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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leuchtvorrichtung mit einem elektrischen Leuchtmittel, einem Primärreflektor, einem annähernd rotationssymmetrischen, konkaven Sekundär- reflektor und vorzugsweise einem das elektrische Leuchtmittel teilweise umgebenden
Ausblendtubus.
Derartige Leuchtvorrichtungen, die in den verschiedensten Ausführungsformen am Markt erhältlich sind, haben gegenüber den älteren, einen einzelnen konkaven Reflektor aufweisenden Leuchtvorrichtungen den Vorteil, dass der Primärreflektor den direkten Einblick in das Leuchtmittel verhindert, ohne dass es zu einer wesentlichen Verschlechterung des Wirkungsgrades der Leuchtvorrichtung kommt, wie dies beispielsweise bei einer nicht- reflektierenden Ausblendung des Leuchtmittels der Fall wäre.
Problematisch ist in diesem Zusammenhang, dass sich durch die Anordnung des
Primärreflektors unter dem in einer Fassung eingesteckten elektrischen Leuchtmittel eine relativ grosse Bauhöhe der Leuchtvorrichtung verglichen mit ihrer horizontalen Ausdehnung ergibt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemässe Leuchtvorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit günstigen lichttechnischen Eigenschaften bei kompakter Bauweise zu schaffen.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass der vorzugsweise plane Primärreflektor eine Öffnung aufweist, in die das elektrische Leuchtmittel teilweise hineinragt.
Technisch und wirtschaftlich vorteilhaft an der erfindungsgemässen Leuchtvorrichtung ist die aus der geringen Bauhöhe resultierende vielseitige Einsetzbarkeit. Die Höhe der Leuchtvorrichtung wird im wesentlichen durch die Höhe des vertikal angeordneten elektrischen Leuchtmittels samt Fassung bestimmt.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich dadurch, dass die Höhe der Leuchtvorrichtung maximal 1/3 des Durchmessers ihrer annähernd kreisförmigen Unterseite beträgt. Dies gestattet beispielsweise das bündige Einsetzen der erfindungsgemässen Leuchtvorrichtung in Zwischendecken mit geringer vertikaler Beabstandung von der Raumhöhe, wie sie beispielsweise in vielen öffentlichen Gebäuden anzutreffen sind.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich dadurch, dass das elektrische Leuchtmittel annähernd stabförmig ist. Gegenüber einem beispielsweise birnenförmigen Leuchtmittel hat dies den Vorteil, dass eine kleinere Öffnung am
Primärreflektor benötigt wird. Das stabförmige Leuchtmittel wird dabei vorteilhafterweise an einem Ende von einer Fassung leitfähig kontaktiert und ragt mit dem anderen, freien
Stabende teilweise in die Öffnung des Primärreflektors hinein.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich dadurch, dass die
Leuchtvorrichtung einen das elektrische Leuchtmittel teilweise umgehenden Ausblendtubus aufweist und der lichtemittierende Bereich des elektrischen Leuchtmittels ausserhalb des
Ausblendtubus und ausserhalb des Primärreflektors angeordnet ist. Dadurch wird der Blick auf alle Bereiche des elektrischen Leuchtmittels, die kein Licht emittieren, verhindert.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besteht der
Sekundärreflektor aus genau einem konvergenten inneren Bereich in der Nähe der Fassung und genau einem konvergenten äusseren Bereich, deren Krümmung unterschiedlich ist, wobei zwischen dem inneren und dem äusseren Bereich des Sekundärrflektors ein defokussierender Bereich, beispielsweise in Form eines kalottenförmigen Facettenbandes oder einer aufgerauhten Oberfläche, angeordnet ist. Der innere Bereich reflektiert das auftreffende Licht in Form einer konvergenten Spreizstrahlung, während beim äusseren Bereich eine konvergente Kreuzstrahlung reflektiert wird. Durch das zweimalige Überstrahlen des gesamten Strahlungsbereiches ist eine sehr gleichmässige strukturlose Beleuchtung ohne Farbabbildungen auf der Nutzebene zu erzielen.
