DE4413111A1 - Asymmetrische Leuchte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Leuchte mit einer Hauptlinse, einem Reflektor und mindestens einer zwischen dem Reflek­ tor und der Hauptlinse angeordneten Lichtquelle.

Eine solche Leuchte ist aus dem im Juli 1987 veröffent­ lichten Prospekt "dedolight" der Dedo Weigert Film GmbH bekannt.

Wenn ein flächiges Objekt von einer Leuchte beleuchtet wird, die sich nicht mittig in der Achse befindet, die in einem Winkel von 90° zum Objekt verläuft, so ist der Abstand der Lichtquelle zum einen Ende des Objekts größer als zum anderen Ende des Objekts.

Da die Lichtintensität herkömmlicher Lichtquellen mit zunehmender Entfernung im Quadrat abnimmt, resultiert daraus eine ungleichmäßige Ausleuchtung des flächigen Objekts.

In Fig. 7 ist beispielsweise die Beleuchtung eines Gemäl­ des 16 gezeigt, das an einer Wand 14 in einem Museum aufgehängt ist. Zur Beleuchtung des Gemäldes 16 wird eine an der Decke 12 befestigte Leuchte 10 verwendet. Die Leuchte 10 ist so im Winkel zu dem Gemälde 16 angeordnet, daß sich Betrachter des Gemäldes 16 außerhalb des Licht­ kegels 18 der Leuchte 10 befinden, damit sie keinen Schatten auf das Gemälde 16 werfen. Den Betrachtern soll nicht nur ein freier Blick auf das Gemälde 16 geboten werden, sondern es sollen auch störende Reflektionen von der Oberfläche des Gemäldes 16 für den Betrachter un­ sichtbar sein.

Bei einer solchen Anordnung einer Leuchte 10 kann bei­ spielsweise der Abstand der Leuchte 10 zur Unterkante des Gemäldes 16 doppelt so groß sein wie der Abstand zur Oberkante. In diesem Fall erhält die Unterkante nur 25% der Lichtintensität im Vergleich zur Oberkante, d. h., daß die Lichtintensität am oberen Bildrand viermal so hoch ist wie die am unteren Bildrand.

Bei der oben erwähnten Leuchte "dedolight" handelt es sich um ein besonderes optisches System, das eine gleich­ mäßige Lichtverteilungskurve erzeugt, wie sie in Fig. 9 gezeigt ist. Mit dieser Leuchte ist eine gezielte Aus­ leuchtung eines Gemäldes möglich. Durch geeignete Vor­ sätze, wie Klappen oder Tore, kann die Ausleuchtung so abgeschottet werden, daß die Umgebung des Gemäldes kein Streulicht erhält. Mit einer solchen Leuchte läßt sich zwar eine gleichmäßige Lichtintensität in waagrechter Richtung erreichen, wenn das Gemälde 16 und die Leuchte 10 wie in Fig. 7 gezeigt angeordnet sind. In senkrechter Richtung nimmt die Lichtintensität aber wegen des unter­ schiedlichen Abstandes der Leuchte zur Ober- bzw. Unter­ kante des Gemäldes stark ab.

Für eine gleichmäßige Lichtintensität in senkrechter Richtung wäre im Idealfall eine Leuchte geeignet, die eine Lichtverteilungskurve mit einer Parabelform auf­ weist, die an ihrem Höhepunkt steil gegen Null abfällt. Dieser Höhepunkt entsprecht der Lichtintensität der auf die untere Bildkante gerichteten Lichtstrahlen. Eine solche Lichtverteilungskurve ist in Fig. 10 gezeigt.

Eine annähernd richtige Ausleuchtung ließe sich auch mit einer Leuchte erreichen, die eine glockenförmige Licht­ verteilungskurve aufweist, wie sie in Fig. 8 gezeigt ist, wenn die Leuchte derart auf das Gemälde ausgerichtet wird, daß der Punkt der höchsten Lichtintensität auf der Unterkante des Gemäldes liegt. Die restliche Lichtab­ strahlung, die sich unterhalb des Gemäldes auswirkt, wäre in diesem Fall abzuschotten. Die sich ergebende Lichtver­ teilungskurve ist in Fig. 11 gezeigt. Dies bedeutet, daß die benötigte Energie bestenfalls zur Hälfte genutzt werden kann und dennoch eine ideale Ausleuchtung nicht erreicht wird, weil die glockenförmige Lichtverteilungs­ kurve nicht die erforderliche Parabelform aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit konstruktiv einfachen Mitteln eine Leuchte zu schaffen, die eine optimale Ausleuchtung eines Objekts auch dann ermöglicht, wenn sich die Leuchte nicht mittig in der Achse befindet, die im Winkel von 90° zum Objekt verläuft.

