DE4309388A1 - Kupplungsvorrichtung zur Verwendung mit einer Lichtquelle großer Helligkeit - Google Patents
Kupplungsvorrichtung zur Verwendung mit einer Lichtquelle großer HelligkeitInfo
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Description
Diese Erfindung bezieht sich auf eine optische Kupp
lungsanordnung zur Verwendung zwischen einer Lichtquelle
großer Helligkeit und mehreren Lichtleitfasern. Mehr im
besonderen bezieht sich diese Erfindung auf eine solche
optische Kupplungsanordnung, die wirksam eine Beschädi
gung der Lichtleitfasern verhindert, wie sie durch die
Lichtquelle großer Helligkeit verursacht werden kann und
die eine gleichmäßige Farbvermischung und ein gleichmäßi
ges Intensitätsmaß für jede der einzelnen Fasern erzielt.
Zentrale Beleuchtungssysteme, bei denen eine einzel
ne Lichtquelle benutzt wird, abgegebenes Licht an eine
Anzahl voneinander entfernter Stellen zu leiten, wozu
mehrere Lichtleitfasern benutzt werden, sind für eine
Reihe verschiedener Anwendungen vorgeschlagen worden,
einschließlich Kraftfahrzeug-, Anzeige- und Heimbeleuch
tung. So offenbart die US-PS 4,958,263, die am 18. Sep
tember 1990 Davenport et al erteilt und auf die gleiche
Anmelderin wie die vorliegende Erfindung übertragen wur
de, die Verwendung eines zentralen Beleuchtungssystems
für eine Automobilanwendung. Die Lichtquelle für ein sol
ches zentrales Beleuchtungssystem muß in der Lage sein,
Licht einer großen Helligkeit abzugeben, um genügend
Lichtabgabe an den voneinander entfernten Stellen sicher
zustellen. Die US-Patentanmeldung Serial Nr. 07/858,906
mit dem Titel "High Brightness Discharge Light Source",
eingereicht am 27. März 1992 im Namen von Allen et al und
an die vorliegende Anmelderin übertragen, offenbart eine
Lichtquelle mit einer Helligkeit von mehr als. 50 000 Lu
men/cm2. Eine Lichtquelle, die eine solche Helligkeit ab
gibt und in Verbindung mit einer Reflektoranordnung be
nutzt würde, um das abgegebene Licht an einem optischen
Brennpunkt zu fokussieren, an dem die Lichtleitfasern an
geordnet sind, kann die Enden der Lichtleitfasern, die an
diesem optischen Brennpunkt angeordnet sind, physisch be
schädigen. Eine Theorie für eine solche Beschädigung be
steht darin, daß das Bild der Anode der Entladungslicht
quelle mehr IR-Strahlungskomponente enthält als die tat
sächliche Bogenentladung und, daß eine solche IR-Strah
lung die Ursache für die Beschädigung der Enden der
Lichtleitfasern ist. Es wäre daher vorteilhaft, in einem
zentralen Beleuchtungssystem mit einer Lichtquelle großer
Helligkeit eine Einrichtung vorzusehen, die die Beschädi
gung der Enden der Lichtleitfasern durch IR-Strahlung
oder eine andere Quelle von Wärme oder Strahlung verhin
dert.
Zentrale Beleuchtungssysteme werden in Anwendungen
benutzt, in denen es erforderlich ist, das abgegebene
Licht zu einer relativ großen Anzahl verschiedener Stel
len zu verteilen, was den Einsatz einer großen Anzahl
einzelner Lichtleitfasern erfordert. Gibt es nur einen
begrenzten Raum, um die Enden der Lichtleitfasern zur
Aufnahme des abgegebenen Lichtes anzuordnen, dann wäre es
vorteilhaft, wenn eine möglichst große Anzahl von Fasern
geringen Durchmessers untergebracht werden könnte, oder,
umgekehrt, wenn Lichtleitfasern größeren Durchmessers be
nutzt würden, daß möglichst viele in den Raum gepackt
werden könnten, der zur Aufnahme des von der Lichtquelle
abgegebenen Lichtes vorgesehen ist. Dieses Konzept wird
üblicherweise als der Packungsanteil der optischen Kupp
lungs-Anordnung bezeichnet. Eine Anordnung zur Erzielung
eines hohen Packungsanteils ist in dem US-PS 5,058,985
offenbart, die am 22. Oktober 1991 Davenport et al er
teilt und an die vorliegende Anmelderin übertragen worden
ist. In dieser PS ist offenbart, daß eine Kombination zu
sammenpreßbarer und nicht zusammenpreßbarer Fasern inner
halb einer Hülse angeordnet ist, deren Größe so bemessen
ist, daß die zusammenpreßbaren Fasern in eine sich anpas
sende Gestalt um die nicht zusammenpreßbaren Fasern herum
gepreßt sind, wodurch eine relativ gleichmäßige Quer
schnittsoberfläche an dem Eingang des optischen Kupplers
erzielt wird. Obwohl sich eine solche Anordnung als wirk
sam bei der Erhöhung des Packungsanteiles für eine Gruppe
von Lichtleitfasern erwiesen hat, könnte eine solche An
ordnung durch Wärme oder IR-Strahlung beschädigt werden.
