DE1497293A1 - Lichtverteilungsplatte und mit ihr ausgeruestete Beleuchtungsvorrichtung - Google Patents

Description

• Lichtverteilungsplatte und mit ihr ausgerüstete Beleuchtungs-. Vorrichtung Die Erfindung betrifft eine auf Brechung beruhende Lichtverteilungsplatte, die diezu verwendet werden kann, in Lampen und anderen optischen Vorrichtungen das Licht in bestimmte Vorzug srichtungen zu lenken. Beispielsweise ist es unter Anwendung der erfindungsgemäßen Lichtverteilungsplatte möglich, eine direkte oder reflektierte Blendung oder beide durch Lampen weitgehend auszuschalten. Die erfindungsgemäße Lichtverteilung geschieht ausschließlich durch Brechung oder Totelreilexion, nicht aber durch aber durch Lichtabsorption oder Abschirmung. Infolgedesset läßt sich eine hohe Lichtausbeute erzielen.
• Die erfindungsgemäße Lichtverteilungsplatte besteht aus einem durchsichtigen Werkstoff mit einem Brechungsindex n b oher als 1,155 und hat eine Lichtaustrittsfläche, sovie eine im ganzen hierzu parallel verlaufende LichteintritIsfläche, die aus einer Reihe aneinanderstoßender, identischer, parallel zueinander verlaufexider symmetrischer prismatischer Slemente mit geraden SeitenPUchen besteht. Bie ist dadurch gekennzeichnete daR die Seitenflächen der prismatischen Elemente mit der BerUhrungsebene der gegenUberliegenden LichtaustrittsEläche einen Winkel von etwa x + are $in kadiant bilden und daß das Licht so auf die Eintrittsfläche aufkällt, daß an jeder Stelle alles auPtreelende Licht sich innerhalb des stumpfen*,Raumwinkeis befindet, der von den beiden zu den SeitenBlächen der symmetrischen prismatischen Elemente senkrechten Ebenen, die sich in einer zu den Prismenachsen parallelen und den betreffeiiden Punkt enthaltenden Linie schneiden, gebildet wird-#,- Einige Aus£tUu=gsbeispiele der Erfindung verden nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben. Hierin sind.-Fig. 1 ein schematiseer Querschnitt durch eine ertindungsgemäße Lichtverteilungsplatte mi t Angabe der Zone, aus welcher das Licht auftreffen kann,-sowie der Zonet in die es in diesem Palle austritt; Fig. 2 ein Ausschnitt aus Fig. 1 in größerem MUstab zur Erläuterung der mathematischen Ableitungen; Pig. 3 ein Diagramm zur Erläuterung der Arbeitsveise der Erfindung; Pig. 4 eine schematische Darstellung einer Leuchtstofflampe unter Verwendung der Er2indung-zur Ausschaltung der Blendung von den Seitenwänden des Beleuchtungskörpers; die schenatische'Mrstellung eines mit Glühbirne bestleckten. Belewhtungskörpers gemäß der Erfindung zur Ausschaltung der direkten Blendung; Fig. 6 die schenatische Darstellung einer Wandlampe mit Leuchtsto,Ekrt%re gemäß der Erfindung; rig. 7 ein Diagrann zur Erläuterung der Verringerung der reflektierten Blendung durch Anwendung der Erfindung;-7-ig. 8 - die schematische Darstellung einer Deckenbeleuchtung gemäß der Erfindung mit verringerter reflektierter Blendung; Fig. 9 u.10 ein' schematische Ansicht und eine schematische Draufsicht des Verhaltens einer Person unter der Deckenbeleuchtung mach Fig. 8; Fig. 11 die schematische Darstellung einer weiteren'erfindungsgemäßen Deckenbeleuchtung; Fig. 12 eine Lichtverteilungsplatte gemäß der Erfindung, bei der die Lichtverteilung in zwei zueinander senkrechten ]Richtungen wirkt; Fig. 13 ein weiteres Anwendungsbeispiel der Erfindung zur Beleuchtung schmaler Räume, z.B. von Gängen; und Fig. 14 eine Anordnung der Leuchte nach Fig. 13 an einer-Wand In Augehhöhe.
