DE2144300A1

DE2144300A1 - Reflektor

Info

Publication number: DE2144300A1
Application number: DE2144300A
Authority: DE
Inventors: Sylvan R. Shemitz; Benjamin L. Stahlheber
Original assignee: SYLVAN R SHEMITZ AND ASSOCIATES Inc
Current assignee: SYLVAN R SHEMITZ AND ASSOCIATES Inc
Priority date: 1970-09-03
Filing date: 1971-09-03
Publication date: 1972-03-16
Also published as: US3679893A; CA930343A; DE2144300C3; FR2107192A5; DE2144300B2; GB1363244A; JPS5224354B1

Description

DR. BERG DIPL.-ING. STAPF PATENTANWÄLTE 9 1 / / *} Π Π

8 MÜNCHEN 8O. MAUERK1RCHERSTR. 48 HOUU

Dr. Bra Dipl.-Inq. Stapf, t MOnchwi 80, Mou8rkirdier»tra6« 45

Π.Γ Schreib«. Unser Zeich«· γι/Kr 21 520 Dohiiri ^3ΐδβΡ, j97|

Anwaltsakte; 21 520

Sylvan R.Shemitz and Associates, Inc.

Reflektor

Die Erfindung bezieht sich auf Konkav-Reflektoren und Leuchten für asymmetrische Lichtverteilung.

Aus dem photometrischen Entfernungsgesetz mit seiner

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Cosinus-Korrektur, E = * cos θ , durch welches

die Beleuchtungsstärke B an einem gegebenen Punkt einer Ebene definiert ist, ist es bekannt, daß eine gleiche Beleuchtungsstärke an allen tunkten einer Fläche theoretisch erfordert, daiö eine Beleuchtungsquelle an einem um das etwa 2,15-fache der Anbringungshöhe entfernten Punkt der Ebene dreizehnmal größere Lichtstärke liefern muß als am Nadir. Trotz dieser Erkenntnis einer wesentlichen Forderung für eine gleichförmig gelenkte Beleuchtung waren Versuche, Leuchten, welche diese Ergebnisse erbrachten, zu konstruieren, nicht erfolgreich. Bin ausschlaggebender Grund für diesen Mangel an Erfolg bestand in der Schwierigkeit sowohl die direkte als auch die reflektierte Strahlung einer Lichtquelle derart zu steuern, daß durch Subtraktion der Lichtstrahlung, Reflexion der Lichtstrahlung zurück zur Lichtquelle und Streureflexion entstehende Lichtverluste im wesentlichen vermieden sind. Wird ein großer Teil der Lichtstrahlung zurück zur Lichtquelle reflektiert, so werden die Schwierigkeiten durch übermäßige Wärmeentwicklung in der Lichtquelle selbst vergrößert.

Zusätzlich zu einer konstanten Beleuchtungsstärke entlang einer Fläche ist es erwünscht, daß die Lichtstrahlung an allen Seiten der zu beleuchtenden Fläche scharf

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begrenzt ist, um damit den Lichtfluß zu umgrenzen und zu konzentrieren.

Eine weitere Erfordernis ist die Verringerung von störender direkter oder indirekter Blendwirkung auf einen innerhalb oder aui3erhalb der beleuchteten Zone befindlichen Beobachter. Eine Verringerung der Blendwirkung ist beispielsweise besonders wichtig wenn die Leuchte für die Beleuchtung des Vorfeldes eines Flugplatzes oder für Verkehrsflächen für Fahrzeuge oder Fußgänger verwendet werden soll. Bisherige Konstruktionen verwendeten zur Verringerung der Blendwirkung innerhalb oder außerhalb des Gehäuses der Leuchte angeordnete Abblendschirme oder -Schilde oder aueh Lichtschlucker, worunter jedoch eine konstante und gleichförmige Lichtverteilung litt und wodurch die Herstellungskosten sich erhöhten.

Neben den vorstehenden Erfordernissen besteht ein Bedarf an einer Leuchte, welche so eingerichtet oder einstallbar ist, daß sie einen Teil der Beleuchtung mit konstanter Lichtstärke auf eine in Gegenrichtung zum Hauptteil der zu beleuchtenden Fläche verlaufende Verlängerung derselben, also in einen negativen Winkelbereich von beispielsweise -10° in bezug auf den Nadir abgibt. So ist es z.B. zuweilen erforderlich zwei Flächen

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zu beleuchten, welche durch eine Normale zur Lichtquelle voneinander getrennt sind und von denen die eine beträchtlich langer ist als die andere. Diese Forderung ergibt sich bei einer Straßenbeleuchtung, welche auf einer erhöhten Stütze zwischen einem Gehsteig und einer Straße angebracht ist, wobei letztere beträchtlich breiter ist als ersterer. In einem solchen Falle sollte die leuchte im Idealfall die Straße in voller Breite mit der gleichen Lichtstärke ausleuchten wie den schmaleren Gehsteig, ohne dabei durch Beleuchtung von Flächen jenseits der Straße und des Gehsteiges Licht zu vergeuden. Somit sollte die Leuchte also sowohl die Straße als auch den Gehsteig blendfrei ausleuchten und an den äußeren -Rändern der Straße und des Gehsteigs eine scharfe Begrenzung der Beleuchtung bilden. Dadurch ließe sich die Leuchte an einem kurzen Träger oder Arm an einem Pfahl bzw. Mast oder an einem Gebäude anbringen, wobei sie auch die Zone im negativen Winkelbereich des Nadirs, also das kürzere Teil der waagerechten Fläche sowie das längere Te.il derselben ausleuchten kann.

