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Signalleuchte Die Erfindung bezieht sich auf eine Signalleuchte mit
einer im gemeinsamen Brennpunkt einer Linse und eines Katadiopters angeordneten
Lichtquelle, wobei die Linse und der Katadiopter von einem einzigen lichtdurchlässigen
Körper gebildet werden.
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In der Signaltechnik ist es vielfach notwendig, das von einer relativ
schwachen Lichtquelle nach allen Seiten ausgestrahlte Licht in eine ganz bestimmte
Richtung zu lenken und so die Lichtquelle möglichst gut auszunützen. Neben der Anwendung
einfacher Reflektoren und Linsen zu diesem Zweck ist es auch bereits bekannt, diese
genannten optischen Mittel zum Zwecke einer besseren Bichtausbeute zu kombinieren.
In der deutschen Patentanmeldung W 3057, 42h/8 ist unter anderen eine Ausführungsform
eines Katadiopters beschrieben, der zusammen mit einem Linsenteil aus einem Stück
eines lichtdurchlässigen Körpers besteht. ;Sit dieser bekannten Einrichtung ist
es möglich, einen großen Teil des in den lichtdurchlässigen Körper abgestrahlten
Lichtstroms zu bündeln. Bei dieser in der Fig.2 der genannten Anmeldung dargestellten
Ausführung ist der Linsenteil allerdings lediglich als gekrümmte Fortsetzung der
ebenen Abschlußfläche des Katadiopters ausgebildet.
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Aus diesem Grunde ist es mit der bekannten Konstruktion nicht möglich,
den gesamten, vom lichtdurchlässigen Körper erfaßten Lichtstrom zu bündeln, da zwischen
Linsenteil und Katadiopterteil ein Bereich verbleibt, in welchen die Lichtstrahlen
lediglich
an der ebenen Austrittsfläche des Katadiopters gebrochen, aber nicht gebündelt werden.
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In der deutschen Offenlegungsschrift 2 oo7 938 ist weitere hin eine
Kombination eines Katadiopters und einer Linse beschrieben, die zusammen den gesamten
Lichtstrom der Lichtquelle, der nach einer Seite der Brennebene abgestrah',t wird,
erfaßt. Diese in der Fig.7 dargesteile Kombination besteht aber aus zwei getrennten
Teilen, so daß in der Fertigung und Montage erheblich mehr Aufwand zu leisten ist,
als bei Verwendung eines einzigen lichtdurchlässigen Körpers. Außerdem werden die
in den Katadiopter einfallenden Lichtstrahlen nicht nur an der Parabelfläche reflektiert,
sondern sowohl beim Eintritt in den lichtdurchlässigen Körper als auch beim Verlassen
desselben nochmals gebrochen, so daß eine Bündelung des gesamten/erfaßten Lichtstrcms
nicht erreicn-ú wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Signalleuchte mit einem
einzigen lichtdurchlässigen, eine Linse und einen Katadiopter bildenden Körper so
auszugestalten, daß der gesamte erfaßbare Lichtstrom gebildet wird. Dies wird erfindungsgemäß
dadurch erreicht, daß die Abschlußflächen der Linse und des Katadiopters unabhängig
voneinander derart am lichtdurchlässigen Körper vorgesehen sind, daß ein Teil des
Nutzlichts in an sich bekannter zeine vom Linsenteil des Körpers gebrochen, der
gesamte Rest jedoch im Katadio>ter ohne weitere Brechung total reflektiert wird.
Die gekrümmte Linsenfläche und die ebene Abschlußflache für den Katadiopterteil
müssen also nicht mehr ineinander übergehen, vielmehr kann die Länge jedes dieser
beiden Teile so abgestimmt werden, daß alle Lichtstrahlen, die in den betreffenden
Teil einfallen, auch die gewünschte Ablenkung erfahren.
