NO115206B - - Google Patents

Description

Speilende-dioptrisk anordning for elektrisk belysning. Specular-dioptric device for electric lighting.

Oppfinnelsen vedrører en optisk anordningThe invention relates to an optical device

for å rette det lys, som kommer fra en elektrisk lampe, og er sammensatt av avtrappete prismer av et gjennomskinnelig materiale som danner en omdreiningsflate rundt lyskildens symmetri- to direct the light, which comes from an electric lamp, and is composed of stepped prisms of a translucent material which form a surface of revolution around the light source's symmetry-

akse. Systemet av prismer er bygget opp av et, to eller flere støpestykker av gjennomskinnelig plastmateriale eller av glass og virker ved total refleksjon samt refraksjon. axis. The system of prisms is made up of one, two or more castings of translucent plastic material or of glass and works by total reflection and refraction.

Oppfinnelsen består i en speilende-dioptrisk anordning for elektrisk belysning, omfattende i kombinasjon med en understøttelse for en lys-kilde, et antall konkave støpestykker eller deler av gjennomskinnelig materiale som kan være koaksialt forenet langs kantene for å danne en blokk, som utgjør et system av avtrappete pris- The invention consists in a specular-dioptric device for electric lighting, comprising in combination with a support for a light source, a number of concave moldings or parts of translucent material which can be coaxially united along the edges to form a block, constituting a system of staggered price-

mer dannet ved omdreiningsflater sentrert om lyskildens symmetriakse, og med rette eller krumme generatriser, idet prismene er anbragt i parallelle plan i forhold til lampens ekvatorplan, more formed by surfaces of revolution centered on the light source's axis of symmetry, and with straight or curved generatrices, the prisms being placed in parallel planes in relation to the lamp's equatorial plane,

av hvilke prismer de som er anbragt oventil har større dimensjoner enn de øvrige prismer og er anordnet således at lysstrålene fra lampen, of which prisms, those placed above have larger dimensions than the other prisms and are arranged so that the light rays from the lamp,

som treffer innsiden av prismene, ledes til ut-sidene av prismene hvor strålene underkastes total refleksjon og går ut fra prismenes undersider, gjennom omdreiningsflater med krumme eller rette generatriser, men uten at lysstrålene som går ut fra et første prisme treffer det prisme som ligger umiddelbart under dette, idet strålene brytes i nevnte undersider, idet videre de pris- that hits the inside of the prisms, is led to the outside of the prisms where the rays are subjected to total reflection and exit from the undersides of the prisms, through surfaces of revolution with curved or straight generatrices, but without the light rays that exit from a first prism hitting the immediately adjacent prism below this, as the rays are refracted in the aforementioned undersides, as further the pris-

mer som ligger i de lavere parallelle plan har mindre dimensjoner og virker bare ved reflek- more that lie in the lower parallel planes have smaller dimensions and only work by reflec-

sjon.tion.

Anordningen gir en meget gunstig dirige-The device provides a very favorable directi-

ring av lysstålene, som for størstedelen opp-fanges av prismene slik at en mer eller mindre åpen lyskjeglefordeling kan fåes, eftersom anordningen er av den såkalte utstrakte eller den intense type, hvorved muliggjøres at man kan ring of the light beams, which for the most part are captured by the prisms so that a more or less open light cone distribution can be obtained, since the device is of the so-called extended or intense type, which makes it possible to