Die Erfindung löst die Aufgabe, einen neuartigen und verbesserten Konkav- oder Hohlreflektor für eine Leuchte zu schaffen, mittels dessen eine Fläche bei unsymmetrischer Lichtverteilung im wesentlichen mit konstanter

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Lichtstärke ausleuchtbar ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht die Ausrichtung der von der Lichtquelle ausgehenden Strahlen derart, daß Lichtverluste im wesentlichen vermieden sind,

Ferner ermöglicht der erfindungsgemäße Reflektor bei unsymmetrischer Liehtverteilung eine scharfe Begrenzung der Ausleuchtung an allen Seiten einer zu beleuchtenden fläche·

Bei dem erfindungsgemäßen Reflektor ist die Blendwirkung auf einen innerhalb oder außerhalb der beleuchteten Zone befindlichen Beobachter in vorteilhafter Weise verringert.

Der erfindungsgemäße Reflektor kann so ausgebildet sein, daß die Beleuchtung sich auf bestimmte !Seilflächen an verschiedenen Seiten des Nadirs erstreckt und so ein unsyemetrisches Beleuchtungsmuster ergibt.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung.

Sie Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß eine reflektierende Fläche nit parabolischem Profil und eine

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reflektierende Fläche mit elliptischem Profil in bestimmter gegenseitiger Ausrichtung einen Hohlreflektor ergeben, welcher die vorstehend angeführten Bedingungen erfüllt. Die gegenseitige Ausrichtung der beiden hauptsächlichen reflektierenden Flächen muß erfindungsgemäß die folgenden Bedingungen erfüllen:

a) der erste Brennpunkt der elliptischen Fläche liegt in der Achse der parabolischen Fläche,

b) der zweite Brennpunkt der elliptischen Fläche liegt außerhalb des durch eine Verbindungsebene zwischen den freien äußeren Rändern der reflektierenden Flächen und die reflektierenden Flächen selbst begrenzten Raumes,

c) die Achse der parabolischen Fläche verläuft im Winkel von etwa 45 bis 90° zum Nadir, und

d) die längere Achse der elliptischen Fläche verläuft in einem Winkel von etwa 5° bis 45° zum Nadir.

Sofern nicht im wesentlichen die gesamte Primär-Reflektion von der elliptischen Fläche in den Bereich zwischen -10° und +65° in bezug auf den Nadir fällt, finden am äußeren Rand der parabolischen Fläche zusätzliche angeordnete Refelktnreinrichtungen zum Ablenken der austretenden Strahlen in den Bereich zwischen -10° und +65° vom Nadir Verwendung.

Hinsichtlich der Bedingung d) erweist sich, daß eine

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Ausrichtung der elliptischen Fläche mit der längeren Achse in einem Winkel von weniger als 35 zum Nadir eine Beleuchtung von Flächen an der negativen Seite des Nadirs durch von der elliptischen Fläche reflektierte Strahlen bewirkt. Bei einer solchen Ausrichtung der elliptischen Fläche kann es nützlich oder notwendig sein, das durch sie reflektierte Licht abzufangen und in den Bereich zwischen 0° und +65° zum Nadir abzulenken. Dies wird mittels im folgenden beschriebener zusätzlicher Reflektoreinrichtungen erreicht.

Die Erfindung umfaßt dementsprechend Merkmale der Konstruktion, der Kombination der Bauelemente und Anordnung von Einzelteilen, wie in der folgenden Beschreibung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert und in den Ansprüchen dargelegt. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine teilweise schematisierte Schrägansicht eines Konkav- oder Hohlreflektors gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine seitliche Schnittansicht entsprechend der linie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 eine schematisierte Seitenansicht eines Eeflektors gemäß der Erfindung in einer Stellung zum Ausleuchten einer senkrechten Ebene mit asymmetrisches Lichtverteilung,

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Fig· 4 eine schematisierte Darstellung des Strahlenganges bei dem Reflektor gemäß der Erfindung,

Pig. 5 eine Photometrische Kurve zur Darstellung der relativen Lichtstärke an einer mit einer Leuchte mit dem Reflektor gemäß der Erfindung ausgeleuchteten Fläche, *

Fig. 6 eine schematisierte Seitenansicht des Strahlenganges eines Reflektors gemäß einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 7 eine photometrische Kurve in senkrechter Ebene zur Darstellung der relativen Lichtstärke bei einer Leuchte mit einem Reflektor nach Fig. 6.