• Fig. 1 und 2 dienen zur Erläuterung des Erfindungsprinzips.
• Im einfachsten Palle ist die Lichtverteilungsplatte 1 mit einer ebenen Lichtaustrittsfläche 2 ausgestattet, während die Eintrittsfläche durch senkrecht zur Zeichenebene verlaufende Ebenen begrenzt ist, die unter-einem Winkel ff gegen die Vertikale geneigt sind, der in Radiant durch die folgende Formel angegeben wird: Hierbei ist % wie Ublich das Verhältnis von Zreisum£ang zu Irreisdurchmesser und n der Brechungsindex des durchsichtigen Verkstof£s".aus dem die Platte 1 besteht. n muß erfindungsgemäß stets größer als 1,155 sein. Es wird vorausgesetzt, daß das Licht an jeder Stelle der Lichteintrittsfläche nur von oberhalb zweier Ebenen kommt, die unter dem gleichen Winkel 9 gegen die Horizontale geneigt sindg d.h. das Licht kommt aus Raumwinkeln, von denen einer in Fig. 1 mit 7-8-9 bezeichnet ist.
• Wie noch zu zeigen sein'wird" tritt- das Licht in diesem Fglle nur außerhalb des Raümwinkels 13-14-15 aus, der durch senkrecht zur Zeichenebene in Pig. 1 verlaufende Ebenen gebildet wirdt welche unter einem*Winkei c gegen die Vertikale geneigt sind" wobei c durch folgende Formel gegeben ist: Die angegebenen gegiehungen werden nun anhand där Fig. 2 abgeleitet» An jeder 5 telle 4 auf einer der Begrenzungsebenen 3 und Y9 der LichteintrittsEläche koMMt das Licht nach VOraussettung aus den Raunwinkel 6-4-5., wobei 6-4 senkrecht zu 4-5 verläuft. Aus'diesem:Grund stellt der Raumwinkel 6-4-5 eine Viertelkugel dar, deren Zentrum in W punkt 4 liegt.
• Das aus dieser Viertelkugel kommende Licht.wird durch die Grenzfläche Igebrochen und erfüllt nach der,Brechung einen Halbkegel, der die Zeichenebene der Fig. 2 in der FI8che 10-4-11 schneidet. Der zur Fläche 3 senkrechteStrahl 5-4 geht ungebrochen hindurch. Die streifend,d.h. parallel zur Ebene 3 einfallenden Strahlen 6 werden in einen Xegel 4-11 gebrochen, dessen VPftungswinkel gleich dem Grenzvinkel der Totalreflexion Unmittelbar hinter der Fläche 3 befinden sich somit alle durchgelassenen Lichtstrahlen in Ebenen, die einen Winkel mit der Horizontalen bilden, der niema.#s kleiner als-.q und niemals größer als cf ist.
• Setät man den Wert von -v aus (1) ein, so bedeutet dies" daß kein Licht, das die Fläche 2 direkt erreicht" im einer Ebene einfallen kann, die senkrecht zur Zeichenebene in Fig. 2 verläuft und mit der Fläche 2 einen größeren Winkel bildet als Ein Teil des durchgelassenen Lichtes erreicht die horizontale Fläche 2 unmittelbar und ein Teil gelangt auf die entgegengesetzt geneigte Ebene'31. Diese Ebene 31 erreichende ,Lichtstrahlen müssen unter Winkeln einfallen, die zwischen dem höchstmöglichen Einfallswinkel 9 und dem Wert liegen, der erreicht wird, wenn das Licht parällel zu 31 einfällt.- Sie bilden mit.der Normalen zur Ebene 31 somit Winkel zwischen einem Maximum von und einem Minimum von 2 Aus (1) und £olgt Nun ist aber ik , weil nach Voraussetzung n > 1.155.

