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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leuchte zur
Beleuchtung eines Zeichens, umfassend eine Lampe, welche
horizontal unter und mit Abstand von, dennoch parallel zu dem
Zeichen angeordnet ist und einen Lichtstrom erzeugt, um dem
senkrecht stehenden Zeichen direkt eine maximale Menge an
Beleuchtung zuzuführen, und eine Reflektoreinrichtung zur
Rücklenkung des Lichtstroms, welcher das Zeichen nicht direkt
beleuchtet, wobei die Reflektoreinrichtung in Bezug auf eine
zu dem Zeichen senkrecht stehende vertikale Ebene symmetrisch
ist.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf einen
Reflektor und noch genauer auf einen neuen und verbesserten
Reflektor, der von einer Lampe abgestrahltes Licht auf alle
Bereiche des Zeichens zurücklenkt, wodurch eine gleichförmige
Lichtverteilung auf dem Zeichen erreicht wird.
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Vor der vorliegenden Erfindung war in optischen Systemen für
die Beleuchtung von Zeichen die Lampe so angeordnet, daß sie
das Zentrum des Zeichens beleuchtete, und auch ein Reflektor
hinter der Lampe war so angeordnet, daß er Licht auf das
Zentrum des Zeichens zurücklenkte. Das optische System
erhielt verschiedene Ausführungen des Reflektors oder einer
Linsen umfassenden Leuchte, um das Licht zu streuen bzw. zu
vergleichmäßigen. Diese Systeme führten jedoch zu einer
geringen Gleichförmigkeit des Lichtes auf dem Zeichen und
somit zu dessen schlechter Lesbarkeit.
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Eine Leuchte gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 geht aus
der US-A-4027151 als bekannt hervor. Der Reflektor jener
Leuchte besitzt nicht einen spherischen sondern vielmehr
einen zweidimensionalen Aufbau; d. h. er kann aus einem
ebenen Metallblech hergestellt werden. Er hat drei bestimmte
Konturen für eine definierte Verteilung des Lichtflusses auf
dem Zeichen; während der erste Abschnitt des Reflektors
zylindrisch ist, besitzen der zweite und der dritte Abschnitt
Konturkurven, die durch Polynomgleichungen vierten Grades
definiert sind. Eine stabförmige Lichtquelle ist vorgesehen,
zu welcher die Erzeugenden des Reflektors parallel verlaufen.
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Die Leuchte gemäß der US-A-4027151 besitzt insbesondere den
Nachteil, daß die vertikalen Kanten des zu beleuchtenden
Zeichens schlecht ausgeleuchtet werden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Leuchte mit einem Reflektor zu schaffen, der das von der
Lampe abgestrahlte Licht zu allen Bereichen des Zeichens
zurücklenkt und eine gleichförmige Lichtverteilung schafft.
Zusammenfassung der Erfindung
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Für Leuchten gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist diese
Aufgabe dadurch gelöst, daß die Reflektoreinrichtung linke
und rechte Segmente aufweist, welche sich in der besagten
Ebene kreuzen, wobei wenigstens der Teil der
Reflektoreinrichtung, der Licht auf einen unteren Teil des
Zeichens zurücklenkt, zwei konkave Flächen aufweist, welche
in Bezug auf besagte Ebene symmetrisch angeordnet sind, und
wobei die Segmente den intensiveren Lichtstrom von der Lampe
auf die Ecken und Kanten des Zeichens zurücklenken.
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Demgemäß stellt die vorliegende Erfindung einen Reflektor
bereit, der das Licht steuert, welches nicht direkt ein
Zeichen beleuchtet. Der Reflektor lenkt Licht zurück, um das
Zeichen in Bereichen zu beleuchten, wo eine gewünschte
Lichtstärke fehlt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Fig. 1 veranschaulicht ein Zeichen, das mittels eines
optischen Systems nach dem Stand der Technik mit einer
schlechten Lichtgleichförmigkeit beleuchtet wird.
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Fig. 2 stellt ein Zeichen dar, welches mittels des optischen
Systems gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer
gleichförmigen Lichtverteilung beleuchtet wird.
