DE305405C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT;

Zur Berechnung der Beleuchtungsstärke von Flächen benutzt man in der Regel die Forrriel

E= -~ · cos J,

^r

worin E die, gesuchte Beleuchtungsstärke, / die Lichtstärke in der Richtung nach einem Punkte der zu beleuchtenden Fläche, r den Abstand dieses Punktes von der Lichtquelle und i den

ίο Einfallswinkel des Lichtstrahles bedeuten. Die Berechnungsweise mit dieser »Punktbeleuchtungsformek ist verhältnismäßig sehr umständlich ; denn man muß dabei bestimmte Punkte auf der zu beleuchtenden Fläche auswählen, "die Lichtstärke der auf sie auftreffenden Lichtstrahlen der photometrischen Kurve oder dem photometrischen Körper entnehmen, die Abstände r abmessen, ihre Werte quadrieren, die Winkel i bestimmen, deren Cosinus bilden, dann endlich kann man die Beleuchtungsstärken der einzelnen Punkte berechnen, um schließlich aus diesen Werten unter Berücksichtigung der Flächengrößen, für die die Ejnzelwerte gelten sollen, den Mittelwert der Beleuchtungsstärke der ganzen Fläche zu bestimmen.

Viel einfacher scheint dagegen die Berechnung der Beleuchtungsstärke mit Hilfe der »Flächenbeleuchtungsformel«

Φ

ρ

zu sein, worin Φ der Lichtstrom ist, der auf die Fläche F auftrifft; der Quotient beider Größen, E, liefert ohne weiteres den gesuchten Mittelwert. Φ und F können dabei für die ganze zu beleuchtende Fläche oder auch für beliebig kleine Teile gelten, so daß man ähnlich wie bei Anwendung der Punktbeleuchtungsformel auch die Beleuchtungsstärke bestimmter Stellen der Fläche berechnen kann. Praktisch ist die Sache aber nicht so einfach, denn der Lichtstrom, der. auf eine Fläche von gegebenen Abmessungen und gegebener Lage relativ zur Lichtquelle auf trifft, ist so schwer zu bestimmen, daß. die Formel in der Praxis kaum angewendet wird. Ihre Benutzung zu ermöglichen und sogar leicht zu machen, ist der Zweck der im folgenden zu beschreibenden Erfindung.

Eine Lampe, die einer punktförmigen Lichtquelle möglichst nahe kommt, also etwa eine kleine Glühlampe mit Spiralleuchtfaden, ist von einer durchsichtigen Glocke so umgeben, daß die Lichtquelle sich im Mittelpunkte !der Kugel befindet; Auf die Glocke sind in haltbarer Weise Striche aufgezeichnet, die den durch die Glocke dargestellten vollen Raumwinkel in kleine Teile teilen. Die Glocke bestehe z. B. aus Glas, in das mit Flußsäure Längen- und Breitengrade im Abstande von 10 zu io° eingeritzt sind. Die Ätzung soll dicht und die Striche, wenn «Buch fein, so doch breit genug sein, daß sie einen deutlichen Schatten noch auf größere Entfernungen werfen.. Das Ganze ist so angebracht, daß seine Lage relativ zu einer Fläche beliebig eingestellt werden kann.. Man kann zu dem Zwecke ein Gestell, das im wesentlichen aus einer wagerechten Platte mit einem senkrechten Stabe besteht, verwpnden; an dem Stabe ist ein Ausleger verschiebbar, der die durchsich- ·

tige Kugel mit der Glühlampe trägt, und zwar in der Weise, daß Kugel und Lampe (die Immer eine Einheit bilden) noch um zwei zueinander senkrecht stehende wagerechte Achsen drehbar sind.

Das so in seinen wichtigsten Teilen beschriebene Hilfsgerät wird in folgender Weise angewendet :

