DE2616914A1

DE2616914A1 - Beleuchtungseinrichtung und verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE2616914A1
Application number: DE19762616914
Authority: DE
Inventors: Jun Glen H Mcreynolds
Original assignee: Esquire Inc
Current assignee: Esquire Inc
Priority date: 1974-09-11
Filing date: 1976-04-15
Publication date: 1976-10-28
Also published as: AU504366B2; US4028542A; ES465651A2; CA1075655A; ES465652A1; FR2308048B2; AU1285176A; IT1058131B; ES446628A2; BR7601605A; GB1516926A; BE840724R; MX144062A; FR2308048A2

Description

26169H

A - β

!squirt, Inc.
«ew York, IT.Y. / TTSA

I⁵· el euch, tun gs einrichtung
und Verfahren zu deren Herstellung

Die Erfindung "betrifft "eleuchtuii^sriinrichtungen oder lichtreflexionssysteme und insbesondere Reflektoren solcher Systeme sowie deren Herstellung, um vielseitige oder einstellbare Reflektoren mit relativ geringen Josten herzustellen, die parabolischen Reflektoren angenähert sind.

Lieh trcf lektoreii werden i\i Beleuclitiingseinric'itungen verwendet, um Licht -in der allgemein gewünschten Richtung zu konzentrieren. Die Reflektoren sind hinter der Lichtquelle angeordnet und normalerweise konkav, so daß das gesamte Licht, das aus dem Licht- und Reflektorsystem austritt, entweder das direkte Licht von der Lichtquelle oder das primär reflektierte Licht sein kann. Das primär reflektierte Licht ist das Licht, das nur einmal von der Quelle reflektiert ist, bevor es von der Beleuchtungseinrichtung emittiert wird.

609844/032 5
BAD ORIGINAL

26169U

Siner der. effizientesten, bekannten Lichtreflektoren hat die Form eines elliptischen Paraboloids. Die Fläche eines elliptischen Paraboloids kann durch Drehen einer Parabel um ihre Achse gebildet werden. iJine wichtige optische liigenschaft einer Parabel ist die, daß sie das gesamte Licht, das auf sie von einer in ihrem Fokus angeordneten Lichtquelle gerichtet ist, im wesentlichen in parallelen oder kollimierten Strahlen reflektiert, wobei diese Strahlen parallel zu der Achse sind, d. Ii. in diesem Falle die optische Achse der Parabel, üin dreidimensionales Rotationsparaboloid hat die gleichen gewünschten Eigenschaften.

Obwohl Lichtreflektoren in Form eines Rotationsparaboloids erfolgreich hergestellt worden sind, weisen diese bekannten Reflektoren zahlreiche Nachteile auf. Zum einen wird ein Reflektor, der eine glatte, konkave Form aufweist, normalerweise durch G-ießen oder durch Formung eines flachen Metallstücks hergestellt. Außerdem wird die reflektierende Oberfläche des Reflektors gewöhnlich aus spiegelndem Alzak hergestellt, das um so stumpfer oder matter wird, je mehr es behandelt wird. Andere Reflektormaterialien unterliegen dem gleichen llachteil. Außerdem ist die Herstellung einer Reflektorfläche im allgemeinen eine teuerere Herstellungstechnik als das Biegen und Schneiden. Dies gilt insbesondere für größere Reflektoren, wie zur Verwendung mit Ilatriumdampf-, Metallhalogenid- und Quecksilberdampflampen.

Zweitens kann ein Rotationsparaboloid für viele Anwendungen das Licht zu stark konzentrieren. Ein stark konzentrierter Strahl ist für die Anwendung bei Suchscheinwerfern wünschenswert, jedoch nicht zur allgemeinen Beleuchtung.

Zum dritten stellt ein perfektes Rotationsparaboloid einen relativ wenig flexiblen Reflektor dar. Obwohl die Lichtquelle aus

609« u/na? 5-

dem Fokus bewegt werden kann, kann dies zu unerwünschten Reflexionen führen. Wenn die Quelle aus dem Fokus entlang der Achse bewegt wird, wird entweder der Strahl verbreitert (nicht parallele, divergierende Strahlen)oder er verengt sich (nicht parallele konvergierende Strahlen). Wenn die Quelle außerhalb der Achse ist, erfolgen die Reflexionen von einer relativ nahen Fläche unter einem ersten Winkel, während eine relativ weit entfernte Fläche unter einem anderen Winkel reflektiert wird, so daß sich eine Stauung in nicht gleichförmiger Weise ergibt. Eine derartige Repositionierung refokusiert nicht den Strahl derart, daß für den Strahl eine erwünschte, parabolartige Reflexion beibehalten wird.

Erfindungsgemäß soll daher ein verbesserter Lichtreflektor geschaffen werden, der in einfacher Weise hergestellt werden kann und an eine Anzahl teilweiser Rotationspara"boloide angenähert ist.

Eine andere erfindungsgemäße Aufgabe ist es, einen verbesserten Lichtreflektor zu schaffen, der aus flachem, reflektierendem Material mit Segmenten und Facetten hergestellt werden kann, wobei der Reflektor in geeigneter Weise einstellbar ist, um eine Anzahl parabolischer Flächen anzunähern.

Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Liehtreflektor zu schaffen, der einen Querschnitt in Form eines Bogens aufweist, der eine Reihe von Parabeln mit verschiedenen Fokusrichtungen annähert und folglich, mit einem komplementären Reflektor, besonders wirkungsvolle Reflexionen bei veränderbarer Strahlbreite erzielt, wobei sich besonders gute Reflektionen mit beträchtlicher Beleuchtungslange ergeben im Gegensatz zu theoretischen, jedoch nicht existierenden Punktquellen*

6Q98U/0925

26169H

Eine bevorzugte, erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung weist einen Lichtreflektor mit zwei identischen Abschnitten auf, die so angeordnet sind, daß sie zwei einander gegenüberliegende oder Spiegelabschnitte bilden, wobei jeder Abschnitt eine Querschnittsansicht eines Kreisbogens definiert, der die Form eines Parabelsegments annähert. Die Lichtquelle, vorzugsweise eine Quecksilberdampflampe, hat ihren langgestreckten Beleuchtungsabschnitt entlang einer Mittelachse zwischen den zwei Abschnitten und daher auf der optischen Achse der simulierten Parabel, wobei der Mittelpunkt der Lichtquelle etwa im Fokus der Parabel ist. Die Öffnung oder das Fenster der Beleuchtungseinrichtung ist auf einer Seite der Lichtquelle, oder mit anderen Worten in einer Ebene parallel zu dem Beleuchtungsabschnitt und außerdem parallel zu der L'bene des parabolischen Querschnitts des Reflektors,

J.eder der zwei Abschnitte ist so unterteilt, daß die geradlinigen Annäherungen des Querschnitts der Segmente auf dem Bogen liegen.

Die Abschnitte der Reflektoren definieren außerdem eine konkave Fläche um die Quelle, wobei dieser Flächenbereich eine teilweise Rotationsparaboloidflache annähert. Tatsächlich ist jedes Segment an einer Mehrzahl von Stellen gebogen bzw. abgeknickt, um auf jedem Segment mehrere Facetten zu bilden, die zusammen die gewünschte konkave Form annähern. Die Khickstellen sind parallel zu der Ebene der öffnung. Sie sind jedoch weder mit dem gleichen Winkel gebogen, noch bilden sie Facetten mit der gleichen Größe. Sie bilden überlappende Bildprojektionen in Yorwartrichtung von der Lichtquelle durch die Öffnung.

Durch Befestigen der Reflektorabschnitte an der Beleuchtunseinrichtung derart, daß die offenen Enden weiter oder näher zusammen sind, gleicht der vorgewählte und vorgeformte Bogen außeror-

609844/0925

-5- 26169H

dentlich nahe einer parabolischen Form. Der Reflexionswinkel ist jedoch geändert. Wie weiter unten näher erläutert werden wird, würde eine perfekte Parabel eine derartige Anpassung nicht gestatten , ohne daß es zu einer Trennung oder zu einer Störung der zwei Reflektorabschnitte in der Nähe der Vertex insoweit käme, daß die Reflektorfläche merklich verringert werden würde. Außerdem gestattet die Bogenannäherung eine Refokusierung ohne Veränderung der Lage der Lichtquelle aus dem Fokuspunkt. Es sei festgestellt, daß Reflektoren relativ leicht in ihrer Stellung verändert werden könne, doch ist die Veränderung der Lage einer Lichtquelle innerhalb einer Beleuchtungseinrichtung relativ kompliziert. Die Lichtquelle kann in der gleichen Lage beibehalten werden, oder es kann ein geeigneter Fokus für alle Positionen der Reflektorabschnitte angegeben werden, falls reichlich Raum innerhalb der Beleuchtungseinrichtung vorhanden ist. Durch eine, derartige Reposiiionierung der Reflektoren und durch Winkeleinstellung der Reflektoren, um sie in der angenäherten entsprechenden Fläche jedes neuen Rotationsparaboloids zu halten, kann das Licht von der Beleuchtungseinrichtung in wirkungsvoller Weise über eine Reihe von Strahlbreiten projiziert werden. D. h. es ist kein neuer Reflektorsatz für .jede gewünschte Strahlbreite erforderlich. Da die Fläche durch Facetten angenähert ist, ist außerdem die Strahlbreite des primär reflektierten Strahls von der Beleuchtungseinrichtung verbreitert, d. h. nicht so fokal wie von einer kontinuierlichen parabolischen Fläche der gleichen Größe.

Die Herstellung der Abschnitte erfolgt in einfacher Weise aus länglichen Streifen. Sine Anzahl V-förmiger Nuten werden an der Stelle zwischen den Segmenten bis zu etwa drei Viertel von deren Breite oder bis zu der Stelle ausgeführt, wo die erste Facettenknickstelle gemacht wird. Die Knickstellen werden dann bis zu ihren vorbestimmten Winkelnumgebogen, um die Facetten in den

609844/0325

2816914

Segmenten zu bilden. Wenn die Knicksteilen hergestellt werden, v/erden die V-förmigen Buten zusammengezogen, so daß dort keine wesentlichen öffnungen zwischen den Segmenten in dem Tollständig geformten Reflektorabschnitt "vorhanden sind.

Da die Reflektoren durch Schneiden und Biegen und nicht durch G-ießen o. dgl. Behandlung des Material hergestellt werden, wird das stark reflektierende Material nicht matt.

ürfindungsgemäß weist daher eine Beleuchtungseinrichtung einen in Segmente unterteilten und mit Facetten versehenen Reflektor mit zwei Abschnitten auf, die eine konkave Fläche und annähernd eine Anzahl Ilotationsparaboloidflächen beschreiben. Durch einfache R^epositionierung der zwei Reflektorabschnitte kann ein beliebiger Bereich der Strahlbreite des reflektierten Strahls erreicht warden. Die /Konstruktion der Reflektorabschnitte gestattet eine wirtschaftliche Herstellung, ohne daß eine Formung oder Bearbeitung des Materials erforderlich ist, so daß das Mattwerden von stark reflektierendem Material vermieden wird; das Herstellungsverfahren vimfaßt das Ausbilden von V-förmigen Buten und das Biegen oder Knicken in zwei Richtungen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die anliegende Zeichnung näher erläutert,
äs zeigen:

Fig. 1 eine Schrägansicht einer bevorzugten Beleuchtungseinrichtung mit erfindungsgemäßen Reflektoren;

Fig. 2 eine Ansicht der Beleuchtungseinrichtung entlang der Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 eine Aufsicht auf einen länglichen Reflexionsstreifen zur

