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Einrichtung zur Erzeugung eines Lichtbündels Die Erfindung bezieht
sich auf Einrichtungen zur Erzeugung eines Lichtstrahlenbündels in einer bestimmten
Projektionsrichtung oder -achse und bezweckt, Einrichtungen ,dieser Art zu verbessern.
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Die Erfindung ist insbesondere auf beleuchtete Eisenbahnsignale u.
dgl. anwendbar, bei denen das Licht einer elektrischen Leuchte in einem im wesentlichen
parallelenoder kegelförmigen Stra:hlenbündel derart zu sammeln und auszustrahlen
ist, daß das Strahlenbündel bzw. eine von ihm beleuchtete Fläche von allen innenhalb
eines bestimmten Blickwinkels von der Projektionsachse liegenden Stellen aus sichtbar
ist. Die Erfindung macht es möglich, diese Forderung auf besonders wirksame und
praktische Weise zu erfüllen.
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Es ist bisher üblich gewesen, das von einer Lichtquelle ausgehende
Licht in einem im wesentlichen parallelen oder kegelförmigen Bündel mit Hilfe von
reflektierenden Flächen oder Spiegeln zu sammeln.
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Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, diese reflektierendien Flächen
von der inneren Oberfläche eines Blockes aus lichtdurchlässigem Material von geeigneter
Form bilden zu lassen, so daß innerhalb dieses Blockes eine Totalreflexion stattfindet
und die reflektierten Lichtstrahlen durch das lichtdurchlässige Material hindurch
ausgestrahlt werden, um ein äußeres Strahlenbündel bzw. einen äußeren Lichtkegel
zu bilden. Die im Innern befindliche reflektierende Oberfläche bleibt von atmosphärischen
Einflüssen unberührt, und,sie kann hochwirksam gemacht und dauernd betriebsfähig
gehalten werden.
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Die letztgenannte Anordnung leidet jedoch an dem Mangel, daß für einen
im Weg des Lichtbündels stechenden Beobachter das Bündel keine gleichmäßige
Helligkeit
über seine ganze Breite aufweist und daß außerdem eine beträchtliche Menge des von
der Lichtquelle ausgestrahlten Lichtes unmittelbar durch den Block hindurch und
aus seiner Vorderseite heraustritt, ohne von einer totalreflektierenden Fläche reflektiert
zu werden, so daß dieser- Lichtanteil nicht in dem Bündel gesammelt wird und dadurch
einen Lichtverlust bildet. Um diesen Lichtverlust herabzusetzen, ist bereit:s vorgeschlagen
worden, der Vorderseite des Blockes eine Linsenausbildung zu geben, um dadurch das
Streulicht in einen Teil,des Hauptbündels zu konzentrieren.
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Zweck der vorliegenden Erfindung ist, eine Einrichtung zu .schaffen,
bei welcher über die ganze Breite des. Bündels in jeder gegebenen Entfernung von
seinem Ausgangspunkt eine gleichmäßigere Helligkeit erreicht wird und bei welcher
außerdem der die Streulichtstrahlen umfassende Kegelwinkel herabgesetzt ist, um
dadurch zu .gewährleisten, daß ein entsprechend größerer Anteil des von der Lichtquelle
ausgehenden Lichtes in die gewünschte Richtung gelenkt wird.
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Gemäß, der Erfindung -ist der aus lichtdurchlässigem Material bestehende
Block aus einer Anzahl getnenmter Elemente derart zusammengesetzt, daß an den aneinan:dergrenzenden
Flächen,der Elemente eine Innen- oder Totalreflexion der Lichtstrahlen stattfindet.
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Das lichtdurchlässige Material, aus welchem die Elemente des Blockes
bestehen., ist vorzugsweise ein Preßstoff, wie z. B. das im Handel unter der geschützten
Bezeichnung »Perspex« erhältliche Material.