Es wurde auch festgestellt, daß der Abstand, der
zwischen den Fasern existiert, wie durch die um jede ein
zelne Lichtleitfaser angeordnete Hülle verursacht, den
brauchbaren Raum zum Kuppeln verringert und darüber hin
aus eine separate Position für jede der Fasern an der
Fläche der optischen Kupplungsvorrichtung begründet. Die
separate Anordnung hat den ihr innewohnenden Nachteil,
daß es einen bestimmten Brechungsindex für jede Faser
gibt, der zur Reflexion von Licht an den Wandungen jeder
Faser führt. Berücksichtigt man, daß das Lichtbild, das
von jeder der einzelnen Fasern empfangen wird, nur die
Farbe und Intensität des von der Lichtquelle abgegebenen
Lichtes an seiner spezifischen Position an der Fläche des
optischen Kupplers "sieht", ist das Ergebnis ein Spiel
raum hinsichtlich der Farb- und Intensitätseigenschaften
bei den Ausgängen der Lichtleitfasern. Für die Lichtleit
fasern in der Mitte des optischen Kupplers unterscheiden
sich die Farbcharakteristika und die Intensität des em
pfangenen Lichtes von denen der Lichtleitfaser, die am
äußeren Umfang des optischen Kupplers angeordnet ist. Die
US-PS 4,662,714, die am 5. Mai 1987 Mori erteilt worden
ist, diskutiert das Abstreifen der Hülle bzw. des Mantels
von einem Abschnitt der Lichtleitfasern. Diese PS bezieht
sich jedoch nicht darauf, daß es erwünscht ist, eine Mi
schung des Lichtes zu schaffen, um gleichmäßige Farb- und
Intensitätscharakteristika über jede der einzelnen Licht
leitfasern zu erhalten. Demgemäß wäre es vorteilhaft für
eine optische Kupplungs-Vorrichtung, die mehrere einzelne
Lichtleitfasern aufnimmt, eine Einrichtung zum Mischen
der Farb- und Intensitätseigenschaften zu schaffen, so
daß jede der Fasern ihrer Endbestimmung ein Licht zu
führt, das hinsichtlich Farbe und Intensität gleichmäßige
Charakteristika aufweist.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Kupplungsan
ordnung zur Verwendung mit einer Lichtquelle großer Hel
ligkeit und mehreren Lichtleitfasern, die gegen Beschädi
gung geschützt sind, wie sie durch IR-Strahlung oder Wär
me verursacht werden kann, die von der Lichtquelle großer
Helligkeit verursacht werden. Die vorliegende Erfindung
sorgt auch dafür, daß das durch jede der einzelnen Licht
leitfasern, die mit der Lichtquelle gekoppelt sind, über
tragene Licht hinsichtlich Farbe und Intensität im we
sentlichen gleichmäßig ist.
In Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegen
den Erfindung wird eine Lichtkupplungsvorrichtung zum
Kuppeln des von einer Lichtquelle großer Helligkeit abge
gebenen Lichtes zu mehreren voneinander entfernten Abga
beorten unter Verwendung von mehreren Lichtleitfasern ge
schaffen, von denen zumindest einige zusammenpreßbar
sind. Von jeder der Lichtleitfasern ist eine im wesent
lichen äquivalente Länge des Mantels von dem Ende ent
fernt worden, das der Lichtquelle am nächsten liegt. Eine
erste Hülse umgibt den Abschnitt der mehreren Lichtleit
fasern, von dem der Mantel entfernt worden ist und hat
eine solche Größe, daß die entmantelten Enden der Licht
leitfasern zu einer im wesentlichen gleichmäßigen Quer
schnittsoberfläche zusammengepreßt sind, in der die Tren
nungen zwischen den einzelnen Lichtleitfasern im wesent
lichen beseitigt sind. Ein lichtdurchlässiger Zwischen
stab ist zwischen der Lichtquelle und der im wesentlichen
gleichmäßigen Querschnittsoberfläche der Lichtleitfasern
angeordnet, und er besteht aus einem Material mit einem
höheren thermischen Koeffizienten als ihn die Lichtleit
fasern haben. Eine Außenhülse umgibt zumindest teilweise
die erste Hülse und mindestens einen Abschnitt des Zwi
schenstabes. Die Außenhülse kann ein gewalztes offenes
Endstück aufweisen, in dem der Zwischenstab eingeschlos
sen ist, um eine festgelegte Eingangsposition zur Anord
nung am optischen Brennpunkt der Lichtquelle zu begrün
den.