609844/09?5

26169H

Herstellung eines Reflektorsegments einer erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Pig. 4 eine Ansicht der Beleuchtungseinrichtung entlang der Linie 4-4 in Mg. 1 ;

Pig, 5 eine Aufsicht einer anderen Beleuchtungseinrichtung mit erfindungsgemäßen Reflektoren;

Pig. 6 eine Ansicht der Beleuchtungseinrichtung entlang der . linie 6-6 in Pig. 5;

Pig, 7 eine graphische Darstellung der erfindungsgemäßen Positionierung der Reflektoren zur Erzielung veränderbarer, projezierter Strahlbreiten;

Pig. 8 eine graphische Darstellung der Berechnungen zur Erstellung einer Platte, aus der ein erfindun.^s gemäß er Reflektor gebildet wird;

Pig. 9 einen Grundriß einer Platte aus reflektierendem Material, ■wobei in unterbrochenen Linien die Biegestellen zur Ausbildung eines weiteren Beleuchtungskörpers angegeben sind, welcher eine stärker angenäherte hyperbolische Porm besitzt als die Ausführungsformen nach den Pig, 2, 4 und 5;

Pig. 10 einen Grundriß einer Platte aus reflektierendem Material, wobei in unterbrochenen Linien die Biegestellen angegeben sind, die zur Herstellung eines Beleuchtungskörpers ■von stärker angenäherter hyperbolischer Porm dienen;

Pig. 11 einen Grundriß einer Platte aus reflektierendem Material, die entlang den unterbrochenen Linien gebogen werden kann, um einen erfindungsgemäßen Beleuchtungskörper mit vier Seiten zu bilden.

609844/0925

In Pig. 1 ist eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung 1O mit einer Öffnung 12 oder einem Fenster auf der einen Seite dargestellt, um Licht in eine vorbestimmte Richtung zu richten. In diesem Pell ist die Beleuchtungseinrichtung ein rechtwinkliges Parallelepiped. Das durch die öffnung 12 austretende Licht kann nach unten unter einem Y/inkel von typischerweise etwa 65° zur Vertikalen projiziert werden und kann eine Strahlstreuung von typischerweise etwa 55° aufweisen.

In Pig, 4 ist die öffnung der Beleuchtungseinrichtung von unten dargestellt. Die Beleuchtungseinrichtung weist eine Lampe 14 in einem Sockel 16 auf, die an ihrem unteren Ende durch eine Halterung 18 gehaltert ist, Vorzugsweise ist die Lampe eine Quecksilberdampflampe mit einer Leuchtlänge an ihrem Mittelteil von etwa 7,6 cm (3 inch). Hinter der Lampe liegt ein im allgemeinen konkaver Reflektor 20, der aus einer flachen Scheibe reflektierenden Materials durch fortschreitendes Biegen der Scheibe hergestellt ist, um längliche Segmente zu bilden.

Auf jeder Seite der Lampe 14 sind Seitenreflektoren 22 und 24 erfindungsgemäß angeordnet. Diese zwei Reflektoren sind vorzugsweise identisch und sind innerhalb der Beleuchtungseinrichtung so angeordnet, daß sie komplementäre oder Spiegelbilder zueinander bilden.

In einer Ebene parallel zu der Ebene der Öffnung bilden die Reflektorabschnitte 22 und 24 einen teilweisen Kreisbogen, sind jedoch so angeordnet, daß sie eine Teilparabel annähernd, die ihren Pokus in der Mitte der Leuchtlange der Lampe 14 aufweist. Der Reflektorabschnitt 22 weist eine Anzahl ebener Abschnitte 22a - 22g auf. Die Abschnitte sind durch Biegen des Reflektors senkrecht zu der Seite hergestellt worden,die an der Rückseite

609844/03

26169H

der Beleuchtungseinrichtung befestigt wird, wobei die Biegestellen in gleichmäßigen Abständen entlang der Länge des Reflektors liegen. In der dargestellten Ausführungsform sind sieben Segmente durch sechs Biegungen hergestellt worden. Die Segmente sind gleichmäßig dimensioniert, so daß in einer Ausführungsform die Segmentbreite jeweils etwa 7,6 cm (3 inch.) beträgt. Der Abschnitt 22 ist an einer Ebene parallel zu der Ebene der Öffnung und hinter der Lampe 14 durch Klammern 26, 28 und 30 befestigt. Eine Schraube in der Rückseite der Beleuchtungseinrichtung und in dem Reflektorabschnitt sichert die Klammer und hält daher den Abschnitt fest.

In ähnlicher Weise wird mittels Klammern 32, 34 und 36 und entsprechenden Schrauben der Reflektorabschnitt 24 an der Beleuchtungseinrichtung befestigt.

Um eine Strahlstreuung zu erhalten, ist jeder Reflektorabschnitt 22 und 24 offen und umgibt teilweise die Lampe 14. Jeder dieser Abschnitte nähert einen Kreisbogen an, wobei die gebogene Fläche" der Reflektoren einen konkaven Reflektor annähert, der die im folgenden beschriebenen eigenschaften aufweist. Die Bogen sind innerhalb des Reflektors angeordnet, um eine Parabel anzunähern, und die konkaven Flächen nähern ein Rotationsparaboloid an.

Außerdem öind die Reflektoren an einer Vielzahl von Stellen parallel zu der Ebene der Öffnung gebogen, um eine Mehrzahl von Facetten in jedem Segment zu bilden. In der dargestellten Ausführungsform sind drei Knickstellen dargestellt, um vier Facetten in jedem Segment zu bilden. Die Facetten liegen auf einer Leitfläche, die durch den insgesamt in Segmente und Facetten unterteilten Reflektor als Polyederfläche angenähert ist.