In der Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 1 bis umfaßt der Reflektor 11 im wesentlichen eine reflektierende Fläche 13 mit parabolischem Profil und eine reflektierende Fläche 15 mit elliptischem Profil. Dazwischen ist eine reflektierende Fläche 17 angeordnet, deren Profil eine allgemeine Kurve ist. Zunächst dem äußeren Rand der elliptischen Fläche 15 befindet sich eine ebene reflektierende Fläche 19, deren Profil eine Gerade bildet. Darunter ist am äußeren Rand der para-

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bolischen Fläche 13 eine zweite ebene reflektierende Fläche 21 angeordnet, deren Profil ebenfalls eine Gerade bildet. Die reflektierende Fläche 17 ist gegenüber den Flächen 13 und 15 etwas auswärts versetzt, so daß sie damit Durchlässe 23 und 25 bildet. Im ersten Brennpunkt F1 der elliptischen Fläche 15 ist eine Lichtquelle 27 angeordnet. Der Reflektor 11 kann in einem Gehäuse 29 angeordnet und mittels (nicht dargestellter) Streben, Nieten, Schrauben od. dergl. hinter einem schützenden Fenster oder einem Deckglas 31 befestigt sein.

Fig. 3 zeigt den Reflektor 11 in einer Stellung auf einer waagerechten Fläche 35 zum Beleuchten einer senkrechten Fläche 33, beispielsweise einer iafel. Ebenso kann die Fläche 33 auch waagerecht verlaufen, wobei der Reflektor 11 dann oberhalb derselben, vorzugsweise an einer nun durch 35 gebildeten senkrechten Stütze angeordnet ist, um die Fläche 33 zu beleuchten. In beiden Stellungen ergibt der Reflektor 11 gemäß der Erfindung eine im wesentlichen konstante Beleuchtungsstärke an der Fläche 33 innerhalb des Winkelbereichs A zwischen 0° und 65^Ό in bezug auf den Nadir. Der größte zweckmäßige Winkelbereich A liegt bei 65°, läßt sich jedoch durch zusätzliche mit den parabolischen und elliptischen

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Flächen zusammenwirkende reflektierende Flächen oder durch Verdrehen der reflektierenden Flächen vergrößern oder verkleinern.

Die Reflexionsrichtungen der einzelnen Flächen sowie die Wirkungsweise des Reflektors 11 insgesamt ergibt sich aus Fig. 4 und 5. V/ie man aus FIg₀ 4 erkennt, sind die beiden wesentlichen reflektierenden Flächen und 15 hinsichtlich ihrer Profilkrümmung und relativen räumlichen Anordnung durch die folgenden Bedingungen bestimmt:

a) Her erste Brennpunkt der elliptischen Fläche liegt auf der Achse der parabolischen Fläche und fällt mit dem Brennpunkt der parabolischen Fläche zusammen,

b) der zweite Brennpunkt der elliptischen Fläche liegt außerhalb eines durch die reflektierenden Flächen und eine die freien äußeren Ränder derselben verbindende Ebene begrenzten Raumes,

c) die Achse der parabolischen Fläche verläuft in einem Winkel zwischen etwa 45° und etwa 90°, vorzugsweise zum Nadir und

d) die längere Achse der elliptischen Fläche verläuft

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in einem Winkel zwischen etwa 5° und 45°, vorzugsweise etwa 45° zum Nadir.

Der vorstehend unter b) angeführte Raum ist in Fig. 4 durch die Linie P-P' begrenzt. Man erkennt, daß der zweite Brennpunkt F2 jenseits der Linie P-P¹ und damit außerhalb des Raumes liegt. Hinsichtlich der Bedingung c) ist zu erkennen, daß die Linie 37 entlang der Achse der Parabolflache 13 und durch den ersten Brennpunkt F1 der Ellipsenfläche 15 verläuft. Die durch von den Flächen 13 und 15 reflektiertes Licht beleuchteten Flächenteile sind mit 33a bzw. 33b bezeichnet. Die Flächen 13 und 15 können zwar auch so angeordnet sein, daß sich das von ihnen reflektierte Licht auf der Fläche 33 etwas überlappt, vorzugsweise sind sie jedoch so gestalt tet und angeordnet, daß eine Überlappung entsprechend der Zeichnung vermieden ist.

Es ist zwar möglich, den Reflektor für eine Ausleuchtung der Fläche 33 mit der gewünschten Beleuchtungecharakteristik im wesentlichen auf die Kombination der reflektierenden Parabolflache 13 mit der reflektierenden Ellipsenfläche 15 zu beschränken, es empfiehlt sich jedoch die Verwendung wenigstens der ein allgemein gekrümmtes Profil aufweisenden Reflektorfläche 17 in

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Verbindung mit den beiden hauptsächlichen Flächen zur Verstärkung der Reflexion derselben, zum Vermeiden von Reflektoren zurück zur lichtquelle und zum Ausfüllen der Teilbereiche zwischen den durch Reflektoren von den beiden wesentlichen Flächen beleuchteten Bereichen der zu beleuchtenden Fläche, wie in Fig. 4 in Form von entlang der gesamten Fläche 33 einschließlich der Teilflächen 33a und 33b auftreffendem reflektiertem Licht dargestellt ist. Die Reflektorfläche 17 kann jede beliebige Profilform, beispielsweise ebene, kugelige, parabolische oder allgemein gekrümmte, erhalten.