In der folgenden detaillierten Beschreibung wird auf
die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in der zei
gen:
Fig. 1 einen Aufriß, teilweise im Schnitt, einer An
ordnung aus Lichtquelle und Lichtkuppler, die gemäß der
vorliegenden Erfindung konstruiert ist,
Fig. 2 und 2A Seitenansichten, teilweise im
Schnitt, der Lichtkupplungs-Vorrichtung, die in Überein
stimmung mit der vorliegenden Erfindung konstruiert ist,
Fig. 3 einen Aufriß einer anderen Ausführungsform
der Lichtkupplungs-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Er
findung.
Wie in Fig. 1 ersichtlich, ist die Kupplungsanord
nung 10 der vorliegenden Erfindung besonders geeignet zur
Verwendung mit einer Lichtquelle 12 großer Helligkeit,
die eine Lampe 14 großer Helligkeit, ein Reflektorglied
16 und ein Spiegelelement 18 einschließt, die derart an
geordnet sind, daß ein Bild der Lichtquelle auf der Ein
gangsoberfläche des Kupplungsgerätes 10 geschaffen wird.
Der relative Begriff "große Helligkeit" bedeutet, daß
irgendeine Lichtquelle mit einer Abgabe von etwa 40 000
Lumen/cm2 wirksamer Helligkeit die Anforderungen der vor
liegenden Erfindung erfüllt, doch ist bevorzugt, daß die
Lichtquelle 12 eine effektive bzw. wirksame Helligkeit in
der Größenordnung von etwa 50 000 Lumen/cm2 abgibt. Die
Lichtquelle 12 schließt auch ein Gehäuse 20 ein, in dem
die Lampe 14, der Reflektor 16 und Spiegel 18 angeordnet
werden können. Das Gehäuse 20 kann die Lampe 14 vor einer
möglichen physischen Beschädigung schützen sowie zur Ab
schirmung von Personen in unmittelbarer Nähe der Licht
quelle 12 vor Wärme und Strahlung, die sich aus der
Lichtabgabe der Lampe 14 ergeben, dienen.
Eine Öffnung 22 ist in dem Gehäuse 20 der Lichtquel
le ausgebildet, so daß die Kupplungsanordnung 10 der vor
liegenden Erfindung in eine Position innerhalb des Gehäu
ses 20 derart eingeführt werden kann, daß der Eingang in
die Kupplungsanordnung 10 mit dem optischen Brennpunkt
der Lichtquelle 12 zusammenfallen kann. Die Kupplungsan
ordnung 10 schließt ein äußeres Hülsenteil 24 ein, auf
dem eine ringförmige Lippe 26 ausgebildet ist, die sich
an einer derartigen Stelle um die äußere Peripherie des
äußeren Hülsenteiles 24 herum erstreckt, daß die Anord
nung der vorderen Querschnittsoberfläche 28 des Kupp
lungsgerätes 10 automatisch am optischen Brennpunkt
liegt, ohne daß eine Feineinstellung oder eine andere
kostspielige Ausrichtung erforderlich ist. Natürlich kann
die Funktion der Lippe 26 auch durch einen Anschlag er
füllt werden, der an der gleichen Stelle wie die Lippe 28
auf der äußeren Hülse 24 angeordnet ist, und ein solcher
Anschlag braucht nicht ringförmig zu sein.
Ein drittes Hülsenteil 30 ist um das Ende der äuße
ren Hülse 24 herum angeordnet, durch die sich mehrere
Lichtleitfasern 32 zur Verteilung zu den verschiedenen
entfernten Stellen erstrecken, an denen die Lichtabgabe
genutzt werden soll. Das dritte Hülsenteil 30 schließt
einen abgeschrägten bzw. verjüngten rückwärtigen Teil 34
ein, der die Lichtleitfasern 32 eng umgibt, um während
der Installation oder Wartung des Beleuchtungssystems,
von dem die Kupplungsanordnung 10 und die Lichtquelle 12
ein Teil sind, eine versehentliche Verformung oder Bean
spruchung dieser Fasern zu verhindern. Die Funktion des
dritten Hülsenteiles 30 kann durch den Einsatz eines
schrumpfbaren Hülsenmaterials erfüllt werden, das beim
Erhitzen zu dem sich dicht anpassenden Sitz schrumpft,
wie er für das dritte Hülsenteil 30 erforderlich ist.
Die Positionierung der Kupplungsanordnung 10 der
vorliegenden Erfindung innerhalb des Gehäuses 20 derart,
daß sich die Querschnittsoberfläche 28 am optischen
Brennpunkt der Konfiguration aus Lampe 14 und Reflektor
16 befindet, kann zu einem Problem der physischen Inte
grität mit Bezug auf die Lichtleitfasern 32 führen, wenn
solche Fasern 32 in Verbindung mit der Lampe 14 großer
Helligkeit benutzt werden, wie das in der vorliegenden
Erfindung der Fall ist. Wird die Lampe 14 an einer spezi
fischen Stelle innerhalb des Reflektors 16 angeordnet,
dann ist es möglich, daß die Enden der Lichtleitfasern 32
nahe dem Brennpunkt des Reflektors 16 beschädigt werden.
