DE1472502A1

DE1472502A1 - Beleuchtungskoerper

Info

Publication number: DE1472502A1
Application number: DE19651472502
Authority: DE
Inventors: Goytisolo Ignacio Taltavull
Original assignee: GOYTISOLO IGNACIO TALTAVULL
Current assignee: GOYTISOLO IGNACIO TALTAVULL
Priority date: 1964-11-30
Filing date: 1965-09-08
Publication date: 1969-07-10
Also published as: NL6515349A; AT265430B; BE672837A; ES306890A1; CH441504A; US3348037A; NO115206B; SE332401B

Description

Ji. ^:iU72502

Wldeamay«f«tpifl· 4β München, den " Γ;, Ssp. 1965

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

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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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zylindrische Mantel 7 als Iamin, so daß ein lühlluftstrom gemäß den Pfeilen F₁ und F durch den Beleuchtungskörper hindurch-

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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

JO München, den G 186 - Dr. Hk/Hi Ignacio Goytisolo-Taltavull in Barcelona, Spanien Patentansprüche

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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