Diese Aufgabe wird ausgehend von dem gattungsgemäßen Stand der Technik erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Lichtquelle und der Reflektor bezüglich der optischen Achse der Hauptlinse versetzt angeordnet sind und die Hauptachsen der Lichtquelle bzw. des Reflektors zur optischen Achse der Hauptlinse geneigt sind.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Leuchte ist es möglich, alle Bereiche eines Objekts mit gleicher Lichtintensität auszuleuchten, wenn die Leuchte bezüglich des auszuleuchtenden Objekts geneigt ist. Der Versatz und die Neigung der Lichtquelle und des Reflektors bezüglich der optischen Achse der Hauptlinse ist abhängig von der Neigung der optischen Achse der Hauptlinse zum Objekt. Die Lichtverteilungskurve der erfindungsgemäßen Leuchte erlaubt die volle Nutzung der Lichtenergie, da außerhalb des zu beleuchtenden Objekts praktisch kein Licht auf­ tritt. Wichtig ist dabei, daß das abgestrahlte Licht die Form eines asymmetrischen Lichtkegels besitzt, außerhalb dessen kein Streulicht erzeugt wird.

Die Anwendbarkeit der erfindungsgemäßen Leuchte ist nicht auf einen senkrechten Versatz beschränkt. Der Versatz kann nach Bedarf ebenso in waagrecht oder schräg nach oben oder unten gerichtet sein. In anderen Worten kann die Asymmetrie um die optische Achse der Hauptlinse kreisför­ mig wandernd angeordnet werden. Dies ermöglicht die azentrische Anbringung der Leuchte bezüglich der waag­ rechten und der senkrechten Achse des auszuleuchtenden Objekts.

Die erfindungsgemäße Leuchte ist besonders zur Ausleuch­ tung von Gemälden in Museen geeignet. Sie kann jedoch auch für alle anderen Arten der Ausleuchtung eingesetzt werden, bei denen eine gleichmäßige Lichtverteilung auf einem Objekt erforderlich ist und bei denen die Leuchte nicht in der senkrecht zum Objekt stehenden Mittelachse angebracht werden kann.

Es gibt z. B. Tricktische, bei denen eine Kamera senkrecht über einem Objekt nach unten blickend angebracht ist. In diesem Fall mußten bisher in der Regel zwei Leuchten angebracht werden, um eine gleichmäßige Ausleuchtung zu erzielen.

Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Leuchte ist nur eine einzige Leuchte erforderlich, die außerhalb der Achse angebracht ist, die senkrecht zur Bildmitte steht. Grund­ sätzlich kann auf diese Weise jedes flache Objekt aus einem entsprechenden Winkel gleichmäßig ausgeleuchtet werden. Es kann auch eine Statue durch die erfindungs­ gemäße Leuchte beleuchtet werden, wenn die Leuchte schräg nach oben angebracht ist. Der Kopf der Statue erhält dann die gleiche Lichtintensität wie die Füße der Statue.

Bei einer zentrischen Anbringung der Leuchte bezüglich der senkrechten und waagrechten Achse des Objekts ist es zweckmäßig, daß die Hauptachsen der Lichtquelle bzw. des Reflektors sowie die optische Achse der Hauptlinse in einer Ebene liegen.

Wenn die erfindungsgemäße Leuchte Einrichtungen aufweist, die es ermöglichen, den Versatz der Lichtquelle und des Reflektors bezüglich der optischen Achse der Hauptlinse und die Neigung der Hauptachsen der Lichtquelle bzw. des Reflektors zur optischen Achse der Hauptlinse einzustel­ len, kann die erfindungsgemäße Leuchte schnell und ein­ fach zur Beleuchtung eines bestimmten Objekts angepaßt werden. Die Leuchte wird in einem bestimmten Winkel zum Gemälde angeordnet. Anschließend werden der Versatz und die Neigung so eingestellt, daß alle Bereiche des be­ leuchteten Objekts mit gleicher Lichtintensität beleuch­ tet werden.

Vorzugsweise ist eine Fläche der Hauptlinse geschliffen und geätzt oder mit einer genarbten Struktur versehen. Sowohl die kristalline Struktur einer rauh geschliffenen und anschließend geätzten Linse als auch die Narbung einer Linsenfläche wirkt wie eine Vielzahl von Mikrolin­ sen, die die Strahlen innerhalb des Lichtkegels umver­ teilen ohne störendes Streulicht zu erzeugen oder die Transmission zu mindern.

