DE2925456A1

DE2925456A1 - Beleuchtungskoerper fuer strassenbeleuchtung

Info

Publication number: DE2925456A1
Application number: DE19792925456
Authority: DE
Inventors: Jocelyn T Barnes; Mich Charlevoix; Iii Chester Allen Hard; Charles H Loch; Billy Lee Shelby
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: TDK Micronas GmbH
Priority date: 1978-06-28
Filing date: 1979-06-23
Publication date: 1980-01-10
Also published as: CH643049A5; FR2429963A1; GB2024397A; IT1121950B; CA1123803A; IT7923884A0; FR2429963B1; GB2024397B; MX146789A; US4234912A

Description

J.T.Barnes et al 1-1-3-1

Beleuchtungskörper für Straßenbeleuchtung

Die Priorität der Anmeldung Nr. 919938 vom 28. Juni 1978 in den Vereinigten Staaten von Amerika wird beansprucht.

Beleuchtungskörper für die Straßenbeleuchtung im außerörtliehen und innerörtlichen Bereich sind bekannt. Derartige Beleuchtungskörper sind für gewöhnlich auf einem Mast oder dergleichen an der einen Seite der Straße angebracht. Der Mast kann ein Stück von der Straße abgerückt sein, wobei der Beleuchtungskörper sich über der einen Straßenseite befindet. Der Beleuchtungskörper muß eine bestimmte festgelegte Entfernung Strahlen in jeder Längsrichtung aussenden, wobei die Entfernung so berechnet ist, daß axe Strahlen mit denen der benachbarten Beleuchtungskörper überschneiden.

Auf der zur Straße liegenden Seite muß der Beleuchtungskörper den Bereich der Straße zwischen den in Längsrichtung gerichteten Strahlen ausleuchten. Auf der Rückseite (der. Hausseite im Wohnbereich) sollte die Beleuchtung gedämpft sein, damit sie das hinter dem Beleuchtungskörper liegende Haus erreichende Licht in seiner Intensität eingschränkt ist.

In dem US-Patent 356 682 wird ein Beleuchtungskörper für die Straßenbeleuchtung beschrieben, wobei der Beleuchtungskörper in einer senkrecht zur Straße liegenden Ebene nach oben geneigt ist. Der Reflektor ist eiförmig, an dem ein eiförmiger Refraktor befestigt ist.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Beleuchtungskörper^ für Straßen zu schaffen, der einen zusammengedrängten, modifizierten parabolischen Reflektor

909882/0878

J.T.Barnes et al 1-1-3-1

zur Erzeugung zweier auf die Straße hinunter und in Straßenrichtung fallender gerichteter Strahlen verwendet.

Ein Refraktor aus einer nahezu rechteckigen geneigten Wand zerstreut und verteilt die Strahlen so, daß sie auf die Straßenachse zwischen den Randbegrenungen gerichtet sind, wobei sie in einem Winkel scharf abgeschnitten sind, der eine leichte Überlappung der Lichtstrahlen von benachbarten Beleuchtungskörpern ermöglicht_f während gleichzeitig übermäßige über diesen Winkel hinausgehende Helligkeit unterdrückt wird.

Der Reflektor besteht aus einem Stück gegossenen und metallisierten Materials , Er besteht aus einem gewölbten Zentralteil, flankiert von treppenförmigen Teilen, wobei die den Trittstufen entsprechenden Teile gewölbt sind und so zur modifizierten^auf engem Raum zusammengerückten, parabelförmigen Ausbildung beitragen. Das ausgestrahlte Licht wird z.B. mittels einer Hochdruck-Natriumdampflampe mit einer Leistung von 150 Watt, 400 Watt oder einer anderen beliebigen Leistung erzeugt. Das von der Lampe ausgestrahlte Licht wird vom Reflektor zurückgeworfen zur Ausbildung von vier zusammenfallenden in Längsrichtung des Beleuchtungskörpers gerichteten Strahlen, wobei das eine Strahlenbündel gegen die HäuserSeite gerichtet ist und das andere zur Straße hin.

Die Strahlen werden durch Prismen auf der Innenseite des Refraktors gestreut und die daraus resultierenden Strahlen durch Prismen auf der Außenseite des Refraktors abgelenkt, so daß sich die gewünschte Strahlenverteilung ausbildet, die zur Häuserseite hin entsprechend angepaßt ist und seitlich und nach vorne auf die Straße ausgerichtet ist.

