DE3922289A1 - Lichtstrahler - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lichtstrahler und insbesondere einen Lichtstrahler zur Aufnahme von Licht, das durch ein Faseroptikkabel übertragen wurde und zur Abstrahlung desselben derart, daß eine gewünschte Lichtverteilung erreicht wird.

Durch die Anmelderin wurden bereits verschiedene Verfahren und Systeme zum Fokussieren von Sonnenstrahlen oder künstlichen Lichtstrahlen unter Verwendung von Linsen od. dgl. vorgeschlagen, um gebündelte Lichtstrahlen in ein Faseroptikkabel einzuführen und sie zu einem beliebigen Ort zu übertragen, wo das Licht für Beleuchtungszwecke oder für andere Zwecke, z. B. um das Wachstum und die Kultivierung von Pflanzen zu unterstützen, für die Vermehrung von Chlorella-Algen, für Schönheitsbehandlungen durch Sonnenbaden, für bestimmte medizinische Behandlungen durch Lichtstrahlung etc., erforderlich ist. Wenn die Lichtstrahlen von dem abgeschnittenen Ende eines Faseroptikkabels emittiert werden, können sie nur innerhalb eines kleinen Strahlungswinkels von ungefähr 46° abgestrahlt werden, da die gebündelten Lichtstrahlen eine bestimmte Ausrichtung besitzen. Daher kann für die vorerwähnten Zwecke eine wünschenswerte Lichtverteilung oder Lichtabstrahlung nicht erhalten werden, wenn das Licht direkt von dem abgeschnittenen Ende des Faseroptikkabels austritt. Um dieses Problem zu lösen, wurden durch die Anmelderin auch verschiedene Arten von Lichtradiatoren bzw. Lichtstrahlern vorgeschlagen, die wirksam eine Streuung der Lichtstrahlen bewirken können, die durch ein Faseroptikkabel übertragen werden und um diese Lichtstrahlen in jedem gewünschten Raum zu verteilen bzw. abzustrahlen.

Ein früher von der Anmelderin vorgeschlagener Lichtradiator bzw. Lichtstrahler umfaßt z. B. eine Lichtführung und eine Nut, die spiralig auf der Oberfläche der Lichtführung eingeschnitten ist.

Das Licht, das in die Lichtführung eingeführt wird, wird an einem genuteten Abschnitt derselben reflektiert und von dieser wirksam abgestrahlt, um als Beleuchtung und für andere beabsichtigte Zwecke zu dienen.

In diesem Fall ist die Spiralnut so ausgebildet, daß die Spiralteilung sich allmählich verringert bzw. enger wird oder die Nut selbst in Richtung des Lichtes allmählich tiefer wird, wodurch dann eine im wesentlichen gleichmäßige Lichtverteilung und Lichtabstrahlung von dem Gesamtkörper der Lichtführung erreicht werden kann.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Lichtstrahler bzw. Lichtradiator anzugeben, der in der Lage ist, Licht, das durch ein Faseroptikkabel übertragen wird, aufzunehmen und das Licht mit den gewünschten Lichtverteilungscharakteristika abzustrahlen.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Lichtstrahler bzw. Lichtradiator zu schaffen, der wirksam mit einem Faseroptikkabel verbunden werden kann und es ist insbesondere Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Lichtstrahler von niedrigen Kosten und einfachem Aufbau zu schaffen.

Diese Aufgabe wird bei einem Lichtstrahler der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Lichtstrahler mit Schraubanschluß mit einem lichtemittierenden Ende eines Faseroptikkabels verbunden ist, um die durch dieses übertragenen Lichtstrahlen abzustrahlen und aufweist einen Lichtführungsstab, der einen kegelförmigen Abschnitt besitzt, wobei der Lichtführungsstab einen Außengewindeabschnitt am Umfang seines Endes, das einen großen Durchmesser besitzt, aufweist, um in Schraubgewindeeingriff mit dem lichtemittierenden Ende des Faseroptikkabels verbunden zu sein, und der kegelförmige Abschnitt eine Spiralnut aufweist, um von dieser diffus gestreutes Licht abzustrahlen.