  Deshalb gilt 2 9 = % - gf> E > or.

  2 2 3

  Somit muß alles die Ebene 31 von der Ebene 3 erreichende Licht total reflektiert werden.
• Nach der Totalre£lexion befindet sich dieses reilektierte Licht vollständig in Ebenen, die mit der Horizontalen Winkel bilden, die nicht kleiner als (p ) und nicht größer als x 3 sind.' Setzt.man den Wert von aus (1) und (3) ein" so bedeutet dies, daß kein durch die Fläche 3 eintretendes und an der Fläche 3t total reflektiertes.Licht die Ebene 2 unter einem größeren Winkel erreichen kann als Somit kann kein direktes oder reflektiertes Licht die Austrittsfläche 2 in einer zur Zeichenebene senkrechten Ebene erreichen, deren Neigungswinkel gegen die Fläche 2 größer als durch (4) bzw. (7) angegeben ist.
• Werden.die Winkel von der zur Zeichenebene senkrechten Vertikalebene gemessen, so kann dies so ausgedrUckt werden, daß kein direktes oder einmal reflei-,tiertes Licht aus dem oben angegebenen Raumwinkel die Austrittsfläche 2 unter einem kleineren Winkel gegen die Vertikale als erreichen kann, wobei gilt: Dasjenige Licht, das die Fläche 2 unter einem größeren Winkel als dem Grenzwinkel der Total.re£lexion erreicht, wird nach oben totalreflektiert und gelangt größtenteils durch die Flächen 31 zurück in denRaumaus dem es kam. Ein Teil des Lichtes wird auch zurückgewor.22en und über die änderen Flächen 3 ivieder nach unten reflek-tiert" Diese Reflexionsvorgänge können sich mehrfach wiederholen. Eine vollständige Analyse der dadurch entstehenden komplizierten Lichtwege im Raum zeigt, daß kein merklicher Lichtanteil unter einem kleineren Winkel als von oben die Lichtaustrittskläche 2 der Winkel auftrifft Die Tatsache" daß praktisch alleavon oben auf die Pläche 2 gelangende Licht aüBerhalb des Rau*winkels 2 auftriPft, beweist noch nicht, daß dieSes Licht auch außerhalb ein Raumwinkeis austritt, der durch zwei zu Pig. 2 senkrechte Ebenen gebildet wird, die unter einem Winkel c gemäß Pormel (2) gegen die Vertikale geneigt sind. Zwar tritt offenbar ein Lichtstrahl 4-11, der in der Zeichenebene verläuft und unter dem Winkel geneigt ist, gemäß dem ,Snellschen Brechungsgesetz unter einem Winkel c nach außen, aber es ist nicht selbstverständlich, daß alle anderen.Lichtstrahlen, die in der zur Zeichenebene senkrechten Ebene verlaufen, deren Spur die Linie 4-11 darstellt, link-s-von der-Ebene 11-13 austreten. Um zu beweisen, daß dies tatsächlich der Pall ist, wird auf Pig. 3 verwiesen-.
• In Fig. 3 ist eine init dem Zentrum -0 dargestellt. Jeder Punkt der Irugelober.fläche, -der mit dem Kugelmittelpunkt verbunden-wird, stellt-die Richtung eines Lichtsträhls dar. Die Zeickenebene der Fig. 2 ist in Fig. 3 durch die Schnitt-. ebene 14-0-18 dargestellt. Eine andere vertikale Ebene, z.B.-die Ebene 14-0-19 bildet einen Winkel A 'mit der Zeichenebene. Der Strahl 4-11- in Pig. 2 wird durch den Punkt 2:9 in Fig. i wiedergegeben. Es gilt also-.

  Winkel 22-0-14 (9)

  Wenn also 22-0 die Richtung eines strahle bedeutet" der die Fläche 2 von oben triffto so bedeutet 16-0 die Austrittsrichtung dieses Strahls nach unten. jeder andere in der Ebene 20-22-17 enthaltene Lichtstrahlg z.B. der Strahl 21-0 muß nach den.Brechungsgesetz in einer Ebene austreten# welche den einfallenden Strahl.2-1-0 und die Mlormale zur Fläche 2 enthält" die in Pig. 3 durch die Linie 14-0 gegeben ist* Somit muß der Austrittsatrahl in der Ebene 19-21-14 verlaufen und es ist nicht unmittelbar klar, ob seine Richtung unterhalb oder oberhalb des Punktes #I 5 liegt, der den Schnittpunkt der Ebene 19-21-14 und'de'r Sbene 20-16.17-darstellte welch letztere senkrecht zur Zeichenibene der Pig. 2 verläuft und den Strahl 11-13 enthält, Mittels des rechtwinklige sphUrischen Drei-ecks 14-22-21 ist es möglich, die Seite 21-14 als Punktionder Seite 22-14p d.h. von- sowie des Winkels 21-14-22, d.h. Von, A in Pig, 3 auszudrtWxen. Kan erhält £olgende..Porme14eR-

  Ebenso ist es im rechtwinkligen sphtL.rischen Dreieck 1,5-16-14

  möglichg die Seite e4-15 als Funktion des'Winke14 15-14-16,p

  d.h. -von A uAd der Seite 14-16, d.hd v'o'n c auszudrücken:

  Divi iert man (12) dUrCh (11)1, so ergibt-sich:

