DE7407095U

DE7407095U - Signalanzeigevorrichtung zur Darstellung von Lichtzeichen

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Publication number: DE7407095U
Application number: DE7407095*[U
Authority: DE
Original assignee: Jenaer Glaswerk Schott and Gen
Current assignee: Schott AG
Publication date: 1975-01-09

Description

Dr. Joachim Rasper ^:··^: .:. ' ^{; :} · "·' W

Patentanwalt 62 Wiesbaden

llMstadtir HBh· 22 TtL 562842

JENAer GLASWERK
SCHOTT & GEN.

6500 Mainz
Hattenbergstr. 10

G 117

Signalanzeigevorrichtung zur Darstellung von Lichtzeichen

Gegenstand der Neuerung ist eine Signalanzeigevorrichtung zur Sichtbarmachung von Zeichen, Ziffern oder Symbolen.

Herkömmliche Signalanzeiger zur übertragung von Zeichen oder Ziffern bestehen in der Regel aus rasterförmig angeordneten Lampen mit vorgeschalteter Optik zur Erzeugung der gewünschten Abstrahlcharakteristik. Die Lampen werden in der Regel so geschaltet, daß wechselsweise verschiedene Zeichen zum Auf-, leuchten gebracht werden.

Die Nachteile dieser Signale liegen in der schlechten Lichtausbeute, dem hohen Lampenbedarf und der damit verbundenen hohen Störanfälligkeit durch Lampenausfall. Komplizierte Verdrahtungsschemata und mögliche Fehlinterpretation des Zeichens durch Lampenausfall kommen hinzu. Da mehrere Zeichen gemeinsame Lichtpunkte besitzen, ist nur die Anzeige von gleichfarbigen Zeichen oder Ziffern möglich. Hinzu kommt eine schlechte Auflösung der Zeichen bei Dunst oder Nebel sowie die Beschränkung der Baugröße der Anzeigegeräte nach unten, bedingt durch die Lampenabmessungen.

Es ist ebenfalls bekannt, Lichtleitfasern zur Darstellung von Symbolen auf Anzeigeflächen zu verwenden (Dt-OS 2 126 672, Dt-OS 2 245 460). Nicht befriedigend ist bei diesen Systemen jedoch die Abstrahlung des Lichtes aus den Enden der Lichtleitfasern, sowohl in Bezug auf einen günstigen Abstrahlungswinkel als auch in Bezug auf eine optimale Lichtausbeute. Diese Eigenschaften zu verbessern, ist das Ziel der vorliegenden Neuerung.

Die Neuerung besteht darin, daß an den Enden der Lichtleitfasern Lichtleitkegel angebracht sind, mit denen ein vorgegebener Abstrahlwinkel erzielt und der Lichtverlust in der Hegel geringer gehalten werden kann als bei herkömmlichen optischen Systemen.

Anhand der Figuren 1 und 2 wird die Neuerung näher erläutert.

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Figur 1 zeigt eine Anzeigetafel für Leuchtsignale, die aus einer Rasterplatte 4 und einer Streuscheibe 6 besteht. In den einzelnen Rasterpunkten der Platte 4 enden die einzelnen Arme eines oder mehrerer verzweigter Lichtleitfaserbündel 3, die an ihrem jeweils zusammengefaßten Ende 1 durch eine Glühlampe 2 beleuchtet werden können.

Entsprechend der Neuerung sind an den Enden der Lichtleitfasern in der Rasterplatte 4 Lichtleitkegel 5 angebracht.

Figur 2 zeigt den Strahlengang in einem solchen Lichtleitkegel und die für dessen Berechnung notwendigen geometrischen Angaben.

Die Beziehung zwischen Eintritts- und Austrittsapertur eines optisch isolierten Kegels lautet:

d„

wobei die maximale Eingangsapertur durch die Beziehung

d N.A. = H₁ · sin c

begrenzt wird.

Hierbei bedeuten (siehe auch Figur 2):

n- die Brechzahl des Mediums vor dem Kegel n₂ die Brechzahl des Mediums hinter dem Kegel der Eintrittswinkel

,₂ der Austrittswinkel

+ d~ die beiden Endflächendurchmesser des Kegels

n„ die Brechzahl des Kernmaterials und n„ die Brechzahl des Mantelmatsrials.

Durch Festlegung der Kegelabmessungen läßt sich fast jede gewünschte Abstrahlcharakteristik erzeugen.

Die Kegel sind vorzugsweise mit dem Lichtleiterende verkittet, um die Anzahl der reflektierenden Flächen herabzusetzen.