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Die Erfindung wird an Handader Zeichnung an einigen Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
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Die Fig. i, a und 3 sind schematische Schnittansichten verschiedener
Ausführungsformen einer Einrichtung gemäß der Erfindung für Eisenbahnsignale od.
dg1.
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Fig.4 ist eine schematische Vorderansicht der Einrichtung gemäß Fig.
3.
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Bei der Ausführungsform der Erfindung, die in Fig. i wiedergegeben
ist, ist eine von, einer elektrischen Glühlampe i gebildete Lichtquelle innerhalb
-einer Vertiefung- z an der Spitze eines Blockes 3 aus Preßstoff angeordnet, der
aus einer Anzahl von Paraboloidschalen oder -hüllen 3a, 3b, 3°, 311 zusammengesetzt
isst, !die gleichachsig ineinahdergeschachtel-t sind, wobei die Lichtstrahlen des
Lampenglühfadens 4, die in das benachbarte Ende eines jeden Elementes des zusammengesetzten
Körpers eintreten, von der Außenfläche des betreffenden Elemaentes derart totalreflektiert
werden, daß ,sie als ein im wesentlichen zylindrisches Hohlbündel ausgestrahlt werden,
wie dies durch die gestrichelten Pfeillinien angedeutet ist.
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Die Dicke der schalenförmigen Elemente 3a, 3b, 3c, 3d ist derart,
daß die Lichtstrahlen, welche in ein Element an dem .an die Vertiefung 2 angrenzenden
Ende eintreten, nach einer einmaligere Reflexion an der Außenfläche des Elementes
aus diesem am anderen Ende als Teil eines parallelen Bündels austreten, öhiie die
Innenfläche .des Elementes zu treffen und von dieser reflektiert zu werden, wie
dies die strichpunktierten Pfeillinien in Fig. i erkennen lassen. Auf diese Weise
wird eine im wesentlichen gleichmäßige Ausleuchtung der ganzen ringförmigen Vorderfläche
des Blockes 3 erzielt. Der Winkel des zentralen Lichtstrahlenkegels, der von dem
Glühlampenfaden 4 unmittelbar ohne Reflexion ausgestrahlt wird, ist bei dieser Ausbildung
des Blockes beträchtlich verringert, und es wird ein größerer Anteil des von der
Lampe ausgehenden Lichts in das austretende Bündel eingeschlossen. .Ein Teil dies
zentralen Lichtstrahlenkegels kann gewünschtenfalls, wie dies in Fig. i wiedergegeben
ist, durch Totalreflexion in einem zentralen paraboloidförmigen Kernteil 8 konzentriert
wer-den.
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Die vorstehend beschriebene Ausführungsform der Erfindung ist eine
solche, bei welcher die von einer konzentrierten Lichtquelle, wie z. B. einem Glühlampenfaden,
ausgehenden Lichtstrahlen als ein im wesentlichen paralleles Bündel ausgestrahlt
werden. Anordnungen dieser Art sind besonders wertvoll, wenn sie in Verbindung mit
den soggenannten Scheinwerfer- oder Fernsignalen für die Eisenbahn verwendet werden,
bei denen das Signal aus einer verhältnismäßig großen Entfernung innerhalb eines
ziemlich beschränkten Blickwinkels sichtbar sein soll.
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Die Erfindung ist jedoch auch auf optische Projektionseinrichtungen
derjenigen Art anwendbar, bei denen eine Fläche gleichmäßig und hell ausgeleuchtet
werden soll, um ,sie innerhalb eines weiten Blickwinkels sichtbar sein zu lassen,
wie z. B. im Fall eines Verschiebe- oder Nachsignals.
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In Fig.2 ist eine Ausführungsform dieser Art gemäß der Erfindung wiedergegeben.