Gemäß weiterer, bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung kann der Lichtführungsstab auch eine zylindrische Form oder einen halbkugelförmigen Kopf aufweisen und/oder es kann ein transparentes oder halbtransparentes Teil zur Abschirmung des Lichtführungsstabes vorgesehen sein.

Im übrigen wird wegen bevorzugter Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes auf die Ansprüche, auf die weitere Beschreibung und die Zeichnungen verwiesen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen erläutert. In diesen zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung, die eine Sonnenstrahlen-Sammel­ vorrichtung zeigt, die als Beispiel eines Systems zur Einführung von Lichtstrahlen in ein Faser­ optikkabel dient,

Fig. 2 eine Darstellung zur Erläuterung eines praktischen Ausführungsbeispieles zur Einführung von Licht­ strahlen in ein Faseroptikkabel,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel eines Solarbildes, erzeugt durch eine Linse,

Fig. 4 bis 6 Ausführungsformen von Lichtstrahlern bzw. Lichtradiatoren nach verschiedenen Ausführungsbei­ spielen der vorliegenden Erfindung.

Fig. 1 ist eine schematische erläuternde Darstellung, um beispielshaft eine Solarenergie-Sammelvorrichtung bzw. Sonnenstrahlen-Sammelvorrichtung zum Führen von Sonnenlicht in ein Faseroptikkabel zu illustrieren. In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 30 eine transparente Kapsel, 31 bezeichnet eine Fresnel-Linse, 32 bezeichnet einen Linsenhalter, 33 bezeichnet einen Sonnen-Positionssensor, 34 bezeichnet ein Faseroptikkabel, bestehend aus einer großen Anzahl von optischen Fasern, wobei die lichtaufnehmenden Endflächen in einer Brennpunktebene des Fresnel-Linsensystems angeordnet sind, 35 bezeichnet einen Halter für das Faseroptikkabel, 36 bezeichnet einen Arm, 37 bezeichnet einen Impulsmotor, 38 bezeichnet eine horizontale Drehwelle, die durch den Impulsmotor 37 angetrieben wird, 39 ist eine Basis zur Lagerung der Schutzkapsel 30, 40 bezeichnet einen Impulsmotor und 41 bezeichnet eine vertikale Drehwelle, die durch den Impulsmotor 40 angetrieben wird.

Die Richtung der Sonne bzw. Sonnenposition wird durch den Sonnen-Positionssensor 33 erfaßt und sein Erfassungssignal steuert die Impulsmotoren 37 und 38 der horizontalen und vertikalen Drehwelle 38 und 39, so daß stets der Sonnen- Positionssensor zur Sonne hin gerichtet ist und das durch die Linse 32 fokussierte Sonnenlicht in das Faseroptikkabel 34 durch seine Endflächen eingeführt wird, die sich im Brennpunkt der Linse befinden. Alle Faseroptikkabel 34, die getrennt an jeder Linse angeordnet sind, werden zu einem Faseroptikkabel 1 gebündelt und zusammengeführt, dessen freies Ende zu einem beliebigen Ort geführt ist, wo die Lichtstrahlung für die eingangs erwähnten Zwecke erforderlich ist.