Eine besonders gute Anpassung an die Idealkurve ist möglich, wenn eine Zusatzlinse zwischen der Lichtquelle und der Hauptlinse bezüglich der optischen Achse der Hauptlinse versetzt angeordnet wird, wobei die Hauptachse der Zusatzlinse zur optischen Achse der Hauptlinse ge­ neigt ist. Die Zusatzlinse kann eine plankonvexe oder miniskusförmige Kondensorlinse sein. Eine Fläche der Zusatzlinse kann ebenfalls geschliffen und geätzt oder mit einer genarbten Struktur versehen sein.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 schematisch den Aufbau einer ersten Ausführungs­ form einer asymmetrischen Leuchte;

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Leuchte von Fig. 1;

Fig. 3 in einem Diagramm, das die Lichtverteilungskurve bei der Beleuchtung eines Gemäldes zeigt, die Auswirkung des Versatzes und der Neigung einer Lichtquelle bezüglich der optischen Achse einer Linse auf die Lichtintensität;

Fig. 4 in einem Fig. 3 ähnlichen Diagramm die Auswirkung des Versatzes und der Neigung eines Reflektors bezüglich der optischen Achse der Linse auf die Lichtintensität;

Fig. 5 ein Diagramm, das die Lichtverteilungskurve der der Leuchte von Fig. 1 zeigt;

Fig. 6 mögliche Lichtquellen für die Leuchte von Fig. 1;

Fig. 7 schematisch die Ausleuchtung eines Gemäldes in einem Museum;

Fig. 8 ein Diagramm einer glockenförmigen Lichtvertei­ lungskurve einer bekannten Leuchte;

Fig. 9 ein Diagramm der Lichtintensitätsverteilung der bekannten Leuchte "dedolight";

Fig. 10 ein Diagramm einer idealen Lichtverteilungskurve zur Beleuchtung eines flächigen Objekts;

Fig. 11 ein Diagramm der Lichtverteilungskurve einer abgeschotteten bekannten Leuchte mit glockenför­ miger Lichtverteilungskurve.

Die in Fig. 1 dargestellte Leuchte weist eine Hauptlinse 2 auf, die als plankonvexe Kondensorlinse ausgebildet ist. Es ist außerdem ein als Hohlspiegel ausgebildeter Reflektor 3 im Abstand im Abstand zur Hauptlinse 2 vor­ gesehen, dessen konkave Spiegelfläche der Planfläche der Hauptlinse 2 zugewandt ist. Der Reflektor 3 ist so ver­ setzt zur optischen Achse 6 der Linse angeordnet, daß sich der Brennpunkt F und der Scheitel S des Reflektors im Abstand zur optischen Achse 6 befinden. Außerdem ist der Reflektor 3 so bezüglich der Hauptlinse 2 geneigt, daß die Hauptachse 5 des Reflektors 3 im Winkel zur optischen Achse 6 der Hauptlinse 2 verläuft.

Zwischen dem Reflektor 3 und der Hauptlinse 2 ist eine Lichtquelle 1 angeordnet. In Fig. 8 sind mehrere Mög­ lichkeiten einer Lichtquelle 1 dargestellt. Die Licht­ quelle ist eine Lichtquelle mit kleinem Durchmesser, z. B. eine Lampe mit einer kleinen Wendel. Falls eine Nieder­ volt-Halogenlampe verwendet wird, ist eine Flachkernwen­ del 20 zweckmäßig. Bei Projektionslampen ist es vorteil­ haft, eine gefaltete Wendel 21 zu verwenden. Außerdem sind Entladungslampen mit kleinen kreisförmigen Licht­ quellen 22 oder ellipsoidartigen Lichtquellen 23 geeig­ net.

Die Lichtquelle 1 ist in der gleichen Richtung versetzt zur optischen Achse 6 der Hauptlinse 2 angeordnet, wie der Reflektor 3. Falls eine Wendel verwendet wird, befin­ det sich die Mitte der Wendel im Abstand zur optischen Achse 6 der Hauptlinse 2. Darüberhinaus ist die senkrecht zur Mitte der Wendel verlaufende Hauptachse 4 bezüglich der optischen Achse 6 der Linse 2 in einem ähnlichen oder dem gleichen Winkel geneigt, wie die Hauptachse 5 des Reflektors 3.

An der Leuchte sind mehrere Einstelleinrichtungen (nicht gezeigt) vorgesehen, durch die der Versatz und die Nei­ gung der Lichtquelle 1 und des Reflektors 3 bezüglich der optischen Achse 6 der Linse 2 nach Bedarf eingestellt werden können, um eine gleichmäßige Lichtintensitätsver­ teilung in allen Bereichen eines beleuchteten Objekts zu erreichen. Es kann sowohl der Abstand der Lichtquelle 1 und des Reflektors 3 als auch deren Position um die opti­ sche Achse 6 und der Winkel zur optischen Achse einge­ stellt werden.