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Zweckmäßigerweise wird die Lichtquelle in dem vom lichtdurchlässigen
Körper umschlossenen Raum angeordent. Auf diese
Weise wird zumindest
das gesamte, in eine Raumhälfte abgestrahlte Licht durch den lichtdurchlässigen
Körper gebündelt. Die der Lichtquelle zugewandte Oberfläche dieses Körpers kann
dabei beispielsweise halbkugelförmig ausgebildet sein. In diesem Fall treten alle
in Frage kommenden Lichtstrahlen senkrecht in den Körper ein, wo sie dann teils
ira Inneren des Körpers reflektiert, teils beim Austritt aus dem Körper gebrochen
werden.
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Der lichtdurchlässige Körper kann aber auch so gestaltet sein, daß
die der Lichtquelle zugewandte Oberfläche nur teilweise kugelförmig gekrümmt ist,
so daß nur die dadurch den Katadiopterteil gehenden Strahlen ohne Brechung in den
Körper eintreten, während die durch den Linsenteil gehendr.;n Strahlen sowohl beim
Eintritt als auch beim Austritt aus dem Körper gebrochen werden. Die der Lichtquelle
zugewandte Seite des Linsenteils kann demnach leicht konkav oder konvex gev;ölbt
oder auch eben ausgebildet sein. Dementsprechend wird dann die von der LIchtquelle
abgewandte Seite dieses Linsenteiles mehr oder weniger konvex gestaltet sein, um
die gewünscht Bündelung der Lichtstrahlen zu erzielen.
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Wie bereits oben erwähnt, werden alle Lichtstrahlen, die im Katadiopterteil
reflektiert werden, beim Austritt aus dem lichtdurchlässigen Körper nicht mehr gebrochen.
Diese Austrittsoberfläche muß also immer parallel zur Brennebene verlaufen.
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In einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung ist nunmehr vorgesehen,
daß diese Austrittsfläche des Katadiopterteils in mehrere stufenförmig angeDrdnete
Flächen unterteilt ist. Hieraurch läßt sich erreichen, daß die Dicke des lichtdurchlässigen
Körpers an keiner Stelle ein bestimmtes Höchstmaß übersteigt. Dies ist vor allem
für die Fertigung sehr wichtig, da bei derartigen Teilen aus Glas oder Kunststoff
die Gefahr von Unregelmäßigkeiten im Material umso größer ist je dicker der jeweilige
Körper werden soll.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Ereindung ist außerdem vorgesehen,daß
die Lichtquelle mit einem Reflektor versehen ist, der den gesamten nicht unmittelbar
in den lichtdurchlässigen Körper einfallenden Lichtstrom auf diesen zurückwirft.
Dieser Reflektor kann innerhalb des Glaskolbens einer Lampe angeordnet und beispielsweise
halbkugelförmig ausgebildet sein. Ein sehr kleiner Innenreflektor bildet schließlich
zusammen mit dem erfindungsgemäßen lichtdurchlässigen Körper die Gewähr, daß praktisch
der gesamte Lichtstrom der Lichtquelle in der gewünschten Richtung gebündelt wird,
während andererseits nahezu kein Fhantomef£ekt auftreten kann.
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Weitere Sinzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand von
Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Es zeigt Fig. 1 den gnrndsätzllchen aufbau einer erfindungsgemäßen
Signalleuchte, Fig. 2 bis 6 verschiedene Ausfiihrungsformen eines lichtdurchlässigen
Körpers mit Linse und Katadiopter, Fig. 7 eine erfindungsgemäße Signalleuchte mit
einem zusätzlichen halbkugelförmigen Innenreflektor.
