DE1472502A1 - Beleuchtungskoerper - Google Patents
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Description
Ji. :iU72502
TeL so ei as
G 186 - Dr. Hk/Ni
Ignacio Goytisolo Taltavull in Barcelona, Spanien Beleuchtungskörper
Die Erfindung betrifft einen Beleuchtungskörper, der zum Sammeln und Führen des von einex Lampe, insbesondere einer
Glühlampe, ausgehenden Lichtstromes dient und ein oder mehrere Stufenprismen aufweist, die eine Totalreflexion bzv.
Brechung des von der Lampe ausgesandten Lichtes hervorrufen und als Umdrehungskörper um die Symmetrieachse der Lampe
ausgebildet sind.
Aufgabe der Erfindung ist die Erzielung einer guten Ausnutzung des Lichtstromes, der größtenteils durch die Prismen
hindurchgeht, um so eine Lichtverteilung zu erzielen, die je nach Wunsch einen mehr oder veniger großen Öffnungskegel hat,
sowie gleichzeitig eine Blendung außerhalb des Lichtkegels zu vermeiden.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die
Prismen in Parallelebenen oberhalb und unterhalb der Äquatorialebene der Lampe angeordnet sind, daß die oberen Prismen,
welche die größten Abmessungen haben, als totalreflektierende
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Prismen ausgebildet sind, die das von der Lampe ausgehende
Licht derart nach unten ablenken, daß der austretende Lichtstrom nicht auf das jeweils unmittelbar darunter befindliche
Prisma fällt, und daß die veiter unten befindlichen Prismen, die geringere Durchmesser haben, als ausschließlich brechende
Prismen ausgebildet sind. , .
W Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an
Hand der Zeichnung erläutert. Hierin zeigen:
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Beleuchtungskörper, dessen
linke Hälfte im Schnitt und dessen rechte Hälfte teilweise dargestellt ist,
Fig. 2 eine Draufsicht des Beleuchtungskörpers,
Fig. 3 den Strahlengang in einem totalreflektierenden Prisma,
Fig. 4 und 5 zwei Befestigungsarten des erfindungsgemäßen
Beleuchtungskörpers als Wandlampe und als Straßenlampe.
Der in Fig. 1 dargestellte Beleuchtungskörper besteht aus drei gegossenen kreissymmetrischen Teilen, die z.B. aus durchsichtigem
Kunststoff bestehen und das Stufenprisma bilden, einem zylindrischen Mantel und einem Sockel für eine Glühlampe.
Der unterste Teil 1 des Stufenprismas befindet sich unter-
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halb der Äquätorialebene des Glühfadens der Lampe. Er ist
einstückig und weist ein großes oberes Prisma 2, das ganz unterhalb der genannten Äquatorialebene liegt, und mehrere
anschließende kleine Prismen 3, 4 auf, die eine Stufenscheibe bilden. In der Mitte besitzt der Teil 1 eine öffnung 20. Die
beiden oberen Teile 5 und 6 des Stufenprismas bestehen je aus einem einzigen großen Prisma, das sich in oder oberhalb
der Äquatorialebene befindet. Oberhalb des Teils 6 befindet
sich ein zylindrischer Mantel 7 aus durchsichtigem oder durchscheinendem Werkstoff.
Der Strahlengang ist in Fig. 1 eingezeichnet. Die einzelnen Teile, aus denen das Stufenprisma besteht, sind so geformt,
daß sie leicht gegossen verden können. Aus diesem Grunde ist
das Stufenprismä aus einzelnen Teilen zusammengesetzt.
Das den oberen Abschluß des Teils 1 bildende Prisma 2 ist totalreflektierend mit divergentem Austrittskegel. Zu diesem
Zveck ist seine Innenfläche kegelförmig und besitzt eine gerade Mantellinie in der Axialebene, die schräg gegen die Vertikale
verläuft, während die obere Außenfläche ebenfalls kegelförmig ist und eine Mantellinie besitzt, die unter anderem Winkel
und entgegengesetzter Richtung gegen die Vertikale geneigt ist. Die untere Fläche des Prismas 2 bpitzt eine Mantellinie, die
teilweise gerade und teilweise konkav ist, d.h. die Mantellinie ist in ihrem gekrümmten Teil ein Kreis, dessen Mittel-
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punkt unterhalb von ihr liegt. Ein vom Glühfaden 8 ausgehender
Lichtstrahl R1 wird infolgedessen an der Innenfläche gebrochen,
an der Außenfläche totalreflektiert und tritt nach Brechung an der unteren Außenfläche als Lichtstrahl Rj nach innen gerichtet aus. Der Lichtstrahl Rg, der veiter außen auf die totalreflektierende
Fläche trifft, tritt dagegen als Lichtstrahl R'2
ψ nach außen geneigt aus der unteren Fläche aus. Es entsteht
somit ein divergentes Strahlenbündel.
