DE3642407A1 - Lichtstrahler - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Lichtstrahler zum Abstrahlen von mittels eines Linsensystems gebündelter und mittels eines Lichtleiterkabels an einen entfernten Ort übertragener Lichtstrahlung, z.B. Sonnenstrahlung, über einen bestimmten Radialbereich eines mit der Licht­ energie gespeisten stabförmigen Lichtleiters.

Seit einigen Jahren findet die Nutzung von Sonnenstrah­ lungsenergie stetig zunehmendes Interesse. So werden auf den verschiedensten Gebieten der Technik Forschungs- und Entwicklungsarbeiten mit dem Ziel der wirksamen Nutzung der Sonnenstrahlungsenergie durchgeführt.

Bei einer unmittelbaren Nutzung der Sonnenstrahlungs­ energie ohne Umwandlung derselben in elektrische, ther­ mische oder sonstige Energieformen treten offensichtlich keine Umwandlungsverluste ein, so daß die Energie mit einem größtmöglichen Wirkungsgrad genutzt werden kann. So kann beispielsweise im Freien aufgefangene Sonnenstrahlung mittels eines Lichtleiterkabels zu Beleuchtungszwecken in einen geschlossenen Raum geleitet werden, oder auch in ein Gewässer, um die Entwicklung von pflanzlichem und tierischem Leben darin zu fördern. Darüber hinaus wurden auch schon verschiedene weitere Anwendungsarten für die Nutzung von Sonnenstrahlungsenergie in Form von Licht­ strahlung vorgeschlagen. So findet die Sonnenstrahlung beispielsweise Anwendung für die Wachstumsförderung von Mikroorganismen wie Chlorella-Algen und dergl., für die Gesundheitspflege am menschlichen Körper, für die Unter­ stützung der Heilung von Patienten von Arthritis, Neural­ gien, Wundliegen, Rheuma, Wundnarben, den Folgen von Knochenbrüchen und dergl. sowie für die Linderung von durch derartige Traumata hervorgerufenen Schmerzen.

Beim Austritt einer Lichtstrahlung aus der Endfläche eines Lichtleiters ergibt sich gewöhnlich ein Streuungswinkel der Lichtstrahlung von etwa 45°. Die Wirkungsweise ist also sehr ähnlich derjenigen eines Punktstrahlers, d.h. die Richtung der Lichtstrahlung und der von ihr bestrichene Bereich sind sehr eng eingegrenzt. Dementsprechend kann eine solche Lichtquelle für verschiedene Anwendungen nicht zufriedenstellen.

Um dieser Unzulänglichkeit zu begegnen schlug die Anmelde­ rin bereits verschiedene Lichtstrahler vor, bei denen eine wie vorstehend beschrieben mittels eines Lichtleiterkabels übertragene Lichtstrahlung in einen stabförmigen Licht­ leiter eingespeist und von diesem in radialen Richtungen abgestrahlt wird.

Bei den zuvor vorgeschlagenen Lichtstrahlern wird die Lichtstrahlung jedoch von dem stabförmigen Lichtleiter im wesentlichen über den gesamten Umfang gleichmäßig radial abgestrahlt. Es ist also nicht möglich, die Licht­ strahlung nur über einen bestimmten Radialbereich des stab­ förmigen Lichtleiters abzustrahlen und sie damit wirksamer zu nutzen.

Angesichts dieser Unzulänglichkeiten der früher vorge­ schlagenen Lichtstrahler ist ein wichtiges Ziel der Erfin­ dung die Schaffung eines Lichtstrahlers, bei welchem eine in einen stabförmigen Lichtleiter eingespeiste Lichtstrah­ lung über einen wahlweise vorbestimmten Radialbereich des­ selben abgestrahlt werden kann, und welcher gleichzeitig einen einfachen und kostengünstigen Aufbau hat.

Ein Lichtstrahler der vorstehend genannten Art ermöglicht somit aufgrund der Abstrahlung der eingespeisten Licht­ strahlung über einen begrenzten Radialbereich die Bestrah­ lung eines wahlweise vorbestimmten Flächenbereichs.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht eines Lichtstrahlers in einer Ausführungsform der Erfindung im Schnitt ent­ lang einer Linie I-I in Fig. 2A,

Fig. 2A eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 2B bis 2D im Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1 dargestellte Ansichten weiterer Ausführungsformen der Erfindung und

Fig. 3 eine teilweise schematisierte Schrägansicht eines für die Durchführung der Erfindung verwendbaren Sonnenstrahlungskollektors.

In der in Fig. 1 dargestellten Längsschnittansicht eines Lichtstrahlers erkennt man ein Lichtleiterkabel 1 für die Übertragung von mittels eines hier nicht gezeigten Sonnen­ strahlungskollektors eingefangener Sonnenstrahlung, einen stabförmigen Lichtleiter 10 und einen diesen umschließenden durchsichtigen zylindrischen Mantel 20.

In der in Fig. 1 und 2A dargestellten Ausführungsform ist der stabförmige Lichtleiter 10 von seiner Mittelachse Q ausgehend in Radialrichtung in drei Segmente 10₁, 10₂ und 10₃ unterteilt, wobei die Grenzflächen der Segmente als Reflektionsflächen ausgebildet sind. Die drei Segmente 10₁, 10₂ und 10₃ sind durch den durchsichtigen zylindrischen Mantel 20 zusammengehalten, so daß sich die stabförmige Gestalt des Lichtleiters 10 ergibt. Die drei Segmente kön­ nen mittels eines optischen Klebers entlang ihren reflek­ tierenden Grenzflächen miteinander verklebt sein, so daß der zylindrische Mantel 20 dann nicht mehr notwendig ist und nach dem Abbinden des Klebers entfernt werden kann.