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In der Fig.l sind die wesentlichen Teile einer erfindungsgemäßen Signalleuchte
im Schnitt dargestellt. Eine Lichtquelle 1 ist vor einem lichtdurchlässigen Körper
2 angeordnet, der seinerseits ein Linsenteil 3 und ein Katadiopterteil 4 bildet,
jedoch aus einem einzigen Stück gefertigt ist. Die Lichtquelle 1 liegt im gemeinsamen
Brennpunkt der Linse 3 und des paraboloidförmigen Katadiopters 4. Alle Lichtstrahlen
S1, die auf die Fläche 3a des Linsenteils 3 fallen, werden an dieser Fläche beim
Eintritt in den lichtdurchlässigen Körper
und ebenso beim Austritt
aus diesem Körper an der Fläche 3b gebrochen und dadurch zu einem parallelen Bündel
umgewandelt. Alle Lichtstrahlen S2 dagegen, die auf die Fläche 4a fallen, treten
stegen deren Kugelkrümmung ohne Brechung in den Katadiopterteil 4 des lichtdurchlässigen
Körpers 2 ein. Nach einer Totalreflexion an der Paraboloidfläche 4c treffen sie
dann senkrecht auf die Fläche 4d und verlassen deshalb ohne weitere Brechung den
lichtdurchlässigen Körper als paralleles Strahlenbündel. Die ebene Abschlußfläche
4b des Katadiopters 4 und die gekrümmte Linsenfläche 3b des Linsenteiles 3 gehen
nicht ineinander über; vielmehr sind sie unabhängig voneinander jeweils in einem
s solchen Abstand von der Lichtquelle angeordnet, daß jeder Strahl 52, der nicht
mehr vom Linsenteil 3 erfaßt wird, an die Reflexionefläche 4c gelangen kann.
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In den folgenaen Figuren 2 bis 6 sind verschiedene Ausführungsformen
des lichtdurchlässigen Körpers gezeigt.
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Hieraus läMt sich ersehen, daß die Erfindung nicht an ein bestimmtes
Größenverhältnis zwischen Linsenteil und Katadiopterteil gebunden ist, sondern daß
vielmehr jeder dieser beiden Teile für sinh so ausgebildet sein muß, daß die auf
ihn entfallenden Lichtstrahlen den erwünschten Weg nehmen. In der Fig. 2 ist ein
lichtdurchlässiger Körper dargestellt, der die Lichtquelle 11 mit einer halbkugelförmigen
Fläche 12a umgibt. Wegen der Halbkugelkrümmung treten alle Strahlen, die von der
Lichtquelle 11 nach der einen Raumhälfte ausgestrahlt werden, ohne Brechung in den
lichtdurchlässigen Körper 12 ein. Nur verhältnismäßig wenige Strahlen S11 treffen
hierbei auf de gekrümmte Linsenfläche 13b und werden beim Verlassen des Körpers
12 bzw. seines Linsenteiles 13 gebündelt-Alle übrigen Strahlen 12 gelangen auf die
entsprechend große Reflexionsfläche 14c des Katodiopterteils 14.
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In der Fig. 3 ist der lichtdurchlässige Körper 22 mit dem Linsenteil
23 und dem Katadiopterteil 24 ähnlich aufgebaut wie in der Fig. 2. Allerdings ist
die Kugelkrümmung auf der zur Lichtquelle 21 hinge-;Jandten Seite auf die Fläche
24a des Katadiopterteils beschränkt, während die Eingangsfläche 23a des Linsenteiles
eben ausgebildet ist.
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Auf diese Weise wird gegenüber der Fig.2 ein größerer Teil der Lichtstrahlen
in den Linsenteil gelenkt, wenn auch der Katadiopter 24 noch stark ausgebildet ist.
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Die Fig.4 zeigt als Gegenstück dazu eine Ausführun-g mit einer starken
Betonung des Linseneils innerhalb des lichtdurchlässigen Körpers 32. Die Linse 33
nimmt Ast den gesamten Lichtstrom der in Frage kommenden Raumhälfte von der Licht
quelle 31 auf, während der Katadiopterteil 34 lediglich einen schmalen Ring um diese
Lichtquelle 31 bildet. Aber auch bei dieser Konstruktion wird das gesamte aufgenommene
Licht in der gewünschten Weise gebündelt.