Es sei die Horizontalbeleuchtung eines rechtwinkligen freien Platzes durch eine Lampe zu bestimmen, die in der Mitte des Platzes aufgehängt werden soll. Man zeichnet sich dann • den Platz mit allen Einzelheiten, den Fahrstraßen, Bürgersteigen, Straßenbahnen, Verkehrsinseln usw., maßstäblich auf ein Blatt Papier und legt dieses auf die wagerechte Platte des Geräts so auf, daß die Lampe sich mitten über dem Aufriß und in einer Höhe befindet, die. in dem für die Zeichnung gewählten Maßstabe gleich der Aufhängehöhe der Lampe über dem Erdboden ist. * Man kann auch, um in Übereinstimmung mit den vom Verbände Deutscher Elektrotechniker aufgestellten »Normalien für die Beurteilung der Beleuchtungsstärke« zu kommen, die Aufhängehöhe im gewählten Maßstabe um 1 m niedriger nehmen. Von dieser Lampe ist der Lichtstromkörper (photometrische Körper) bekannt; es sind also auch die Lichtströme bekannt, die durch jeden Raum winkel gehen, wie sie durch das Liniennetz auf der Glaskugel abgegrenzt. sind. Dieses Netz wirft nun seine Schatten auf das Papierblatt, so daß durch diese Schatten meßbar zu erkennen ist, welche Fläche des Papierblattes von einem Raumwinkel bestimmter Größe abgegrenzt, also auch von einem Lichtstrome bestimmter Größe getroffen wird. Es braucht nun nur noch ein solches Flächenstück gemessen zu werden; dann kann der Quotient • der Flächenbeleuchtungsformel berechnet, also die mittlere Beleuchtung ohne weiteres bestimmt werden. Statt auf diese Weise solche Teile des Platzes ins Auge zu fassen, die von gewissen Schattenstrichen abgegrenzt werden, kann man sich natürlich auch gewisse Teile des Platzes, z. B. eine Verkehrsinsel, oder auch den ganzen Platz vornehmen und aus den den Umrandungen dieses Teiles oder des ganzen Platzes am nächsten liegenden Schattenstrichen den Raumwinkel bestimmen, der von dem Platzteile oder dem ganzen Platze abgegrenzt wird. Je feiner die Raumwinkelteilung ist, um so genauer wird das möglich

sein. Aber die Übereinstimmung braucht nicht groß zu sein, denn der Quotient von Φ und F wird auch dann noch die gesuchte mittlere Beleuchtung geben, wenn das vom Raumwinkel abgegrenzte Flächenstück F und damit auch der zugehörige Lichtstrom Φ etwas größer oder kleiner ist als der betrachtete Platzteil. Wichtiger ist es, daß der Raumwinkel gegen die wahre Begrenzung des Platzteiles, dessen Beleuchtungsstärke bestimmt werden soll, nicht einseitig verschoben ist und das ist leicht zu vermeiden.

Soll die Vertikalbeleuchtung einer Ebene, z. B. eines Hauses oder eines Hausteiles, etwa eines Reklameschildes, ,bestimmt werden, so ist entweder ein der Ebene maßstäblich entsprechendes Flächenstück im richtigen Abstande senkrecht von der Lampe aufzustellen oder die Glasglocke um 90 ° aus ihrer senkj rechten Lage gegen das wagerechte Papierblatt zu drehen und im übrigen ebenso zu verfahren, wie man es zur Bestimmung der Horizontalbeleuchtung getan hat.

Das Gerät regt zur Berechnung von Beleuchtungsstärken in Fällen an, an deren Behandlung man bisher kaum gedacht hat, die aber sehr wohl eine technische Behandlung verdienen. So kann man z. B. die mittlere Beleuchtungsstärke" eines Standbildes mit seiner Hilfe leicht in der Weise bestimmen, daß man eine Fläche in Betracht zieht, deren Umgrenzung mit der des Standbildes, wie es von der Lichtquelle aus gesehen wurde, mit ziemlich mäßiger Annäherung übereinstimmt, die aber von Schattenlinien des Gradnetzes begrenzt wird. Natürlich kann man auch den von dem Standbilde oder sonst einem zu beleuchtenden Gegenstande abgegrenzten Raumwinkel und von ihm aufgenommenen Lichtstrom genau bestimmen; je feiner die Einteilung der Glaskugel in kleine Raumwinkelteile ist, um so leichter wird diese Bestimmung unmittelbar auszuführen sein. Sind vielleicht nur die Schattenstriche der gröberen und nicht die der feineren Einteilung deutlich, so kann man auch so verfahren _i daß man mit einem auf Glas schreibenden Stifte auf der Glaskugel einen Linienzug in der Weise aufzeichnet, daß der Schatten der Schreibstiftspitze immer auf der Grenzlinie der Silhouette des zu beleuchtenden Körpers, z. B. des Standbildes, entlangfährt.

