DE1472547A1

DE1472547A1 - Optischer Blendschutz

Info

Publication number: DE1472547A1
Application number: DE19651472547
Authority: DE
Inventors: Sjoelander Karl Lennar Ingemar
Original assignee: SJOELANDER KARL LENNART INGEMA
Current assignee: SJOELANDER KARL LENNART INGEMA
Priority date: 1964-12-28
Filing date: 1965-11-24
Publication date: 1969-03-27
Also published as: GB1123417A; CH483597A; NL6516805A; US3413460A; FR1459657A

Description

Stockholm, Schweden.

Optischer Blendschutz

In der Beleuchtungstechnik werden oft Blendachutavorrichtungen verwerdet, welche die Aufgabe haben, das von einer Lichtquelle kommende Licht zu zerstreuen, um die Blendung durch die Lichtquelle zu vermindern. Die bekannten

^₃ Blendschutzvorrichtungen, die beispielsweise bei Decken-

to beleuchtungen in Arbeitsräumen Verwendung finden, sind in

—* der Regel so ausgebildet, dass sie die Helligkeit verhält-

^ nismässig gleich innerhalb einer Zone von 180° herabsetzen,

4> gerechnet von einer waagerechten Ebene durch das Zentrum oder die Achse der Lichtquelle. Ein Fehler dieser Vorrichtungen besteht darin, dass die von der Lichtquelle erzeugte

Helligkeit nicht genügend in dem Bereich gedämpft wird, in dem eine direkte Blendung entstehen kann, d.h. im
Winkelbereich von 45 - 90° gerechnet von der vertikalen Linie durch das Zentrum der Lichtquelle. Wird eine solche Dämpfung nicht erreicht, so ergibt sich in den meisten
Beleuchtungsanlagen infolge der Blendung ein sehphysiologisch unrichtiges Ergebnis. Auch sehpsychologisch ist das Ergebnis der Beleuchtung fehlerhaft, weil die Flächen grösster Helligkeit im Raum die grösste Aufmerksamkeit
auf sich ziehen. Es sind mit anderen Worten die Flächen des Beleuchtungskörpers, die am meisten in die Augen
fallen, und nicht die zu beleuchtenden Gegenstände, was der Fall sein sollte.

Infolge der international immer empfohlenen, erhöhten Beleuchtungsstärken wurde es immer schwieriger, das
Blendungsproblem zu beherrschen. Die vorliegende Erfindung bezweckt die Lösung des Problems in einfacher und rationaler Weise bei gleichzeitig bestmöglicher Beleuchtung für verschiedene Zwecke, besonders in Arbeitsräumen.

Blendschutzvorrichtungen sind in der Regel mit
Flächen versehen, auf die das Licht von der Lichtquelle fällt und von denen es reflektiert wird. Es besteht der Wunsch, dass das reflektierte Licht eine derartige Richtung und Streuung erhält, dass die zu beleuchtenden Flächen eine geeignete Helligkeit erhalten, während die Umgebung keinem störenden Licht ausgesetzt wird. Zur Erzielung der optimalen Wirkung eines Blendschutzes soll so viel Licht wie möglich innerhalb einer Zone ausgesendet werden, die zu beiden

Seiten durch Winkel von 45° begrenzt ist, gerechnet von 909813/1 (K 7

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einer vertikalen Linie durch das Zentrum der Lichtquelle bzw. von einer vertikalen Ebene durch die Achse der Lichtquelle, Ausserdem soll der Blendschutz eine Spiegelnde Reflexion haben, also einen Reflexionsgrad, der so nahe wie möglich gleich 1 ist. Hat der Blendschutz eine spiegelnde Reflexion mit optimalem Reflexionsgrad und haben die reflektierenden Flächen eine geeignete JTorm, so ergibt der Blendschutz eine Helligkeit, die der mittleren Helligkeit des Raumes innerhalb der Zone zwischen 45 und 90 gut entspricht, was sowohl physiologisch als auch psychologisch erwünscht ist.