Das Lichtaustrittsende 1 a des Lichtleiterkabels 1 kann gegenüber der Stirnfläche eines der Segmente 10₁, 10₂ oder 10₃ des in der beschriebenen Weise unterteilten stabför­ migen Lichtleiters 10 angeordnet sein. Ist die Lichtaus­ trittsfläche 1 a beispielsweise wie in Fig. 2A dargestellt der Stirnseite des Segments 10₁ gegenüber angeordnet, dann wird die Lichtstrahlung in der axialen Erstreckung des stab­ förmigen Lichtleiters über einen Radialwinkelbereich R₁ ab­ gestrahlt. Bei Anordnung des Lichtaustrittsendes 1 a gegen­ über der Stirnseite des Segments 10₂ des stabförmigen Licht­ leiters wird die Lichtstrahlung dementsprechend über den Radialwinkelbereich R₂ abgestrahlt.

Fig. 2B bis 2D zeigen abgewandelte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Lichtstrahlers. In der Ausführungsform nach Fig. 2B ist der stabförmige Lichtleiter 10 unter einem Radialwinkel R in zwei Segmente 10₁ und 10₂ unter­ teilt. Ein in Fig. 2C dargestellter stabförmiger Licht­ leiter 10 ist in vier gleiche Segmente 10₁ bis 10₄ unter­ teilt, während Fig. 2D eine Ausführungsform zeigt, in welcher der stabförmige Lichtleiter 10 wie in der Ausfüh­ rungsform nach Fig. 2B in zwei Segmente 10₁ und 10₂ unter­ teilt ist, wobei der Teilungswinkel R jedoch 180° beträgt. Dabei ist die Erfindung jedoch keineswegs auf die darge­ stellten Ausführungsformen beschränkt, sondern erlaubt auch die verschiedensten Abwandlungen dieser Ausführungs­ formen.

So braucht der Lichtstrahler nicht wie in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen einen kreisförmigen Quer­ schnitt aufzuweisen, er kann vielmehr auch einen drei­ eckigen, viereckigen oder sonstwie geformten Querschnitt haben. Ferner braucht die Lichtstrahlung nicht, wie in den beschriebenen Ausführungsformen, über nur eine Stirn­ seite in das jeweilige Segment des stabförmigen Licht­ leiters eingespeist zu werden, es ist vielmehr auch eine Einspeisung der Lichtstrahlung über beide Stirnseiten denkbar. Ferner können auch beispielsweise jeweils zwei Lichtleiterkabel 1 vorgesehen sein, um die Lichtstrahlung in zwei Segmente, z.B. die Segmente 10₁ und 10₂ oder 10₁ und 10₃ des stabförmigen Lichtleiters 10 einzuspeisen.

Fig. 3 zeigt eine teilweise schematisierte Schrägansicht eines in einer transparenten kuppelförmigen Kapsel unter­ gebrachten Sonnenstrahlungskollektors 30. Dieser setzt sich zusammen aus einer größeren Anzahl von im dargestellten Beispiel neunzehn Linsen 31, einem Sonnenstrahlungssensor 32 zum Ermitteln der Einfallrichtung der Sonnenstrahlung, einem die Linsen 31 zusammen mit dem Sonnenstrahlungs­ sensor 32 tragenden Rahmen 33, einem ersten Motor 34 zum Verschwenken des Rahmens 33 mit den Linsen 31 und dem Sensor 32 in Richtung des Pfeils A in Fig. 3, einem den Rahmen 33 mit den Linsen 31 und dem Sensor 32 sowie den ersten Motor 34 tragenden Tragbügel 35, einer lotrecht zur Drehachse der Welle des ersten Motors 34 ausgerichte­ ten Welle 36 und einem in Fig. 3 nicht sichtbaren zweiten Motor zum Verdrehen der Welle 36 in Richtung des Pfeils B.

Der Sonnenstrahlungssensor 32 spricht auf die Einfallrich­ tung der Sonnenstrahlung an und erzeugt ein Signal für die Steuerung des ersten und des zweiten Motors, um die Linsen 31 jederzeit auf die Sonne auszurichten. Die von den Linsen 31 gebündelte Sonnenstrahlung wird über das im Brennpunkt der Linsen angeordnete Lichteintrittsende des Lichtleiterkabels 1 in dieses eingespeist. Im weiteren Verlauf wird die Sonnenstrahlung dann wenigstens einem Segment des in Fig. 1 und 2 dargestellten stabförmigen Lichtleiters 10 zugeleitet.

Wie man aus vorstehender Beschreibung erkennt, schafft die Erfindung einen Lichtstrahler von einfachem und wohlfeilem Aufbau, welcher so ausgebildet ist, daß ihm über ein Licht­ leiterkabel zugeführte Lichtstrahlung über einem wahlweise bestimmten Radialwinkelbereich abgestrahlt werden kann. Die über das Lichtleiterkabel zugeleitete Lichtstrahlung ist somit für die alleinige Bestrahlung eines wahlweise bestimmbaren Flächenbereichs nutzbar.

Claims (1)

1. Lichtstrahler mit einem stabförmigen Lichtleiter, in welchen eine Lichtstrahlung über eine oder beide Stirn­ flächen desselben einspeisbar ist und von welchem die eingespeiste Lichtstrahlung in Radialrichtung abstrahlbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der stab­ förmige Lichtleiter (10) von seiner Mittellängsachse (Q) ausgehend in Radialrichtung in mehrere Segmente (10₁, 10₂ usw.) unterteilt ist und daß die einander zugeordneten Grenzflächen der Segmente als Reflektionsflächen ausge­ bildet sind.