Als Hilfsreflektoreinrichtungen insbesondere zum Reflektieren von direkter Lichtstrahlung in die nutzbare Beleuchtungszone und zum Ablenken von Streureflexionen von den anderen Flächen können ebene Reflektorflächen 19 und 21 vorgesehen sein (Fig.4). Die Hilfsreflektoren 19 und 21 bewirken ferner eine scharfe Begrenzung der reflektierten Strahlung auf die Fläche 33 in vorbestimmten Winkeln. So begrenzt die Reflektorfläche 21 in Fig. 4 die direkte Strahlung /von der Lichtquelle 27 derart, daß die Beleuchtung der Fläche 33 bei 0° in bezug auf den Nadir ihren Anfang nimmt. Durch die Verwendung einer Reflektorfläche 21, welche die zur Fläche 33 normal verlaufende Y-Achse nicht schneidet oder be-

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rührt, läßt sich eine Beleuchtung im negativen Winkelbereich zum Nadir erzielen, wie durch die den Winkel B einschließende gestrichelte Linie 38 angedeutet.

In Pig. 4 verläuft die die Brennpunkte F1 und F2 schneidende Achse der Ellipsenfläche 15 im Winkel von Qtwa zum Nadir. Bei einer solchen Ausrichtung fällt im wesentlichen die gesamte durch die Ellipsenfläche 15 reflektierte Strahlung im Winkelbereich zwischen 0° und 65° in bezug auf den Nadir auf die Fläche 33. Wie man jedoch im folgenden anhand von Pig. 6 und 7 erkennt, kann die Hauptachse der Ellipsenfläche auch so ausgerichtet sein, daß das durch diese Fläche reflektierte

nicht
Licht/in einem Bereich zwischen -10 und +65 in bezug auf den Nadir liegt, wobei dann eine Hilfsreflektorfläche vorgesehen sein kann, welche die reflektierte Strahlung in den Bereich zwischen -10 und +65 zurücklenkt .

]?ig· 5 zeigt näherungsweise die Verteilung der relativen Lichtstärke an der Fläche 33 bei der Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 1 bis 4. Die sich hier ergebende Kurve in Form eines halben Scnmetterlingsflügels deutet bekanntlich auf eine im wesentlichen gleichmäßige Verteilung der Beleuchtungsstärke über die Fläche 33

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hin. Man erkennt ferner, daß im Bereich zur linken des Nadirs in der durch den Winkel B eingeschlossenen Zone eine gewisse Beleuchtungsstärke vorhanden ist. Diese Stärke der dort vorhandenen Beleuchtung ist abhängig von der relativen Ausrichtung der Ellipsen- und Paragolflächen des Reflektors sowie von der Art und Anordnung vorhandener Hilfsreflektoreinrichtungen wie der Fläche 21 in Pig. 4. Es ist jedoch klar zu erkennen, daß der größere Teil des Lichts "bei einer Ausrichtung der Hauptachse der Ellipsenfläche in einem Winkel von etwa 35 oder darüber in bezug auf den Nadir auf den Bereich zur Rechten des Nadirs gelangt, so daß die sich ergebende photometrische Kurve noch immer der Kurve nach Fig. 5 angenähert wäre. Die Gesamtgröße der Fläche 41 ist von der leistung der Lichtquelle 27 abhängig, die Form der Kurve ist jedoch bei einem gegebenen Reflektor und gleicher Anordnung der Lichtquelle konstant.

Eine bevorzugte Anordnung der reflektierenden Flächen des Reflektors bzw. der Leuchte gemäß der Erfindung in bezug auf die Fläche 33 läßt sich am besten anhand des in Fig. 4 gezeigten Sektorenkreises erklären. Darin bildet der erste Brennpunkt F1 der Ellipsenfläche den Ausgangspunkt, an dem sich auch die Lichtquelle befindet. Die 2- und Y-Achsen bilden die Begrenzung für

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vier Quadranten I, II, III und IV. Nimmt man die vom Ausgangspunkt F1 nach links verlaufende Y-Achse als Nord an, so lassen sich die zweckmäßigen Stellungen der reflektierenden Flächen wie folgt bestimmen:

1. Die Parabolflache 13 befindet sich näher an der Fläche 33 als die Ellipsenfläche 15.

2 ο Der zweite Brennpunkt F2 liegt außerhalb der Begrenzungsebene P-P^f, und F1 und der Brennpunkt der Parabolf lache 13 fallen zusammen.

3. Die Parabolflache 13 erstreckt sich von 197,5° bis 237,5°.

4. Die Ellipsenfläche 15 erstreckt sich von 0° bis 83,5°.

5. Die allgemein gekrümmte Fläche 17 erstreckt sich von 242,5° bis 342,5°.

6. Die untere ebene Fläche 21 erstreckt sich von 180° bis 197,5°.

7e Die obere ebene Fläche 19 erstreckt sich von 88,5°

bis 100°.
8. Die Ventilationsschlitze 23, 25 und 26 befinden sich

bei 350°, 240° bzw. 85°.
9· Die Achse der Parabolflache 13 verläuft im Bereich von 90° bis 135°(9O° bis 45° zum Nadir), vorzugsweise zwischen 115° und 120° (65° bis 60° zum Nadir) und verläuft ferner durch Fl.