Wie am besten in Fig. 2 dargestellt ist, sind die vier Facetten jedes Segmentes nicht von gleicher Größe. Jedes weist eine Fläche auf, die primär Licht von der Quelle durch die Öffnung der Beleuchtungseinrichtung reflektiert. Da jedoch jede Fläche ge-

609844/09 2 5

ringfügig unterschiedlich "bezüglich der Lampe geneigt ist, weisen die Reflexionen verschiedene Winkel auf. Außerdem liegt eine Strahlstreuung in dem Reflexionswinkel von jeder Fläche vor, da jede Fläche eine endliche Dimension aufweist.

Die erste Facette 38, nämlich die längste, ist unter dem geringsten Winkel bezüglich der Ebene angeordnet, an der der Reflektor befestigt ist, und daher projiziert diese Facette das Licht unter dem flache s ten Winkel im Vergleich zu den anderen Reflektorfacetten. Tatsächlich projizieren nicht die Gesamtfläche dieser Reflektorfacette Licht von der Beleuchtungseinrichtung, da ein Teil der Facette, der der Befestigungsfläche am nächsten ist, bei der Reflexion nicht die Austrittspupille trifft.

Fortschreitend weisen die Facetten 40, 42 und 44 größere Winkel bezüglich der Befestigungsfläche auf und reflektieren daher das Licht unter zunehmend größeren Winkeln. Durch Dimensionierung der Facetten 38, 40, 42 und 44 tmd. durch sorgfältiges Biegen des Reflektors dazwischen unter sich ändernden Winkeln ist es möglich, eine ziemlich gleichmäßige oder ebene Streuung des Lichts über einen gewünschten Bereich zu erhalten. Durch Einstellung des Winkels jeder Facette bezüglich der Befestigungsfläche und durch Änderung der B.eflexionsgröße kann die Lichtmenge unter einem bestimmten Winkel geändert werden.

In Fig. 3 ist ein vorbereiteter Reflexionsstreifen 50 dargestellt, aus dem ein Reflektorabschnitt, wie oben beschrieben, hergestellt werden kann. Ln diesem Beispiel ist der Streifen etwa 53 cm (21 inch) lang und nahezu 25 cm (10 inch) breit. Um die Abschnitte zu bilden, sind die Ktiiekstellen zwischen den Segmenten 22 a 22g markiert. Die erste Knickstelle 52 liegt bei etwa ein Viertel des Abstandes von einer Längsseite des Streifens 50 zu der gegenüberliegenden Längsseite und ist parallel zu diesen Seiten.

609844/0925

- 11 - 26169U

An dieser Stelle sind sechs V-förmige Nuten τοη der gegenüberliegenden Längsseite des Streifens her eingeschnitten, und zwar eine an jeder Segmentbegrenzung. Der Winkel dieses V wird bestimmt durch die Gesamtwirkung der Biegung des Reflektors entsprechend der folgenden Beschreibung.

Die Knickstellen 54 und 56 sind vorgesehen, um die Facetten gemäß Pig. 2 zu bilden. In einer Ausführungsform sind die entsprechenden Facetten etwa. 9,64 cm (3-51/64 inch), 4,45 cm (1-3/4 inch), 4,37 cm (1-23/32 inch) bzw. 6,35 cm (2-1/2 inch) lang. Die längste Facette ist die an den Öffnungen der Y-förmigen Futen.

Als geeignete Biegungswinkel haben sich 11° zwischen den Facetten 38 und 40, 5° zwischen den Facetten 40 und 42 und 10° zwischen den Facetten 42 und 44 herausgestellt.

Als nächstes wird dann die Biegung zwischen den Segmenten -vorgenommen, wobei diese Biegung bei einer Ausführungsform etwa 10° jeweils betrug. Die Biegung wird in beiden Richtungen, wie oben beschrieben, vorgenommen, und die V-förmigen Nuten werden sehr nahe geschlossen, so daß jedes Segment eine nahezu durchgehende Fläche mit der Fläche des angrenzenden Segmentes bildet. Eine Nut mit etwa 13,5 mm (17/32 inch) an ihrer Öffnung erscheint ausreichend, um mit den anderen vorgegebenen Größen zu korrespondieren.

Schließlich werden Löcher 58 etwa in der Mitte der Segmente 22a, 22d und 22g etwa im Abstand von 9,5 mm (3/8 inch) von der zunächst liegenden Längsseite gebohrt. Dies sind die Befestigungslöcher zur Befestigung der Klammern an dem Reflektorabschnitt.

In Fig. 7 ist eine andere Stellung eines R_eflektorabschnitts gemäß der Erfindung dargestellt. Falls ein Winkel von 55° für·

9844/092

die Hauptstrahlbreite erwünscht ist, sollte der Bogen entlang der mit 55° gekennzeichneten Linie angeordnet sein. Bs sei festgestellt, daß der Radius dieses Bogens von dem PuhktöO durch die Mitte der Leuchtlänge der Lichtquelle führt. Es sei außerdem festgestellt, daß eine Parabel für eine 55°-Strahrt>reite durch einen Kreis angenähert werden kann, dessen Radius etwa zweimal dem Abstand zwischen dem Fokus und der Parabel ist.

Um eine 65 -Strahlbreite zu erhalten, kann die gleiche Kreisgröße verwendet werden, um die neue "65 ^uParabel anzunähern. Der Kreisbogen muß jedoch neu orientiert werden.

Um den Punkt 62 zu lokalisieren, ist ein Bogen 61 durch den Punkt 60 gezogen, wobei der Mittelpunkt des Bogens die Fokuslage für die 55°-Parabel ist. Bei der 65°-Lage (65° von der gezeigten Achse) kann ein Bogen 63 mit dem gleichen Radius gezeichnet werden, und ein konzentrischer Bogen kann dabei eingezeichnet werden mit dem Radius des Reflektorbogens. Um die 65°-Strahlreflexion zu erreichen, kann die Quelle irgendwo auf dem Bogen 63 angeordnet werden. Ein derartiger Platz ist die Fokuslage für die 55°-Bogenlage; daher muß die Quelle nicht bewegt werden.