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Fig. 3 veranschaulicht ein Zeichen, bei dem Licht, während es
auf die Kanten des Zeichens zugelenkt ist, noch auf die Ecken
zurückgelenkt werden muß.
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Fig. 4 veranschaulicht, wie die Verteilung des Lichtflusses
von einer Quelle einen Licht-"Krapfen" bildet, dessen Zentrum
das Lichtzentrum der Lampe ist, und daß der intensivste
Lichtfluß am Äquator der Lampe abgestrahlt wird.
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Fig. 5A veranschaulicht das Muster eines direkt auf einem
Zeichen verbreiteten Lichtflusses von einer Leuchte, die
0,305 m (1 Fuß) unterhalb und 1,22 m (4 Fuß) entfernt von dem
Zeichen angeordnet ist.
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Fig. 5B stellt eine Seitenansicht des in Fig. 5A gezeigten
Zeichens dar.
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Fig. 6 veranschaulicht, daß zur Erzeugung einer
gleichförmigen Ausleuchtung längs der vertikalen Mittellinie
des Zeichens der vordere Bereich des Reflektors den Lichtfluß
nach oben auf das Zeichen zurücklenkt, während der hintere
Bereich des Reflektors den Lichtfluß nach unten auf das
Zeichen zurücklenkt, wobei die Bereiche des Reflektors
zwischen diesen Bereichen den Lichtfluß auf das Zeichen
zwischen oben und unten zurücklenken.
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Fig. 7 veranschaulicht, daß der Winkel eines von der Lampe
abgestrahlten Lichtstrahles in Bezug zur Bezugsebene wächst,
um mit der Verteilung des Lichtflusses von der Lampe zu
korrespondieren. Mit wachsendem Winkel verringert sich die
Intensität des Lichtflusses.
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Fig. 8A, 8B und 8C veranschaulichen, daß im Hinblick auf die
größere Entfernung zu den Ecken und Kanten des Zeichens ein
intensiverer Lichtfluß zu diesen Bereichen zurückgelenkt
werden muß, um eine maximale Gleichförmigkeit zu erreichen.
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Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht des Reflektors gemäß
der vorliegenden Erfindung.
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Fig. 10 ist eine Schnittdarstellung des Reflektors, die
dessen verschiedene Segmente veranschaulicht.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Es wird nun auf die Zeichnungen Bezug genommen, wobei in Fig.
1 eine als solche mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichnete
Leuchte zur Beleuchtung eines Autobahnschildes, welches
allgemein mit dem Bezugszeichen 12 gekennzeichnet ist,
gezeigt ist. Wie in der Zeichnung dargestellt sind sowohl die
Lampe der Leuchte als auch deren Reflektor so angeordnet, daß
sie Licht auf dem Zentrum des Zeichens verbreiten, wodurch
für eine geringe Gleichförmigkeit des Lichts gesorgt wird und
somit das Zeichen schlechter als gewünscht lesbar ist.
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Wie in Fig. 2 dargestellt ist die optische Gestaltung gemäß
der vorliegenden Erfindung der Art, daß das Licht von der
Leuchte 10 zu allen Bereichen des Zeichens 12 gelangt,
wodurch eine gleichförmige Lichtverteilung erreicht wird.
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Wie in Fig. 3 erläutert, muß das Licht von dem Zentrum des
Zeichens zu dessen Kanten zurückgelenkt werden. Wenn dies
erreicht ist, muß das Licht immer noch zu den Ecken
zurückgelenkt werden.
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Wie in Fig. 4 erläutert erzeugt die Verteilung des
Lichtflusses von einer allgemein mit dem Bezugszeichen 14
gekennzeichneten Lampe einen Licht-"Krapfen" 16, dessen
Zentrum das Lichtzentrum 17 der Lampe 14 ist, wobei der
intensivste Lichtfluß am Äquator der Lampe abgestrahlt wird.
Nachdem ein normales Autobahnzeichen ungefähr 3,66 m (12')
breit und 4,27 m (14') hoch ist, wird eine Lampe bevorzugt
parallel zu dem Zeichen angeordnet, um eine maximale Menge an
direktem Lichtfluß auf das Zeichen zu erhalten.
