DE69106016T2 - Illumination device producing a fan-shaped light beam. - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung, die insbesondere dazu geeignet ist, vertikale oder ebene Flächen wie beispielsweise die Vorderseiten von Gebäuden, Hauseingänge, Decken oder allgemein Innenwände zu beleuchten, und die auch geeignet ist eine beliebige Fläche (mit einer beliebigen räumlichen Neigung) oder einen Bereich von Freiflächen wie beispielsweise Gärten und ähnlichem zu beleuchten.The present invention relates to a lighting device which is particularly suitable for illuminating vertical or flat surfaces such as the fronts of buildings, house entrances, ceilings or interior walls in general, and which is also suitable for illuminating any surface (with any spatial inclination) or an area of open spaces such as gardens and the like.
Verschiedene Argen von Vorrichtungen für die oben beschriebene Funktion sind bereits bekannt. Das Konferenzprotokoll des 1988 TEE Industry Applications Society Annual Meeting beschreibt die Verwendung einer kombinierten optischen Brechungs-Reflektionsanordnung, die in Verbindung mit einem eine asymmetrische Verteilung erzeugenden Reflektorsystem verwandt wird.Various types of devices for the above-described function are already known. The proceedings of the 1988 TEE Industry Applications Society Annual Meeting describe the use of a combined optical refraction-reflection arrangement used in conjunction with a reflector system producing an asymmetric distribution.
Um beispielsweise die Vorderseiten von Gebäuden zu beleuchten, werden leistungsfähige Scheinwerfer oder Punktstrahler benutzt, die in einem geeigneter Abstand vom Gebäude angeordnet sind und ihre Lichtstrahlen auf die Vorderseiten werfen.For example, to illuminate the front of buildings, powerful spotlights or spotlights are used, which are arranged at a suitable distance from the building and project their light beams onto the front.
Diese Punktstrahler erzeugen einen Lichtfluß der nur teilweise auf die Vorderseite des Gebäudes fällt und diese beleuchtet, an der sie angeordnet sind. Ein großer Teil des Flusses verschwindet tatsächlich in dem das Gebäude umgebenden Raum.These spotlights produce a flow of light that only partially falls on and illuminates the front of the building where they are positioned. A large part of the flow actually disappears into the space surrounding the building.
Die ersichtliche Folge davon ist eine nur minimale Ausnutzung der Leistung der Punktstrahler und eine große Energieverschwendung, was hohe Beleuchtungskosten zur Folge hat. Diese Punktstrahler erzeugen weiterhin einen Lichtstrahl (gewöhnlich konisch), der Personen, die sich im Lichtstrahl selbst befinden, wie beispielsweise die Bewohner des Gebäudes, die aus ihren Fenstern herausschauen, oder die Bewohner von naheliegenden beleuchteten Gebäuden durch die Diffusion des gestreuten Lichtes blenden.The obvious consequence of this is minimal utilization of the spotlights' power and a large waste of energy, resulting in high lighting costs. These spotlights also produce a beam of light (usually conical) which dazzles people in the beam itself, such as the building's occupants looking out of their windows or the occupants of nearby illuminated buildings, due to the diffusion of the scattered light.
Es sind auch Punktstrahler bekannt, die dazu benutzt werden, bestimmte Bereiche von Gebäuden beispielsweise die Ausgänge zu beleuchten. Diese Punktstrahler sind auf Haltern angeordnet, die von der Vorderseite des Gebäudes um eine kurze Strecke (wenigstens etwa 10cm) vom Gebäude vorstehen und einen Lichtstrahl erzeugen, der auf den Ausgangsbereich, den Eingang oder die Haupttür fällt.There are also spotlights that are used to illuminate certain areas of buildings, such as exits. These spotlights are mounted on brackets that protrude a short distance (at least about 10cm) from the front of the building and emit a beam of light that falls on the exit area, entrance or main door.