Sine 45 -Strahlbreite kann in ähnlicher Weise erreicht werden. Falls jedoch die Dimensionen der Beleuchtungseinrichtung derartig sind, daß es nicht möglich ist, eine 45°-Strahlbreite durch das eben beschriebene Verfahren zu erhalten, so ist es möglich, den halben Radiusabstand etwas größer zu machen als oben. Dies wird durch die Lage des Punktes 64 für den Radius dargestellt, der den "45°"-Bogen beschreibt. In allen Fällen ist der Mittelpunkt der Leuchtlänge der Lichtquelle vorzugsweise am Fokus der angenäherten Parabel angeordnet. Es kann außerdem festgestellt werden, daß der gleiche Reflektorabschnittsbogen in jedem Fall in zufriedenstellender Weise die entsprechenden Parabeln annähert. Daher ist nur ein Reflektorabschnitt erforderlich.

609844/0925

Tatsächlich ist die wahre Achse des parabolischen Abschnitts geringfügig gegen die Achse für die 55°-Parabel gedreht, da jedoch ein Bogen verwendet wird, um die Parabel anzunähern, tritt kein Nachteil auf, solange die Quelle auf dem entsprechenden Halbbogen liegt, nämlich dem Bogen 63 für die 65°-Strahlbreite und den Bogen 65 für die 45°-Strahlbreite. Da beide dieser Halbbogen durch den Fokus für die 55°-"Parabel¹¹ gezogen werden können, ist dann keine Repositionierung der Quelle, sondern nur der Reflektorabschnitte erforderlich. Außerdem sei festgestellt, daß die Rückseite* des Reflektors (nahe der Vertex der simulierten Parabeln) ziemlich nahe an der optischen Achse gehalten wird, wodurch ein Verlust von Reflexionsfläche hinter der Lampe verhindert wird, wie dies bei Repositionierung einer echten Parabel der Fall sein würde.

In Fig. 5 ist eine von der Fig. 1 abweichende Beleuchtungseinrichtung dargestellt. In diesem Fall weist die Beleuchtungseinrichtung eine kreisförmige öffnung auf: die Reflektorabschnitte 22 und 24 sind jedoch immer noch ähnlich bezüglich der Quelle 14 angeordnet. 3in Querschnitt dieses Aufbaus ist in Fig. 6 dargestellt. Ss sei festgestellt, daß in diesem Fall eine Ecke des Abschnitts 22a des Reflektors 22 durch einen Schnitt 70 abgewinkelt ist, um den Einbau des Reflektors innerhalb der Beleuchtungseinrichtung zu ermöglichen. Da dieser Teil des Reflektors innerhalb der Begrenzungen des Reflektorgehäuses ist, ist der Verlust des primär reflektierten Lichts sehr gering.

Unter Umständen kann es wünschenswert sein, einen Beleuchtungsreflektor zu verwenden, der stärker an die korrekte hyperbolische Krümmung angepaßt ist, als es bei den Ausfuhrungsformen nach den Fig. 2, 4 und 5 der Fall war. Einen solchen Reflektor kann man in einfacher Weise unter Verwendung einer im wesentlichen ebenen Platte aus reflektierendem Rohmaterial herstellen, indem man eine Ausbildung nach Fig. 8 trifft. Wie es aus dieser Figur hervorgeht,

609B44/0925

26169H

können die obere und die -untere Hälfte der Reflektorplatte im wesentlichen spiegelbildlich, ausgebildet sein und entlang den unterbrochen dargestellten Linien gebogen werden, um einen hyperbolischen Beleuchtungsreflektor zu schaffen. Die Platte 72 besitzt Ausschnitte, um eine Anzahl von Y-förmigen Buten 74 ähnlich denen nach Fig. 3 zu bilden. Jede Hälfte der Platte wird im wesentlichen in der gleichen Weise gebogen, wie es im Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben wurde.

Um die verschiedenen Abschnitte zu erzielen, sind Biegestellen zwischen den Segmenten 26a bis 26g vorgesehen. Erste Knicke führt man entlang den unterbrochenen Linien 75 und 76 durch, welche etwa um ein Viertel des Abstandes zwischen der Mittellinie und den Außenkanten 80 und 82 versetzt sind. Sodann kniclct man die Platte entlang den unterbrochenen Linien 80, 82, 84 und 86, um diejenige Anzahl von Facetten auszubilden, die man zur vollkommenen Formung eines hyperbolischen Reflektors haben möchte. Ferner wird die Platte auch entlang den Linien 85 bis 90 gebogen, um die Kanten der Y-förmigen Buten im wesentlichen über ihrer gesamten Länge miteinander in Berührung zu bringen und den fertigen Reflektor als praktisch kontinuierliches Element auszubilden, das aus ineinander übergehen Facettenflächen besteht. Der ¥inkel Jeder Y-förmigen Hut bestimmt sich aus dem gesamten Biegeeffekt des Reflektor-Rohmaterials, und zwar im Hinblick darauf, daß ein vollständiger Beleuchtungsreflektor der gewünschten hyperbolischen Form entstehen soll. Zu jeder Seite der Mittellinie 78 kann die Länge der jeweiligen Facetten, gezählt von den Außenflächen des Platten-Rohmaterials in Richtung auf die Mittellinie, 9,65 cm (3-51/64 inch), 4,45 cm (1-3/4 inch), 4,35 cm (1-23/32 inch) bzw. 6,35 cm (2-1/2 inch) betragen. Ebenso wie in Fig. 3 liegt die längste Facette jeweils an den Öffnungen der Y-förmigen Futen. Ferner sei, ebenfalls in Anlehnung an Fig. 3, als weiteres Beispiel genannt, daß die Biegewinkel größenordnungsmäßig vorzugsweise 11° zwischen den Facetten 91 und 92, 5° zwischen den Facet-

609844/092 5

ten 92 und 93 sowie 10° entlang der Biegelinie 74 zwischen den Facetten 93 und 94 betragen können.

