DE3245177A1

DE3245177A1 - Reflektor

Info

Publication number: DE3245177A1
Application number: DE19823245177
Authority: DE
Inventors: Leonard Cornelis Hendrik Eijkelenboom; Egbertus Johannes Petrus 5621 Eindhoven Maassen; Franciscus Adrianus Misael Maria Van Meel
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1981-12-09
Filing date: 1982-12-07
Publication date: 1983-07-21
Also published as: BE895279A; GB2111186B; US4730240A; NL8105535A; GB2111186A; FR2517806B1; FR2517806A1

Description

PHN 10 210 " ' JT "· 15-6-1982

Reflektor

Die Erfindung betrifft einen Reflektor für eine Lichtquelle, dessen reflektierende Oberfläche Teil eines Umdreungskörpers ist, welcher Reflektor mit einer Öffnung zum Aufnehmen der Lichtquelle versehen ist, wobei der beschreibende Kurve des Umdrehungskörpers aus einer Anzahl gegeneinander versetzter Parabelsegmente gebildet ist. Ein derartiger Reflektor ist aus der US-PS k 188 657 bekannt.

In dieser Patentschrift, wird ein Reflektor beschrieben, der vorzugsweise als Scheinwerfer benutzt wird, insbesondere zum Anstrahlen von Aushängeschildern, Anzeigeschildern u.dgl. Der Reflektor enthält eine reflektierende Oberfläche, die aus einer Anzahl gegeneinander versetzter Segmente von Paraboloiden zusammengesetzt ist. Diese Segmente sind dabei derart gebildet, dass das aus dem Reflektor austretende Bündel eine asymmetrische Lichtstärkeverteilung besitzt. Die zwischen den Segmenten liegenden Teile des bekannten Reflektors verlaufen nahezu parallel zur Umdrehungsachse des Reflektors, die mit der Längsachse der Paraboloide zusammenfällt. Die erwähnten Teile tragen nicht oder kaum zur Reflektion der aus der Lichtquelle herrührenden Strahlen bei. Bei einer besonderen Ausführungsform sind sogar die Teile mit einer nicht reflektierenden Schicht versehen. Der Ueber— gang zwischen den Segmenten und den Teilen ist dabei unterbrochen. Für eine gute Farbwiedergabe des anzustrahlenden

^L Objekts wird in einem derartigen Reflektor vorzugsweize eine Kurzbogenentladungslampe angeordnet, z.B. eine Hochdruckzinnhalogenidentladungslampe. Eine derartige Lampe besitzt eine relativ lange Lebensdauer. Die erzielbare Breite des aus dem Reflektor austretenden Lichtbündels ist

jedoch durch den verhältnismässig kleinen leuchtenden Teil der erwähnten Lichtquellen beschränkt.

Beim Anstrahlen eines Objekts mit verhältnismässig grossen Abmessungen (wie Springbrunnen, Gebäuden u.dgl.),

BAD ORIGINAL

PHN 10 210 ß<\ " 14-6-1982

wobei Reflektoren mit den erwähnten Lampen benutzt werden, ist zum Erhalten einer gleichmässigen Helligkeit die "Verwendung einer Vielzahl von Reflektoren notwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Reflektor zu schaffen, der als Scheinwerfer dem anzustrahlenden Objekt eine sehr gleichmässige Helligkeit erteilt, wobei insbesondere bei Verwendung einer Lichtquelle, deren leuchtender Teil klein ist, ebenfalls ein verhältnismässig breites Lichtbündel erhalten wird.

Diese Aufgabe wird mit einem Reflektor der eingangs erwähnten Art gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass die einem Prabelsegment (P. ) zugeordnete Prabelach.se einen Winkel )f. (i = 1, 2, 3 usw.) mit der Umdrehungsachse des Reflektors einschliesst, wobei zwischen zwei nebeneinander gelegenen Parabelsegmenten ein darin fliessend übergehender Uebergangsteil vorgesehen und die besehreibende Kurve des Reflektors derart geformt ist, dass X₁* ψ - 0,5

L maxλ< V*<»ax

und ρ 4- 0,75 ψ ist,

wobei ψ die Halbwertbreite des aus dem Reflektor austretenden Lichtbündels (in Grad) ist,

Oi. der Winkel ist, in dem die Enden des leuchtenden Teils der Lichtquelle -von einem Punkt der reflektierenden Oberfläche gesehen werden, und

/2> der maximale Unterschied zwischen dem Neigungswinkel in einem Punkt des Uebergangsteils und dem Neigungswinkel in einem Punkt eines anliegenden Parabelsegments ist.