Auch in diesem Fall wird in der oben beschriebenen Weise das Licht für die Beleuchtung minimal ausgenutzt, wohingegen der größere Teil des durch die Punktstrahler erzeugten Lichtes verschwendet wird. Aus diesen Gründen werden Punktstrahler mit hoher Leistung verwandt, was einen nachteiligen Einfluß auf ihre Kosten und auf die Kosten der tatsächlichen Beleuchtung hat. Eine Anordnung derartiger Punktstrahler nahe an dem Gebäude ist manchmal auch aufgrund der Tatsache problematisch, daß die oben erwahnten vorstehenden Halter vorgesehen sind.In this case too, in the manner described above, the light for illumination is used to a minimum, whereas the larger part of the light produced by the spotlights is wasted. For these reasons, spotlights with high power are used, which has a detrimental effect on their cost and on the cost of the actual lighting. The arrangement of such spotlights close to the building is sometimes also problematic due to the fact that the above-mentioned protruding holders are provided.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Beleuchtungsvorrichtung der oben erwähiten Art zu schaffen, die einen hohen Wirkungsgrad hat, d. h. bei der die Vergeudung des erzeugten Lichtes sehr niedrig ist, wodurch es dann möglich wird, gewünschte Bereiche in optimaler Weise zu beleuchten, und sehr niedrige Betriebskosten verglichen mit denen ähnlicher bekannter Vorrichtungen vorliegen.The aim of the present invention is therefore to provide a lighting device of the type mentioned above which has a high efficiency, i.e. in which the waste of the light produced is very low, which then makes it possible to illuminate desired areas in an optimal manner and has very low operating costs compared to those of similar known devices.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung dieser Art vorzuschlagen, die es erlaubt, nur bestimmte gewünschte Bereiche wie beispielsweise die Vorderseite, die Ausgänge oder die Haupttüren von Gebäuden zu beleuchten, ohne auch die dazu benachbarten Bereiche auszuleuchten.Another aim of the invention is to propose a device of this type which makes it possible to illuminate only certain desired areas, such as the front, the exits or the main doors of buildings, without also illuminating the adjacent areas.
Ein weiteres Ziel besteht darin, eine Vorrichtung zu schaffen, die eine im wesentlichen gleichmäßige Beleuchtung der gewünschten Bereiche ohne Verwendung von Lichtquellen mit hoher Leistung ermöglicht.Another object is to provide a device that enables substantially uniform illumination of the desired areas without the use of high power light sources.
Noch ein Ziel besteht darin, eine Vorrichtung zu schaffen, die es erlaubt, die Vorderseiten, Türen oder Ausgänge von Gebäuden zu beleuchten, ohne daß Halter benötigt werden, die von diesen Vorderseiten vorstehen und ohne daß Halter erforderlich sind, die in einem Abstand von den Gebäuden angeordnet sind.Another aim is to provide a device that allows the fronts, doors or exits of buildings to be illuminated without the need for supports projecting from these fronts and without the need for supports located at a distance from the buildings.
Noch ein Ziel besteht darin, eine Vorrichtung zu schaffen, die in im wesentlichen ähnlicher Weise sowohl zum Beleuchten von Wänden, Decken oder Böden im Inneren von Gebäuden als auch zum Beleuchten von Bereichen außerhalb derartiger Gebäude verwandt werden kann.Another aim is to create a device which can be used in a substantially similar manner both for illuminating walls, ceilings or floors inside buildings and for can be used to illuminate areas outside such buildings.
Diese und andere Ziele werden für den Fachmann auf dem vorliegende Gebiet ersichtlich durch eine Vorrichtung erreicht, wie sie im Anspruch 1 beansprucht wird.These and other objects will be apparent to those skilled in the art by a device as claimed in claim 1.
Zum besseren Verstandnis der vorliegenden Erfindung sind die folgenden Zeichnungen ausschließlich als ein Beispiel und in keiner Weise beschränkend beigefügt in denenFor a better understanding of the present invention, the following drawings are attached purely as an example and in no way limiting, in which
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt,Fig. 1 shows a perspective view of a preferred embodiment of the invention,
Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Linie II-II in Fig. 1 zeigt,Fig. 2 shows a sectional view along the line II-II in Fig. 1 ,
Fig. 3 eine Schnittansicht längs der Linie III-III in Fig. 2 zeigt,Fig. 3 shows a sectional view along the line III-III in Fig. 2,
Fig. 4 eine Schnittansicht längs der Linie IV-IV in Fig. 3 zeigt,Fig. 4 shows a sectional view along the line IV-IV in Fig. 3 ,
Fig. 5 ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt,Fig. 5 shows another embodiment of the invention,
Fig. 6 und 7 zwei verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen undFig. 6 and 7 show two different embodiments of the invention and
Fig. 8 eine photometrische Kurve der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Vorrichtung zeigt.Fig. 8 shows a photometric curve of the device shown in Figs. 1 to 4.