Eine Theorie der Ursache einer solchen Beschädigung ist,
daß das Bild der (nicht dargestellten) Anode der Lampe
14, das mehr IR-Strahlung als die tatsächliche Bogenent
ladung der Lampe 14 enthält, das Kunststoffmaterial, aus
dem die Lichtleitfasern 32 bestehen, zum Schmelzen brin
gen kann. Da weiter irgendeine Gruppierung der Enden der
Lichtleitfasern an der Brennebene, die an der Quer
schnittsoberfläche 28 der Kupplungsanordnung 10 angeord
net ist, zu einer ungleichmäßigen Verteilung der Farbe
und Intensität des abgegebenen Lichtes über die Quer
schnittsoberfläche 28 führen kann, wird durch die vorlie
gende Erfindung auch angestrebt, das Licht in der Brenn
ebene auszubreiten, so daß das in jede einzelne Licht
leitfaser 32 eintretende Licht sowohl hinsichtlich Farbe
als auch Intensität im wesentlichen das gleiche ist. Wie
in Fig. 2a ersichtlich, wird ein Stab 34 in dem äußeren
Hülsenteil 24 in einer Position zwischen der Brennebene
und den Eintrittsenden der Lichtleitfasern 32 angeordnet,
um ein solches Lichtvermischen zu erzielen und eine Be
schädigung der Eintrittsenden der Lichtleitfasern 32 zu
verhindern. Der Stab 34 wird aus einem lichtdurchlässigen
Material hergestellt, und er hat einen höheren Wärmeleit
koeffizienten als die Lichtleitfasern 32. Der Stab 34
kann aus einer kurzen Länge von Quarz oder Glas herge
stellt werden, und er kann zylindrisch ausgebildet sein,
wobei seine optische Achse in Ausrichtung mit der Mittel
achse des von der Konfiguration aus Reflektor 16 und
Spiegel 18 reflektierten Lichtes angeordnet ist. Es ist
auch möglich, das Quarz- oder Glasmaterial des Stabteiles
34 mit Titandioxid-Ceriat (titania ceriate) zu dotieren,
so daß irgendwelche UV-Strahlung, die durch die Lampe 14
erzeugt wird, dadurch absorbiert werden kann. Am Ende des
Stabteiles 34, das an der Brennebene der Lichtquelle 12
angeordnet ist, ist in Fig. 2a ersichtlich, daß ein ge
walzter Abschnitt des äußeren Hülsenteiles 24 ausgebildet
ist, so daß das Stabteil 34 in der spezifischen Position
gehalten werden kann, um eine maximale Wirksamkeit bei
der Lichtkupplung in die Lichtleitfasern 32 sicherzustel
len.
Um die höchste Kupplungswirksamkeit zwischen dem
Stabteil 34 und den benachbarten Enden der Lichtleitfa
sern 32 sicherzustellen, wird das Ende des Stabteiles 34
poliert, so daß eine gleichförmige Oberfläche, die an den
Eintrittsenden der Lichtleitfasern 32 ausgebildet ist, an
das Stabteil 34 gepreßt werden kann. Wie die Schnittlinie
2b in Fig. 2a zeigt, bildet die Eintrittsoberfläche der
Gruppe von Lichtleitfasern eine im wesentlichen flache
Oberfläche, die an die polierte flache Oberfläche des
Stabteiles 34 angepaßt worden ist, um die wirksame Kupp
lung vom Stabteil 34 in die Vielzahl von Lichtleitfasern
zu erzielen. Die Vielzahl von Lichtleitfasern 32, wie sie
in Fig. 2b gezeigt ist, kann aus einer Gruppe zusammen
gesetzt sein, die eine zentrale Lichtleitfaser ein
schließt, die von einer ersten Schicht von Lichtleitfa
sern 32 umgeben ist, die umfangsmäßig um die zentrale
Lichtleitfaser angeordnet sind. Es ist natürlich erkenn
bar, daß andere Anordnungen von Lichtleitfasern und ande
re Formen von Lichtleitfasern zusätzlich zu der veran
schaulichten runden Gestalt geschaffen werden können,
während die gleichmäßige Oberfläche, die dem Stabteil 34
dargeboten wird, erhalten bleibt und, daß solche anderen
Anordnungen auch in den Rahmen der vorliegenden Erfindung
fallen. Um die gleichmäßige Oberfläche an den Eintritts
enden der Lichtleitfasern 32 zu erzielen, ist es möglich,
zuerst die Fasern miteinander zu gruppieren und dann eine
Schneidoperation an einer solchen Gruppe von Fasern aus
zuführen, die in einer sauberen glatten Oberfläche an den
Eintrittsenden der Lichtleitfasern 32 resultiert, die
dann in Kontakt mit der polierten Oberfläche des Stabtei
les 34 gepreßt wird.