Bei der gezeigten Ausführungsform liegen die optische Achse 6 und die Hauptachsen 4, 5 in einer Ebene. Eine solche Ausgestaltung ist für den Fall geeignet, daß sich die Leuchte zentrisch oberhalb eines zu beleuchtenden Objekts befindet.

Bei einer azentrischen Beleuchtung kann es jedoch erfor­ derlich sein, daß die Hauptachsen 4, 5 die optische Achse 6 nicht schneiden, sondern in einer parallelen Ebene oder windschief zur optischen Achse 6 verlaufen.

Die in Fig. 2 gezeigte Leuchte unterscheidet sich von der Leuchte nach Fig. 1 dadurch, daß zwischen der Lichtquelle 1 und der Hauptlinse 2 eine meniskusförmige Zusatzlinse 7 so angeordnet ist, daß ihre konvexe Oberfläche der Plan­ fläche der Hauptlinse 2 zugewandt ist. Der Schnittpunkt der Hauptachse 8 der Zusatzlinse 7 mit der Zusatzlinse 7 befindet sich ebenfalls versetzt zur optischen Achse 6 der Hauptlinse 2. Außerdem ist die optische Achse 8 der Zusatzlinse 7 bezüglich der optischen Achse 6 ähnlich geneigt, wie die Hauptachsen 4, 5. Der Versatz und die Neigung der Zusatzlinse 7 bezüglich der optischen Achse 6 der Hauptlinse 2 ist ebenfalls durch nicht gezeigte Einstelleinrichtungen einstellbar. Durch die Anordnung der Zusatzlinse 7 wird eine noch gleichmäßigere Licht­ intensitätsverteilung erreicht.

Fig. 3 zeigt die Lichtverteilungskurve der Lichtabstrah­ lung durch Lichtquelle 1 und Hauptlinse 2, die sich durch den Versatz und die Neigung der Lichtquelle 1 zur opti­ schen Achse 6 der Hauptlinse 2 ergibt.

Fig. 4 zeigt die Lichtverteilungskurve der ergänzenden Ausleuchtung, die durch die Lichtquelle 1, den Reflektor 3 und die Hauptlinse 2 erreicht wird.

Die Addition der in Fig. 3 und in Fig. 4 gezeigten Licht­ verteilungskurven ergibt die in Fig. 5 gezeigte Licht­ verteilungskurve.

Wie zu erkennen ist, entspricht die in Fig. 5 gezeigte Lichtverteilungskurve im wesentlichen der idealen Licht­ verteilungskurve, die in Fig. 10 gezeigt ist. Durch entsprechende Wahl des Versatzes und der Neigung der Lichtquelle 1, des Reflektors 3 und gegebenenfalls der Zusatzlinse 7 läßt sich also eine annähernd ideale Licht­ verteilungskurve erreichen, so daß es mit der erfindungs­ gemäßen Leuchte möglich ist, alle Bereiche eines Objekts mit gleicher Lichtintensität zu beleuchten.

Claims (6)

1. Leuchte mit Hauptlinse (2), einem Reflektor (3) und mindestens einer zwischen dem Reflektor (3) und der Hauptlinse (2) angeordneten Lichtquelle (1), dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (1) und der Re­ flektor (3) bezüglich der optischen Achse (6) der Hauptlinse (2) versetzt angeordnet sind und die Hauptachsen (4, 5) der Lichtquelle (1) bzw. des Reflektors (3) zur optischen Achse (6) der Haupt­ linse (2) geneigt sind.

2. Leuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptachsen (4, 5) der Lichtquelle (1) bzw. des Reflektors (3) sowie die optische Achse (6) der Hauptlinse (2) in einer Ebene liegen.

3. Leuchte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Versatz der Lichtquelle (1) und des Reflektors (3) bezüglich der optischen Achse (6) der Hauptlinse (2) und die Neigung der Hauptachsen (4, 5) der Lichtquelle (1) bzw. des Reflektors (3) zur optischen Achse (6) der Hauptlinse (2) einstellbar sind.

4. Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fläche der Haupt­ linse (2) geschliffen und geätzt oder mit einer gen­ arbten Struktur versehen wird.

5. Leuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zusatzlinse (7) zwischen Lichtquelle (1) und Hauptlinse (2) bezüg­ lich der optischen Achse (6) der Hauptlinse (2) versetzt angeordnet ist, wobei die Hauptachse (8) der Zusatzlinse (7) zur optischen Achse (6) der Hauptlinse (2) geneigt ist.

6. Leuchte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fläche der Zusatzlinse (2) geschliffen und geätzt oder mit einer genarbten Struktur versehen wird.