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10. Die Hauptachse F1-F2 der Ellipsenflache 15 verläuft im Winkel von 135° (45° zum Nadir.)

Zur Erzielung der größtmöglichen· Lichtreflexion abwärts und nach links in bezug auf die Fläche 33 kann die Ellipsenfläche 15 über 83,5° bis 103,5° verlängert werden. Ist die Fläche* 15 derart verlängert, so beginnt die untere ebene Fläche 21 vorzugsweise bei 181^5 anstatt bei 180°.

Fig. 6 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausführungsform eines Reflektors bzw. einer Leuchte gemäß der Erfindung. Darin sind die wichtigsten reflektierenden Flächen eine Fläche 43 mit parabolischem. Profil und eine Fläche 45 mit elliptischem Profil. Hinsichtlich der gegenseitigen Ausrichtung der beiden Flächen ist aus Fig. 6 zu ersehen, daß die vorstehend angeführten vier-Bedingungen voll erfüllt sind. Insbesondere ist zu bemerken, daß der zweite Brennpunkt der Ellipsenfläche sich in der Begrenzungsebene P-P¹ jedoch nicht innerhalb des durch sie begrenzten Raumes befindet. Die Achse 67 der Parabolfläche 43 verläuft durch den ersten Brennpunkt F1 der Ellipsenfläche 45, an dem sich auch die Lichtquelle 27 befindet. In der bevorzugten Ausführung fallen F1 und der Brennpunkt der Parabolfläche zusammen.

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Bei der in Fig. 6 gezeigten Ausrichtung der Flächen 43 und 45 verläuft die durch die Ellipsenfläche 45 reflektierte Lichtstrahlung durch den Brennpunkt F2 hindurch zum Quadranten III des Sektorenkreises mit dem Ausgangspunkt F1 und der von diesem nach links verlaufenden Y-Achse als Nord. Zum Zurückwerfen dieser reflektierten Strahlung in den Bereich zwischen 0 und 65 in bezug auf den Nadir ist eine Hilfsreflektorfläche 47 mit parabolischem Profil vorgesehen. Die Reflektorfläche 47 ist zwar vorzugsweise parabolisch, gleichwohl können jedoch auch Flächen mit geradliniger, allgemein gekrümmter oder beliebiger anderer Profilform vorgesehen sein.

In Fig. 6 ist zu erkennen, daß das durch die Parabolfläche reflektierte Licht einen Abschnitt 63a der Fläche 63 und das durch die Ellipsenfläche 43 reflektierte und zurückgeworfene Licht einen Abschnitt 63b der Fläche 63 beleuchtet, wobei sich die beiden Abschnitte beträchtlich überlappen. Zur Verstärkung dieses reflektierten Lichte und zur Steuerung der direkt von der Lichtquelle 27 auegehenden Strahlung sind zunächst den reflektierenden Flächen 43 und 45 und in bezug auf die Fläche 63 oberhalb derselben, reflektierende Flächen 53, 54 und 56 mit allgemeiner Profilform angeordnet.

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Die Reflektorflächen 53, 54 und 56 dienen ferner der Ausleuchtung von nicht durch die Reflektorflächen 43 und 45 ausgeleuchteten Abschnitten der Fläche 63, beispielsweise dem Abschnitt 63o. Bei der besdhriebenen Ausbildung des Reflektors nach Pig. 6 würde auch, wie durch die gestrichelte Linie 68 angedeutet, ein schmaler Streifen zur linken des Nadirs beleuchtet werden, Für bestimmte Zwecke ist jedoch eine scharfe Begrenzung im Nadir oder sogar an der positives Seite des Nadirs erwünscht. Zu diesem Zweck können eine oder mehrere reflektierende Flächen oder Schirme mit geradlinigem Profil 49, 51 vorgesehen sein.

In der in Fig. 6 gezeigten Ausführung des Reflektors ist zwischen den Flächen 54 und 56 ein Yentilationsschlitz 57 gebildet. Ebenso kann der Schlitz jedoch auch an jedem beliebigen Punkt des Reflektors in der Nähe der lichtquelle 27 gebildet sein, um derenr.ÜberMtzung zu vermeiden. Die Reflektorflächen 53_f 54 und 56 können offensichtlich auch weggelassen und die beiden Haupt-Reflektorflächen zum Verschließen der so gebildeten Lücke - gegebenenfalls unter Freilassung eines Ventilationsschlitzes 57 ~ verlängert werden.