In den Figuren sind die Nuten, etwa die Nuten 74 in Fig. 8, V-förmig ausgebildet. Jedoch soll die Erfindung nicht auf diese Nutenform eingeschränkt sein. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß man auch andere Nutenformen verwenden kann, und zwar in Abhängigkeit von der gewünschten Endform des herzustellenden Beleuchtungsreflektors. Beispielsweise kann der Winkel zwischen den Nutenkanten entlang jeder der verschiedenen Facetten einen anderen Betrag aufweisen. Das Winkelverhältnis wird bestimmt durch die gewünschte Form des herzustellenden Beleuchtungsreflektors. In einigen der äußeren Facetten kann man gemäß Fig. 8 Löcher 95 vorsehen, um den fertigen Reflektor an Halterungen zu befestigen, beispielsweise an den Halterungen 28 und ¹^O nach Fig. 4 oder an beliebigen anderen Befestigungsmitteln.

Bei der Herstellung von Beleuchtungsreflektoren aus ebenen reflektierenden Platten wurde gefunden, daß man eine genauere Annäherung an eine hyperbolische Form erzielen kann, wenn man die Seitefkanten der V-förmigen Nuten im Plattenmaterial derart anordnet, daß diese Seitenkanten im wesentlichen senkrecht auf jedem derjenigen Linienabschnitte stehen, welche die Hyperbel des Reflektors definieren. Diese Verhältnisse sind in Fig. 9 graphisch dargestellt. Dort wird, ausgehend von einer Mittellinie 97, eine Teilhyperbel 96 gezeigt, die aus einer Anzahl von Linienabschnitten 98 bis 104 besteht. Diese Linienabschnitte sind so nahe wie möglich an die Hyperbel herangerückt. An jedem Ende jedes der Linienabschnitte sind weitere Linien eingezeichnet, die senkrecht zu den zugehörigen Abschnitten stehen. Diese senkrechten Linien an den "Enden jedes der Abschnitte bilden miteinander einen im wesentlichen V-förmigen Schlitz, wie er auch in den Figuren 8 und 10 dargestellt ist.

6.0 9844/0925

-16- 26169H

Würde die Linie 96 einen Kreisbogen darstellen, so "besäße jede V-förmige Nut, wie sie von den Linien an den Snden jedes der Segmente 98 "bis 104 gebildet wird, den gleichen eingeschlossenen Winkel. Da jedoch die Linie 96 eine Hyperbel definiert, deren Krümmung an der Mittellinie größer als in den Seitenbereichen ist, sind die eingeschlossenen Winkel zwischen zugehörigen Linien an den Enden der Segmente im Bereich der Mittellinie am größten, wobei ihre Größe fortschreitend im Abstand von der Mittellinie abnimmt. Führt man die erforderlichen Knicke zur Erstellung der hyperbolischen Form des Beleuchtungsreflektors durch, so schliessen sich die Winkel der Nuten, wobei die Kanten der benachbarten Facetten im wesentlichen auf einer gemeinsamen Linie zu liegen kommen. Dies führt dazu, daß die Facetten des fertigen Reflektors im wesentlichen entlang des hyperbolischen Bogens der Erzeugenden für den Reflektor liegen.

Dieses Merkmal ergibt sich aus Fig. 10, in der das reflektierende Plattenmaterial 105 in jeder seiner Seiten eine Mehrzahl von im wesentlichen V-förmigen Nuten oder Schlitzen aufweist. Betrachtet man zur näheren Erläuterung den oberen Abschnitt des Reflektors 105, so ergibt sich, daß die mittleren Nuten 106 und 107 im wesentlichen den gleichen Winkel einschließen. Auch hinsichtlich der V-förmigen Nuten 108 und 109 stimmt der eingeschlossene Winkel überein, jedoch ist letzterer kleiner als der von den Nuten 106 und 107 umschlossene Winkel. Ln ähnlicher Weise sind die von den Nuten 110 und 111 eingeschlossenen Winkel einander gleich, jedoch kleiner als die Winkel der Nuten 108 und 109. Biegt man die Platte derart, daß sich ein parabolisch geformter Reflektor ergibt, so schließen sich die verschiedenen V-förmigen Nuten, wobei die Kanten der fingerförmigen Abschnitte, die die einzelnen Facetten der Reflektorfläche bilden, im wesentlichen mit-einander in Berührung treten. Biegt man nacheinander die länglichen, fingerförmigen Abschnitte des Plattenmaterial 105 nach Fig. 8 entlang den unterbrochenen Linien 118 bis 123, so ergeben sich die

609844/09? 5

■unterschiedlichen Facetten der Reflektorfläche. Jede der Facetten liegt so nahe wie möglich an der imaginären parabolischen Fläche.

Unter Umständen kann es wünschenswert sein, einen Lichtreflektor mit einer Mehrzahl parabolischer Seitenflächen zu verwenden, wobei jede der Seitenflächen aus einer Mehrzahl von Facetten besteht, von denen jede so geformt und angeordnet ist, daß sich ein parabolischer Reflektor ergibt. Diese Verhältnisse sind in Fig. 11 dargestellt. Vorzugsweise besitzt ein solcher Reflektor eine Form, wie sie in Fig. 11 mit dem Bezugszeichen 124 angegeben ist. 3s handelt sich um eine im wesentlichen rechteckige Platte aus reflektierendem Rohmaterial, die eine Mehrzahl V-fÖrmigen Nuten 125 aufweist, welche die Platte in fingerförmige, längliche Elemente 126 unterteilen. An den Kanten der Reflektorplatte kann sich eine im wesentlichen dreieckige oder trapezförmige Reflektorform ergeben, die nach Wunsch entlang den Linien 128 und 130 gebogen wird, um Eckenabschnitte des Reflektors zu bilden. Auch kann man, sofern erwünscht, andere Biegungen durchführen, um Reflektor-ückenbereiche der angestrebten Form zu erhalten. Von den 3ckenbereichen 127 des Reflektors kann man so viel Material wie man will abschneiden, um einen Reflektor beliebiger gewünschter Form zu erhalten. Durch Biegen der einzelnen fingerförmigen Abschnitte entlang den unterbrochenen Linien, beispielsweise entlang den Linien 128 und 130, erzielt man Facetten auf jedem Reflektorfinger, welche nach Fertigstellung des Reflektors einen Reflektorabschnitt parabolischer Form bilden. Nach Fig. 11 ergeben sich vier parabolische Reflektor-Randabschnitte, die jeweils mit einem zentralen, im wesentlichen ebenen Abschnitt verbunden sind. In beliegengen Fingerelementen kann man Löcher 133 Θ-usbilden, um nach Wunsch einen Anschluß der Reflektorfinger an Halteeinrichtungen zuzulassen* Auch besteht die Möglichkeit, die Lichtquelle im wesentlichen zentral zum Mittelabschnitt des Reflektors anzuordnen. In der ebenen Fläche können Löcher vorgesehen werden, um einen Anschluß des Reflektors an geeignete Halteeinrichtungen zuzulassen, und zwar unter Verwendung von Schrauben oder anderen Befestigungsmitteln.