Fig. 2 ist eine Ansicht zur Erläuterung, wie die Sonnenstrahlen, die durch die erwähnte Linse 31 gesammelt wurden, in die Lichtführungen eingeführt werden. In Fig. 2 bezeichnet 31 eine Fresnel-Linse od.dgl. und 34 ist ein Faseroptikkabel, das das Sonnenlicht, welches durch die Linse 31 gebündelt wurde, aufnimmt und dieses zu jedem gewünschten Ort überträgt. Im Falle der Fokussierung des Sonnenlichtes durch das Linsensystem hat das Solarbild einen Mittelabschnitt A, wie in Fig. 3 gezeigt, der aus nahezu weißem Licht besteht, und einen Umfangsabschnitt B, der zu einem großen Teil aus Lichtbestandteilen besteht, mit einer Wellenlänge entsprechend dem Brennpunkt des Linsensystems. Dies rührt daher, daß im Falle der Bündelung von Sonnenlicht durch das Linsensystem der Brennpunkt und die Größe des Sonnenbildes sich entsprechend der Wellenlängen der Einzelbestandteile des Lichtes ändern. Z. B. führt das blaufarbige Licht, das eine kurze Wellenlänge besitzt, zu einem Sonnenbild vom Durchmesser D 1 an der Stelle P 1. Außerdem führt das grünfarbige Licht zu einem Sonnenbild vom Durchmesser D 2 an der Stelle P 2 und das rotfarbige Licht führt zu einem Sonnenbild des Durchmesser D 3 an der Stelle P 3. Folglich ist es möglich, wie in Fig. 2 gezeigt, dann, wenn die lichtaufnehmenden Endoberflächen der Lichtführungen an der Stelle P 1 angeordnet werden, das Sonnenlicht zu sammeln, das an seinem Umfangsabschnitt den größten Teil blaufarbigen Lichtes enthält. Wenn die lichtaufnehmenden Endflächen der Lichtführungen in die Position P 2 gebracht sind, ist es möglich, das Sonnenlicht zu sammeln, das in seinem Umfangsbereich den größten Teil grünfarbigen Lichtes enthält. Wenn die lichtaufnehmenden Endflächen der Lichtführungen in der Position P 3 angeordnet werden, ist es möglich, das Sonnenlicht zu sammeln, das den größten Teil rotfarbigen Lichtes in seinem Umfangsbereich enthält. In jedem Fall kann der Durchmesser des Faseroptikkabels 34 entsprechend den Lichtanteilen, die gesammelt werden sollen, ausgewählt werden. Z. B. sind die erforderlichen Durchmesser der Faseroptikkabel D 1, D 2 und D 3 in Abhängigkeit von der Farbe der Lichtstrahlen, die erfaßt werden, d. h. in Abhängigkeit von dem blauen, grünen und rotfarbigen Licht. Auf diese Weise kann die erforderliche Größe der Lichtführungen entsprechend eingeschränkt und eingespart werden, wodurch das Sonnenlicht mit einem größtmöglichen Anteil der gewünschten Farbkomponenten auf wirksamste Weise gesammelt und aufgenommen werden kann.

Wenn außerdem, wie in Fig. 2 gezeigt ist, der Durchmesser der lichtaufnehmenden Endfläche der Lichtführung auf D 0 vergrößert wird, ist es möglich, sichtbares Licht aufzunehmen, in dem Licht aller Wellenlängen des sichtbaren Bereiches enthalten ist. Das Faseroptikkabel 34 kann auf den Brennpunkt des Linsensystems bei der Herstellung voreingestellt werden oder es kann in einem in axialer Richtung des Linsensystems einstellbaren Zustand belassen werden, um es dem Benutzer zu ermöglichen, die Lichtführungen in Abhängigkeit von der gewünschten Lichtfarbe, die erhalten werden soll, einzustellen und festzulegen. Durch Auswahl der Wellenlänge der Lichtkomponenten, die in das Faseroptikkabel eingeführt werden sollen, wird es möglich, das Lichtabstrahlungssystem für verschiedene Zwecke effektiver zu nutzen. Das erwähnte Beispiel betrifft eine Vorrichtung zum Einführen von Sonnenlicht in ein Faseroptikkabel. Es ist jedoch auch möglich, künstliches Licht in das Faseroptikkabel einzuspeisen.

Die Fig. 4 bis 6 zeigen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zur Erläuterung der jeweiligen Lichtstrahlungsvorrichtungen, die die Erfindung verdeutlichen. In den Fig. 4, 5 und 6 bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein Faseroptikkabel (das dem Faseroptikkabel 1 oder 34, gezeigt in Fig. 1, entspricht), 2 bezeichnet einen Verbinder, der an dem lichtemittierenden Ende des Faseroptikkabels angebracht ist, 3 bezeichnet einen Lichtstrahler oder Lichtradiator, mit einem Lichtführungsstab aus Acrylkunstharz od.dgl., und 4 bezeichnet ein transparentes oder halbtransparentes Abdeckteil bzw. eine solche Abschirmung. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, hat der Verbinder 2 ein Innengewinde 2 a, zumindest an seinem offenen Endabschnitt und der Strahler 3 hat seinem einen Ende ein Außengewinde 3 a, durch das der Strahler mit dem Gewinde 2 a des Verbinders verbunden wird. Der Lichtstrahler kann verwendet werden, wenn sein Gewindeabschnitt 3 a in Eingriff ist mit dem Gewindeabschnitt 2 a des Verbinders 2.