Unter der Halbwertbreite ψ eines aus dem Reflektor austretenden Lichtbündels sei der eingeschlossene _v Winkel zwischen der Bündelachse und der Verbindungslinie der Mitte des leuchtenden Teils der Lichtquelle zu einem-, Punkt im Bündel verstanden, der in einiger Entfernung von der Lichtquelle in einer senkrecht zu der erwähnten Achse verlaufenden Ebene liegt, in welchem Punkt die Lichtstärke 50 °/o der Lichtstärke auf der Achse beträgt.

Der Winkel OC , in dem die Enden des leuchtenden Teils der Lichtquelle von einem Punkt auf der reflektierenen

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Oberfläche gesehen werden, ist von der Stelle des Punktes abhängig. So ist allgemein 06 für Punkte klein, die an Stellen liegen, an denen der Reflektor den grössten Durchmesser hat.

Im erfindungsgemässen Reflektor ist es nicht notwendig, dass die erwähnten Parabelsegmente derselben mathematischen Gleichung entsprechen. Bei einer praktischen Ausführungsform siehr der Koeffizient der Parabelgleichung für jedes Segment anders aus. Die Achsen der den erwähnten Segmenten zugeordneten Parabeln schneiden die Umdrehungsachse des Reflektors in der Mitte des leuchtenden Teils der Lichtquelle unter einem spitzen Winkel. Dieser Winkel be-. trägt X _±°. Bei Winkeln über X_±° = ψ- 0,5<*-_min wird zwar ein breites Bündel erhalten, aber die Lichtstärkeverteilung in diesem Bündel ist nicht sehr homogen.

Mit Hilfe des erfindungsgemässen Reflektors kann, insbesondere bei Verwendung von Lichtquellen mit einem verhältnismässig kleinen leuchtenden Teil (wie bei Kurzbogenentladungslampen oder Halogenglühlampen) ein verhältnismässig breites Bündel erhalten werden. Die Lichtstärke im Bündel sinkt dabei über den ganzen Querschnitt von seiner Achse gleichmässig auf seinen Halbwelt ab. Beim Anstrahlen grosser Objekte, zum Beispiel Gebäude, Türme u.dgl., werden verhältnismässig wenig erfindungsgemässe Reflektoren benötigt, um eine gleichmässige Helligkeit und eine gute Farbwiedergabe der Objekte zu erreichen.

Die im Reflektor vorhandenen Uebergangsteile sind so ausgebildet, dass eine gleichmässig abnehmende Lichtstärkeverteilung von der Achse ab über den ganzen Querschnitt des reflektierenden Bündels erreicht wird. Es hat sich dabei herausgestellt, dass bei Werten für ^ über 0,7.5 ψ eine zu hohe Lichtstärke nahe bei der BUndelach.se entstand. Weiter zeigte es sich, dass bei Werten für ψ

über 2 Oi oder unter 0,25OC die Lichtstärkeverteilung max max

im Bündel ungleichmässig wurde. Die Uebergangsteile gehen fliessend in die Parabelsegmente über, wodurch keine Unrege lmässigkeiten in der Lichstärkeverteilung im Bündel auftreten.

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Die Uebergangsteile sind zwischen zwei angrenzen™ den Parabelsegmenten vorgesehen. Ein weiterer Uebergangsteil liegt zwischen einer Oeffnung für eine Lichtquelle in der Wand des Reflektors an der Stelle der Umdrehungsachse und einem Parabelsegment.

Ein Ausfuhrungsbeispiel eines erfindungsgemässen Reflektors wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert, in welcher schematisch ein die Umdrehungsachse enthaltender Längsschnitt des Reflektors dargestellt ist.