  Nach dem Brechungsgesetz gilt aber:

  Ferner kann man setzen-:

  1 -COS2 sin2 A

  r

  71--cc40s2. c - sin2 A-

  Da aber der Drechungsindex der Platte größer als Eins isto gilt stets: Eiqraus folgt:

  cos c cos

  2 2 2 2

  cos c sin A qos

  2

  c sin A 1 -cos sin? -A

  r

  Setzt man (14) und (15) in die Gleichung (13 ein, so erhält man: Der Lichtstrahl 21-0 muß aber gemäß dem Pressungsgesetz in eimer solchen Richtung austreten, daß 23-0 -in der Ebene 14-0-19 verläuft und der Winkel 14-23 die Bedingung erfÜllt -Dividiert man (18) durch (19), so ergibt sich: Aus Formel (17) folgt: sin (14-15) < sin (14-23) (21) und damit: Winkel (14-15) < Winkel (14-23) (23) Damit ist beviesen, daß alle austretenden Strahlen 0-23 außerhalb des betrachteten Raumwinkeis Zusammenfassend hat sich ergeben, daß eine in der geschilderten Weise ausgebildete Platte, auf die Licht'nur innerhalb des amgegebenen Raumwinkels von oben auffällt, nach unten nur Licht außerhalb eines Raumvinkels emittiert, der durch zvei um den Winkel c gegen die Vertikale geneigte Ebenen gebildet vird. Dieses Ergebnis gilt nur,- wenn die Lichteintrittsplachen 3 und 31 gemäß dem Winkel (P nach Formel (1) geneigt sind. Hat die Neigung g. 'gegen die Vertikale einen anderen-Wert, so ergeben sich schlechtere Resultate. Zum Beweis sei angenommen, daß wobei irgendein kleiner oder großer positiver oder negati ver Wert sei, um den von dem Wert gemäß,Formel (1) abweicht. Durch Eins'etzen der Formel (3) erhält man: und'durch Einsetzen in Formel Setzt man (25) in Formel (7) ein, so ergibt sich Formel (26) gibt den maximalen Vinkel einer Ebene, die unmittelbar auf die Fläche 2 auftre£Eende Lichtstrahlen enthält, während Formel (27) den maximalen Winkel einer Ebene angibt, die nach einer Reflexion an der Fläche 31 au£ die Fläche 2 auftreffeede Lichtstrahlen enthält. Ist die Größe positiv, so können aiso manche Lichtstrahien die Fläche 2 in Ebenen erreichen, deren Winkel gegen die Vertikale größer als der Wert (4) bzw. (7) ist. Ist negativ, so kann reflektiertes Licht die Fläche 2 in einer Ebene erreichen, die einen größerem Winkel als derjenige'nach (4).oder (7)-mit der Vertikalen bildet. In beiden Fällen ist der Wert von somit kleiner als derjenige nach Formel (8). Daviit wird auch der Winkel c kleiner. Hierdurch wird bewiesen daß Formel (1) den besten..Wert-.
• von 9 angibt. Ferner.zeigt sich, daß kleine Abweichungen vom Wert der Formel (1) ohne großen Schaden möglich sind. Eill.Positiver Fehler » d.h. ein eturas größerer Wert von (p als Fürmel (1) ist besser a'ls 'ein negativer Fehl-er deho, ein kleinerer Wett von (p als Formel (i). Aus den "-or-meln (8), (26) und (27) folgt nämlich fUr Positives