Insbesondere in den Fig. 1 bis 4 ist eine Beleuchtungsvorrichtung (oder ein Gerät) dargestellt, das allgemein mit 1 bezeichnet ist und zwei Lichtquellen 2 sowie ein Refraktorelement 3 umfaßt, das mit einem Halteelement oder einem Unterteil 4 verbunden ist. Dieses Refraktorelement und das Unterteil bilden einen Kastenkörper, in dessen Innenraum 5 die Lichtquellen 2, angeordnet sind,wobei das Refraktorelement 3 und das Unterteil mit wenigstens einer Schraube 6 verbunden sind.In particular, in Figures 1 to 4, a lighting device (or a device) is shown, which is generally designated 1 and comprises two light sources 2 and a refractor element 3, which is connected to a holding element or a lower part 4. This refractor element and the lower part form a box body, in the interior 5 of which the light sources 2 are arranged, the refractor element 3 and the lower part being connected by at least one screw 6.
Zwischen den Elementen 3 und 4 befindet sich ein Standarddichtungselement 7. Das Refraktorelement 3 ist insbesondere ein transparentes Element mit einer einzigen Achse, das vorzugsweise aus einem bekannten Rillenglas besteht und im wesentlichen einen trapezförmigen Querschnitt hat. Dieses Refraktorelement macht es möglich, aus einem Standardlichtstrahl, der von den Quellen 2 erzeugt wird, einen im wesentlichen flügelförmigen Lichtstrahl zu erzeugen, der im Raum wie ein Fächer verläuft.Between the elements 3 and 4 there is a standard sealing element 7. The refractor element 3 is in particular a transparent element with a single axis, preferably made of a known grooved glass and having a substantially trapezoidal cross-section. This refractor element makes it possible to obtain from a standard light beam emitted by the sources 2 to produce an essentially wing-shaped beam of light that spreads like a fan through the room.
Auf jeder der schrägen Seiten 8 des Refraktorelementes 3 befindet sich eine Lichtquelle 2, deren Achse im wesentlichen unter einem rechten Winkel zu dieser Seite 8 verläuft.On each of the oblique sides 8 of the refractor element 3 there is a light source 2, the axis of which runs essentially at a right angle to this side 8.
Das erlaubt es, eine bessere Beleuchtungswirkung des Gerätes 1 zu erzielen, wobei diese Wirkung dadurch geändert werden kann, daß der Abstand zwischen jeder Lichtquelle und dem Refrakzorelement 3 geändert wird. Letzteres umfaßt einen Parabolspiegel 9, eine Standardglühlampe 10, vorzugsweise eine Halogenglühlampe mit niedriger Leistung, die durch ein Reflektorelement 11 teilweise abgeschirmt ist, und eine Querplatte 12, die unter rechten Winkeln zur Lampe angeordnet ist.This makes it possible to obtain a better lighting effect of the device 1, which effect can be varied by varying the distance between each light source and the refractor element 3. The latter comprises a parabolic mirror 9, a standard incandescent lamp 10, preferably a low-power halogen incandescent lamp, partially shielded by a reflector element 11, and a transverse plate 12 arranged at right angles to the lamp.
Jede der Lichtquellen 2 ist mit einem Hafter 10 (Lampensokkel) verbunden und wird vorzugsweise über einen Transformator 14 versorgt der vom Unterteil 4 gehalten ist. Dieser Transformator hat eine für beide Lichtquellen ausreichende Größe. Die Fig. 2 und 3 zeigen weiterhin ein elektrisches Anschlußelement (Anschlußplatte) 15, das mit dem Transformator verbunden ist und vorzugsweise mit einer Schmelzsicherung (nicht dargestellt) versehen ist, um für einen elektrischen Schutz der Vorrichtung zu sorgen.Each of the light sources 2 is connected to a holder 10 (lamp base) and is preferably supplied via a transformer 14 which is held by the base 4. This transformer is of a size sufficient for both light sources. Figs. 2 and 3 also show an electrical connection element (connection plate) 15 which is connected to the transformer and is preferably provided with a fuse (not shown) in order to provide electrical protection for the device.
Das Vorhandensein des Transformators 14, der wesentlich ist, erlaubt es die Lampen 10 zu versorgen und sie voll zu nutzen sowie ihre Lebensdauer zu verlängern. Dieser Transformator kann in den Innenraum 5 eingesetzt oder hinter der Vorrichtung angeordnet sein.The presence of the transformer 14, which is essential, allows the lamps 10 to be powered and to be used to their full potential, as well as to extend their lifespan. This transformer can be inserted into the interior 5 or located behind the device.