8 4 4/092 5

-is- 26169U

Im Rahmen der Erfindung kann bei anderen Ausführungsformen die Beleuchtungseinrichtung auf mehr als einer Seite geöffnet sein, um Licht innerhalb eines größeren Öffnungsbereiches von der Quelle zu projizieren. Außerdem sei festgestellt, daß die exakte Positionierung des Reflektors innerhalb der Beleuchtungseinrichtung nicht kritisch ist. Daher kann eine Natriumdampflampe mit einer typischen Leuchtlänge von etwa 20,3 cm (8 inch) ebenso mit dem oben beschriebenen Reflektor verwendet werden wie die Quecksilberdampflampe mit der wesentlich kürzeren typischen Leuchtlänge von etwa 7,6 cm (3 inch). Falls die Mitte der Leuchtlänge nicht exakt in dem Fokus ist, so führt dies ein wenig mehr zur Streuung oder lOkusierung der Reflexion, die G-esamtstrahlstreuung wird jedoch nicht wesentlich beeinflußt. Die oben beschriebenen Merkmale sind auch auf Lichtsysteme mit mehreren Lichtquellen anwendbar.

984 4/09

Claims

26169H

Patentansnrüche

1J Beleuchtungseinrichtung mit einer Lichtquelle, durch die eine optische Achse verläuft, und mit einer Lichtaustrittsöffnung,

dadurch gekennzeichnet,

daß ein Reflektor, der eine Anzahl benachbarter, ebener Segmente (22, 24, 26, 126, 127) aufweist, einen Teil eines kreisförmigen Bogens in einer Ebene hinter der Lichtquelle (14) parallel zur Lichtaustrittsöffnung (12) auf einer Seite der Achse beschreibt, daß der Bogen an eine parabolische Form angenähert ist, in deren Fokus die Mitt^ der Lichtquelle (14) liegt,und daß der Reflektor bezüglich der Lichtquelle (14) parabolisch positionierbar ist, so daß der Winkel des reflektierten Strahls durch die öffnung veränderbar ist.
2. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

einen zweiten, im wesentlichen identischen Reflektor, der spiegelbildlich zu dem ersten Reflektor angeordnet und so positioniert ist, daß er einen Bogen in der Ebene hinter der Lichtquelle (14) auf der anderen Seite der optischen Achse beschreibt.
3. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,.

daß die Fläche des Reflektors an ein teilweises Rotationsparaboloid angenähert ist, wobei der Reflektor nach vorne zur öffnung (12) der Beleuchtungseinrichtung gebogen ist und die Lichtquelle (14) teilweise umgibt und jedes der Segmente (22, 24, 26, 126, 127) durch Knickstellen (52, 54, 56, 75, 76, 80,

6 t) 9844/09 2 5

χ im Abstand und ungleich angewinkelt angeordnet sind, um gerade

83, 84, 86, 118 - 123, 128, 130) facettenartig ausgebildet ist, die parallel zur öffnungsebene liegen.
4. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die Knicks^ellen (52, 54, 56, 75, 76, 80, 83, 84, 86, 118-123, 128, 130) überlappende Bildprojektionen der Lichtquelle (14) durch die Öffnung (12) in Vorwärtsrichtung zu bilden.
5. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

daß jedes Segment (22, 24, 26) vier Facetten aufweist.
6. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

daß der Reflektor aus zwei im wesentlichen identischen Seiten besteht, von denen jede von einer Mehrzahl länglicher Elemente (26) gebildet wird, welche entlang Knicklinien (75, 76, 80, 83, 84, 86, 118 - 123) derart gebogen sind, daß sie eine Mehrzahl von Facetten bilden, wobei benachbarte Kanten der länglichen Elemente im wesentlichen miteinander in Berührung gebracht werden.
7. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

daß der Reflektor eine Mehrzahl von im wesentlichen identischen Seiten aufweist, von denen jede durch eine Mehrzahl länglicher Elemente (126, 127) gebildet wird, welche entlang Biegelinien (128, 130) derart gebogen sind, daß sie eine Mehrzahl von Facetten bilden, wobei benachbarte Kanten der länglichen Elemente im wesentlichen miteinander in Berührung gebracht werden.
8. Verfahren zur Herstellung eines segmentartig unterteilten, mit Facetten versehenen Lichtreflektors mit annähernd konkaver Fläche, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: Abschneiden eines länglichen Streifens (50) aus einer rechteckigen,