Fig. 7 zeigt eine photometrische Darstellung aer angenäherten relativen Liohtstärkenverteilung bei einem

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Reflektor "bzw. einer leuchte nach Fig. 6. Die Bezeichnung "Relative Lichtstärke" und die Winkel A und B haben die gleiche Bedeutung wie in Pig. 5. Aue der Form der Kurve ist zu erkennen, daß innerhalb eines Bereichs zwischen etwa O⁰ und 65° in bezug auf den Nadir eine nahezu ideale Lichtstärkenverteilung für eine gleichmäßige Beleuchtung erzielt ist. Die perfekte Lichtstärkenkurve wäre eine parallel zur Grundlinie der Kurve verlaufende Gerade. Entsprechend Fig. 5 ist auch hier die Kurve für den gleichen Reflektor mit der Lichtquelle in gleicher Stellung konstant. Die Größe der Fläche 71 ist jedoch von der Leistung der Lichtquelle 27 abhängig,

Die besondere vorteilhaften Reflektorflächen der Ausführung nach Fig. 6 sowie ihre Ausrichtung in bezug zueinander und zur Fläche 63 sind in bezug auf den Sektorenkreis nach Fig. 4- wie folgt bestimmt:

Ι« Die Parabolfläche 43 befindet sich näher an der Fläche 63 als die Ellipsenfläche 45.

2. Die Parabolfläche erstreckt sich von 212,5° bis 287,5%

3. Die Ellipsenfläche 45 erstreckt sich von 44° bis 110°, kann jedoch mit ihrem äußeren Rand bei 90° enden.

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4. Die untere Parabolflache 47 erstreckt sich von

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192,5 bis 212,5 *

5. Die allgemein gekrümmte Reflektorfläche 53 erstredkt sich von 287,5° bis 307,5°.

6. Die allgemein gekrümmte Reflektorfläche 54 erstreckt sich von 307,5° bis 337,5°.

7« Der Ventilationsschlitz 57 erstreckt sich von 337,5° bis 2,5°.

8, Die allgemein gekrümmte Reflektorfläche 56 erstreckt sich von 2,5° bis 44°.

9. Die ebene; Reflektorfläche 49 erstreckt sich von 187,5° bis 192,5°.

10.Die ebene Reflektorfläche 51 erstreckt sich von 185° bis 187,5°.

11«Die Achse 67 der Parabolflache 43 verläuft durch F1 in einem Winkelbereich zwischen 90° und 135° (90° bis 45 in bezug auf den Nadir), vorzugsweise zwischen 115° und 120° (65° bis 60° zum Nadir), und F1 fällt mit dem Brennpunkt der Parabolflache 43 zusammen.

12»Die Achse der Parabolflache 47 verläuft in einem um etwa 2 bis 10° größeren Winkel als die der Parabolflache 43.

13.Die Hauptachse F1-F2 der Ellipsenfläche 45 verläuft im Winkel von 173,5° (6,5° in bezug auf den Nadir).

14.Die Achse der Parabolflache 47 verläuft durch den zweiten Brennpunkt F2 der Ellipsenfläche 45.

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Ein "besonderer mit dem Reflektor nach Fig. 6 erzielter Vorteil ist eine im wesentlichen vollständige Begrenzung von direkter Strahlung der lichtquelle im Bereich von etwa 70° in Bezug auf den Nadir ohne Zuhilfenahme von Hilf sr ef lektorflächen wie der Fläche 19 in Fig. 4· oder Abschirmungen od. dergl„

Aus der Darstellung der Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Reflektors in Fig. 4 und 6 ist zu erkennen, daß die Erfindung eine geregelte asymmetrische Lichtverteilung für die gleichmäßige Beleuchtung einer Fläche in einem Winkelbereich von etwa -10 bis +65° in bezug auf den Nadir ermöglicht, wobei die jeweilige Begrenzung mittels Hilfsreflektorflächen oder Abschirmungen erzielbar ist. Ferner schafft die Erfindung die Möglichkeit einer Verringerung der Blendwirkung innerhalb und zunächst der Beleuchtungszone. Außerdem ermöglicht die Erfindung eine scharfe Begrenzung des Lichts, wahlweise zu beiden Seiten des Nadirs.

Die Reflektorflächen des erfindungsgemäßen Reflektors können aus jedem geeigneten Werkstoff, beispielsweise beschichtetem oder auch unbeschichtetem Glas, Aluminium, rostfreiem Stahl, od. dergl. in Form von Blechen, als Preß- oder Gußteile gefertigt sein. Zwar empfiehlt sich die Verwendung einer langgestreckten, im wesentlichen

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linearen Lichtquelle, gleichwohl ist die Erfindung jedoch sowohl mit punktförmigen als auch mit linearen Lichtquellen anwendbar. Die Reflektorflächen können entsprechend der Darstellung lediglich in einer Ebene Parabol- oder Ellipsenprofil aufweisen, sie können jedoch auch als Rotationsflächen gebildet sein. Die Reflektoranordnungen können einander gegenüberstehend mit einem der kreuzender Strahlung, oder mit ihren Rückseiten zueinander in einem Kreis angeordnet sein, so daß das Licht auswärts reflektiert wird. Die Wahl der Abmessungen, und der räumlichen Anordnung ist abhängig von der Art der Lichtquelle, den Herstellungskosten und ästhetischen Erwägungen. Die bevorzugten Ausführungsformen verwenden Reflektorflächen mit parabolischem und elliptischem Profil in Verbindung mit einer langgestreckten Lichtquelle, beispielsweise einer Gas-Entladungslampe wie Quesksilberdampflampe, keramische Entladungslampe, Metallhalogenidlampe, Fluoreszenzlampe, oder einer Wolframhalogenidlampe, Quarzlampe, Jodlampe od. dergl.