In dem Ausführungsbeispiel, das in Fig. 4 gezeigt ist, umfaßt der Lichtstrahler einen kegelförmigen Lichtführungsstab 3 mit einem Gewinde 3 a am Umfang des einen Endes des Lichtstrahlers von großem Durchmesser sowie eine Spiralnut 3 b entlang seines kegelförmigen Abschnittes. Die Spiralnut 3 b ist bezüglich ihrer Länge l und ihrer Teilung P nach Wunsch wählbar. Entsprechend können alle gewünschten Lichtverteilungscharakteristika durch Auswahl eines Kegelwinkels 0, einer Spiralteilung P und der angemessenen Länge l der Spiralnut gewählt werden. Wenn der kegelförmige Lichtführungsstab 3 keine Spiralnut 3 b aufweist, werden die Lichtstrahlen, die in den Stab eingeführt wurden, in der Hauptsache vom Spitzenabschnitt 3 c des Stabes aus emittiert. Andererseits führt die Spiralnut 3 b an dem Lichtführungsstab 3 dazu, daß diese Nut es ermöglicht, Lichtstrahlen von einem Breitenabschnitt l einschließlich der Spitze des Lichtführungsstabes abzustrahlen. Z. B. für den Fall, wenn der Lichtstrahler in eine Körperöffnung des menschlichen Körpers, wie z. B. Mund, Nase oder After eingesetzt wird, um Lichtstrahlen für eine bestimmte medizinische Behandlung abzustrahlen, kann das Licht nicht nur von dem Spitzenabschnitt nach vorn abgestrahlt werden, sondern auch seitlich von der kegeligen oder im wesentlichen zylindrischen Umfangsfläche des Endabschnittes des Lichtführungsstabes 3 abgestrahlt werden. Insbesondere kann der Strahler leicht in den After eingeführt werden, um die medizinische Behandlung effizienter auszuführen.

Fig. 5 ist eine Darstellung zur Erläuterung eines weiteren Ausführungsbeispieles eines Lichtstrahlers nach der vorliegenden Erfindung. In Fig. 5 umfaßt der Lichtstrahler einen zylindrischen Lichtführungsstab mit einer Umfangsspiralnut 3 b, die so aufgebaut ist, daß ihre Tiefe sich vergrößert oder ihre Spiralteilung kleiner wird, wenn sich die Nut der Spitze 3 c des Lichtführungsstabes nähert. Ein solcher Lichtstrahler kann das Licht gleichmäßig von dem Nutabschnitt des Führungsstabes abstrahlen und kann daher als lineare Lichtquelle verwendet werden.

Fig. 6 ist eine Darstellung, die noch ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert. In Fig. 6 besitzt der Lichtradiator einen Lichtführungsstab 3 mit einem halbkreisförmigen bzw. halbkugelförmigen Kopf, um von diesem Licht zu emittieren. Eine solche Gestaltung für die Lichtführungsstange ermöglicht es, einen Lichtstrahler von niedrigen Kosten herzustellen, da die Notwendigkeit des Einschneidens einer Spiralnut in die Oberfläche des Körpers der Lichtführungsstange entfällt. Der Lichtstrahler gemäß Fig. 6 ist mit einer transparenten oder halbtransparenten Abschirmung bzw. einem solchen Abdeckteil 4 versehen, das lösbar auf einen Verbinder 2 aufgesetzt werden kann, um den Lichtradiator abzudecken. Es ist selbstverständlich möglich, die Lichtstrahler, wie sie in den Fig. 4 und 5 dargestellt sind, mit einem Abdeckteil bzw. einer Abschirmung ähnlich derjenigen, die in Fig. 6 gezeigt ist, zu versehen.