Die Gruppe von Lichtleitfasern 32, die in Fig. 2b
veranschaulicht ist, schließt schattierte Abschnitte 38
zwischen den Fasern ein. Diese schattierten Abschnitte 38
zeigen eine amorphe grenzenlose Beziehung zwischen den
einzelnen Lichtleitfasern 32 an, die die Gruppe bilden.
Um diese amorphe Beziehung zu erhalten, wird ein Teil der
Hülle bzw. des Mantels, der um jede der Lichtleitfasern
herum angeordnet ist, für eine vorbestimmte, im wesentli
chen äquivalente Länge über jeder der Fasern entfernt.
Wie in Fig. 2a ersichtlich, gestattet diese Länge, die
mit "l" bezeichnet ist, daß die einzelnen entmantelten
Lichtleitfaserabschnitte über diese Länge "l" enger
zusammengepreßt werden können. Die Länge "l" wird derart
ausgewählt, daß ein genügender Raum geschaffen wird, in
dem das erforderliche Lichtvermischen erzielt wird. Ob
wohl diese Länge "l" aus einem Bereich von Werten ausge
wählt werden kann, ist vorgesehen, daß eine solche Länge
in Beziehung stehen soll zur Querschnittsfläche der Ein
trittsenden der Lichtleitfasern und, daß sie etwa das
Drei- bis Achtfache dieser Fläche betragen sollte.
Die Abschnitte der Lichtleitfasern 32, auf denen die
Hülle 40 an Ort und Stelle verbleibt, führen dazu, daß
die Gruppe von Lichtleitfasern eine größere Querschnitts
fläche einnimmt, als sie für den Abschnitt erforderlich
ist, von dem die Hülle 40 entfernt worden ist. Wegen der
Unterschiede in der Querschnittsfläche ist ersichtlich,
daß das äußere Hülsenteil 24 innen an dem Ende verjüngt
ist, von dem die Lichtleitfasern 32 austreten.
Die Enden der Lichtleitfasern 32, die die entman
telten Abschnitte sowie eine spezifische Länge des mit
Mantel versehenen Abschnittes einschließen, sind in eine
Innenhülse 42 eingepaßt, die größenmäßig so bemessen wer
den kann, daß die entmantelten Abschnitte der Lichtleit
fasern durch eine solche Innenhülse 42 dicht zusammen
gepreßt werden können. Das dichte Pressen der entmantel
ten Abschnitte der Lichtleitfasern 32 kann unter Verwen
dung eines wärmeschrumpfbaren Teflonrohres für die Innen
hülse 42 erfolgen. Diese Teflonhülse hat einen geringen
Brechungsindex und dient dadurch als ein Mantel um das
Bündel von Lichtleitfasern 32, so daß eine totale Zwischenraumreflexion
stattfindet. Diese Funktion kann auch
durch Einsatz einer Teflonhülse erzielt werden, deren
Größe so ausgewählt ist, daß ihre Öffnungsfläche etwas
geringer ist als die Summe der Querschnittsflächen der
einzelnen Lichtleitfasern 32. Die Lichtleitfasern 32
können derart gereckt werden, daß die Hülse 42 über die
gereckten Lichtleitfasern 32 geschoben werden kann. Be
findet sich die Innenhülse 42 an Ort und Stelle, dann
beendet man das Recken, und man läßt die Lichtleitfasern
32 in ihrer Länge schrumpfen und sich in der Fläche aus
dehnen, so daß die etwas geringere Querschnittsfläche der
Innenhülse 42 vollständig eingenommen wird. Die Enden der
Lichtleitfasern 32, die vom Ende der Innenhülse 42 her
vorstehen, werden dann zur Bildung der glatten gleichmä
ßigen Oberfläche abgeschnitten, die in engen Kontakt mit
dem Stabteil 34 gepreßt wird, um ein optisches Benetzen
der Faseroberflächen und so die wirksame optische Kupp
lung dazwischen zu erzielen. Durch dieses enge Pressen
der entmantelten Abschnitte der Lichtleitfasern 32 werden
die Oberflächen der einzelnen Lichtleitfasern 32 optisch
benetzt, wodurch sie im wesentlichen verschwinden. In
anderen Worten, tritt die Reflexion des Lichtes, die
sich üblicherweise aus einer Änderung des Brechungsindex
im Zusammenhang mit den Wandungen der Lichtleitfasern
ergibt, nicht auf. Als Ergebnis kann das Licht von allen
Teilen der durch die Lampe 14 erzeugten Ladung innerhalb
des Stabes 34 und innerhalb der Lichtleitfasern 32 zusam
mengemischt werden, die im wesentlichen wie eine einzige
Lichtleitfaser großen Durchmessers wirken. Wegen des Zu
sammenquetschens durch die Innenhülse 42 geringerer Flä
che fließen die entmantelten Abschnitte der einzelnen
Lichtleitfasern 32 im wesentlichen zusammen, so daß es
sehr wenig Totraum zwischen den Lichtleitfasern gibt, was
den Packungsanteil der Kupplungsanordnung 10 der vorlie
genden Erfindung verbessert und gestattet, daß die maxi
male Lichtmenge in die Lichtleitfasern 32 eintritt und
eine große Anzahl von Lichtleitfasern 32 benutzt wird,
die zu entfernten Stellen geführt werden können.