909882/0878

J.T.Barnes et al 1-1-3-1

Durch die Erfindung wird ein verbesserter Beleuchtungskörper für die Straßenbeleuchtung geschaffen, der einen aus einem Stück bestehenden Reflektor verwendet, der eine Vielzahl von zusammengefaßten Strahlen erzeugt, die in jeder Längsrichtung der Straße ausgestrahlt werden.

Der Beleuchtungskörper weist eine komprimierte relativ schmale rechteckige Form auf und streut das Licht gleichmäßig in den Längsrichtungen die Staße hinauf und hinunter, wobei auf der Rückseite die Einstrahlung scharf abgeschnitten ist.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Fig. 1 ist die Seitenansicht des Beleuchtungskörpers nach der

Erfindung
15

Fig. 2 ist der Grundriß des Beleuchtungskörpers,

Fig. 3 ist ein Schnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 2,

Fig. 4 ist ein Schnitt durch den Reflektor aus Fig. 3 (Ansicht nach Fig. 3 um 90° verschoben), gesehen vom entgegengesetzten Ende des Lampensockels,

Fig. 5 ist ein Schnitt durch den Reflektor entlang der Linie 5-5 in Fig. 3,

Fig. 5a ist der Grundriß einer Reflektorenhälfte der Figuren und 5, die andere Hälfte ist Spiegelbildlich dazu,

Fig. 6 ist ein Schnitt, der den Refraktor in seinen Einzelheiten zeigt,

Fig. Ta. und 7b

sind Schnitt entlang den Linien 7a und 7b in Fig. 6,

909882/0878

J.T.Barnes et al 1-1-3-1

Fig. 8 ist ein Schnitt durch den Refraktor nach Fig. 6, um 90° gedreht,

Fig. 9 ist ein Schnitt entlang der Linie 9-9 in Fig. 8, und

Fig. 10 ist ein Diagramm, das die Beleuchtungsverteilung bei Verwendung des Beleuchtungskörpers nach der Erfindung zeigt.
10

Der Beleuchtungskörper 10 in Fig. 1 ist an dem horizontalen Teil eines Mastes befestigt, der 6 bis 9 Meter hoch ist. Der Mast ist ca, 3 bis 4 Meter von der Straßenbegrenzung aufgestellt.

Der Beleuchtungskörper 10 ist nahezu rechteckig und weist eine Abdeckung 14 der herkömmlichen Ausbildungsart auf. Sie befestigt den Beleuchtungskörper an dem Mast 12 und schützt zusammen mit dem an ihr befestigten Refraktor 20 den Beleuchtungskörper gegen Feuchtigkeit, Regen und Insekten.

Innen an der Abdeckung an der zur Straße hingerichteten Seite des Beleuchtungskörpers ist die Lampe oder Lichtquelle 24 befestigt (Fig. 3),

Die Lichtquelle 24 besteht aus einer Entladungslampe hoher Lichtintesität, deren Entladungsröhre horizontal und konzentrisch zur Lampenachse 25 angeordnet ist. Die Achse stellt den Brennpunkt dar für jede gekrümmte Innenfläche des Reflektors

Der Reflektor 30 _r der am besten in den Figuren 3 bis 5 zu erkennen ist, besitzt eine rechteckige gewölbte Ausbildungsform und ist aus einem einzigen Stück gefertigt. Er wird zweckmäßigerweise durch Gießen hergestellt und anschließend hochglanzmetallisiert. Geeignete Z-förmige Halterungen 34 dienen

909882/0878

J.T.Barnes et al 1-1-3-1

zur Befestigung des Reflektors an der Abdeckung 14 in der herkömmlichen Weise.

Der Reflektor 30 ist mit seiner reflektierenden Fläche 32 symmetrisch zur Symmetrieebene in den Fig. 3 und 4. Er stellt eine Parabel dar die vom Zentralbereich 35 begrenzt wird, wobei der Zentralbereich 35 als modifizierte Parabel ausgebildet ist, deren Außenbereiche abgestuft sind. Die waagrechten Flächen 36 und senkrechten Flächen 38 der Abstufung sind Kreisausschnitte, um zu einer angenäherten Parabelform zu kommen und das einfallende Licht entsprechend zu reflektieren.

Die in Fig. 3 gezeigten Abschnitte liefern Licht an die unmittelbar anliegende Seite, die die Hausseite des Beleuchtungskörpers genannt wird, an den Bereich unterhalb des Beleuchtungskörpers und an die Straßenseite. Für jede dieser Richtungen ist der Reflektor ähnlich aufgebaut. Und in jede dieser Richtungen wird ein zusammenfallender Strahl ausgebildet. Diese Strahlen sind durch die Teile 40 und 41 in Fig.

angezeigt.