Zur Erzielung besonderer Wirkungen können an die Grundkombinationen der erfindungsgemäßen Reflektorflächen verschiedenartige Blenden, Schirme oder Linsen angefügt werden» So kann es etwa zweckmäßig sein, den Reflektor mit einer Streulinse abzudecken, um die Beleuchtung so-

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wohl nach den Seiten hin als auch nach vorwärts und rückwärts zu verteilen.

Die erfindungsgemäßen Reflektoren bzw. Leuchten Bind offensichtlich wirtschaftlich in ihrem Aufbau und anpassungsfähig in der Verwendung und erbringen daher gegenüber bekannten Reflektoren und Leuchten beträchtliche Vorteile.

Die Verwendungsarten für Reflektoren bzw* Leuchten gemäß der Erfindung sind praktisch unbegrenzt. So können sie zur Beleuchtung von Straßen, Gehwegen, Parkplätzen, oder Gebäuden von innen oder außen an senkrechten Halterungen angebracht sein oder sie können zur Beleuchtung senkrechter Flächen wie Tafeln, Wänden, oder zum Ausleuchten des Vorfeldes auf Flugplätzen oder für Auestellungsflächen auf eine waagerechte Fläche gesetzt werden. Bei jeder Anbringungsart können sie zur Beleuchtung etwa einer Decke, eines Baldachins od. dergl. aufwärts gekehrt werden.

Bei der Beleuchtung mittels das Licht symmetrisch verteilender Leuchten würde die Kurve der relativen Lichtstärke zeigen, daß noch jenseits der Linie der größten Lichtstärke eine gewisse Lichtstärke vorhanden ist, in

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Fig. 5 und 7 also jenseits 65° in bezug auf den Nadir.. Die Kurve oberhalb des Zentrums der Lichtstrahlung wäre dabei nahezu eine spiegelverkehrte Wiedergabe des Teils unterhalb des "Zentrums der Strahlung. Würde eine solche Leuchte zur im wesentlichen gleichmäßigen Ausleuchtung einer ebenen Fläche verwendet, wobei der Bereich der größten Licht strahlung^ der Leuchte auswärts zum entfernten Ende der beleuchteten .FJLäche gerichtet wäre, so ergäbe sich beträchtliches Streulicht und damit eine störende Blendwirkung und ein Verlust an Lichtausbeute und Leistung. Diese Nachteile sind bei den Reflektoren gemäß der Erfindung vermieden.

Somit ist zu erkennen, daß die Erfindung die vorstehend angeführten Ziele wirksam erreicht und einen Konkavreflektor schafft, mittels dessen eine im wesentlichen gleichmäßige Beleuchtungsstärke auf einer ebenen Fläche erzielbar ist und bei dem eine parabolische Reflektorfläche und eine elliptische Reflektorfläche relativ zueinander derart ausgerichtet sind, daß die folgenden Bedingungen erfüllt sind:

a) der erste Brennpunkt der elliptischen Fläche liegt auf der Achse der parabolischen Fläche,

b) der zweite Brennpunkt der elliptischen Fläche liegt

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nicht innerhalb eines durch die Innenflächen der Reflektorflächen und eine die äußeren freien Ränder derselben verbindenden Ebene begrenzten Raumes,

c) die Achse der parabolischen Fläche verläuft in einem Winkelbereich von etwa 45° bis etwa 90° in bezug auf den Nadir und

d) die Hauptachse der elliptischen fläche verläuft in einem Winkelbereich von etwa 5° bis etwa 45° in bezug auf den Nadir. In bevorzugten Ausführungsformen sind die parabolische und die elliptische Reflektorflächen durch eine oder mehrere Reflektorflächen unbestimmter Form voneinander getrennt oder gleichartige Kombinationen der Reflektorflächen sind mit einer zweiten parabolischen Fläche oder einer ebenen Reflektorfläche im Anschluß an und unterhalb der ersten parabolischen Fläche und einer ebenen Reflektorfläche zunächst und außerhalb der elliptischen Reflektorfläche versehen. Die zusätzlichen Flächen bewirken eine weitere Verbesserung der Steuerung des reflektierten Lichts.