Es wurden bereits gewisse Versuche gemacht, einen Blendschutz herzustellen, welcher auf der der Lichtquelle zugekehrten Seite, gewöhnlich der Oberseite, eben ist und keine spiegelnde Reflexion hat, sondern eine parabolische Fläche schräg nach unten wendet. Das Ergebnis ist jedoch ein Blendschutz mit sehr niedrigem Wirkungsgrad.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Blendschutz mit reflektierenden Flächen gewisser Form, die in geeigneter Weise unterhalb einer Lichtquelle gerichtet sind, die grundsätzlich punktförmig oder kugelförmig oder auch geradlinig oder röhrenförmig sein kann. Die Erfindung kennzeichnete sich in erster Linie dadurch, dass die Erzeugende der reflektierenden Fläche die Form einer so beschaffenen Kurve oder Kurvensehne hat, dass das von der Lichtquelle auf die Fläche fallende und davon reflektierte Licht unter eine scharf abgegrenzte Ebene fällt, die mit einer durch das Zentrum oder die Achse der Lichtquelle. ,

gehenden vertikalen Linie bzw. vertikalen Ebene einen 0 '! ^!-i S 1 3 / HU 7

gewissen Winkel bildet, vorzugsweise etwa 45 ·

Die Erfindung bezweckt jedoch nicht nur eine geeignete Form und Lage der reflektierenden Flächen des Blendschutzes gegenüber der Lichtquelle, sondern auch eine derartige Ausbildung des Blendschutzes, dass dieser gegen direktes Licht im Bereich ausserhalb des angegebenen Winkels abschirmt, also vorzugsweise ausserhalb des Winkels von 45 gerechnet von der vertikalen Linie oder der vertikalen Ebene.

Weitere Merkmahle der Erfindung und damit verbundene

Vorteile ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels. Die Fig. 1 und 2 zeigen in einem Rechtwinkligen Koordinatensystem die der Erfindung zugrundeliegende Kurve für die Form der reflektierenden Fläche. Figo 3 zeigt in einem Vertikalschnitt senkrecht zu den Lamellen einen aus parallelen Lamellen bestehenden Blendschutz. Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht eines ähnlichen Blendschutzes für eine röhrenförmige Lichtquelle.

Es lässt sich mathematisch zeigen, welche Form eine reflektierende Fläche bei einer Lichtquelle haben soll, damit das an der Fläche reflektierte Licht nur auf eine Seite einer durch das Zentrum der Lichtquelle gehenden Ebene fällt. Fig. 1 zeigt eine kreisförmige Lichtquelle 10 mit dem Radius r. Das Zentrum der Lichtquelle liegt im Nullpunkt 0 eines rechtwinkligen Koordinatensystems mit der Abszissenachse y_ und der Ordinatenachse x. Die Kurve 12 lässt sich mathematisch durch das Gleichungssysteme

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χ = i (ο - 20_r) -

ausdrücken, in dem £ eine willkürliche Konstante ist, r den Radius der Leuchtröhre bezeichnet und 0 ein Ausdruck für die Neigung der Kurve (Winkel in Radianten) zur y-Achse ist, sodass ^ = tg0_v.

Ist die Lichtquelle eine Leuchtröhre in Form eines diffus leuchtenden Zylinders, so kann für praktischen Fälle c. = 6 und r = 19 mm angenommen werden, wobei sich ein besonders günstige Kurvenform ergibt. Die Kurve 12 hat die Eigenschaft, alles von der Lichtquelle 10 darauf fallende Licht in Richtung nach unten zur y-Achse oder von dieser nach unten zu reflektieren. Zwei solche reflektierte Strahlen sind bei 14 und 16 angedeutet. Wie durch den Pfeil 18 angedeutet, hat das reflektierte Licht seine grösste Stärke parallel zur y-Achse. Um unter den oben angegebenen Bedingungen hinsichtlich Wirkungsgrad und Blendungsfreiheit das beste Ergebnis zu erhalten, soll die in Fig. 1 durch die y-Achse angegebene Grenzebene für das reflektierte Licht einen gewissen Winkel mit der vertikalen Linie bilden, die im Diagramm durch die x-Achse dargestellt ist. Damit die Reflexionskurve die gewünschte Lage im Koordinatensystem erhält, ist sie daher im das Zentrum O der Lichtquelle zu drehen, sodass die betreffende Grenzebene 20 einen Winkel ν mit der x-Achse bildet, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. In dieser Lage der Kurve 12

kann kein von der Lichtquelle 10 ausgehendes, an der Kurve 90 9 813/1047

reflektiertes Licht oberhalb der Linie 20 gerichtet werden. Dasselbe gilt für eine Linie 2Of die einen negativen Winkel ν mit der x-Achse bildet, betreffend Lichtstrahlen, die von einer Kurve 12* reflektiert werden, die ein Spiegelbild der Kurve 12 ist.