Der Reflektorabschnitt nach Fig. 4 ist so ausgebildet, daß er zwei zusammenfallende Strahlen für jede Längsrichtung auf der Straße erzeugt, einen Hauptstrahl unter einem hohen Winkel und einen Sekundärstrahl unter einem niedrigen Winkel. Der Zentralbereich 35 ist gewölbt und bildet eine modifizierte Parabel 42a und 44a für jede entsprechende Längsrichtung. Jede modifizierte Parabel liefert einen zusammengefassten unter einem niedrigen Winkel reflektierten Strahl (Sekundärstrahlen a und c). Die modifizierten Parabeln 42b und 44b auf jeder Seite erzeugen zusammenfallende Strahlen unter einem hohen Winkel in bestimmten Richtungen (Hauptstrahlen B und D). Die modifizierte Parabel 42a besitzt ein gleichmäßiges Muster von stumpfwinkligen Abstufungen zur Erzeugung eines weiteren komprimierten Strahles (siehe Fig. 5).

909832/0878

J.T.Barnes et al 1-1-3-1

Somit bildet der Refiektor 3 0 im gesamten mindestens 6 zusammengefallene Strahlen, zwei für jede Richtung längs der Straße und einen Strahl· für jede Richtung seitlich zur Straße.

In Fig. 5a ist die rechteckige Gesamtausbildung des Reflektors zur erkennen. In der einen Wand des Reflektors in Richtung auf die Wohnhäuser ist ein gebogener Ausschnitt 51 zur Aufnahme der Lampe 24 vorgesehen, der Lamperarnatur mit dem Sockel (Fig. 3), befestigt an der Abdeckung 14. In Fig. 5a erkennt man die stumpfwinklige Abstufung 45 im Parabeischnitt. Die waagrechten Flächen 36 und senkrechten Fl·ächen 38 sind in dem Schnitt gekrümmt zu erkennen, sie steven die zusammengepreßt modifizierte Parabel· dar, die den Hauptstrahl· des Bel·euchtungskörpers erzeugt.

Gezeigt werden auch die seitlichen waagrechten Fiächen 57 und senkrechten Fl·ächen 59 längs des Kreisbogens 55, die als modifizierte Parabel wirken, wobei der Sekundärstrahl gebildet wird. Diese Flächen liegen außerhalb des Zentralbogens und erzeugen den Sekundärstrahl. Sie liegen auf einem Kreisbogen mit größerem Radius als der des zentralen Kreisbogens. Die Bogen 55 und 57 können den gemeinsamen Mittelpunkt haben. Eine ähnliche Anordnung findet sich auf der zu den Häusern zugerichteten Seite des Reflektors, um einen Strahl für die Straßenseite des Beleuchtungskörpers zu erzeugen. Die Straßenseite ist ähnlich ausgebiidet, sie kann jedoch mit einem Finish versehen sein, daß das Licht absorbiert und nicht spiegeit, damit der auf die Häuser refiektierte Teil· des Lichtes verringert wird.

Der Refraktor 20 steil·t eine abgestumpfte Pyramide mit der Grundiinie 48 und den nach außen geneigten Wänden 49 dar. Der Refraktor wird vorzugsweise aus einem geeigneten durchscheinenden Plastikwerkstoff oder einem anderen herkömmlichen

203802/0878

J.T.Barnes et al 1-1-3-1
Material hergestellt.

Innerhalb des trogförmigen Refraktors 20 (Fig. 6 bis 9), sind die zwei Längsseiten 50 und 52 weitgehend identisch. Beide Seiten haben leicht gekrümmte, sich wiederholende kissenförmige Prismen 54 auf der Innenseite des Refraktors, um die entsprechenden Hauptstrahlen senkrecht von ca. 72,5° auf ca. 75,5° und seitlich um 10° auf jeder Seite der Beleuchtungskörperachse zu streuen. An der Außenseite jeder Längswand sind sich wiederholende dreieckige Prismen 56 in konstanten senkrechten Schnitt, wie Fig. zeigt angebracht. Diese Prismen 56 brechen die Strahlen zur Straße hin. Die Prismenseite mit der größeren Länge 60 ist gegen die Straßenseite des Beleuchtungskörpers gerichtet, wobei die Strahlen gegen die Straßenmitte gebeugt werden. Die senkrechte Prismenseiten 62 werfen Streustrahlen auf die längeren Seiten zurück und damit in Richtung auf die Straßenmitte.