Ein weiteres kennzeichendes Merkmal der Vorrichtung 1 besteht darin, daß die Quellen 2 unter einem Winkel zueinander vorzugsweise bezüglich einer gemeinsamen vertikalen Achse (beispielsweise der Achse, die mit der Achse der Schraube 6 zusammenfällt) unter Winkel zwischen 35º und 50º angeordnet sind.Another characteristic feature of the device 1 is that the sources 2 are arranged at an angle to each other preferably with respect to a common vertical axis (for example the axis coinciding with the axis of the screw 6) at an angle of between 35º and 50º.
Aufgrund dieser Anordnung und durch die Verwendung von Lampen 10, deren photometrische Körper für die Lichtaussendung Querschnitte (gewöhnlich elliptische) haben, bei denen das Verhältnis zwischen der größeren sind der kleineren Achse gleich oder größer als 10 ist, wird eine Beleuchtung über einen Bogen von wenigstens 120º erzielt.Due to this arrangement and the use of lamps 10 whose photometric bodies for light emission have cross-sections (usually elliptical) in which the ratio between the major and minor axes is equal to or greater than 10, illumination over an arc of at least 120º is achieved.
Ein Beispiel dafür ist in Fig. 8 dargestellt, wobei der Querschnitt des photometrischen Körpers von zwei 50-Watt-Lampen die unter 80º zueinander angeordnet sind, zwischen den Punkten K und W liegt, zwischen denen ein Bogen von etwa 160º besteht.An example of this is shown in Fig. 8, where the cross-section of the photometric body of two 50-watt lamps arranged at 80º to each other lies between the points K and W, between which there is an arc of about 160º.
Vorzugsweise können der Abstand und die reziproke Winkelstellung der Lichtquellen dadurch verändert werden, daß beispielsweise jede Lampe mit einer Zahnleiste (nicht dargestellt) in Form eines Kreisbogens verbunden wird, die mit einem Zahnradgetriebe zusammenarbeitet, das von der Außenseite der Vorrichtung 1 betrieben werden kann.Preferably, the distance and the reciprocal angular position of the light sources can be varied by, for example, connecting each lamp to a rack (not shown) in the form of a circular arc, which cooperates with a gear train that can be operated from the outside of the device 1.
Abgesehen von dieser Möglichkeit den Abstand und die gegenseitige Winkelstellung zwischen den Lichtquellen zu ändern, ist es auch möglich, sehr genau die Winkelstellung der Längsebene des Lichtstrahles zu ändern, um eine gleichförmigere Beleuchtung der beleuchteten Fläche zu erzielen.Apart from this possibility of changing the distance and the mutual angular position between the light sources, it is also possible to change very precisely the angular position of the longitudinal plane of the light beam in order to achieve a more uniform illumination of the illuminated area.
Das kann beispielsweise von der Außenseite der Vorrichtung dadurch erreicht werden, daß eine passende Schraube 20 eingestellt wird, die an einem Ende 21 im Inneren des Innenraumes 5 der Vorrichtung 1 ein Zahnrad 22 trägt, über das wenigstens ein gewindeartiges Element 23 vor- und zurücklaufen kann, das seinerseits mit zwei elastischen Platten 24 verbunden ist, die mit jedem Halter 13 der Parabolspiegel 9 verbunden sind.This can be achieved, for example, from the outside of the device by adjusting a suitable screw 20 which carries a gear 22 at one end 21 inside the interior 5 of the device 1, over which at least one thread-like element 23 can run back and forth, which in turn is connected to two elastic plates 24 which are connected to each holder 13 of the parabolic mirrors 9.
Das Element 23 arbeitet insbesondere mit einem festen Stift 25 zusammen, der vor jeder Platte 24 angeordnet und mit dem Unterteil 4 verbunden ist, mit dem auch die Platten verbunden sind. Das ermöglicht eine genauere Wirkung des Elementes 23 auf diese Platten und erlaubt eine genaue Einstellung der räumlichen Neigung der Lichtquellen bezüglich einer Beleuchtungslängsfläche.The element 23 cooperates in particular with a fixed pin 25 arranged in front of each plate 24 and connected to the base 4 to which the plates are also connected. This allows a more precise action of the element 23 on these plates and allows a precise adjustment of the spatial inclination of the light sources with respect to a longitudinal illumination surface.