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Mit der 0,305 m (1') unterhalb und 1,22 m (4') entfernt von
dem Zeichen angeordneter Leuchte 10 verbreitet die Lampe 14
den Licht-"Krapfen" 16 längs der vertikalen Mittellinie des
Zeichens 12. Wie in den Fig. 5A und 5B dargestellt ist die
untere Kante des Zeichens 12 dichter an der Lampe 14 als die
obere Kante des Zeichens 12, was dazu führt, daß die
Intensität des Lichtflusses unten auf dem Zeichen größer und
intensiver ist.
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Nachdem der auf dem Zeichen ausgebreitete direkte Lichtfluß
nicht zurückgelenkt werden kann, um für eine gleichmäßige
Lichtverteilung zu sorgen, ist es der Zweck der vorliegenden
Erfindung, einen Reflektor bereit zu stellen, um den gesamten
Lichtfluß, der nicht das Zeichen direkt beleuchtet, zu
steuern und zu Bereichen zurückzulenken, wo die gewünschte
Lichtstärke nicht vorhanden ist. Der in Fig. 10 dargestellte,
allgemein mit dem Bezugszeichen 20 gekennzeichnete Reflektor
ist in spiegelndem Aluminium ausgeführt, und seine Kontur ist
so gestaltet, daß sowohl eine vertikale als auch eine
seitliche Beleuchtung eines Zeichens, das in der Breite 3,66
m (12') und in der Höhe 4,27 m (14') mißt, erzeugt wird.
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Wie vorstehend erläutert und in den Fig. 4 und 5 dargestellt
ist die Intensität des Lichtflusses, der vom Äquator der
Lampe 14 abgestrahlt wird, in alle Richtungen gleich.
Demgemäß muß, um eine maximale Effizienz der Leuchte zu
erreichen, der Reflektor 20 soviel wie möglich von der Lampe
14 in sich aufnehmen, ohne daß jedoch Schwierigkeiten bei der
Herstellung des Reflektors 20 verursacht werden oder der
Reflektor 20 allzu groß wird, wodurch die Leuchte eine
unerwünschte Größe erhalten würde.
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Wie in Fig. 6 dargestellt wurde eine Bezugsebene 24
gestaltet, die die Kontur des Reflektors 20 festlegt, die
erforderlich ist, um für eine gleichmäßige Ausleuchtung längs
der vertikalen Mittellinie des Zeichens 12 zu sorgen. Für
eine optimale physische Größe des Reflektors 20 richtet, wie
dargestellt, der vordere Bereich des Reflektors 20 (das ist
der dem Zeichen am nächsten liegende Bereich des Reflektors)
den Lichtfluß oben auf das Zeichen, während der hintere
Bereich des Reflektors 20 (das ist der am weitesten von dem
Zeichen entfernte Bereich des Reflektors) den Lichtfluß unten
auf das Zeichen richtet, wobei die Bereiche des Reflektors 20
zwischen diesen Bereichen den Lichtfluß auf das Zeichen
zwischen oben und unten zurücklenken.
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Wie früher beschrieben sorgt die Anordnung der Lampe 14
parallel zum Zeichen 12 und die Anordnung des Lichtzentrums
17 der Lampe 14 auf der Bezugsebene dafür, daß der
intensivere Lichtfluß von der Lampe längs der Bezugsebene
abgestrahlt wird.
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Der Reflektor 20 ist in Segmente 22 unterteilt (wobei sich
jedes Segment senkrecht zur Bezugsebene erstreckt). Jedes
Segment lenkt Lichtfluß seitlich über das Zeichen zurück. Wie
in Fig. 7 dargestellt nimmt der Winkel zwischen einem von der
Lampe abgestrahlten Lichtstrahl und der Bezugsebene zu, um
mit der Verteilung des Lichtflusses von der Lampe zu
korrespondieren. Demgemäß nimmt die Intensität des
Lichtflusses ab, wenn der Winkel zunimmt. Somit muß, wie in
Fig. 8 dargestellt, im Hinblick auf die größere Entfernung zu
den Ecken und Kanten des Zeichens der intensivere Lichtfluß
auf diese Bereiche zurückgelenkt werden, um eine maximale
Gleichförmigkeit der Beleuchtung des Zeichens 12 zu
erreichen.