Die Grundlinie 66 des Refraktors besitzt auf der Innenfläche gekrümmte, ansonsten dreieckige Prismen 68. Diese Prismen sind in bestimmten Abständen symmetrisch zueinander und haben eine durchgehende Kante 70, die sich von der Hausseite zur Straßenseite hinzieht (siehe Fig. 6). Diese Prismen bringen den unter kleinem Winkel einfallenden Strahl von 0° auf eine maxiamle Indensität von 72,5° und ergänzen damit den Hauptstrahl.

Auf der Außenseite der Wand 66 an der Grundlinie 48, liegen eine Reihe von rechteckigen Prismen 72. Jedes dieser Prismen hat eine durchgehende Kante 74 längs den Wänden Prismen, die das Licht zur Straßenseite hinleiten und auf der Hausseite begrenzen(siehe Fig. 6).

Die Seitenwand 80 des Refraktors hat auf der Hausseite auf ihrer Oberfläche vertikal angeordnete symmetrische 90° reflektierende Prismen 82, die das Licht auf die Straßenseite lenken. Die Innen-

909882/0878

J.T.Barnes et al 1-1-3-1

fläche des Refraktors zur Hausseite hin ist im wesentlichen eben oder flach und ohne Prismen.

Auf der Straßenseite des Refraktors 20 ist die Innenseite der Wand 85 (Fig. 7b) mit einer Reihe von vertikalen Prismen versehen, die den Lichtstrahl hinunter zur Straßenbegrenzung

be ablenken. Auf der Außenseite der Wand sitzt der Refraktor

wiederkehrende, horizontal angeordnete symmetrische Prismen 86, die das Licht ebenfalls zur Straßenbegrenzung hinunter ablenken. 10

Der Refraktor kann an dem Gehäuse mittels eines Randes 90 und Befestigungsnasen 92 angebracht sein.

Fig. 10 zeigt die Anordnung mit zwei benachbarten Beleuchtungskörpern a und b und ihre Lage gegenüber der Straße und zueinander Die horizontale Achse der Fig. 10 ist ein Multiplikator für die Befestigungshöhe der Beleuchtungskörper. Wie die Figur zeigt, sind die Beleuchtungskörper mehrere Befestigungshöhen voneinander entfernt. Was den seitlichen bzw. Abstand zur Straße betrifft, so liegt jeder Beleuchtungskörper ca. 6/10 an Befestigungshöhe von der Innenkante des nächsten Geweges und ca. die zweifache Befestigungshöhe von der entferntesten Begrenzung entfernt. Bei einer Probeinstallation an einer Straße mit einem Abstand der Innenkanten des Geweges von 2 Metern und einer Befestigungshöhe von 9 Metern, betrug der Abstand zwischen den Beleuchtungskörpern 64 Meter und der Abstand zwischen den Innenkanten der Gehwege 20 Meter.

Mit einer 150 Watt Hochdruck-Natriumlampe ist die Ausleuchtung so wie in Fig. 10 gezeigt, wobei die Lichtstärke an den Begrenzungen bei 2,3 Lux. - Der Durchschnittswert an Lux bei einer Straße liegt bei 6,9.

909882/0878

J.T.Barnes et al 1-1—3^1

Zusammenfassend darf gesagt werden, daß die Vorrichtung nach der Erfindung auf der Verwendung von Parabelausschnitten beruht, die aneinandergereiht sind mit stufenförmigen Absätzen, die jeweils die Enden von aufeinanderfolgenden Parabelschnittenverbinder Der als Zentrum verwendet Parabelschnitt ist verhältnismäßig breit und stellt einen Schnitt einer Doppelachsenparabel dar. Da dieser Parabelschnitt schräg gegenüber der Lampe lieg^ sorgt die ideale Ausbildungsform dafür, daß Strahlen von der Frontseite der Lampe von der Frontseite des Reflektors in Richtung parallel zur Achse der Straße reflektiert werden, während die Strahlen von der Rückseite der Lichtquelle, die von dem gleichen Teil des Reflektors reflektiert werden, abgeknickt werden von der Linie parallel zur Achse der Straße und auf den Refraktor an seiner äußersten Grenze auftreffen. Bei der Planung der Doppelachsenparabel wurde festgestellt, daß ein Radius eines Kreises nahe an die weitaus komplexere Konstruktion einer Doppelachsenparabel herankommt. Der Radius ist auch viel leichter physikalisch herzustellen, insbesondere da ein unterschiedlicher Radius in vertikaler Richtung verwendet werden muß, um eine ähnliche Steuerung in vertikaler Richtung zu bekommen, wie die Strahlen von Fig. 3 zeigen. Eine Parabel ist jedoch vorzuziehen, da solch ein kleiner Teil des Parabelschnittes verwendet wird, das ein schmales Segment eines Kreises nahezu dessen Umriß entspricht. In der vertikalen Ebene ist die Lichtquelle im wesentlichen ein einzelner Punkt und der Radius kann so gewählt werden, daß er entweder den Lichtstrahl etwas vergrößert oder ihn etwas zusammenfaßt, so daß alle auf den Refraktor fallenden Strahlen innerhalb der Grenzen der Refraktorumrandung liegen.