Sämtliche aus der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung, einschliefBlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche

1,1 Konkav-Reflektor zum Reflektieren von Licht in einem asymmetrischen Muster bei im wesentlichen konstanter Beleuchtungsstärke auf einer Ebene, gekennzeichnet durch eine erste reflektierende Fläche (13» 43) mit parabolischem Profil, eine zweite reflektierende Fläche (15, 45) mit elliptischem Profil, wobei die beiden reflektierenden Flächen derartig zueinander angeordnet sind, daß der erste Brennpunkt (Fl) der elliptischen Fläche (15, 45) auf der Achse der parabolischen Fläche (13, 43) liegt, der zweite Brennpunkt (F2) der elliptischen Fläche nicht innerhalb eines durch die reflektierenden Flächen und eine die äußeren freien Ränder der Flächen miteinander verbindende Ebene begrenzten Raumes liegt, die Achse der parabolischen Fläche in einem Bereich zwischen etwa 45° bis etwa 90° in bezug auf den Nadir verläuft und die Hauptachse (Fl - F2) der elliptischen Fläche in einem Bereich zwischen etwa 5° und etwa 45° in bezug auf den Nadir verläuft und durch zunächst dem äußeren Rand der ersten reflektierenden Fläche vorhandene Einrichtungen (21, 47, 49, 51) zum Reflektieren von zunächst durch die elliptische Fläche reflektierter Strahlung in einen Bereich von -10° bis +65° in bezug auf den Nadir, sofern die durch die elliptische Fläche reflektierte Strahlung nicht in diesem Bereich liegt.

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2. Reflektor nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierenden Einrichtungen (47) eine parabolische Fläche aufweisen, deren Achse durch den zweiten Brennpunkt der elliptischen Fläche verläuft.

3* Reflektor nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ersten und der zweiten reflektierenden Fläche (13, 43 bzw. 15» 45) eine reflektierende Fläche (17» 53» 54»56) von allgemeiner Form angeordnet ist, mittels welcher die Strahlung in den Bereich von -10° bis +65° In bezug auf den Nadir reflektierbar ist.

4. Reflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Einrichtung (21) eine ebene Reflektorfläche 1st.

5. Reflektor nach Anspruch 1 und/oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst dem äußeren Rand der zweiten reflektierenden Fläche (15) eine ebene Reflektorfläche (19) derart angeordnet 1st, daß sie in den Bereich zwischen -10° und +65° in bezug auf den Nadir reflektiert.

6. Reflektor nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ersten und der zweiten reflektierenden Fläche eine reflektierende Fläche von allgemei-

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ner Profilform angeordnet ist, mittels welcher die Strahlung in den Bereich von -10° bis +65° in bezug auf den Nadir reflektierbar ist.

7. Reflektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Fläche von allgemeiner Profilform aus drei Teilstücken (53* 54, 56^zusammengesetzt ist unddaß zwischen zwei Teilstücken (54, 56) ein Ventilationsschiltζ (57) gebildet ist.

8. Reflektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst dem äußeren Rand der reflektierenden Einrichtung

(47) wenigstens eine ebene Reflektorfläche (49, 51) zum Reflektieren der Strahlung In den Bereich zwischen -10° +65° in bezug auf den Nadir angeordnet ist.

9. Reflektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem mit dem ersten Brennpunkt (Pl) der zweiten reflektierenden Fläche als Ausgangspunkt gebildeten Sektorenkreis sich die erste reflektierende Fläche (13) von etwa 197° bis etwa 238° erstreckt, sich die zweite reflektierende Fläche (15) von etwa 0° bis etwa 84° erstreckt und sich die reflektierende Fläche allgemeiner Profilform (17) von etwa 242° bis etwa 343 erstreckt.

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lo. Reflektor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst dem äußeren Rand der ersten reflektierenden Fläche (13) eine ebene Reflektorfläche (21) angeordnet ist, welche sich von etwa l8o bis etwa 198 erstreckt und daß zunächst dem äußeren Rand der zweiten reflektierenden Fläche (15) eine zweite ebene Reflektorfläche (19) angeordnet ist, welche sich von etwa 88 bis etwa lol erstreckt.

11. Reflektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem mit dem ersten Brennpunkt (Fl) der zweiten reflektierenden Fläche (45) als Ausgangspunkt gebildeten Sektorenkreis sich die erste reflektierende Fläche (43) von etwa 212 bis etwa¹288 erstreckt, sich die zweite reflektierende Fläche von etwa 44 bis etwa llo° erstreckt und sich die reflektierende Einrichtung (47) von etwa 192 bis etwa 212° erstreckt.

12. Reflektor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ersten und der zweiten reflektierenden Fläche drei Tell-Reflektorflächen (53, 54, 56) von allgemeiner Profilform angeordnet sind, von denen sich die eine (53) von etwa 287° bis etwa 3o8°, die zweite (54) von etwa 3o8° bis etwa 338° und die dritte von etwa 2° bis etwa 44° erstreckt, wobei der Zwischenraum zwischen der zweiten und der dritten Teilreflektorfläche einen Ventikfcipnsschlitz (57) bildet.

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13. Reflektor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß er wenigstens eine ebene Reflektorfläche aufweist, welche sich von etwa 187° bis etwa 192° erstreckt.

14. Reflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsabmessungen der reflektierenden Flächen größer sind als ihre Breite.

15. Reflektor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein den Reflektor (11) umschließendes Gehäuse (29, 3D, Einrichtungen für die Halterung des Reflektors im Gehäuse und durch eine im ersten Brennpunkt (Pl) der elliptischen Fläche (15, angeordnete Lichtquelle.

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