Wesentlich bei der Wirkungsweise des Lichtleitkegels ist, daß mit ihm weniger eine Änderung des Querschnittes des abgestrahlten Strahlenbündels erreicht werden soll, als vielmehr die bereits beschriebene Änderung des Austrittswinkels et-(Figur 2) eines Lichtstrahles gegenüber dem Eintrittswinkel

Es ist charakteristisch für eine Lichtleitfaser, daß ein Lichtstrahl, der unter einem Winkel ^Ci in sie eintritt, nach einer Vielfachreflexion innerhalb der Faser auch wieder mit dem Winkel oC ₁ aus ihr austritt. Aus diesem Grunde ist es un-

ί I I I

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wesentlich, ob ein Lichtleitkegel gemäß der Neuerung am gemeinsamen Eingang eines Lichtleitfaserbündels angeordnet ist oder am Ausgang jeder der einzelnen Pasern. Wird der letztere Weg gewählt, der auch in Figur 1 dargestellt ist, ergibt sich zusätzlich eine dem Unterschied der Kegeldurchmesser entsprechende Änderung des Querschnittes des austretenden Strahlenbündels. Auf diese Weise kann also eine Flächenvergroßerung des Rasterpunktes bei gleichzeitig verbesserter Parallelität des von ihm ausgehenden Lichtes erreicht werden.

Bei Verwendung von mehreren Lichtleitfaserbündeln ist es möglich, verschiedene Symbole auf der gleichen Fläche darzustellen. Dies kann so geschehen, daß einzelne Lichtleitfaserarme verschiedener Bündel gemeinsam in einem Lichtleitkegel enden oder so, daß jeder Faserarm in einem eigenen Kegel und somit einem getrennten Rasterpunkt endet. Die geringen Abmessungen der Lichtleitkegel gestatten es, daß Rasterp\mkte mehrerer Zeichen auf der gleichen Fläche untergebracht werden können.

Die Lichtleitkegel können aus einem optisch isolierten, konischen Stab bestehen, der aus einem optisch transparenten Material besteht. Wichtig ist, daß der Kegel eine gute Lichtdurchlässigkeit aufweist, und daß an seinen Mantelflächen auf der Innenseite eine Totalreflexion stattfindet.

Eine weitere Variante besteht darin, daß die Lichtleitkegel selbst aus einem Bündel konisch sich erweiternder Lichtleitfasern zusammengesetzt sind. Da die Änderung der Ausgangs-

apertur -gegenüber der Eingangsapertur eines· Kegels nur von dem Durchmesseryerhältnis der Endflächen abhängt, spielt es keine Rolle, ob der Kegel eine ideal geometrische oder eine nicht lineare, jedoch stetige Form besitzt.

Die Aufteilung der Lichtleiter kann so erfolgen, daß mehrere Lampen ein Zeichen ausleuchten, wobei jede einzelne Lampe das Zeichen voll derstellt. Dies bedeutet eine höhere Betriebssicherheit bei Lampenausfall und ermöglicht eine stufenförmige Anpassung der Signallichtstärke an die Umgebungshelxigkeit.

Für zusätzliche Streueffekte kann eine entsprechend ausgebildete Scheibe 6 vor den Faserkegeln angeordnet werden.

Durch Farbfilter 7 ist es möglich, mehrfarbige Signale zu übertragen bzw. mehrere verschiedenfarbige Signale nach Bedarf wechselweise zu schalten.

Claims

Schutzansprüche:

Signalanzeigevorrichtung zur übertragung von Zeichen, bestehend aus mindestens einem mehrarmigen Lichtleiter, dessen gemeinsames Ende von einer Lichtquelle beleuchtet wird, und dessen Einzelenden das darzustellende Zeichen in Form von rasterförmig angeordneten Punkten abbilden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vergrößerung oder Verkleinerung des Abstrahlwinkels bzw. zur Erhöhung der Lichtstärke in Achsrichtung am gemeinsamen Ende eines dieser mehrarmigen Lichtleiter und/oder in jedem Rasterpunkt am Ende der dort mündenden Einzelenden eines oder mehrerer dieser mehrarmigen Lichtleiter ein Lichtleitkegel angebracht ist.
2. Signalanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Lichtleitkegel mit den Enden der Lichtleiter verkittet ist.
3. Signalanzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Lichtleitkegel aus einem optisch isolierten, konischen Stab aus einem optisch transparentem Material besteht.
4. Signalanzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Lichtleitkegel aus einer Mehrzahl konischer Lichtleitfasern zusammengesetzt ist.
5. Signalanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Einzelende einer Mehrzahl von mehrarmigen Lichtleitern mit einem eigenen Lichtleitkegel versehen ist und in einen getrennten Rasterpunkt mündet.
6. Signalanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von Einzelenden verschiedener mehrarmiger Lichtleiter in einem Rasterpunkt endet und mit einem gemeinsamen Lichtleitkegel versehen ist.

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7. Signalanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

■; dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausleuchten des gemeiner samen Endes eines mehrarmigen Lichtleiters mehrere Licht-

;, quellen in einer Ebene hinter der Ebene der Rasterpunkte

■ angebracht sind, wobei jede dieser Lichtquellen auch allein

das ganze darzustellende Zeichen wiedergeben kann.

^f
8. Signalanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7»

_v dadurch gekennzeichnet, daß vor den in einer Rasterfläche

angeordneten Lichtaustrittsenden dieser Lichtleitkegel ji eine zusätzliche Streuscheibe angeordnet ist.
9. Signalanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem gemeinsamen Eintrittsende jedes dieser mehrarmigen Lichtleiter Farbfilter angebracht sind, welche die abzubildenden Zeichen farbig darstellen.
10. Signalanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rasterpunkte für verschiedene Zeichen auf einer Rasterfläche wechselweise nebeneinander oder ineinander angeordnet sind.