Das hiermit in seinen Grundzügen beschriebene Hilfsgerät kann natürlich noch in mancherlei Weise ausgestaltet und verbessert sein, ohne daß dadurch das Wesen der Erfindung berührt würde. So kann z.B. der senkrechte Stab, an dem Lampe und Glaskugel· verschiebbar sind, mit einer Teilung versehen werden, die den Abstand zwischen Leuchtpunkt und Ebene abzulesen gestattet. Diese Teilung kann eine Wurzelteilung sein, so daß bei Einstellung des Auslegers auf die Marke 2 die Beleuchtungsstärken, die von demselben Lichtstrome hervorgerufen, also auf dem durch dieselben Schattenstriche abgegrenzten Flächenteile erzeugt werden, halb so- groß sind, als wenn der Ausleger auf der Marke 1 steht. Es kön-

nen ferner Teilkreise angebracht sein, auf denen man die Verdrehung der Lampe und Kugel gegen ihre ursprüngliche senkrechte Stellung ablesen kann. Der Ausleger kann auch fest an dem senkrechten Stabe sitzen, während eine wagerechte, vielleicht auch drehbar angebrachte Tafel an ihm nach oben und unten verschiebbar ist. Die Tafel kann mit Millimeterteilung versehen seih, so daß man

ίο die von den einzelnen Raumwinkeln eingeschlossenen Elächenstücke leicht abmessen kann. Die einzelnen Raumwinkelteile können auf der Glaskugel beziffert oder sonstwie gekennzeichnet sein, so daß man den zu einem jeden Winkel gehörigen Lichtstrom schnell und mit Zuverlässigkeit feststellen kann. Für den Fall, daß in der wirklichen Beleuchtungsanlage immer dieselbe Lichtquelle benutzt wird, kann auch' jedem Raum winkel der zugehörige Lichtstrom auf der Glasglocke gleich angeschrieben werden oder je durch eine dem Lichtstrome proportionale (den Raumwinkelteil ausfüllende) Zahl von Punkten gekennzeichnet werden; oder es kann schließlich auch der volle Raumwinkel in solche (ungleiche) Teile geteilt sein, daß durch jeden Teil derselbe Lichtstrom hindurchgeht. Es kann eine Einrichtung angebracht sein, durch die der Fußpunkt des vom Leuchtpunkte auf die Ebene gefällten Lotes jederzeit bezeichnet wird usf. Schließlich kann man das Gerät auch für die Beleuchtungsberechnung unter Anwendung mehrerer Lampen ausbilden, indem man mehrere Lampen und Glocken der beschriebenen Art über einer Tafel anbringt und die Lampen, weil die ,Schatten der verschiedenen Winkelnetze sonst nicht deutlich' sichtbar sein würden, einzeln brennen läßt.. Selbstverständlich kann man die Aufgabe, die Beleuchtungsstärke durch mehrere Lampen zu ermitteln, auch mit dem einfachen Gerät lösen, indem man die Lampe relativ zur zu beleuchtenden Fläche immer in eine neue Lage bringt, wie es jede zur Beleuchtung zu verwendende. Lampe verlangt.

Claims (3)

Patent-An Sprüche:

1. Hilfsgerät zur Benutzung bei Beleuchtungsberechnungen, dadurch gekennzeichnet, daß eine möglichst punktförmige Lichtquelle im Mittelpunkte einer Kugel angebracht ist, deren Oberfläche durch richtundurchlässige Striche in kleine Teile geteilt ist, so daß die Schatten dieser Teilungsstriche auf einer Ebene, auf der der zu beleuchtende Gegenstand oder die zu beleuchtende Oberfläche abgebildet ist, oder auch auf einem Modell dieses Gegenstandes oder schließlich auch auf diesem Gegenstande selbst sichtbar werden und den Raumwinkel erkennen lassen und abzumessen gestatten, der von den zu beleuchtenden Flächen oder Gegenständen abgegrenzt wird.

2. Hilfsgerät der in Anspruch 1 beschriebenen Art, dadurch gekennzeichnet, daß auf der eingeteilten Kugeloberfläche die die einzelnen Räumwinkelteile durchflutenden Lichtströme durch Zahlen oder durch Punkte, deren Zahl der Stärke dieser Lichtströme proportional ist, ihrer Größe nach angegeben sind.

3. Verfahren zur Beleuchtungsberechnung, dadurch gekennzeichnet/ daß der Raumwinkel mittels eines Schreibstiftes auf die durchsichtige Kugel aufgezeichnet wird, dessen Spitze während der Aufzeichnung ihren Schatten immer auf die Umgrenzung des zu beleuchtenden Gegenstandes wirft, wobei dann die Winkelteilung auf der Kugel nicht mit schattenwerfenden Strichen ausgeführt zu sein braucht.