Der Vorteil der Anbringung des Abdeckteiles 4 an dem Lichtstrahler besteht darin, die Effizienz der Streuung des Lichtes zu erhöhen, wenn der Lichtstrahler in Wasser verwendet wird und es auch zu ermöglichen, das Licht durch Verminderung seiner Helligkeit weicher zu machen. Die Abschirmung bzw. das Abdeckteil 4 kann auf den Verbinder 2 aufgeschraubt werden. Wie in Fig. 6 gezeigt, ist es auch möglich, einen O-Ring 5 auf dem Verbinder anzubringen und anschließend das Abdeckteil 4 einfach auf diesen unter Benutzung der elastischen Deformation dieses Ringes aufzuschnappen. Außerdem tritt bei dem Lichtradiator, der in Fig. 4 gezeigt ist, das Licht, das von dem Faseroptikkabel 1 emittiert wird, in den Lichtführungsstab durch einen Spalt bzw. Zwischenraum 3 d ein, der an dem lichtaufnehmenden Ende des Stabes vorgesehen ist. Andererseits ist es auch möglich, wie in Fig. 5 gezeigt, das lichtaufnehmende Ende des Lichtführungsstabes 3 eng anschließend an das lichtemittierende Ende des Faseroptikkabels anzuordnen.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lichtstrahler oder Lichtradiator, der in der Lage ist, in Gewindeeingriff mit dem lichtemittierenden Ende eines Faseroptikkabels verbunden zu werden, um Lichtstrahlen zu emittieren, die durch das Kabel übertragen werden. Der Lichtführungsstab besitzt an seinem einen Ende ein Außengewinde, um in Gewindeeingriff mit dem lichtemittierenden Ende des Faseroptikkabels verbunden zu werden und der Lichtführungsstab besitzt an seinem Außenumfang eine Spiralnut. Die Spiralnut wird vorzugsweise allmählich tiefer, je näher sie sich der Spitze des Lichtführungsstabes nähert, um von diesem das Licht diffus gestreut abzustrahlen.

Claims (4)

1. Lichtstrahler, der mit einem lichtemittierenden Ende eines Faseroptikkabels verschraubt ist, um Lichtstrahlen abzustrahlen, die durch das Kabel übertragen werden, gekennzeichnet durch einen Lichtführungsstab (3), der einen kegelförmigen Abschnitt aufweist, wobei der Lichtführungsstab (3) ein Gewinde am Außenumfang eines seiner Enden (3 a) von größerem Durchmesser aufweist, um in Gewindeeingriff mit dem lichtemittierenden Ende (2 a) des Faseroptikkabels (2) gebracht zu werden und der kegelförmige Abschnitt eine Spiralnut (3 b) aufweist, um das Licht von dieser diffus gestreut abzustrahlen.

2. Lichtstrahler, der mit dem lichtemittierenden Ende eines Faseroptikkabels verschraubt ist, um Lichtstrahlen abzustrahlen, die durch dieses übertragen werden, gekennzeichnet durch einen zylindrischen Lichtführungsstab (3), der ein Außengewinde (3 a) an einem Ende an seinem Außenumfang besitzt, um in Gewindeeingriff mit dem lichtemittierenden Ende (2 a) des Faseroptikkabels (2) verbunden zu werden und der Lichtführungsstab (3) eine Spiralnut (3 b) entlang ihres Umfanges aufweist, wobei die Spiralnut (3 b) allmählich tiefer wird, wenn sich die Spiralnut dem Spitzenende (3 c) des Lichtführungsstabes (3) nähert, um Licht diffus von der Spiralnut (3 b) abzustrahlen.

3. Lichtstrahler, der mit dem lichtemittierenden Ende eines Faseroptikkabels (1, 2) verbunden ist, um Licht abzustrahlen, das durch dieses übertragen wird, gekennzeichnet durch einen Lichtführungsstab, der einen halbkugelförmigen Kopf an seinem lichtabstrahlenden Ende besitzt und ein Außengewinde an seinem anderen Ende aufweist, wobei der Lichtführungsstab (3) mit seinem Gewindeende in das lichtemittierende Ende des Faseroptikkabels (1, 2) eingeschraubt ist, um Lichtstrahlen von dem halbkugelförmigen Kopf abzustrahlen.

4. Lichtstrahler mit einem Lichtführungsstab (3), der vorgesehen ist, um in Gewindeeingriff mit dem lichtemittierenden Ende eines Faseroptikkabels (1, 2) verbunden zu werden, um ein Licht zu emittieren, das durch das Kabel (1, 2) übertragen wird, und einem transparenten oder halb-transparenten Teil (4) zur Abschirmung des Lichtführungsstabes (3).