Die Strahlung, die vom elektrischen Leuchtmittel ausgehend zwischen dem inneren und dem äusseren Bereich auf den Sekundärreflektor auftritt, wird annähernd senkrecht auf die Nutzebene reflektiert. Zur Vermeidung einer lichttechnisch unerwünschten Überbeleuchtung (Zentrumsspitze) erfolgt durch den defokussierenden Bereich eine Aufweitung parallel einfallender Strahlen, beispielsweise um etwa 2 x 20 Grad. Falls der defokussierende Bereich in Form von Kalotten ausgebildet ist, können diese ohne Zwischenräume mittels eines speziell angefertigten Fräsers in das Druckwerkzeug für den Sekundärreflektor eingearbeitet werden.
Der defokussierende Bereich könnte je nach Ausführung des Sekundärreflektors auch vollständig in dessen innerem oder äusserem Bereich liegen, jedenfalls dort, wo auftreffende Strahlung nach Reflexion am defokussierenden Bereich annähernd im rechten Winkel auf die Unterseite der Leuchtvorrichtung aus dieser heraustritt.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich dadurch, dass die
Leuchtvorrichtung an ihrer annähernd kreisförmigen Unterseite nur in einem kreisringförmigen Bereich lichtdurchlässig ist. Dies gestattet eine ästhetisch ansprechende und lichttechnisch vorteilhafte Beleuchtung der Nutzfläche. Vorteilhafterweise ist der kreisringförmige Bereich mit einer UV-Filterglasscheibe versehen. Ästhetisch äusserst ansprechend und lichttechnisch vorteilhaft ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Breite des kreisringförmigen lichtdurchlässigen Bereichs kleiner als 1/4, vorzugsweise etwa 1/6, des Durchmessers der kreisförmigen Unterseite der Leuchtvorrichtung ist.
Vorteilhafterweise weist die Leuchtvorrichtung einen das elektrische Leuchtmittel teilweise umgebenden Ausblendtubus auf, der das elektrische Leuchtmittel teilweise ausblendet.
Vorteilhafterweise erfolgt die Ausblendung des elektrischen Leuchtmittels über einen
Winkelbereich von etwa 0 Grad bis etwa 50 Grad, in einem Koordinatensystem mit der vertikalen Längsachse des elektrischen Leuchtmittels als Z-Achse und dem Zentrum des lichtemittierenden Bereichs als Koordinatenursprung. Das in einer Fassung angeordnete innere Ende des Leuchtmittels liegt also bei etwa # = 0 Grad und das freie, äussere Ende bei etwa # = 180 Grad. Dadurch wird der innere Teil des Leuchtmittels im Bereich der Fassung ausgeblendet, während nur ein geringer Teil des emittierten Lichtes verlorengeht.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich dadurch, dass der Primärreflektor das elektrische Leuchtmittel in einem Winkelbereich von etwa 130 Grad bis etwa 180 Grad, ausgehend von der vertikalen Längsachse des elektrischen Leuchtmittels im Bereich der Fassung, ausblendet. Dadurch erfolgt die Ausblendung des äusseren Bereichs des elektrischen Leuchtmittels, wobei wieder nur ein Bruchteil der vom elektrischen Leuchtmittel emittierten Strahlung verlorengeht.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich dadurch, dass vom elektrischen Leuchtmittel in einem Winkelbereich von etwa 50 Grad bis etwa 100 Grad, ausgehend von der vertikalen Längsachse des elektrischen Leuchtmittels im Bereich der Fassung, ausgehende Strahlen nach einmaliger Reflexion am Sekundärreflektor durch den lichtdurchlässigen Bereich der Leuchtvorrichtung aus dieser austreten. Dadurch steht der Grossteil der vom Leuchtmittel emittierten Strahlung für die Beleuchtung der Nutzfläche zur Verfügung, was einen wirtschaftlich vorteilhaften hohen Wirkungsgrad ergibt.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden vom elektrischen Leuchtmittel in einem Winkelbereich von etwa 100 Grad bis etwa 130 Grad gemessen von der vertikalen Längsachse des elektrischen Leuchtmittels ausgehende Strahlen nach einmaliger Reflexion
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am Primärreflektor und anschliessender einmaliger Reflexion am Sekundärreflektor durch den lichtdurchlässigen Bereich der Leuchtvorrichtung aus dieser austreten. Dies führt zu einer weiteren Vergrösserung des Wirkungsgrades der erfindungsgemässen Leuchtvorrichtung.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich dadurch, dass vom elektrischen Leuchtmittel in einem Winkelbereich von etwa 70 Grad bis etwa 80 Grad, ausgehend von der vertikalen Längsachse des elektrischen Leuchtmittels im Bereich der
Fassung, ausgehende Strahlen nach einmaliger Reflexion am defokussierenden Bereich durch den lichtdurchlässigen Bereich der Leuchtvorrichtung aus dieser austreten. Dadurch wird die eingangs erwähnte Zentrumsspitze verhindert, was in einer lichttechnisch vorteilhaften Leuchtdichte auf der Nutzfläche resultiert. Eine weitere vorteilhafte
Ausführungsform der Erfindung ergibt sich dadurch, dass ab einem Ausfallswinkel y > 50
Grad zur vertikalen Längsachse die Leuchtdichte kleiner als 1000 cd/m2 ist.