unngå blending utenfor lyskj eglen som frem-bringes av anordningen. avoid glare outside the cone of light produced by the device.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser en belysningsanordning som gjør buk av oppfinnelsen sett delvis i snitt og delvis utenifra. Den viste utførelse omfatter et antall støpte gjennomskinnelige plaststykker, en sylindrisk del, og midler for å feste anordningen til lampen, og hvor lysstrålenes baner gjennom anordningen er vist, idet prismene i dette tilfelle tilveiebringer en lysfordeling av den intense type. Fig. 2 viser anordningen i fig. 1 sett ovenifra. Fig. 3 viser et snitt gjennom et prisme méd total refleksjon. Fig. 4 viser montasje av lampen på en vertikal flate, for hvilket øyemed anordningen er forsynt med en understøttelse som letter ønsket dirigering av strålebundten. Fig. 5 viser montasje for anvendelse i fri-luft. Fig. 1 viser en belysningsanordning omfattende en lysstrålerettende innretning utformet ifølge oppfinnelsen og bestående av tre støpe-stykker 1, 5 og 6 av gjennomskinnelig plastmateriale, hvert med form av et rotasjonslegeme. De tre stykker er koaksiale og i deres felles akse er det anordnet en glødelampe 8 i en passende holder. The invention shall be described in more detail with reference to the drawings, where: Fig. 1 shows a lighting device which makes the belly of the invention seen partly in section and partly from the outside. The embodiment shown comprises a number of molded translucent plastic pieces, a cylindrical part, and means for attaching the device to the lamp, and where the paths of the light rays through the device are shown, the prisms in this case providing a light distribution of the intense type. Fig. 2 shows the device in fig. 1 set from above. Fig. 3 shows a section through a prism with total reflection. Fig. 4 shows assembly of the lamp on a vertical surface, for which purpose the device is provided with a support that facilitates the desired routing of the beam beam. Fig. 5 shows assembly for use in the open air. Fig. 1 shows a lighting device comprising a light beam straightening device designed according to the invention and consisting of three casting pieces 1, 5 and 6 of translucent plastic material, each in the shape of a rotary body. The three pieces are coaxial and in their common axis an incandescent lamp 8 is arranged in a suitable holder.

Det nederste stykke 1 ligger under lampens ekvatorplan svarende til horisontalplanet gjennom glødetråden, og består av et større øvre prisme 2 som i sin helhet ligger under nevnte ekvatorplan, og et antall mindre nedenfor lig-gende prismer slik som 3 og 4 som danner en avtrappet flate. Hele dette stykket er avsluttet i en nedre åpning 20. Hver av de øvre støpestyk-ker 5 og 6 er dannet av et enkelt stort prisme anbragt i lampens ekvatorsone eller over denne med en høyde som varierer med de ønskete lys-forhold. Over det øvre stykke 6 er der en sylindrisk skjerm 7 av et gjennomskinnelig materiale. Hver av støpestykkene er anordnet således at de individuelt er lette å støpe, idet den lette fremstilling er grunnen til at anordningen består av forskjellige deler sammenbygget slik at den danner et hele. The lowermost piece 1 lies below the lamp's equatorial plane, corresponding to the horizontal plane through the filament, and consists of a larger upper prism 2 which lies entirely below said equatorial plane, and a number of smaller prisms lying below, such as 3 and 4, which form a stepped surface . This entire piece is finished in a lower opening 20. Each of the upper moldings 5 and 6 is formed by a single large prism placed in the equatorial zone of the lamp or above this with a height that varies with the desired light conditions. Above the upper piece 6 there is a cylindrical screen 7 of a translucent material. Each of the castings is arranged so that they are individually easy to cast, the ease of manufacture being the reason why the device consists of different parts assembled so that it forms a whole.