Die Brechungsprismen 3 und 4 des Teils 1 bilden mit den zwischen ihnen liegenden Prismen eine glatte innere Umdrehungsfläche, deren Mantellinie aus zwei Kreisen zusammengesetzt
ist. Der eine Kreis hat den Glühfadenmittelpunkt zum Mittelpunkt und der andere Kreis hat einen unterhalb der Mantellinie
liegenden Mittelpunkt. Die Prismen werden dadurch gebildet,
daß der Teil 1 an der Außenfläche eine Stufenscheibe bildet,
p
so daß jedes Prisma eine kegelförmige Außenfläche mit nahezu senkrechter Mantellinie und eine kegelförmige ünterfläche mit
zur Mitte des Beleuchtungskörpers konvergierender gerader Mantellinie aufweist.
Die Lichtstrahlen IL bis U werden in den Stufeiiprisraen gebrochen
und treten als Strahlen U* bis U· aus. Die Strahlen
τ 4
U^ und ü'2, welche die an das große Prisma 2 anschließenden
* Prismen durchsetzen, konvergieren, während die weiter unten gelegene Prismen durchsetzenden Strahlen U* und U· diver-
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gieren, um die gewünschte Lichtverteilung im vorliegenden
Ausführungsbeispiel zu erzielen.
Die oberen totalreflektierenden Prismen 5 und 6, die je aus einem Stück bestehen, zeigen konvergenten Strahlenaustritt.
Sie haben je eine kegelförmige Innenfläche mit gerader Mantellinie, die nur leicht gegen die Vertikale geneigt ist. Die
Außenfläche ist ebenfalls kegelförmig und besitzt eine Mantellinie, die entweder gerade und gegen die Vertikale um einen
größeren Winkel geneigt ist oder eine Kurve darstellt. Die untere Oberfläche der Prismen ist konvex und besitzt eine Mantellinie,
die aus einzelnen Kreisbögen mit verschiedenen Radien zusammengesetzt verden kann, deren Zentren oberhalb der Mantellinie
in der Figur liegen. Die Mantellinie kann auch aus Kurvenstücken und geraden Stücken zusammengesetzt sein. So verden
die Lichtstrahlen S1, S2, T1 und T2 an der Innenfläche gebrochen,
an der Außenfläche totalreflektiert und an der unteren Fläche nochmals gebrochen, so daß sie als Strahlen S' , S· ,
T1 und T1 austreten, die sich zu je zweien kreuzen. Die aus
einem Prisma austretenden Strahlen kreuzen sich kurz nach dem Austritt, um einen Lichteinfall auf das unmittelbar darunter
befindliche Prisma zu verhindern.
Der zylindrische Mantel 7» der das vom oberen Teil der Glühlampe ausgehende Licht empfängt, kann zur indirekten Beleuchtung
dienen und farbig, durchsichtig oder durchscheinend ausgeführt sein. So ergibt sich ein Dekorationselement. Ferner wirkt der;
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H72502
zylindrische Mantel 7 als Iamin, so daß ein lühlluftstrom gemäß den Pfeilen F1 und F durch den Beleuchtungskörper hindurch-
It v
geleitet vird. Der Mantel 7 kann statt zylindrisch auch kegelförmig
oder sonstvie geformt sein.