Hier ist ein zusammengesetzter Block g verwendet worden, der ineinandergeschachüelte
hohle Paraboloidelemente aufweist und der zwischen der zu beleuchtenden Fläche und
der Lichtquelle angeordnet ist. Die letztere kann, wie dies in Fig. 2 dargestellt
ist, eine Glühlampe i mit einem klaren, mattierten oder Milchglaskolben sein, aber
in jedem Falle habendie Elemente ga, gb u.s:w. des zusammengesetzten Blockes solche
Formen und Abmessungen, daß die von der Lichtquelle ausgehenden Lichtstrahlen von
den inneren und äußeren Oberflächen der Elemente mehrfach reflektiert werden, um
die Strahlen nach der zu beleuchtenden Fläche zu leiten.
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Der zentrale Teil des zusammengesetzten Blockes besteht aus einem
paraboloi.dförmigen Kernelement io aus Preßstoff, das auf Grund innerer Totalreflexion
die volle Ausleuchtung der zu beleuchtenden Fläche vervollständigt, welche die Form
eines nicht dargestellten Deckglases von linsenförmiger oder prismatischer Gestalt
haben kann.
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In den Fig. 3 und 4 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung
dargestellt, bei welcher der Block, der eine paraboloidförmige Außenfläche hat,
aus einer Anzahl von Segmenten i i aufgebaut ist, die nach der Art eines Kommutators
miteinander vereinigt sind, wobei jedes. Segment im Querschnitt
keilförmig
.gestaltet ist. Der Block ist auf diese Weise in sich radial erstreckenden Ebenen
unterteilt, und die Lichtstrahlen, die in jedes Segment i i an dessen Ende eintreten.,
welches der Glühlampe i oder einer andpr.en Lichtquelle gegenüberliegt, werden innerhalb
des Segments zwischen seinen radial verlaufenden Seitenflächen mehrfach reflektiert,
ehe sie austreten, um ein Signaldeckglas oder eine andere am gegenüberliegenden
Ende des zusammengsetzten Blockes angeordnete Fläche auszuleuchten. Der zentrale
Teil des Blockes besteht, wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen,
aus einem Kernelement i2 von Paraboloidform.
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Bei anderen Ausführungsformen, die für Fern-oder Nahsignale verwendbar
sind, kann der zusammengesetzte Block aus lichtdurchlässigem Material von -einem
Blatt aus Preßstoff od:. dgl. gebildet werden, das spiralförmig aufgerollt ist,
um einen Körper von Paraboloidform zu bilden., wobei für diesen Zweck die Dicke
des Blattes zweckmäßig in der Ouerrichtung .abgestuft ist.
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Andererseits kann der zusammengesetzte Block auch von einem Bündel
sich verjüngender Stabelement.e gebildet werden, die so gekrümmt und miteinander
vereinigt .sind, daß sie einen paraboloidförmigen Körper ergeben, wobei jedes Element
als Lichtführkanal dient, der Lichtstrahlen von der Lichtquelle durch innere Reflexion
innerhalb des Elementes nach dem .entgegengesetzten Ende des Körpers leitet.
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Obgleich bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsfarmen der lichtdurchlässige
Block ein Paraboloid bildet, das aus .einer Anzahl ineinandergeschachtelter Schalen
oder Elemente besteht, ist ersichtlich, daß in .gewissen Fällen auch ein ellipsoid-,
hyperboloid- oder sogar kegelförmiger Körper verwendet werden kann, der aus einer
Anzahl ineinandergeschachtelter Hüllen oder Elemente von einer dieser Formen zusammengesetzt
ist.
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Weiterhin kann ein Querschnitt der reflektierenden Fläche des lichtdurchlässigen
Körpers in nur einer Ebene ein nicht kreisförmiger Kegelschnitt sein, während ein
Querschnitt der reflektierenden Fläche in einer Ebene, die rechtwinklig zu der ersten
Ebene steht,. parabolische, elliptische, hyperbolische, konische oder zylindrische
Form haben kann. Es ist ersichtlich, daß die Erfindung nicht auf i,rgendeiin:e besondere
Bauart beschränkt ist und daß die hier beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen
nur Beispiele darstellen.