Verlaß man den Zentralbereich des Seitreflektors und bewegt sich in Richtung auf die Umrandung der Straße oder zum Hause zu, so werden die reflektierenden Segmente immer kleiner (Fig. 3). Durch die Verwendung dieser Radien wird der Parabelumriß genau verdoppelt, der für diese sehr kleinen Bereiche entwickelt wurde.

909882/087«

BAD ORIG>M*i Copy

J.T.Barnes et al 1-1-3-1

Die senkrechten Flächen, die an die reflektierenden Oberflächen grenzen, werden ebenfalls metallisiert und sind leicht gegen das entferntere Ende der Lichtquelle geneigt. Dies vermeidet einen Verlust von Strahlen und gestattet eine Korrektur der Reflexion der von der Lichtquelle auf die Fläche der senkrechten Teile fallenden Strahlen, die dann auf die reflektierende Oberfläche gebrochen werden und parallel zu den Strahlen ausgerichtet werden von dem entfernteren Ende der Lichtquelle. Dies führt zu einer weitaus besseren Zusammenfassung der Strahlen als man es mit den Winkeln der senkrechten Fläche nahe am Zentrum oder nahe dem Ende der Lichtquelle erhält.

Andere Ausbildungsformen können wenigere aber größere Segmente anwenden, oder mehr und dafür schmalere Segmente und dabei die Segmendimensionen verändern, aber innerhalb einer bestimmten Zone vor oder nach der Achse des Beleuchtungskörpers ist der Radius des Kreisbogens, der einem Segment einer Parabel nahekommt, stets der gezeigte, es sei denn, daß die reflektierende Fläche wesentlich mehr an der Lichtquelle oder wesentlich weiter von ihr zu liegen kommt. Liegt sie näher an der Lichtquelle, so treten Temperaturprobleme auf. Liegt sie weiter von der Lichtquelle, so muß der Reflektor wesentlich größer sein als der Refraktor, beides verursacht dann höhere Herstellungskosten .

909382/0878

Claims

J.T.Barnes et al 1-1-3-1

Patentansprüche

!./Beleuchtungskörper für Straßenbeleuchtung, mit einer intensiven Lichtquelle, einem Reflektor zur Entwicklung einer Vielzahl von gebündelten Strahlen des von der Lichtquelle ausgehenden und reflektierten Lichtes, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor eine Vielzahl von

gebündelten Strahlen in jede Längsrichtung der Straße aussendet, und daß ein Refraktor die gebündelten Strahlen empfängt und diese in einen bestimmten Verteilungsschema in gleichmäßiger Weise auf die Straße streut. 10
2. Beleuchtungskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor aus einem Stück gegossen ist mit metallisierter reflektierender Innenfläche.
3. Beleuchtungskörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor Vorrichtungen aufweist, durch die ein weiterer gebündelter Strahl in jeder Seitwärtsrichtung der Straße geworfen wird.
4» Beleuchtungskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor zusammengedrückte, modifizierte Parabelflächen aufweist,
5. Beleuchtungskörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Parabelflächen durch Abstufungen und Ausschnitte von Kreisschnitten gebildet werden.

909802/0878

J.T.Barnes et al 1-1-3-1
6. Beleuchtungskörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Refraktor zu beiden Seiten der Wand Prismen enthält.
7. Beleuchtungskörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstufungen aus horizontal und senkrechten Flächen bestehen, die in parallel und senkrecht zur Achse der Lichtquelle liegen.
8. Beleuchtungskörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Reflektor und Refraktor eine rechteckige Form aufweisen und der Refraktor eine flache Bodenfläche besitzt mit schräg nach oben verlaufenden Wänden.

909882/0878