609844/09 2 5

26169U

ebenen Platte aus reflektierendem Material, Ausbilden von V-förmigen Nuten an einer gemeinsamen Längsseite des Streifens, wobei die Nuten die dazuwischenliegenden Segmente (22, 24) des Reflektors definieren, Knicken des Streifens (50) an jeder der Furten zu der gegenüberliegenden Längsseite, um die Festlegung der Segmente (22, 24) zu vervollständigen und einen Kreisbogen anzunähern, und Knicken jedes der Segmente (22, 24) parallel zu den Längsseiten an mehreren Knickstellen (52, 54, 56), um eine Anzahl Facetten auf jedem Segment (22, 24) zu definieren und um eine konkave Fläche anzunähern, wobei jede der V-förmigen Nuten an ihrer mit der Hut versehenen Seite im wesentlichen geschlossen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Verhältnis Länge zu Breite des Streifens etwa 2 : 1 beträgt und die V-förmige Hut etwa drei Viertel der Breite lang ist.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9,
gekennzeichnet durch

drei Knickstellen (52, 54, 56) parallel zu den Längsseiten, wobei eine der Knickstellen (52) durch die Spitze der V-förmigen Hut verläuft.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8-10, dadurch gekennzeichnet _f

daß das Verhältnis von Segmenten zu Facetten 7:4 beträgt.
12. Verfahren zur Herstellung eines segmentartig unterteilten, mit Facetten versehenen Lichtreflektors mit annähernd konkaver Fläche,

6Q9844/092S

26169H

gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

Abschneiden eines länglichen Streifens (50) aus einer rechteckigen, ebenen Platte aus reflektierendem Material, Ausbilden Ton V-förmigen Hüten an einer gemeinsamen Längsseite des Streifens in gleichmäßigen Abständen entlang des Streifens, wobei die ITuten die dazwischenliegenden Segmente (22, 24) des Reflektors definieren, Knicken des Streifens an jeder der V-förmigen Nuten entlang einer durch die Spitze der Hut verlaufenden Linie, wobei jede der Nuten und die Biegelinien einen Teil einer Kante zwischen ineinanderafbergehenden Segmenten bilden, um einen Teil eines angenäherten Kreisbogens zu definieren, und Knicken jedes der Segmente parallel zu den Längsseiten an mehreren Knickstellen (52, 54, 56), um eine Anzahl Facetten auf jedem Segment zu definieren und um eine konkave Fläche anzunähern, wobei jede der V-förmigen Hüten an ihrer mit der Nut versehenen Seite im wesentlichen geschlossen wird.
13« Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,

daß die V-förmigen Nuten (106 - 111) unterschiedliche Winkel einschließen.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet,

daß der von den V-förmigen Nuten (106 - 111) eingeschlossene Winkel fortschreitend von einem Mittelabschnitt des Streifens (50, 105, 124) zu dessen Enden hin abnimmt.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 - 14_r dadurch gekennzeichnet,

daß die V-förmigen Nuten eine Mehrzahl von länglichen _f fingerartigen Elementen definieren und daß jedes dieser fingerar-

609844/09

26169H

tigen Elemente mit Endkanten versehen wird, wobei diese Endkanten jeder der fingerartigen Elemente im Winkel zu den Endkanten der anderen Elemente angeordnet sind.
16. Verfahren zur Herstellung eines segmentartig unterteilten,

. mit Facetten versehenen Lichtreflektors mit annähernd konkaver Fläche,
gekennzeichnet durch folgende "Verfahrensschritte:

Schaffung einer Platte (105» 124) aus reflektierendem Material von im wesentlichen rechtwinkliger Form, Ausbilden einer Mehrzahl von im wesentlichen V-förmigen Nuten (106 111, 125) in. einanderjgegenüberliegenden Seiten der Platte, wobei diese Nuten zwischen sich die £ giaente des Reflektors definieren, Biegen der Platte an jeder der V-förmigen Nuten entlang einer Linie, die die Spitze der Nut schneidet, wobei die Nuten und die Biegelinien einen Teil der Kante zwischen ineinanderfiibergehenden Segmenten definieren, um einen Teil der gekrümmten Form darzustellen, und Knicken jedes der Segmente an einer Mehrzahl von Stellen parallel zu den länglichen Kanten, um eine Mehrzahl von Facetten auf jedem Segment zu bilden und eine konkave Fläche anzunähern, wobei sich jede der V-förmigen Nuten an ihren Nutkanten im wesentlichen schließt.
17. Verfahren nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,

daß die V-förmigen Nuten (106 - 111, 125) unterschiedliche Winkel einschließen.
18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17_f dadurch gekennzeichnet,

daß die von den V-förmigen Nuten eingeschlossenen Winkel von einem Mittelabschnitt jeder der einander gegenüberliegenden Seiten des Reflektors in Richtung auf die Außenbereiche dieser Seiten abnehmen.

6098U/09 2 5

26169U
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 Ms 18, dadurch gekennzeichnet,

daß das Ausschneiden der "V-förmigen ITuten eine Mehrzahl von fingerförmigen Elementen in der Platte definiert und daß jedes der fingerförmigen Elemente mit Endkanten versehen wird, wobei die Endkanten jedes der fingerförmigen Elemente, sofern sich die Platte in flachem, ungezogenem Zustand befindet, im YJlnkel zu den Endkanten der anderen fingerförmigen Elemente angeordnet sind.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 Ms 19, dadurch gekennzeichnet,

daß die Endkanten jedes der fingerförmigen Elemente nach dem Biegen der Platte in einer gemeinsamen Ebene liegen.
21. Beleuchtungseinrichtung mit einer Lichtquelle, durch die eine optische Achse verläuft, und mit einer Lichtaustrittsöffnung, dadurch gekennzeichnet,

daß eine Mehrzahl von Gruppen im wesentlichen ebener Facetten vorgesehen ist, wobei jede der G-ruppen von einer Mehrzahl ineinanderpbergehender, ebener Segmente gebildet wird, daß der Reflektor Teile von Kreisbögen in Ebenen hinter der Lichtquelle parallel zur Lichtaustrittöffnung zu einer Seite der optischen Achse beschreibt und daß die Kreisbögen eine parabolische Form.mit der Lichtquelle als Mittelpunkt annähern.

609844/0925

X¹S

Leerseite