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Fig. 8A zeigt ein Segment, das im Hinblick auf das Zeichen 12
hinten an dem Reflektor (hinter der Lampe 14) angeordnet ist.
Dieses Segment des Reflektors wirft Lichtfluß gleichförmig
längs der Unterkante des Zeichens zurück, denn das Zentrum
des Zeichens 12 ist durch direkten von der Lampe 14
abgestrahlten Lichtfluß beleuchtet; der intensivere
Lichtfluß, der auf den Reflektor trifft, wird zu der Kante
des Zeichens zurückgelenkt bzw. reflektiert, während, bei wie
vorstehend beschrieben zunehmendem Winkel, der weniger
intensive Lichtfluß zunehmend auf das Zentrum des Zeichens
zurückgelenkt wird.
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Fig. 8B veranschaulicht ein Segment in dem zentralen Bereich
des Reflektors 20. Dieser Bereich des Reflektors wirft den
Lichtfluß in der gleichen Weise wie der in Fig. 8A
dargestellte hintere Bereich des Reflektors zurück mit der
Ausnahme, daß er den Lichtfluß mit einem höheren vertikalen
Winkel (auf die halbe Höhe des Zeichens) zurücklenkt.
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Fig. 8C veranschaulicht ein Segment vorne an dem Reflektor
20, welches den Lichtfluß wie für die vorstehenden
Reflektorbereiche beschrieben zurücklenkt, abgesehen von
einem größeren vertikalen Winkel (oben auf das Zeichen).
Zwischensegmente sind vorgesehen, um für eine gleichförmige
Ausleuchtung des Zeichens zwischen oben und unten zu sorgen.
Während die Ansichten 8A, 8B und 8C veranschaulichen, wie die
Beleuchtung auf die linke Seite des Zeichens zurückgelenkt
wird, beleuchtet ersichtlich das Segment auf der rechten
Seite die Bezugsebene die rechte Seite des Zeichens in eben
solcher Weise.
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Die Bezugsebene 24 und jedes Segment 22 des Reflektors 20
sind genau berechnet, um ihre spezifische Funktion zu
erfüllen und in Kombination miteinander für eine
gleichförmige Ausleuchtung des Zeichens 12 zu sorgen. Nachdem
die Bezugsebene die Grundlage der Gestaltung bildet, muß
jedes Segment harmonisch mit der Bezugsebene zusammenwirken.
Die vorderen und zentralen Bereiche des Reflektors 20 stoßen
an gemeinsamen Punkten zusammen, die eine glatte Kontur
beschreiben. Aufgrund des Ausmaßes der Winkeländerung in dem
hinteren Bereich des Reflektors 20 in Bezug zur Bezugsebene
und den Segmenten 22 stoßen die Segmente und die Bezugsebene
in diesem Bereich jedoch nicht unter Ausbildung einer glatten
Kontur aufeinander. Um für eine glatte Kontur zu sorgen,
wären im Hinblick auf die gleichförmige Ausleuchtung des
unteren Bereiches des Zeichens Opfer zu bringen. In der
vorliegenden Erfindung sind jedoch, damit für eine
gleichförmige Ausleuchtung gesorgt ist, die Segmente 22 des
hinteren Bereiches des Reflektors 20 über jeweils eine
Zwischenfläche miteinander verbunden, wie es in Fig. 9
dargestellt ist. Dieses Zusammenwirken der Segmente im
hinteren Bereich des Reflektcrs 20 erlaubt es, eine Leuchte
mit optimaler Verwendbarkeit und Effizienz zur Beleuchtung
von Zeichen zu schaffen.
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Obwohl die Erfindung insbesondere unter Bezugnahme auf eine
bevorzugte Ausführungsform von ihr gezeigt und beschrieben
ist, ist dem Fachmann klar, daß verschiedene Veränderungen
von Form und Einzelheiten vorgenommen werden können, ohne daß
der Schutzbereich der Erfindung verlassen wird.