Nach dem Zusammenpressen durch die Innenhülse 42 und
dem Verbinden mit dem Stab 34 bilden die von der Innen
hülse 42 bedeckten Abschnitte der Lichtleitfasern 32 und
der Stab 34 eine Konfiguration aus Stab und Fasern, die
in die Außenhülse 24 eingeführt wird. Die Außenhülse 24
kann aus Aluminium hergestellt werden und, wie in Fig. 2a
ersichtlich, sie kann einen inneren verjüngten Abschnitt
aufweisen, so daß beim Einpassen der Konfiguration aus
Stab und Fasern in die Außenhülse 24 ein Gleitsitz er
zielt wird, der die entmantelten Abschnitte der Licht
leitfasern weiter zusammenpreßt und dazu dient, den fe
sten Sitz aufrecht zu erhalten, der sich aus dem Gebrauch
der Innenhülse 42 ergibt.
Die dritte Hülse 30 ist um das Ende der Außenhülse
24 und einen Abschnitt der Lichtleitfasern 32 herum ange
ordnet, wie er aus dem Ende der Außenhülse 24 austritt.
Fig. 3 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht der
Kupplungsanordnung 10 der vorliegenden Erfindung, bei der
die dritte Hülse 30 hinsichtlich der Gestalt als an die
Gestalt der Gruppe aus Lichtleitfasern 32, wie sie aus
der Außenhülse 24 austreten, angepaßt dargestellt ist,
wobei sich eine solche Übereinstimmung hinsichtlich der
Gestalt als Ergebnis der Benutzung eines wärmeschrumpf
baren Materials für die dritte Hülse 30 ergibt.
Obwohl die obige Beschreibung der Erfindung deren
bevorzugte Ausführungsform darstellt, können Modifika
tionen daran vorgenommen werden, ohne den Rahmen der Er
findung zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen er
gibt. Obwohl die Außenhülse 24 zum Beispiel als nur den
Abschnitt der Lichtleitfasern 32 umgebend dargestellt
ist, von dem der Mantel entfernt worden ist, ist es mög
lich, eine ausgeprägtere innere Verjüngung zu schaffen,
die ebenfalls die Einführung einer Länge des ummantelten
Abschnittes der Lichtleitfasern 32 gestattet.
Claims (14)
1. Eine Lichtkupplungs-Anordnung zum Kuppeln des von
einer Lichtquelle großer Helligkeit abgegebenen Lichtes
zu mehreren räumlich getrennten Abgabestellen, wobei die
Lichtkupplungs-Anordnung umfaßt:
mehrere Lichtleitfasern, von denen mindestens einige zu sammenpreßbar sind und wobei mindestens einige der ge nannten Lichtleitfasern eine darüber angeordnete Abdeckung aufweisen, wobei von jeder der mehreren Lichtleitfa sern mit der Abdeckung von einem Ende eine im wesentli chen gleiche Länge der Abdeckung entfernt ist,
eine erste Hülse, die mindestens einen Abschnitt der Län gen der mehreren Lichtleitfasern, von denen die Abdeckung entfernt ist, umgibt,
worin die genannte erste Hülse ein Vorderende aufweist, an dem die mehreren Lichtleitfasern in einer im wesentli chen flachen Querschnittsoberfläche enden,
einen lichtdurchlässigen Stab, der zwischen der Licht quelle und der genannten Querschnittsoberfläche der meh reren Lichtleitfasern angeordnet ist und ein Eintrittsen de, das das von der Lichtquelle abgegebene Licht aufnimmt und ein Ausgangsende aufweist, das optisch mit den mehre ren Lichtleitfasern gekuppelt ist, wobei der genannte Stab einen höheren Wärmekoeffizienten als die genannten mehreren Lichtleitfasern hat und
eine Außenhülse, die die genannte erste Hülse und mindestens einen Abschnitt des genannten Stabes zumindest teilweise umgibt.