Die totalreflektierenden Prismen 2, 5 und 6 empfangen den größten Teil des Lichtstromes. Von ihren relativen Abmessungen
W und ihrer geometrischen Form, insbesondere der Form an der
Austrittsfläche, hängt die Verteilung des Lichtstromes ab. So können die Unterflächen der Prismen 5 und 6mehr oder veniger
konvex sein, um für jedes Prisma einen konvergenten Licht austritt zu erzielen, und konkav oder eben für das Prisma 2, um
so einen divergenten Lichtaustritt zu gewährleisten. Die dargestellten Prismen bilden also nur ein Ausführungsbeispiel,
das veitgehend den vorgeschriebenen Verhältnissen angepaßt verden kann. Der Gesamtlichtstrom setzt sich aus den einzelnen aus
. den Prismen austretenden Lichtkegeln zusammen und kann so
der gevünschten Lichtverteilung angepaßt werden.
•Der Sockel 12 des Beleuchtungskörpers dient zur Verbindung des
Mantels 7 mit der Lampenfassung. Er enthält eine Mutter 13, in die eine an der Lampenfassung befestigte Spindel 14 eingeschraubt
und mittels der Gegenmutter 15 festgelegt verden kann. So läßt sich der Glühfaden 8 in diejenige Höhe einstellen, in velcher
die Lichtverteilung am günstigsten ist.
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Das Prisma 6 ist am Mantel 7 mittels Schrauben 9 befestigt,
die in einen Ansatz 10 des Prismas 6 eingreifen. Das Prisma 5 ist mit dem Prisma 6 mittels der Berührungsfläche seines
Randes 11 verbunden. Dasselbe gilt für die Verbindung der Teile 1 und 5. Zur Verbindung kann ein Lösungsmittel, ein
Spezialkleber für Kunststoffe oder eine oder mehrere Befestigungsschrauben dienen.
Fig. 2 zeigt den Sockel 12 in Draufsicht. Er besteht aus einem Preßgußstück mit drei Armen 16, deren äußere Enden mit dem
Mantel 7 verbunden sind, vährend die Mitte des von den Armen gebildeten Sternes zwischen der Mutter 13 und der Gegenmutter
eingespannt ist.
Fig. 3 zeigt eine Abvandlung des oberen Prismas 5 der Fig. 1 und den zugehörigen Strahlengang für den Fall, daß dieses Prisma
eine möglichst geringe Masse haben soll.
Zu diesem Zveck besitzt erfindungsgemäß die totalreflektierende Außenfläche 17 des Prismas eine Mantellinie in Form einer Logarithmischen
Spirale. Fig. 3 zeigt, daß der vom Glühfadenmittelpunkt herkommende Strahl V unter einem Winkel I auf die Innenfläche
18 des Prismas fällt, die leicht kegelförmig ausgebildet
ist. Der Strahl V vird unter einem Winkel M gegen die Normale
auf die Fläche 17 gebrochen. Der gebrochene Strahl V' fällt auf die totalreflektierende Fläche 17 unter einem Winkel N gegen
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die Normale auf die Fläche 17. Da dieser Winkel größer als der
Grenzirinkel des betreffenden Stoffes ist, aber ihm nahekommt, erfährt der Strahl VJJ eine Totalreflexion. Nach der Total-
reflexion fällt der Strahl V" auf die untere Fläche T9
unter einen Winkel P gegen die Normale auf diese Fläche. Sie stellt eine Umdrehungsfläche mit einer Mantellinie dar, die
aus einer Geraden und einer Kurve zusammengesetzt ist. Schließ- ψ lieh fällt der Strahl Vn· gebrochen unter einem Winkel 0 gegen
die gleiche Normale aus.
Wenn dafür gesorgt vird, daß der Winkel N konstant ist, so ist der Komplementwinkel 90°-N ebenfalls konstant und dank
dieser Eigenschaft entspricht der Achsenschnitt· der Außenfläche 17 des Prismas einer logarithmischen Spirale. Da
der Winkel N definitionsgemäß für alle einfallenden Strahlen
Vq, V' , V , V , V' konstant ist, konvergieren alle reflektierten
Strahlen zu einem unterhalb des Prismas gelegenen Zentrum und die ins Freie austretenden Strahlen kreuzen sich
in geringem Abstand vom Prisma.
Fig. 4 zeigt eine Anbringungsart des erfindungsgemäßen Beleuchtungskörpers
mittels eines Gelenks 22, das einen Wandarm 23 und einen an der Spindel 14 befestigten Nippel verbindet.
So läßt sich die Achsenneigung des Beleuchtungskörpers verändern und das austretende Lichtbündel nach Wunsch orientieren.