Detaljene ved snittet i fig. 1 viser formen av prismet 2 for støpestykket 1, som virker ved total refleksjon og divergerende utstråling. Innsiden av prismet 2 er en avkortet kjegle med rett generatrise anordnet på skrå under en viss vinkel i forhold til vertikalen. Yttersiden er også en avkortet kjegle med en generatrise forløpende under en vinkel som avviker fra den førstnevnte i motsatt retning til vertikalen. Videre er der en nedre flate med en generatrise som delvis er rett og delvis konkav. Den krummete del av denne generatrise forløper efter en sirkel med sitt sentrum i den nedre del av tegningen. Formen er slik at en stråle R,, som kommer fra lyskilden avbøyes fra innsiden, idet den underkastes total innvendig refleksj on fra ytterflaten, og strålen går ut som vist ved R/ gjennom den nedre flate efter å være blitt avbøyet av denne. Strålen R2får en lignende avbøyning, idet den går ut som en stråle R2' fra undersiden. Strålen R2' divergerer fra strålen R/. The details of the cut in fig. 1 shows the shape of the prism 2 for the casting 1, which works by total reflection and divergent radiation. The inside of the prism 2 is a truncated cone with a straight generatrix arranged obliquely at a certain angle in relation to the vertical. The outer side is also a truncated cone with a generatrix running at an angle that deviates from the former in the opposite direction to the vertical. Furthermore, there is a lower surface with a generatrix which is partly straight and partly concave. The curved part of this generatrix follows a circle with its center in the lower part of the drawing. The shape is such that a ray R, which comes from the light source is deflected from the inside, being subjected to total internal reflection from the outer surface, and the ray exits as shown at R/ through the lower surface after being deflected by it. The beam R2 receives a similar deflection, as it exits as a beam R2' from the underside. The ray R2' diverges from the ray R/.

Strålebrytningsprismene 3 og 4 for støpe-stykket 1 danner, sammen med de prismer som The refracting prisms 3 and 4 for the casting piece 1 form, together with the prisms which

er anordnet mellom dem, en glatt innside med en generatrise som krummer seg om to forskjellige sentre, et er lampens sentrum, og det annet is arranged between them, a smooth interior with a generatrix curving about two different centers, one being the center of the lamp, and the other

ligger i den nedre del av tegningen. Disse prismer utgjør en avtrappet flate for et omdreinings-legeme idet denne avtrapning ligger på anordningens utside, og hvert prisme har en ytterflate i form av en avkortet kjegle med rett og stort sett vertikal generatrise, samt en under-side i form av en avkortet kjegle med rett generatrise som konvergerer mot anordningens sentrum. Lysstråler U,, U2, U3, U4avbøyes ifølge de baner som vises på tegningen og går ut som vist ved U/, U2\U3', U/, med et skrått forløp som fremgår av tegningen. Strålene U/ og U2' konvergerer mot hverandre, mens de andre stråler U3' og U4' divergerer fra hverandre. Dette skjer for å oppnå den ønskete fordeling av lyset. is located in the lower part of the drawing. These prisms constitute a stepped surface for a body of revolution, as this step is on the outside of the device, and each prism has an outer surface in the form of a truncated cone with a straight and largely vertical generatrix, as well as an underside in the form of a truncated cone with straight generatrix converging towards the center of the device. Light rays U,, U2, U3, U4 are deflected according to the paths shown in the drawing and exit as shown at U/, U2\U3', U/, with an oblique course as shown in the drawing. The rays U/ and U2' converge towards each other, while the other rays U3' and U4' diverge from each other. This happens to achieve the desired distribution of the light.

Hva angår de enkelte prismer 5 og 6, som gir total refleksjon og konvergerende utstråling, så har hver av disse en innside som er en avkortet kjegleflate med rett generatrise forløpen-de noe på skrå i forhold til vertikalen. Utsiden kan være en avkortet kj egle med rett generatrise hellende i forhold til vertikalen, men under en større vinkel eller den kan være en omdreiningsflate med krum generatrise. Undersiden er en flate med konveks generatrise som kan være en sirkelbue med forskjellig radius og med sentrum i den øvre del av figuren, eller generatrisen kan være en blanding av rette og krumme linjer. Prismene er anordnet således at strålene Sp S2, T,, T2avbøyes fra innsiden med total refleksjon fra utsiden, og avbøyes i undersiden, slik at de går ut som stråler S,', S2', Ty, T2', idet stråle-knippene som går ut fra samme prisme krysses like efterat de har forlatt prismet, foråt strålene som forlater den indre del av prismet ikke skal treffe mot det prisme som ligger umiddelbart under. As regards the individual prisms 5 and 6, which provide total reflection and converging radiation, each of these has an inside which is a truncated cone surface with a straight generatrix running somewhat obliquely in relation to the vertical. The outside can be a truncated cone with a straight generatrix inclined to the vertical, but at a greater angle or it can be a surface of revolution with a curved generatrix. The underside is a surface with a convex generatrix which can be a circular arc with a different radius and with the center in the upper part of the figure, or the generatrix can be a mixture of straight and curved lines. The prisms are arranged so that the rays Sp S2, T,, T2 are deflected from the inside with total reflection from the outside, and are deflected on the underside, so that they exit as rays S,', S2', Ty, T2', the beam bundles which emanating from the same prism are crossed immediately after they have left the prism, so that the rays leaving the inner part of the prism should not strike the prism immediately below.