Der Reflektor 1 besitzt eine reflektierende

Innenfläche, die als Teil eines Umdrehungskörpers ausgebildet ist. An der Stelle der Umdrehungsachse 2 des Reflektors ist eine Oeffnung 3 zur Aufnahme einer Lichtquelle vorgesehen. Die Lichtquelle (nicht dargestellt) besitzt einen zylindrischen leuchtenden Teil (schematisch dargestellt) zwischen h und 5· Der leuchtende Teil ist beispielsweise ein Entladuiigsbogen einer Hochdruckzinnhalogenidentladungslampe.

Die beschreibende Kurve des Umdrehungskörpers ist durch den Linienabschnitt PT dargestellt. Sie enthält zwei Parabelsegmente P (Linienabschnitt QR) und P_ (Linienabschnitt ST). Die diesen Parabelsegmenten zugeordneten Achsen schliessen einen Winkel mit der Umdrehungsachse 2 von X bzw. X ein. In der Zeichnung sind beispielsweise die P₁ und P zugeordneten Achsen 6, 8 dargestellt.

Die Parabelsegmente P und P_? gehen fliessend und ununterbrochen in den Uebergangsteil RS über. Weiter ist zwischen P^ und der Oeffnung 3 ei-Ώ- derartiger Uebergangsteil PQ vorgesehen. Die Uebergangsteile erstrecken sich über einen derartigen Teil der Kurve und sind derart ausgebildet, dass nach einer Drehung um die Achse 2 ein Reflektor nicht nur mit einem verhältnismässig breiten Bündel erhalten wird, sondern seine Lichtstärke-gleichfalls in einem Querschnitt durch die Achse gemessen gleichmässig auf seinen Halbwert absinkt.

Auch ist beispielsweise β (der maximale Unterschied zwischen dem Neigungswinkel in einem Punkt von RS und in T) in der Zeichnung dargestellt.

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Die bereits erwähnte Kurve PT kann mit Punkten gekennzeichnet werden, deren Lage durch Abszissen und Ordinatenwerte (positive ¥erte) angegeben wird, die in nachstehender Tabelle I angegeben sind. Der Ursprung (x, y) = (θ, θ) befindet sich dabei in der Mitte 7 des leuchtenden Teils 4, 5 der Lichtquelle.

TABELLE I

20

Punkt	X (nun)	Y (mm)
P:	-33,890	41,000
	-30,033	48,907
	-27,913 ■	52,763
Q:	-25,103	57,490
	-22,129	62,116
	-19,003	66,641
	-.15,740	71,068
	-12,355	75,402
R:	-10,269	77,959
	- 6,684	82,129
	- 2,233	87,002
	0.052	89,383
	3,168	92,489
	7,104	96,329
	10,301	99,353
	12,724	101,592
S:	15,977	104,555
	20,061	108,238
	30,074	116,835
	• 4o,35O	125,118
	59,744	139,585
	79,707	153,557
	100,113	166,260
T:	119,748	178,039

Der grösste Durchmesser des Reflektors, der durch eine Drehung der von den Punkten in der Tabelle gekennzeichneten Kurve entsteht, beträgt 35,6 cm. Der Durchmesser der Oeffnung (3) in der Reflektorwand beträgt 8,2 cm.

ίο 210 "--' - jgr^.i., -.„-.:.,. 14-6-1982

7-

In der Zeichnung ist weiter der Winkel OL

max

für einen Punkt auf dem Uebergangsteil PQ der Umdrehungskurve dargestellt, und Ot . in Punkt T. Der Winkel (es ist der Winkel, in dem die Enden des leuchtenden Teils 4, 5 von einem Punkt auf der reflektierenden Oberfläche gesehen werden) besitzt bei Anwendung einer Hochdrukzinnhalogenidentladungslampe von 250 W mit einem leuchtenden Teil einer Bogenlänge von etwa 5 nun und einem Durchmesser von etwa 2 mm einen Maximal-wert OC von 4,26°. Es wurde gefunden,

max α 7

dass dieser Punkt zwischen P und Q liegt. Der kleinste

Winkel OL . beträgt 1,11^Q für Punkte nahe bei T. min ° *

Der grösste Unterschied im Neigungswinkel /3 für Punkte auf dem Teil PQ und QR beträgt beim erwähnten Reflektor 0,5°. Für die Teile QR und RS bzw. RS und ST beträgt der Winkel fi = 2,88°. Die Winkel X. und lC_p sind für den genannten Reflektor gleich, insbesondere 5°.