mehrere Lichtleitfasern, von denen mindestens einige zu sammenpreßbar sind und wobei mindestens einige der ge nannten Lichtleitfasern eine darüber angeordnete Abdeckung aufweisen, wobei von jeder der mehreren Lichtleitfa sern mit der Abdeckung von einem Ende eine im wesentli chen gleiche Länge der Abdeckung entfernt ist,
eine erste Hülse, die mindestens einen Abschnitt der Län gen der mehreren Lichtleitfasern, von denen die Abdeckung entfernt ist, umgibt,
worin die genannte erste Hülse ein Vorderende aufweist, an dem die mehreren Lichtleitfasern in einer im wesentli chen flachen Querschnittsoberfläche enden,
einen lichtdurchlässigen Stab, der zwischen der Licht quelle und der genannten Querschnittsoberfläche der meh reren Lichtleitfasern angeordnet ist und ein Eintrittsen de, das das von der Lichtquelle abgegebene Licht aufnimmt und ein Ausgangsende aufweist, das optisch mit den mehre ren Lichtleitfasern gekuppelt ist, wobei der genannte Stab einen höheren Wärmekoeffizienten als die genannten mehreren Lichtleitfasern hat und
eine Außenhülse, die die genannte erste Hülse und mindestens einen Abschnitt des genannten Stabes zumindest teilweise umgibt.
2. Die Lichtkupplungs-Anordnung nach Anspruch 1, worin
die genannte Lichtquelle ein Gehäuse, eine Lampe und eine
Reflektoreinrichtung einschließt, die innerhalb des Ge
häuses angeordnet sind, wobei die Reflektoreinrichtung
das von der Lampe abgegebene Licht zu einem optischen
Brennpunkt fokussiert, auf der Außenhülse ein Anschlag
auf der Außenseite ausgebildet ist, der bei Anschlag an
das Gehäuse das Eintrittsende des Stabes am optischen
Brennpunkt der Reflektoreinrichtung positioniert.
3. Die Lichtkupplungs-Anordnung nach Anspruch 1, weiter
umfassend eine dritte Hülse, die um einen Abschnitt der
äußeren Hülse und die mehreren Lichtleitfasern angeordnet
ist, wo die Lichtleitfasern aus der Außenhülse austreten,
wobei die dritte Hülse eine wärmeschrumpfbare Hülse ist,
die, wenn wärmegeschrumpft, einen engen Sitz um die meh
reren Lichtleitfasern herum bildet.
4. Die Lichtkupplungs-Anordnung nach Anspruch 1, worin
die erste Hülse eine solche Größe hat, daß die genannten
Abschnitte der Lichtleitfasern, von denen die Abdeckung
entfernt worden ist, dicht aneinandergepreßt werden, was
zu einer im wesentlichen grenzenlosen Beziehung zwischen
den genannten Abschnitten der Lichtleitfasern innerhalb
der ersten Hülse führt.
5. Die Lichtkupplungs-Anordnung nach Anspruch 4, worin
die erste Hülse aus einem transparenten Material konstru
iert ist, dessen Brechungsindex beträchtlich geringer ist
als der Brechungsindex der mehreren Lichtleitfasern.
6. Die Lichtkupplungs-Anordnung nach Anspruch 1, worin
die Außenhülse aus einem kein Licht durchlassenden Mate
rial hergestellt ist und auf deren einem Abschnitt ein
verjüngter Bereich ausgebildet ist, in dem Abschnitte der
mehreren Lichtleitfasern angeordnet sind, auf denen die
Abdeckung verblieben ist.
7. Die Lichtkupplungs-Anordnung nach Anspruch 1, worin
die Außenhülse ein gewalztes Ende benachbart der Ein
trittsoberfläche des Stabes aufweist, wobei das gewalzte
Ende wirksam die Wegbewegung des Stabes vom optischen
Brennpunkt verhindert.
8. Die Lichtkupplungs-Anordnung nach Anspruch 2, worin
der Stab aus Quarz konstruiert ist und eine zylindrische
Gestalt hat, so daß seine optische Achse mit der opti
schen Achse des von der Reflektoreinrichtung abgegebenen
Lichtes zusammenfällt.
9. Die Lichtkupplungs-Anordnung nach Anspruch 7, worin
die Außenhülse mit einem inneren verjüngten Abschnitt an
dem dem gewalzten Ende gegenüberliegenden Ende ausgebil
det ist, wobei das genannte Ende, auf dem der innere ver
jüngte Abschnitt ausgebildet ist, derart wirksam ist, daß
der Stab und die Innenhülse einen Gleitsitz innerhalb der
Außenhülse bilden.
