DE4006844A1 - Kettenreflektor - Google Patents

Description

Die Erfindung hat die prinzipielle Gestaltung eines Reflektors zum Thema der sowohl rotationssymmetrisch als auch translationssymmetrisch sein kann und der im Falle der Rotationssymmetrie für punktförmige Lichtquellen und im Falle der Translationssymmetrie für punkt- und linienförmige Lichtquellen verwendet wird.

Der erfindungsgemäße Reflektor kann prinzipiell eine in weiteren Grenzen beliebige Lichtstärkeverteilung herstellen, dabei ist die Lichtstärkenverteilung des Reflektors weitgehend unabhängig von der Lichtstärkeverteilung der Lampe.

Um bestimmte, vorgegebene Lichtstärkeverteilungen zu realisieren, sind in ihrer Grundform glatte Reflektoren bekannt, die nach dem Prinzip des Lichtstromgleichgewichtes die Lichtstärkeverteilung einer Lampe Richtung für Richtung so verändern, daß die gewünschte Lichtstärkeverteilung des Reflektors entsteht.

Dieses Prinzip ist in Bild 1 dargestellt.

Die Form des Reflektors 1 ergibt sich aus dem Lichtstromgleichgewicht zwischen Lampenlichtstrom und Reflektorlichtstrom - im Bild durch die gestrichelten Ausstrahlungsbereiche gekennzeichnet.

Ein Aufbau des Reflektors nach diesem Prinzip ist wegen des punktförmigen lichtabstrahlenden Schwerpunktes 3 der Lampe 2 möglich, der eine exakte winkelmäßige Zuordnung der Lampenlichtkegel und Reflektorlichtkegel erlaubt.

Mit dieser Methode lassen sich nahezu beliebige Reflektor- Lichtstärkeverteilungen erzielen, aber die Genauigkeit der Realisierung und Reproduktion einer vorgegebenen Lichtstärkeverteilung ist stark abhängig von Toleranzen der Reflektorformung und Oberfläche, sowie der Lampen- Lichtstärkeverteilung, so daß in der Praxis oft - wegen ihrer Unregelmäßigkeit der Lichtausstrahlung - nicht brauchbare Ergebnisse erzielt werden.

Um diese Abhängigkeit etwas zu mildern wird häufig die Reflektoroberfläche mit einer zusätzlichen Struktur versehen.

Wird jedoch eine andere Lampe mit zwar gleicher Symmetrie wie vorher jedoch unterschiedlicher Lichtstärkeverteilung verwendet, so verändert sich wegen des Lichtstromgleichgewichtes auch die Lichtstärkeverteilung des Reflektors. Dies schränkt die Universalität des Reflektors ein.

Eine sehr gute Reproduzierbarkeit - verbunden mit großer Toleranzunabhängigkeit sowohl von der Lichtstärkeverteilung der Lampe als auch von Formfehlern des Reflektors - erhält man durch Facettierung.

Facetten sind beliebig kleine Flächenabschnitte, die sich an eine Grundform des Reflektors - entweder ein Paraboloid oder ein Ellipsoid - anschmiegen. Diese Flächenabschnitte sind entweder plan oder gekrümmt, dann sphärisch oder zylinderförmig. Bei parabolischer Grundform des Reflektors wiederholt sich mehr oder weniger die Lichtstärkeverteilung mit jeder Facette.

Das Prinzip eines solchen Reflektors ist in Bild 2 dargestellt.

Die Lichtverteilung, die durch die Grundform des Reflektors 1 immer wieder achsparallel ausgerichtet wird, wiederholt sich durch die Facetten 4 immer wieder und führt so zu dem gewünschten Toleranzausgleich. Durch die immer häufige Wiederholung der achsparallelen Hauptausstrahlungsrichtung haben die Lichtstärkeverteilungen derartiger Reflektoren ihr Maximum in der Reflektorachse. Oft sind jedoch andere Lichtverteilungen von Vorteil: z. B. Batwing, also flügelige Verteilungen. Somit ist die Varianz der möglichen Lichtstärkeverteilungen stark eingeschränkt. Auch umfassen derartige Reflektoren wegen ihrer sich sehr schnell öffnenden parabolischen Grundform nur einen begrenzten Teil des Lampenlichtstromes, der bei anderen Reflektorformen, die einen größeren Teil des Lampenlichtstromes umschließen, besser genutzt werden könnte.

Erfinderische Aufgabe ist es deshalb eine prinzipielle Reflektorform zu finden, die einerseits eine große Varianz möglicher Lichtstärkeverteilungen zuläßt, andererseits in hohem Maße toleranzunabhängig vom Reflektor ist und auch unabhängig von der Lichtstärkeverteilung der Lampen in den Symmetrieebenen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabenstellung durch einen Kettenreflektor gelöst, dessen Lichtstärkeverteilung sich in mehreren Abschnitten wiederholt.