Der ψ -Wert für das Bündel, das mit einem Reflektor obiger Form mit der darin angeordneten Hochdruckzinnhalogenid-entladungslampe erreicht wird, beträgt etwa 6°. Sowohl der Winkel X₁ als auch der Winkel X₃ ist dabei kleiner als die für die BUndelbreite kennzeichnende Grosse

ψ . Bei einer gewünschten Bündelbreite (u.a. vom Abstand des anzustrahlenden Objekts abhängig) ist der Reflektor derart ausgebildet, dass unter Berücksichtigung der Abmessungen des leuchtenden Teils der Lichtquelle möglichst vermieden wird, dass ausserhalb des gewünschten Bündels noch Lichtstrahlen vorhanden sind. Dazu darf X oder JL maximal nicht gleich ψ sein, jedoch ist eine Korrektur von I*_min notwendig.

in einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemässen Reflektors ist die reflektierende Oberfläche durch eine beschreibende Kurve mit parabolischem Teil PQ gekennzeichnet, dessen Achse einen Winkel X. = 2° mit der Umdrehungsachse bildet. Weiter sind ein Übergangsteil (qR) und ein zweiter parabolischer Teil RT mit einer Achse vorgesehen, die einen Winkel X = 2,25° mit der Umdrehungsachse bildet. Mit dem Reflektor, dessen Koordinaten in der Tabelle II gegeben sind, wird ein Y-Wert von 3° erhalten, wobei^C . = 0,72",⁰J. _ = 3,08° und

Iu X Il lila. Ji-

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und ß = 1,2

TABELLE II

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	Punkt	X (mm)	Y (mm)
5	P:	-51,639	40,000
		-48,940	47,636
	Q:	-44,569 I	57,837
		-42,037	62,943
		-40,479 I	65,852
10		-38,118	70,031
	R:	-35,049 ^:	75,186
		-30,344 ι	82,504
		-23,391 ^;	92,282
		-19,364 ι	97,981
15		-13,860	104,478
		- 6,147 '	113,045
		- 0,001 !	119,617
		+ 7,169	126,874
		+17,162	136,390
20		+30,180	147,934
		+47,114	161,818
	T:	+64,470	175,000

Claims

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PATENTANSPRUECHE:

/1.1 Reflektor für eine Lichtquelle, dessen reflektierende Oberfläche Teil eines Umdrehungskörpers ist, dessen beschreibende Kurve eine Anzahl gegeneinander versetzter Parabelsegmente enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die einem Parabelsegment (P₁, P_p, ... P ) zugeordnete Parabelachse einen Winkel X. mit der Umdrehungsachse (2) des Reflektors (t) einschliesst, wobei zwischen zwei nebeneinander gelegenen Parabelsegmente ein darin fliessend übergehender Uebergangsteil vorgesehen und die beschreibende Kurve des Reflektors derart gebildet ist, dass

*x * ' *^J mm

0,25 c£ £ O/ ^ 206

max ^ ι ;? max

und (h ^. 0,75 i/ ist,

wobei ty die Halbwertbreite des aus dem Reflektor austretenden Licht bündeis (in Grad) ist, CL ■ der Winkel ist, in dem die Enden des leuchtenden Teils (4, 5) der Lichtquelle von einem Punkt der reflektierenden Oberfläche gesehen werden und
ρ der maximale Unterschied zwischen dem Neigungswinkel in einem Punkt des Uebergangsteils und dem Neigungswinkel in einem Punkt eines anliegenden Parabelsegments ist.

2. Reflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet₉ dass ein weiterer Uebergangsteil zwischen einer Oeffnung für eine Lichtquelle in der Wand des Reflektors an der Stelle der Umdrehungsachse und einem Parabelsegment angeordnet ist.