  und'ftlr negatives

  (29)-

  Somit i;ird durch einen positiven Fdaler der Winkel um einen dein Fehler gleichen `Wert verringert, während ein negati-..' ver Fehler sich dreimal so stark auswirkt.
• Naeh Erläutezung des Windungsprinzips an einem typischen* -Beispiel worden nun «ni#o Anveüdungsmögliebke:Lt« besehrieben. Ein Anwendungsbeispiel ist in Fig. 4 dargestellt. Sie zeigt einen Querschnitt einer Leuchtstofflampe 25. Sie besitzt einen horizontalem Teil 251 und zwei schräge Seitenteile 250 aus lichtdurchlässigem Kunststoff. Der horizontale Teil kann in bekannter Weise so-ausgebildet sein,*daß übermäßige Helligkeit unter hohen Austrittswinkei vermieden'wird. Die schrägen Seitenteile sind dagegen erBindungsgemäß Platten mit innen angebriachten Prismen 3-3t gemäß Fig. 1 und 2.
• Wie aus Fig. 4 hervorgeht, sind alle Lichtquellen 29.und ihre Spiegelbilder so angeordnet, daß sie sich stets außerhalb des Raumwirkels befinden, der durch die beiden zu den Leuchtstoffröhren DaralleLen Ebenen gebildet wird, welche unter einem Winkel cp . gemäß Formel (1 zu den Platten 2511 verlaufen. Die Platten 250 sind unter einem Winkel c gemäß Formel (2) gegen*die Vertikale geneigt.
• Das von den Platten 250 ausgehende Licht befindet sich dann geMäß der obigen Erläuterung außerhalb des senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 4.verlau£enden Raumwinkels 27-26*28* Nigerseits wird somit Licht oberhalb der Norizo4tale emittiert,. was zur Beleuchtung der Decke-in-der Nähe der Lampe nützlich igts und andererseits wird Licht unterhalb der Ebene-emittiert, die einen Winkel 2c mit der Horizontalen-bildet,'(2c 51 0 für.-'-n 1.959>.
• Das auf die Decke auffallende L3*.c#ht verr#ngert-den Irontratt zwischen der -LaMpe','unä ».ver Umgebung... Nach der Reflexion an der Decke erreicht das Licht- den Arbeitsbereich und unterstützt den unmittelbar doirt ankommenden Lichtstrom, während in dem Blendungsbereich kein Licht austritt. Die direkte Blendung wird ohne jede Abschirmung vermieden, d.h. der gesamte Lichtstrom der Leuchtsto£fröhre 29, der auk die Platten 250 auftrifft, gelangt allein durch Brechung und Totalreflexion in die Nutzbereiche. So ergibt sich eine sehr hohe Lichtausbeute vereint mit sehr geringer Helligkeit im Bereich direkter Blendung.
• Fig? 5 zeigt eine Anwendung der Erfindung'auf eine Lampe mit Glühbirne. Die Lampe wird nach oben durch einen ebenen Spiegel 32 abgeschlossen, der ein virtuelles Bild 311.der Lichtquelle 31 erzeugt.
• Die Lichtverteilungsplatte 33 ist wie oben mit Prismen atL£ der Innenseite versehen, stellt-aber in diesem Falle keine eben'e Platte dar, sondern einen Kegelstumpf mit solchem Oe£inungst,inkel, daß die Lichtquellen 31 und 311 sich vollständig innerhalb des Raumes befinden, der durch Drehung der Linien 35 und 36 in Fig. m. um die Symmetrieachse 37-37 definiert wird. Aus den erVähnten Gründen gelangt somit alles von den Lichtquell en 31* u:ad 311 ausgehende Licht, das au£ clie Lichtve:,teilungsplatte 33 auffällt, -.#-2iitweder oberhalb der Horizon-:alen oder ii.ril...iErhal.b des WiW#els 26 unterhalb der Horizontalen nach außen, So vird der direkte Lichtstrom durch die untere Oeffnung 38 anterstütz-,-- und eine Blendung im Winkelraum 2c vermieden. Direktes L,.cht kann nach unten nur unter Winkeln größer als cl gegen die Horizontale austreten, Wenn die Degke hoch genug ist, kann der Spiegel 32 auch weggelassen und die Lampe pendelnd aufgehängt werden. In diesem Falle fällt das nach oben ausgesandte Licht unmittelbar auf die Decke.
• Ein weiteres Anwendungsbeiepiel der Eriindung ist in Fige S dargestellt. In diesem Falle ist die Lampe an einer Wand befestigt. Sie besteht aus :Diner Löuchtstoffröhre 29,.einem Spiegel 40 und eiher Lic.h-t-eerteilungsplatte 39. . Diese ist so angebracht, daß-Licht nur zur Decke und unterhalb eines Wandwinkels 2c unterhalb der Nor,#gontalen emittiert wird. Auch verhältnismäßig schmale Räume..wie Gänge oder Z:orridore können mit erfindungsgemeßen Lampen beleuchtet werden. Ein solches Anwendungsbeieiel ist in Fig. 13 gezeigt. An der becke eines Ganges sind längsverlaufende Leuchtstofflampen 51 angebracht, die mit erfindungsgemäßen Lichtverteilungsplatten 52 ausgerüstet sind. Vorzugsweise soll der geflektor 53 das Licht von der Leuchtstofflampe 5-4 so zurückwerfen, daß es Jielachtverteilungsplatte 52 nur außerhalb des Raumwinkeis erreicht, der durch die beidea-zu der Leuchtsofflampe :)arallelen und unter dem Winkel 9 gegeh die Horizontale zerlaufenden'Ebenen definiert ist.
• gie man'sielit, wird das meiste Licht in zum rorridor parallelen Ebenen emittiert, die größere Winkel als c mit der VertikalETI

  bilden. infolgedessen können in dem Korridor gehende-Perso-

  nen 55, die unter beliebigen Winkeln auf & Lampen sehen"

  nicht geblendet verden.