Durch die Formgebung der Abschnitte wird über das Lichtstromgleichgewicht eine beliebig vorgegebene Lichtstärkeverteilung erzeugt. Diese Lichtstärkeverteilung verändert sich in ihrer Form nicht in Abhängigkeit von der Lichtstärkeverteilung der Lampe, wenn die Abschnitte jeweils so geringe Abmessungen haben, daß in ihrem Verlauf die Lichtstärkeverteilung der Lampe näherungsweise konstant ist.

Das Prinzip eines solchen Reflektors für den Fall der Rotationssymmetrie ist in Bild 3 dargestellt.

Der Lichtstrom der Lampe 2 mit dem Lichtschwerpunkt 3 fällt auf den Reflektor 1 der in diesem Beispiel in die Abschnitts-Ringe 1-7 unterteilt ist.

Der Strahlengang des Abschnittes 3 und 5 ist in Bild 4 und 5 dargestellt.

Das Lichtstromgleichgewicht und die sich daraus ergebende Krümmung der Reflektorabschnitte ist so gewählt, daß unabhängig von der Position des Ring-Abschnittes jeweils die gleiche Lichtstärkeverteilung entsteht.

Bei dem hier gewählten Beispiel entstehen zwischen den Abschnitten Knickpunkte, und die Lichtstrahlen überkreuzen sich jeweils vor dem Ring-Abschnitt. Man kann bei gleichem prinzipiellen Aufbau auch eine knickfreie Wellenform der Reflektoroberfläche schaffen, wenn sich die Lichtstrahlen abwechselnd vor dem Ring-Abschnitt kreuzen und spreizen. Dies ist in Bild 6, 7 und 8 dargestellt. Die gewählten Darstellungen gelten für rotationssymmetrische Reflektoren, sinngemäß gelten sie jedoch auch für translatorische Reflektoren, die umlaufenden Ringe sind dann zur Längenachse parallele Streifen.

Um die Gleichmäßigkeit der Lichtverteilungen der erfindungsgemäßen Reflektoren noch zu steigern, ist es oft günstig, auf an sich bekannte Weise die Oberfläche zusätzlich zu den nach den lichttechnischen Anforderungen dimensionierten Streifen oder Ringen zu strukturieren oder zu facettieren. Dies kann durch eine beliebig überlagerte Struktur z. B. einer Punzierung (Kugelkalotten) oder durch Auswahl entsprechenden Reflektionsmaterials erfolgen, aber auch durch eine streifenförmige Struktur quer zu den erfindungsgemäßen Ringen bzw. Streifen.

Bei rotationssymmetrischen Reflektoren erhält man erfindungsgemäß oft weitere Vorteile, wenn man eine Kombination zwischen einem Kettenreflektor und einem Facettenreflektor wählt. Dies ist insbesondere dann günstig, wenn die verwendete Lampe nicht ideal rotationssymmetrisch ist und in einen Teil des Reflektors sich diese Unsymmetrie im Sinne einer nicht gewünschten unsymmetrischen Lichtstärkeverteilung auswirken würde.

Dies ist in Bild 9 dargestellt.

Die unerwünschte Unsymmetrie entsteht durch einen querstehenden Brenner oder eine querstehende Wendel 3 der Lampe. Deshalb ist im Ausstrahlungsbereich der größten Lampen-Unsymmetrie der Reflektor 1 als Facettenreflektor F ausgeführt und in dem übrigen Bereich als Kettenreflektor K.

Die Lichtstärkeverteilung des Kettenreflektors ist so gewählt, daß er die wenig beeinflußbare Lichtstärkeverteilung des Facettenteils auf gewünschte Weise ausgleicht.

Claims (3)

1. Rotations- oder translationssymmetrischer Reflektor für den Betrieb mit Lampen, die gegenüber den Abmessungen des Reflektors keine lichtabstrahlende Oberflächen besitzen, die im Falle eines rotationssymmetrischen Reflektors quasi punktförmig und im Falle eines translatorischen Reflektors quasi punkt- oder linienförmig sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Reflektorfläche der Reflektor in mehrere Abschnitte oder mehrere sich wiederholende Kombinationen von Abschnitten unterteilt ist, die im Falle der Rotationssymmetrie ringförmig um die Rotationsachse gelegt sind und im Falle der Translationssymmetrie in zur Symmetrieachse parallele Streifen unterteilt sind und daß jeder Abschnitt oder jede vorgegebene Kombination von Abschnitten näherungsweise die gleiche Lichtstärke- oder Beleuchtungsstärkeverteilung aufweist.

2. Reflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterteilung des Reflektors in Abschnitte so gewählt ist, daß in deren Bereich in den Symmetrieebenen die Lichtstärken der Lampen jeweils praktisch konstant sind.

3. Reflektor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Reflektors als Facettenreflektor ausgeführt ist.