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Fig. 5 zeigt eine Anwendung des Beleuchtungskörpers zur
Außenbeleuchtung auf einer Säule mit einem zusätzlichen Regendach 21.
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Claims (6)
1.) Beleuchtungskörper mit einer Lampe, vorzugsweise einer L Glühlampe, einem Sockel, einem Mantel und einem aus gegossenen
Teilen zusammengesetzten, zur Symmetrieachse der Lampe kreissymmetrischen Stufenprisma, dadurch gekennzeichnet
, daß die Prismen des Stufenprismas in Parallelebenen oberhalb und unterhalb der Äquatorialebene
des Lampenmittelpunktes (8) angeordnet sind, daß die im oberen Teil angeordneten Prismen (5, 6), welche die
größten Abmessungen haben, als totalreflektierende Prismen ausgebildet sind, deren Lichtaustrittsflächen so
geformt sind, daß das aus einem Prisma nach unten abgestrahlte Licht nicht auf das unmittelbar darunter liegende
Prisma fallen kann, und daß die weiter unten liegenden Prismen (3), die kleinere Abmessungen haben, als
ausschließlich brechende Prismen ausgebildet sind.
2. Beleuchtungskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das unterste totalreflektierende Prisma (2) mit den
brechenden Prismen (3, 4) aus einem Stück besteht und größere Abmessungen als diese hat, sowie einen oberen Ansatz
zur Verbindung mit dem darüber befindlichen Teil (5)
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aufweist, daß-seine Innenfläche eine gerade oder sehr schwach gekrümmte Mantellinie besitzt, daß seine obere
Außenfläche eine gerade oder schwach gekrümmte Mantellinie besitzt und eine Totalreflexion der von der Lampe ausgehenden
Strahlen bewirkt und daß seine untere Außenfläche teilweise gerade und teilweise konkav gekrümmt ist, so daß die
austretenden Strahlen ein divergentes Bündel bilden.
3. Beleuchtungskörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der unterste Teil (1) mit den rein brechenden Prismen (3, 4) eine Mittelöffnung (20) zum Durchtritt von
Kühlluft aufweist und eine glatte Innenfläche besitzt, deren Mantellinie im Axialschnitt im unteren Teil einen Kreisbogen
mit der Lichtquelle (8) als Zentrum und im oberen Teil eine Kurve mit außerhalb des Beleuchtungskörpers liegendem
Krümmungsmittelpunkt bildet und daß die Außenflächen der Prismen einerseits kegelförmige Mantellinien, die nahezu
vertikal verlaufen, und andererseits kegelförmige Mantellinien, die etwa zum Mittelpunkt der Lichtquelle konvergieren, aufweisen.
4. Beleuchtungskörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die totalreflektierenden Prismen
(5, 6) mit Ausnahme des untersten derselben (2) je aus einem Stück bestehen und einen oberen Befestigungsrand (10, 11) auf-
» veisen, sowie eine innere Kegelfläche besitzen, deren Mantellinie
gerade oder leicht gekrümmt ist und an der die einfallen-
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den Strahlen schwach gebrochen werden, daß die obere Außenfläche der Prismen, an der die Totalreflexion eintritt, eine
gerade oder als logarithmische Spirale (17) verlaufende Mantellinie
besitzt, und daß die untere Außenfläche (19) dieser totalreflektierenden Prismen eine konvexe oder plankonvexe
Mantellinie aufweist, so daß sich die aus dem Prisma austretenden Strahlen in der Nähe der Austrittsfläche kreuzen.
5. Beleuchtungskörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen durchsichtigen oder durchscheinenden
Mantel (7) mit vertikaler Achse, der an seinem unteren Rand mit dem oberen Rand (10) des obersten Prismas verbunden ist,
während der obere Rand des Mantels (7) mit dem Lampensockel (12) verbunden ist, sowie dadurch gekennzeichnet, daß der
Lampensockel eine Durchtrittsöffnung für die Kühlluft am oberen Ende des Beleuchtungskörpers aufweist.
6. Beleuchtungskörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lampensockel als Stern ausgebildet ist, dessen Arme
(16) den oberen Rand des Mantels (7) mit dem höhenverstellbaren
Träger (14) der Lampenfassung verbinden.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
SH | Request for examination between 03.10.1968 and 22.04.1971 |