Die fragliche Vorrichtung, die in den Figuren dargestellt ist, erlaubt es, eine Fläche wie beispielsweise die Vorderseite eines Gebäudes, einen Garten oder ähnliches mit einem üblicherweise fächerförmigen Lichtflügel zu beleuchten.The device in question, shown in the figures, allows to illuminate an area such as the front of a building, a garden or the like with a conventional fan-shaped light wings to illuminate.
Wie es erwähnt wurde kann dieser Lichtflügel unter verschiedenen Winkeln bezüglich einer festgelegten Längsfläche angeordnet werden. Bei einer Vorrichtung 1 mit wenigstens zwei Lichtquellen 2 erzeugen diese vorzugsweise Lichtstrahlen, die einander wenigstens an einem Teil der beleuchteten Fläche überlagern. Fig. 5 zeigt ein weiters Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dieses Ausführungsbeispiel hat im Gegensatz zu dem im vorhergehenden beschriebenen Beispiel drei Lichtquellen, die unter einem Winkel zueinander angeordnet sind. Im übrigen sind die Merkmale des in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiels die gleichen wie die des Ausführungsbeispiels in Fig. 5, in der Bauteile, die der bereits beschriebenen Bauteilen entsprechen, die gleichen Bezugszeichen tragen.As mentioned, this light wing can be arranged at different angles with respect to a fixed longitudinal surface. In a device 1 with at least two light sources 2, these preferably generate light beams that overlap one another at least on part of the illuminated surface. Fig. 5 shows a further embodiment of the invention. In contrast to the example described above, this embodiment has three light sources that are arranged at an angle to one another. Otherwise, the features of the embodiment shown in Figs. 1 to 4 are the same as those of the embodiment in Fig. 5, in which components that correspond to the components already described have the same reference numerals.
Die Fig. 6 und 7 zeigen schließlich ein Beleuchtungssystem, bei dem zwei der in den Fig. 1 und 5 dargestellten und anhand dieser Figuren beschriebenen Vorrichtungen in bekannter Weise zusammengesetzt sind.Finally, Figs. 6 and 7 show a lighting system in which two of the devices shown in Figs. 1 and 5 and described with reference to these figures are assembled in a known manner.
Das erlaubt eine Beleuchtung gleichfalls mittels eines fächerförmigen Lichtflügels unter verschiedenen Winkeln bis zu 360º. Die Fig. 6 und 7 zeigen Bauteile (die dieselben Bezugszeichen tragen), die den bereits bei der Beschreibung der vorhergehenden Figuren beschriebenen entsprechen. Auf diese Bauteile wird im folgenden daher kein Bezug genommen.This also allows illumination using a fan-shaped light wing at different angles up to 360º. Figures 6 and 7 show components (which have the same reference numerals) that correspond to those already described in the description of the previous figures. These components are therefore not referred to in the following.
Die Beleuchtungsvorrichtung gemäß der Erfindung erlaubt es, irgendeine Fläche wie beispielsweise die Vorderseiten von Gebäuden oder deren Teile, Gärten oder ähnliches in optimaler Weise mit einem fächerförmigen Lichtflügel zu beleuchten.The lighting device according to the invention allows any surface such as the front sides of buildings or parts thereof, gardens or the like to be optimally illuminated with a fan-shaped light wing.
Diese Beleuchtung wird unter Verwendung von Lampen niedriger Leistung und mit einer erzeugten Verschwendung des Lichtstrahles erzielt, die so minimal wie möglich ist. Das ermöglicht maximale Ergebnisse mit minimalen Beleuchtungskosten.This lighting is achieved using low power lamps and with a generated waste of the light beam that is as minimal as possible. This allows for maximum results with minimal lighting costs.
Eine Vorrichtung, die nach Maßgabe der Erfindung ausgebildet ist, ist darüberhinaus kompakt, leicht und einfach zu installieren. Sie erlaubt einen einfachen Austausch der Lampen, wenn diese ausfallen, und kann leicht den zu beleuchtenden Flächen zugeordnet angeordnet werden.A device designed according to the invention is also compact, lightweight and easy to install. It allows easy replacement of the lamps, if these fail, and can be easily arranged according to the areas to be illuminated.
Es können ersichtlich verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung in Betracht gezogen werden (bei denen beispielsweise jede Lichtquelle mit ihrem eigenen Refraktorelement verbunden ist), ohne den Bereich dieses Patentes zu verlassen.Obviously, various embodiments of the invention can be envisaged (for example, in which each light source is connected to its own refractor element) without departing from the scope of this patent.
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