  Dieselbe Lampe kann auch an einer Wand etwa in Augenhöhe ange-

  bracht werden, wie Fig. 14 zeigt.

  Trifft das Licht aus.einer ungünstigen Richtung auf eine Arbeits-

  2läche, so ergibt sich eine andere Blendurigg nämlich die sog.

  Reiftexionsblendung. Ist die Ärbeitsfläche sehr glatt (glänzende

  Stoffe), so kann man das re£lektierte Bild der Lichtquelle

  vi rklich'sehen. Daher rührt ja der Name Reflexionsbiendung.

  In den letzten Jahren wurde bewiesen" daß dieser Effekt

  nicht nur bei glänzenden Werksto£fen, sondern bei Verkstof£en

  aller Art auftritt (D.M.Finch# "Physie.al Measurements.for

  the Determination of Brightness and Contrast", Illuminating

  Engineering, Vol. LIV" Nr. 89 S. 481 (August 1959)»-v

  H.R. Blackwell, IlluMinating Engineering, Vol. LVIII, Nr. 4,

  Abschin. 1, 8. 161 (April 1963». Die Wilikelg unter 'den'en

  ,Arbeitsflächen normalerweise betrachtet werden, sind gründ-

  lieh untersucht worden (W. Allphih,"Sight Lines to Desk Tasks

  in Achools & 022ices11, Illuminating Engineering Vol. LVIII,

  Nr. 4, Abschn. I, S. 244 (April 1963); C.L.C:#äuch und J.E.

  Iraufman,"Practical Application of PolarizatiQn and'Light Controi

  for Reducti,on of Reflected Glarel',' Illuminating Engineering,

  Vol. LVIII, l#r. 4, Abschn. I, S. 277 (April 1963» und es

  sind Rechenverfahren entwickelt worden, weiche die Voraussage

  der rontrastveriuste t(ei eerschiedenen Beleuchtungssystemen

  ermöglichen (I. GoodbaX_"-Point by Point Predictioh of Contrast

  Lossesmi Illuminating Engineering, Vol. LVIII9 Nr. 49 Abschn. 1, S. 262 (April'1963».-Eine Möglichkeit, diese-Zontrastverluste infolge von difBusen Re£Iexionen zu verminderm" besteht darin, das Wtreffen von Licht auf die Arbeitsfläche zu vermeiden, das aus dem gaumwinkel zwischen zwei geneigten Ebenen kommt, welche sich in einer durch die Arbeitsfläche gehenden horizontalen Linie schneiden.
• ii Fig.:.7 bedeutet T die Arbeitsfläche, die horizontal oder schräg angeordnet sein kann. Der Einfachheit sei angenommen, daß es sich um eine ebene Arbeitsfläche handelt. a ist'die Vertikalebene, die durch ArbeitsBläche T *und das Auge 41 geht, 42 ist eine horizontale Linie in Höhe der Arbeits£läche"und B und sind zwei Ebenen, welche die Linie 42 enthalten und um einen Winkel c gegen die Ve-etikale geneigt sind. Es kann durch Rechnungen gezeigt werden" daß bei Ausschaltung des Lichteinfalls aus dem Inneren des Raumwinkels zwischen den Ebenen a und der Kontrast auf praktisc#h allen Arbeitsflächen T sich fUr alle Sehwinkel und PUr alle Neigungen der Arbeitsfläche verbessern läßt, solange die Ebene der.Arbeitsfläche senkrecht zur Sichtebene --a. bleibt, wie es bei ebenen Arbeitsflächen im allgemeinen der Fall ist-,