In einem erfindungsgemäss ausgebildeten Blendschutz bildet nun ein Teil der Kurve 12 oder 12* die Erzeugende der unteren reflektierenden Flächen des -^lendschutzes. Ein solcher Kurventeil ist in fig. 2 mit 22 bezeichnet und bildet eine Seitenfläche einer Lamelle 24 in einem aus parallelen Lamellen bestehenden Blendschutz gemäss Pig. 3, in der auch eine Kurve 12' eingezeichnet ist. In praktischen Fällen kann oft dieser Kurventeil durch eine entsprechende Kurvensehne ersetzt werden. Ist die Lichtquelle röhrenförmig und geradlinig, so wird die Fläche durch Verschiebung der Kurve parallel zur Achse der Lichtquelle erzeugt. Bei einer kugelförmigen Lichtquelle wird die Fläche durch Drehung der Kurve um die vertikale Linie durch das Zentrum der Lichtquelle erzeugt. Die der Seitenfläche 22 gegenüberliegende Seitenfläche 26 der Blendschutzlamelle 24 hat dieselbe Form wie die Fläche 22, ist aber in entgegengesetzter Richtung gewendet. Die Lamelle 24 ist in Bezug auf eine vertikale Ebene symmetrisch, sodass sie für die auf beiden Seiten auffallenden Strahlen die gleiche reflektierende Wirkung hat.

Für die Wirkung des ^lendschutzes genügt natürlich nicht eine einzige Lamelle, sondern es müssen mehrere Lamellen so angeordnet werden, dass Licht von jedem Punkt

der Lichtquelle in gewünschter Weise reflektiert wird, "90SS13/1CU7

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wobei darauf Rücksicht zu nehmen ist, dass in Leuchtröhren jeder Punkt auf der Röhrenhülle leuchtend ist, Sind, wie dies oft der Fall ist, mehrere parallele Leuchtröhren über ein und demselben Blendschutz angeordnet, so ist auch dafür zu sorgen, dass eine Blendung durch alle Röhren verhindert wird.

Der Punkt 28 oben am Umfang der Leuchtröhre 10 ist der Tangentialpunkt einer 45°-Linie und sendet, wenn er leuchtet, einen Strahl aus, der oberhalb des Kurvenabschnittes 22 fällt, dessen höchster Punkt 30 und niedrigster Punkt 32 in noch zu beschreibender Weise bestimmt werden. Der Lichtstrahl vom Punkt 28 is daher abzuschirmen was dadurch geschehen kann, dass die Lamelle oben einen nach oben ragenden Vorsprung 34 hat. Die schräg nach oben gerichteten Seitenflächen dieses Vorsprungs haben vorzugsweise eine kreisförmige Erzeugende, deren Krümmungsmittelpunkt in der Lichtquelle liegt, sodass die auf diese Seitenflächen fallenden Lichtstrahlen auf die Lichtquelle zurückgeworfen werden.

Zur Erzielung eines hohen Wirkungsgrades in einer Beleuchtungsanlage mit mehreren parallelen Leuchtröhren darf der Abstand zwischen den Leuchtröhren nicht kleiner sein als dass eine Leuchtröhre zwischen zwei benachbarten Röhren Platz hat. Wenn die Lamelle 24 mitten unter dem Zentrum der am nächsten liegenden Leuchtröhre sich befindet so wie eine Lamelle 36 mitten unter dem Zentrum 0 der Röhre 10 liegt, so soll der unterste Punkt 32 der Kurve, von dem angenommen ist, dass er sich in derselben waagerechten Ebene befindet wie der unterste Punkt 38 der Lamelle 36, vom Punkt 38 einen Abstand haben, der gleich drei

Röhrenradien ist und soll eich also im angegebenen Beispiel bei einem abgerundeten Aussenradiua der Leuchtröhre von 20 am in einer Entfehrnung von 60 mm vom Punkt 38 befinden.

Im vorstehenden wurden hauptsächlich die reflektierenden flächen des Blendschutzes und ihre Eigenschaften, dae^reflektierte Licht nicht über die 45°-Linie zu richten, behandelt. Der Blendschutz soll jedoch auch in bekannter Weise eine Blendung durch direktes Licht verhindern, das über die erwähnte 45° -Linie fällt. Dies geschieht durch Anordnung der Lamellen in geeigneten gegenseitigen Abständen· Eine Bedingung dabei ist, dass die Höhe der Lamelle gleich ode." ,grosser sein soll als der Abstand zwischen zwei benachbarten Lamellen, ferner ist es erwünscht, innere Reflexe im Blendschutz zu vermeiden, die ja Lichtverluste zur Folge haben wurden. Am Punkt 30 reflektierte Lichtstrahlen sollen daher unter die untere Knte 40 der benachbarten Lamelle 42 fallen. Ein solcher Strahl ist in Fig. 3 mit 44 bezeichnet. Es ist angenommen, das er vom Licht herrührt, das von einem Punkt 46 der Leuchtröhre ausgesendet wird. Für praktische Fälle beträgt der Abstand zwischen den Lamellen etwa 20 mm. Wegen der Bedingung der 45° -Abschirmung des direkten Lichtes ist dieser Abstand gleich der Höhe des Handschutzes. Nach Festlegung der Höhe kann der höchste Punkt 30 des Abschnitteβ der Kurve 12' dadurch bestimmt werden, dass eine Linie von einem Punkt 48 unten auf der Leuchtröhre durch den obersten Punkt 50 der am nächsten liegenden Lamelle 42 gezogen und untersucht wird, wo sie die 9036-13/1 (K 7