10. Eine Lichtkupplungs-Vorrichtung zur Verwendung mit
einem zentralen Beleuchtungssystem, das Licht an voraus
gewählte beabstandete Orte zu liefern vermag, wobei die
Lichtkupplungs-Vorrichtung umfaßt:
mehrere zusammenpreßbare Lichtleitfasern, die jeweils ein Eintrittsende und ein Austrittsende aufweisen, wobei die mehreren Lichtleitfasern weiter eine Abdeckung tragen und die Abdeckung für eine vorbestimmte Länge an den Ein trittsenden der Lichtleitfasern abgestreift ist,
eine erste Hülse mit einer Vorderöffnung, an der die Ein trittsenden der Lichtleitfasern angeordnet sind,
wobei die Vorderöffnung eine geringere Querschnittsfläche als die Eintrittsenden der Lichtleitfasern gemeinsam haben,
wobei die engere Vorderöffnung der ersten Hülse dahin gehend wirksam ist, daß die Eintrittsenden der Lichtleit fasern zusammengepreßt werden und Trennungen zwischen einzelnen der Eintrittsenden der Lichtleitfasern im wesentlichen dadurch beseitigt sind,
wobei die erste Hülse eine zweite Öffnung einer größeren Querschnittsfläche als die Vorderöffnung hat, die zweite Öffnung eine derartige Größe aufweist, daß Abschnitte der Lichtleitfasern, auf denen die Abdeckung angeordnet ist, in einer eng passenden Weise durch die zweite Öffnung hindurchgeführt werden können und
eine Außenhülse aus einem kein Licht durchlassenden Mate rial, die mindestens einen Abschnitt der ersten Hülse um gibt, wobei die genannte Außenhülse innen verjüngt ist, um die erste Hülse dabei zu unterstützen, die Eintritts enden der Lichtleitfasern zusammengepreßt ohne Untertei lung zueinander zu halten.
mehrere zusammenpreßbare Lichtleitfasern, die jeweils ein Eintrittsende und ein Austrittsende aufweisen, wobei die mehreren Lichtleitfasern weiter eine Abdeckung tragen und die Abdeckung für eine vorbestimmte Länge an den Ein trittsenden der Lichtleitfasern abgestreift ist,
eine erste Hülse mit einer Vorderöffnung, an der die Ein trittsenden der Lichtleitfasern angeordnet sind,
wobei die Vorderöffnung eine geringere Querschnittsfläche als die Eintrittsenden der Lichtleitfasern gemeinsam haben,
wobei die engere Vorderöffnung der ersten Hülse dahin gehend wirksam ist, daß die Eintrittsenden der Lichtleit fasern zusammengepreßt werden und Trennungen zwischen einzelnen der Eintrittsenden der Lichtleitfasern im wesentlichen dadurch beseitigt sind,
wobei die erste Hülse eine zweite Öffnung einer größeren Querschnittsfläche als die Vorderöffnung hat, die zweite Öffnung eine derartige Größe aufweist, daß Abschnitte der Lichtleitfasern, auf denen die Abdeckung angeordnet ist, in einer eng passenden Weise durch die zweite Öffnung hindurchgeführt werden können und
eine Außenhülse aus einem kein Licht durchlassenden Mate rial, die mindestens einen Abschnitt der ersten Hülse um gibt, wobei die genannte Außenhülse innen verjüngt ist, um die erste Hülse dabei zu unterstützen, die Eintritts enden der Lichtleitfasern zusammengepreßt ohne Untertei lung zueinander zu halten.
11. Die Lichtkupplungs-Vorrichtung nach Anspruch 10,
worin die Außenhülse aus einem starren Material konstru
iert ist und die zweite Außenhülse aus einem flexiblen,
schrumpfbaren Material um das offene Ende angeordnet ist,
durch das die Austrittsenden der Lichtleitfasern hin
durchtreten, um zu den vorausgewählten beabstandeten
Stellen verteilt zu werden, wobei die zweite Außenhülse
eine Verformung der Lichtleitfasern beim Austreten aus
der Außenhülse verhindert.
12. Die Lichtkupplungs-Vorrichtung nach Anspruch 10,
worin das zentrale Beleuchtungssystem eine Lichtquelle
einschließt, die innerhalb eines Gehäuses angeordnet ist
und wobei die Außenhülse in eine in dem Gehäuse ausgebil
dete Öffnung in einer Weise paßt, daß das Eintrittsende
der Außenhülse am optischen Brennpunkt der Lichtquelle
angeordnet ist.
13. Die Lichtkupplungs-Vorrichtung nach Anspruch 10,
worin die erste Hülse aus einem transparenten Material
konstruiert ist, dessen Brechungsindex beträchtlich ge
ringer ist als der Brechungsindex der mehreren Lichtleit
fasern.
14. Die Lichtkupplungs-Vorrichtung nach Anspruch 10,
worin die vorbestimmte Länge der von den Eintrittsenden
der mehreren Lichtleitfasern abgestreiften Abdeckung zwi
schen drei bis acht Mal länger ist als die längste linea
re Abmessung, die mit der Summe der Querschnittsflächen
der Eintrittsenden der Lichtleitfasern verbunden ist.
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