  Falls die Orientierung der Sichtebene a parallel zu

  einer bestimmten Richtung bleiben kann, wie es oft in

  BUros» Zeichensälen@ rlassenzimmern usw. der Fall istg

  können die erfindungsgemäßen Lichtverteilungsplatten zur

  Ironstruktion öiner vollständig oder fast vollständig

  leuchtenden Decke verwendet werden, welche den rontrast

  und damit die Sichtbarkeit der Arbeitsflächen stark

  verbessert und gleichzeitig die direkte 'Blendung erheblich

  herabsetzt,

  Fig. 0 zeigt einen Querschnitt- einer solchen Anlage. Die

  L-euchtstoffröhren 43 sind unter der weißen Decke 44 montiert

  und durch spiegelnde Schirme 45 getrennt. Letztere können

  auch aus gekrUämten Flächen -bestehen, wie es in der

  deutschen-Patentanmeldung *P 31 106 1Xa/4b beschrieben ist.

  Die spiegelnden Schirme gewährleisten, daß kein Licht die

  Lichtverteilungsplatten 46 in Ebenen erreichen kann, die

  senkrecht zur Zeichenebene verlaufen und mit den horizontalen

  Platten einen kleineren Ihinke#.. als ip bilden.

  Wie früher beschrieben wurde, tritt das Licht aus den Ver-

  teilungsplatten 46 naclh unten außerhalb des Raumwinkels 47-48-49

  aus, wobei 48 irgendein hinkt auf der Unterseite der Pla tten

  46 ist. Aus diesem Grunde eml-).r-"ängt jeder Punkt auf einer iin

  Raum,unter der-Decke befindlichen Arbeitsfläche (abgesehen

  von der unmittelbaren Nähe dej# Seitenwärde) Licht nur von

  außerhalb der Ebenen B lind in Fig - 7.

  Für einen unterhalb der Deckenbeleucbtung sitzende» oder stehenden Beobachter erscheint die Zone BB@ vor-,ihm (Fig. 9 und 10) unter allen Sehwinkein dunkel, so daß also auch die direkte Blendung stark ver:ringert wird. Es sei bemerkt,' daß diese Zone mit dem Beobachter wandert.
• Gegebenenfalls können weitere Blenden entsprechend 45 (oder parabolische Blenden gemäß der erwähnten# älteren Patentanmeidung) senkrecht zu dej# Leuchtstoffröhren verlaufen" umeine Abschirmung in Lügsrichtung ebeinfails zu bewirken. Die unmittelbare Blendung wird dann fast vollständig vermieden, .während die Re£lexionsblendung.£Ur Beobachter mit zu'den Leuchtstoffröhreg parallelen Sichtebenen ebeziEalls £ast vorIlständig verschwinden wUrde.
• Der Strahlengang durch-die Lichtverteilungsplatte nach Fig. 1 hat reziproke Eigenschaften, d.h. wenn Licht aus dem Raum unterhalb der Begrenzungsebenen 7-8-9 auf die Prismen 3 auffällt,- so tritt es an der Fläche 2 innerhalb der Zone 13-14-15 aus.
• Eine Anwendungsmöglichk.eit dieser Eigenschaften der erEindungsgemäßen Lichtverteilungsplatten ist in Fig. 11 dargestellt, die eine Lichtdecke oder eine versenkt angebrachte Leuchte zeigt. Wenn nur Reflektorlampen oder sonstige Lampen 50 in der dargestellten Weise angebracht sind, erreichtalies Licht die Lichtverteilungsplatte 1, auf deren Oberfläche sich die beschriebenen Prismen befinden, unter Winkeln gegen die Horizontale, die kleiner als der Winkel 9 sind. Dieses Licht tritt also wie erwähnt unter einem Winkel gegen die Vertikale nach unten aus, der kleiner als der Winkel c ist. Eine unmittelbare Blendung wird so nahezu ausgeschlossen. Es ist aber auch möglich, Leuchtstoffröhren 43 und spiegelnde Blenden 45 anzubringen. Eine solche Anordnung ist z.B. - in Klassenzimmern oder Hörsälen sehr vorteilhaft. Normaler--# weise sind die Lampen 43 allein angeschaltet, wodurch sich gemäß den oben erläuterten Grundsätzen die bestmögliche rontrastwidergabe ergibt und auch die Wände beleuchtet sind. Wenn dagegen Bilder oder Filme gezeigt werden sollens während die Schüler oder Studenten sich Notizen machen können, werden die Lampen 43 ausgeschaltet und die Lampen 50 angeschaltet. Nun ist das gesamte Licht auf Winkel beschränkt, die nur wenig von der Vertikalen abweichen. Die Wände und Pro=Jektionsleinwände sind also dunkel, während die Schreibtische hell beleuchtet sincl. In allen bisherigen Figuren war angenommen, daß die Ebenen 3 und 31 nur in einer Richtung (senkrecht zur Zeichenebene) verlaufen. Sehr oft ist dies eine-bevorzugte AusfUhrungsform, aber in manchen Fälle» empfiehlt es sich auch"'die Lichtverteilung in mehreren Richtungen zu steuern. Pig. 12 seigt einen Falig in den die Ebenen 3 und 30 um den Winkel (P gegen die Vertikale geneigt sind und in zwei zueinander senkrechten Richtungen verlau2en, so da£ sich au2recht stehende (wie dargestellt) oder au£ der Spitze stehende Pyramiden mit quadratischer GrundEläche ergeben. Es können auch Pyramiden mit anoerer GlundPläche (dreieckig, sechseckig usw.) oder sogar rreiskegel verwendet werden. Solche Aus-2iAhrungen eignen sieh £ür Anwendungen ähnlich Fig. 4 und 6 wenn es nicht erBorderlich ist" die I Helligkeit der Leuchten bei Betrachtung von der Seite begrenzen. Das triPft z.B. zu für kleine Räume oder IroxTidore. Die Unterseite 2 der Lichtverteilungsplattei wurde vorstehend meist als eben angenommen. Sie kann aber auch gekrummt oder aus abwechselnd entgegengesetzt geneigten Ebenen ausgebildet sein, um das Licht in bekannter Weise weiter zu verteilen* statt durchsichtig können die erfindungsgemäßen Platten in'. gewissen Fällen auch lichtstreuend ausgebildet sein, wenn die UeberaXn$re swischen Licht und Schatten santter erEolgen tollen»