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Die Fig.5 bringt eine weitere Abwandlung mit einem lihtdurchlässigen
Körper 42, der an der Lichtquelle 41 angeordnet ist, und ein Linsenteil 43 und ein
Katadiopterteil 44 bildet. Beide Oberflächen 43a und 43b des Linsenteiles sind hierbei
konvex gekrümmt, so daß jeweils nur eine relativ schwache Krümmung erforderlich
ist.
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Die Fig. 6 schließlich bringt wiederum einen lichtdurchlässigen Körper
52 mit einem Linsenteil 53 und einem Katadiopterteil 54, der an einer Lichtquelle
51 angecrcinet ist und in seiner Funktion der Fig.1 entspricht. Lediglich der Katadiopterteil
54 ist mit treppenförmigen Ausnehmungen 55 versehen, wodurch die Materialdicke im
Katadiopterteil erheblich vermindert wird. Nach wie vor aber treten alle Lichtstrahlen,
die in den Katadiopterteil gelangen, nach der
Reflexion an der Fläche
54c ohne weitere Brechung senkrecht durch die Flächen 54b aus dem Körper 52 aus.
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Da der lichtdurchlässige Körper, wie er im vorangehenden Teil beschrieben
wurde, jeweils nur das in eine Raumhälfte abgestrailte Licht der Lichtquelle aufnimmt,
ist es im allgemeinen zweckmäßig, die andere Xallmhälfte durch einen geeigneten
Reflektor abzusehirmen, so daß wiederum das gesamte abgestrahlte Licht zum Nutzlicht
wird. in der Fig. 7 ist eine derartige Anordnung dargestellt, die besonders auch
im Hinblick auf die Verwendung der Signalleuchten den Phantomlichteffekt nahezu
ausschließt. Als Lichtquelle dient eine lampe 61 mit einem Glaskolben 62, in welchem
eine Glühwendel 63 von einem halbkugelförmigen Reflektor 64 umgeben ist. Dieser
Reflektor 64 fç;ngt alles Licht auf, das von der Glühwendel 63 in eine Raumhälfte
abgestrahlt wird. Die andere Hälfte des abgegebenen Lichtstroms gelangt direkt ion
den lichtdurchlässigen Körper 65, der wie in den vorhergehenden Figuren mit einem
Linsenieil 66 und einem Katadiopterteil 6i ausgestaltet ist. Somit gelangt das gesatntc-
Licht der Glühwendel zur einen Hälfte direkt, zur anderen .alfte nach Reflexion
im Reflektor 64 in den lichtdurchlässigen Körper 65 und wird dort entsprechend der
vorangegangenen Beschreibung gebündelt.
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Um die günstigen Eigenschaften der vorliegenden Signalleuchte bezüglich
des vhantomeffekts zu demonstrieren, wurden Premdlichtstrahlen rl bis Fil eingezeichnet,
die nahezu parallel zur optischen Achse in den lichtdurchlässigen Körper 65 einfallen.
ach einer Totalreflexion im Katadiopterteil 66 oder nach entsprechender Brechung
im Linsenteil 67 wird der allergrößte Teil dieser Fremdstrahlen an der Lichtquelle
63 vorbei in das Innere der Signalleuchte abgestrahlt. Wegen des geringen Durchmessers
des Halbkugelreflektors 64 gehen die
meisten Strahlen auch an ihm
vorbei und treten weiterhin nicht mehr störend in Erscheinung. Lediglich die achsnahen
Strahlen F4 und F5 gelangen in den Reflektor 64 und werden nach mehrmaliger Reflexion
wieder durch den Körper 65 abgestrahlt. Dieses an sich schon geringe Phantomlicht
tritt aber umso weniger in Erscheinung, als die wenigen in Frage kommenden achsnahen
Strahlen durch die erfindungsgemäße Anordnung über die gesamte Lichtaus trittsfläche
des Körpers 65 verteilt werden.
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6 Patentansprüche 7 Figuren