Dadurch ergibt sich die besondere Eignung der erfindungsgemässen Leuchtvorrichtung für die Büronutzung, wobei dieser Wert laut Norm sogar erst ab y = 65 Grad eingehalten werden müsste.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der nachfolgenden
Figurenbeschreibung näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 einen vertikalen zentralen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Leuchtvorrichtung, Fig. 2a, 2b, 2c Verläufe von Lichtstrahlen in Ausführungsbeispielen einer erfindungs- gemässen Leuchtvorrichtung und Fig.3 die Lichtverteilungskurve eines Ausführungsbeispieles einer erfindungsgemässen Leuchtvorrichtung.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemässe Leuchtvorrichtung 1 mit einem elektrischen Leuchtmittel 2, einem Primärreflektor 3, der eine Öffnung 4 aufweist, einem Sekundärreflektor 5 mit einem inneren Bereich 6 und einem äusseren Bereich 7. Zwischen den beiden Bereichen 6,7 ist ein defokussierender Bereich 8 angeordnet. Das stabförmige elektrische Leuchtmittel 2 (im Ausführungsbeispiel eine Halogenglühlampe bzw. Halogenmetaildampflampe) wird teilweise von einem Ausblendtubus 9 ausgeblendet. Das innere Ende 14 des Leuchtmittels ist in eine Fassung 13 eingesteckt, wodurch eine leitende Verbindung mit einer nichtdargestellten Spannungsquelle hergestellt wird. Das äussere Ende 15 des elektrischen Leuchtmittels 2 ragt teilweise in eine am Primärreflektor 3 angeordnete Öffnung 4 hinein.
Somit wird das elektrische Leuchtmittel 2 bis auf seinen lichtemittierenden Bereich 16 vollständig
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ausgeblendet. Die Unterseite 10 der Leuchtvorrichtung 1 ist nur in einem kreisringförmigen
Bereich 11über eine Breite R2-R1 lichtdurchlässig ausgebildet, der von einem klaren UV-
Filter abgedeckt werden kann. Die erfindungsgemässe Leuchtvorrichtung 1 ist durch nicht näher dargestellte Mittel an einer Decke 20 angebracht. Zu erkennen ist, dass die Höhe H der Leuchtvorrichtung 1 etwa gleich gross ist wie die Höhe HUM + HF des vertikal entlang der Längsachse 12 angeordneten elektrischen Leuchtmittels 2 samt Fassung 13. Das Verhältnis zwischen der Höhe H der Leuchtvorrichtung 1 und des Durchmessers D ihrer annähernd kreisförmigen Unterseite 10 beträgt etwa 1/3.
Fig. 2a zeigt den Verlauf ausgewählter Strahlen anhand des Querschnitts gemäss Fig. 1, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit auf eine Bezeichnung der bereits in Fig. 1 erläuterten konstruktiven Teile der Leuchtvorrichtung 1 verzichtet wurde. Zu erkennen ist, dass Strahlen, die in einem Winkel #1 = 45 Grad gemessen in einem Koordinatensystem mit Ursprung im Mittelpunkt des lichtemittierenden Bereichs 16 des elektrischen Leuchtmittels 2, wobei der Winkel # = 0 Grad der vertikalen Längsachse Z entspricht, vom Leuchtmittel 2 ausgehen, nach einmaliger Reflexion am inneren Bereich 11des Sekundärreflektors 5 durch den lichtdurchlässigen Bereich 11 an der Unterseite 10 der Leuchtvorrichtung 1 aus dieser heraustreten.