Claims (1)

1. P a t e n t a n s p r U c h e Lichtverteilungsplatte aus durchsichtigem oder durchscheinenden Verkstoff mit einem Brechungsindex n von mehr als 19155 einer vorzugsweise glatten Lichtaustrittsfläche und einer im ganzen dazu parallel verlaufenden Lichteintrittsfläche, die aus einer Reihe aneinander anschließender, identischer , sich senkrecht zur Lichtaustrittsfläche erstreckender symmätTischer prismatischer Elemente mit geraden SeitenfläcÜen bestehtu dadurch -ge-" kennzeirhnet, daß der Winkel der Seiten21ächen (3, 31) der prismatischen Elemente mit der Berührungsebene der gegenüberliegenden Idchtaustrittsfläche (2) etwa-den Wert 1 hat und daß das Licht nur aus-Richtungen auf die Eintritts-£läche einfallen kann, die innerhaib'des stumpfen Raumwinkeis (7-8-9) liegen, der durch die beiden zu den gegen-Uberliegenden Seitenflächen der prismatischen Elemente senkrechten Ebenen gebildet wird., die sich in einer-zu den Achsen der Prismen parallelen kinie schneiden, welche die jeweils betrachtete LichteinPallstelle (6) enthilte 2. Beleuchtungseinrichtung mit einer oder mehreren Lichtquellim und einer Lichtverteilungsplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen (299 31) und ggEt ihre virtuellen Bilder (291 v 31 1) innerhalb des stumpfen ftumwinkeln angeordnet sind, der durch zwei zu den geraden Oeitenflächen der prismatischen Siemente senkrechte Bbenen, welche je eine rante der Lichtvert'eilungsplatte (25119 33, 39) schneiden, definiert ist. 3. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtveeteilungsplatte eine ebene, korizon-_#al. angeordnete Lichtaustrittsfläche (2) besitzt und daß iieh oberhalb der Lichtverteilunüsplatte (46) unten offend Schirme (45) beEindene zwischen denen die Lichtquellen (43) derart angebracht sind, daß das von ihnen ausgehende Licht die Lichtverteilungsplatte nicht unter einer außerhalb des angegebenen Paumwickeis liegenden Richtung tre£Ben kann. 4. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtverteilungsplatte (33) gekrU=t ist, 5. Als Deckenleuchte ausgebildete Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch'3, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Ersielung zweier wahlreise au verwirklichind4m9 zutimmdtr r«iprokon Lichtverteilungen weitere Lichtquellen (50) derart angebracht sind, daß ihr Licht größtenteils in Richtungen auf die Lichtverteilungsplatte (1) auftrifft, d ie außerhalb des angegebenen Raumwinkeis liegen.