Kurve schneidet. Der Schnittpunkt mit der Kurve ist gerade der Punkt 30. Lichtstrahlen, die auf den Blendschutz unter Winkeln Kit der Oberseite des !Ölende chut ze s fallen, die kleiner sind als der Winkel u, den ein Lichtstrahl zwischen den Punkten 48 unü 50 mit dieser Oberseite bildet, können keine reflektierende Fläche 22 treffen. Besüglieh Lamellen, die von der Lichtquelle weiter entfernt sind als die Lamelle 24-, beispielsweise die Lamelle 52, werden die unteren Teile von der Leuchtröhre abgeschirmt, sodass beispielsweise ein Strahl 56, der vom Punkt 54 der Lamelle 52 reflektiert wird, mit der vertikalen Linie einen kleineren Winkel als 45° bildet. Was Strahlen betrifft, die in einen Winkelbereich fallen, der durch Linien vom Zentrum O zum obersten Punkt der Lamelle 36 und zum obersten Punkt 50 der Lamelle 42 begrenzt ist, liegt auch die direkte Lichtausstrahlung durch den Blendschutz in einem Winkelbereich, der mit der vertikalen Linie einen kleineren Winkel als 45° bildet. Bei einer Licht in allen Richtungen aussendenden Lichtquelle besteht der Blendschutz vorteilhaft aus einander kreuzenden Lamellen, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, wobei sämtliche Lamellen in oben beschriebener Weise ausgebildet sind.

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Claims

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Pat e nt ans prüohe

1« Blendschutz mit unter einer Lichtquelle reflektierenden Fläche, dadurch gekennzeichnet, dass die

(11,26) Erzeugende der reflektierenden Fläche*die Form einer so

beschaffenen Kurve*oder Kurvensehne hat, dass das von

(40)

der Lichtquellefauf die Fläche fallende und davon reflektierte Licht unter eine scharf abgegrenzte Ebene (W₁ fällt, die mit einer durch das Zentrum oder die Achse (θ)

(t-hckit)

der Lichtquelle gehenden vertikalen Linie*bzw. vertikalen Ebene einen gewissen Winkel bildet, vorzugsweise etwa 45°.
2. Blendschutz nach Anspruch 1 für wenigstens

(10)

im wesentlichen zylindrische Leuchtröhrenvoder im wesentlichen kugelförmige^ Lichtquellen, dadurch gekennzeichnet,

(41)

dass die Form der Kurvendem Gleichungssystem

x = |f (c - 20_T) - r

entspricht, wobei der Nullpunkt des Koordinatsystems auf der Achse der Leuchtröhre liegt und wobei £ eine willkürliche Konstante ist, r den Radius der Leuchtröhre bezeichnet und 0 ein Ausdruck für die Neigung der Kurve zur v_- Achse ist, sodass -x*? = tgjZf_.

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3. Blendschutz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die bestmögliche Kurvenform £ = 6 und r > 19oi ist.
4. Blendschutz in Form von parallelen Lamellen, Ton denen jede zwei entgegengesetzte, durch eine Kurve oder Kurvensetine der in einem der Voransprüche angegen benen Form erzeugte Seiten hat, sodass der Querschnitt jeder Lamelle auf beiden Seiten durch eine diese Kurve bildende Linie begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberseite der Lamellerein abblendender Teil sich längs der Lamelle erstreckt, der auf ihn einfallendes Licht auf die Lichtquellefzurück reflektiert.
5. Blendschutz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierende Fläche des abblenden-

(Sk)

den oberen Teilffeine zylindrische Fläche ist, deren

K)

Achse parallel zur Achse der Leuchtröhre*ist oder damit zusammenfällt, wobei dieser obere Teil eine zweckmässige abschirmende Wirkung auf die unteren Teile der Lamellen ν ausübt.

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