Strahlen, die in einem Winkel #2 = 98 Grad vom elektrischen Leuchtmittel 2 ausgehen, treten nach einmaliger Reflexion am äusseren Bereich 7 des Sekundärreflektors 5 durch den lichtdurchlässigen Bereich 11 an der Unterseite 10 der erfindungsgemässen Leuchtvorrichtung 1 aus dieser heraus. Somit treten alle Strahlen in einem Winkelbereich
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heraus. Des weiteren ist zu erkennen, dass Strahlen mit einem Winkel grösser als #3 = 135 Grad bis zu einem Winkel #4 = 180 Grad in den Innenraum des Primärreflektors 3 eintreten und somit nicht aus der erfindungsgemässen Leuchtvorrichtung 1 heraustreten können.
Dadurch ergibt sich eine Ausblendung des elektrischen Leuchtmittels 2 in einem
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Fig. 2b zeigt, dass Lichtstrahlen, die in einem Winkelbereich ¯#1 = #1-#0 vom elektrischen Leuchtmittel 2 ausgehen, durch den Ausblendtubus 9 ausgeblendet werden. Weiters ist zu erkennen, dass Lichtstrahlen mit einem Winkel zwischen #2 und #3 nach einmaliger Reflexion am Primärreflektor 3 und einmaliger Reflexion am Sekundärreflektor 5 durch den lichtdurchlässigen Bereich 11 an der Unterseite 10 der Leuchtvorrichtung 1 aus dieser heraustreten.
Dies gilt für alle Strahlen in einem Winkelbereich ¯#3= #3-#2
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Fig. 2c zeigt, dass Lichtstrahlen, die mit einem Winkel zwischen ungefähr #52 = 80 Grad und etwa #51 = 73 Grad aus dem Leuchtmittel 2 austreten, nach einmaliger Reflexion am defokussierenden Bereich 8 in etwa senkrecht auf die Unterseite 10 der Leuchtvorrichtung 1 aus dieser heraustreten. Der Austrittswinkel y ist dabei als Winkel zwischen den austretenden Strahlen und einer Achse 21 senkrecht auf die Unterseite 10 der
Leuchtvorrichtung 1 definiert.
Der defokussierende Bereich 8 hat die Aufgabe, die auf ihn auftreffenden Strahlen auf einen bestimmten Winkelbereich, beispielsweise 2 x 20 Grad aufzuweiten und so eine unerwünscht hohe Lichtstärke für kleine Winkel y zu verhindern.
Andernfalls würde sich eine Strahlungskonzentration im Zentrum (y # 0 Grad) ergeben, welche zu sehr hohen Beleuchtungsstärken führen würde. Der defokussierende Bereich 10 ist in an und für sich bekannter Weise beispielsweise als Kalotten-Facettenband oder als aufgerauhter Bereich ausgeführt.
Die erfindungsgemässe Leuchtvorrichtung 1 hat neben dem ansprechenden Design einer schmalen Lichtaustrittsöffnung und dem vorteilhaften technischen Merkmal einer sehr geringen Bauhöhe, woraus sich eine vielseitige Einsetzbarkeit ergibt, ausserdem hervorragende lichttechnische Eigenschaften. Wie aus den Fig. 2a, 2b, 2c hervorgeht, liefert der innere Bereich 6 des Sekundärreflektors 5 eine konvergente Spreizstrahlung und der äussere Bereich 7 des Sekundärreflektors 5 eine konvergente Kreuzstrahlung. Durch das zweimalige Überstrahlen des gesamten Strahlungsbereiches gelingt es, eine sehr gleichmässige Beleuchtung ohne Farbabbildungen oder unerwünschte Abbildungen des Leuchtmittels 2 auf der Nutzebene zu erzielen. Die Lichtverteilung ist darüber hinaus rotationssymmetrisch und weist einen Hundertstelwinkel von etwa 2 x 50 Grad auf.
Ab einem Winkel y > 50 Grad liegt die Leuchtdichte der Leuchtvorrichtung 1 unterhalb von 1000 cd/m2, wie aus Fig. 3 hervorgeht. Gemäss den gesetzlichen Vorschriften über den Einsatz von Leuchtvorrichtungen am Arbeitsplatz müsste dieser Wert erst ab einem Winkel y > 65 Grad eingehalten werden. Ebenfalls zu erkennen ist das Nichtvorhandensein einer sogenannten Zentrumsspitze der Lichtverteilungskurve bei einem Winkel Y ¯ 0 Grad.
In allen Figuren sowie in der Figurenbeschreibung wurde auf die Darstellung bzw. die Beschreibung von konstruktiven Details, die dem Fachmann geläufig sind, verzichtet.