Den sylindriske skjerm 7 samler det lys som kommer fra lampens øvre del, og kan gi en viss grad av indirekte belysning. Skjermen kan even-tuelt være kulørt og/eller gjennomskinnelig og kan således tjene som et dekorativt element. Den tjener også som et kjøleelement for lampen ved å virke som en skorsten. Den frembragte kjøleluftstrøm vises på tegningen ved pilene F,, F2. Skjermen 7 kan også ha annen form, særlig da en avkortet kjegleform. The cylindrical screen 7 collects the light coming from the upper part of the lamp, and can provide a certain degree of indirect lighting. The screen can optionally be colored and/or translucent and can thus serve as a decorative element. It also serves as a cooling element for the lamp by acting as a chimney. The generated cooling air flow is shown in the drawing by the arrows F,, F2. The screen 7 can also have a different shape, in particular a truncated cone shape.

Da prismene 2, 5 og 6, som virker ved total refleksjon, er de som samler opp den største lysmengde, vil lysfordelingen i den utsendte lyskj egle være avhengig av disses relative dimensjoner og geometriske form, særlig ved bunnen, dvs. hvor strålene går ut efter å være blitt av-bøyet ved refraksjon, hvorfor undersidene kan være mer eller mindre konvekse i prismene 5 og 6, hvorved tilveiebringes konvergerende ut^stråling, og konkav eller flat for prismet 2, slik at der fåes en divergerende utstråling av lysstrålene fra samme prisme. De prismer som er vist på tegningene er bare ment som eksempler på de forskjellige utformninger som kan komme til anvendelse. Det må gjøres oppmerksom på at fra hvert prisme går der ut en bestemt lys-kjegle, idet disse lyskj egler overlagrer hverandre for å frembringe den totale lyskj egle, hvorved fåes en lysfordeling i overensstemmelse med gitt og ønsket form. Since prisms 2, 5 and 6, which work by total reflection, are the ones that collect the largest amount of light, the light distribution in the emitted light cone will depend on their relative dimensions and geometric shape, especially at the bottom, i.e. where the rays exit after being deflected by refraction, which is why the undersides can be more or less convex in the prisms 5 and 6, whereby converging radiation is provided, and concave or flat for the prism 2, so that a divergent radiation of the light rays from the same prism. The prisms shown in the drawings are only intended as examples of the various designs that can be used. It must be noted that from each prism a specific cone of light goes out, as these cones of light superimpose each other to produce the total cone of light, whereby a light distribution is obtained in accordance with the given and desired shape.

Som vist i fig. 1 og 2 er et boss 12, som tjener som understøttelse for skjermen 7 og lampe-holderen, festet ved hjelp av en mutter 13 anordnet på et bestemt sted på en skruetapp 14 og oventil forsynt med en låsemutter 15. Ved å justere stillingen av bosset 12 på tappen 14, blir det mulig å anbringe lampens 8 sentrum på riktig høyde, slik at senteret for utsendt lys fra lyskilden anbringes på gunstigst mulig sted. Prismet 6 festes til skjermen 7 ved hjelp av en bolt 9 som forener den nedre del av skjermen 7 med kantflensen 10 for prismet 6. Prismet 5 for-enes med prismet 6 ved overflatekontakt med en flens 11, og det samme gjentar seg mellom prismene 1 og 5. Det er således mulig å anvende et forenende element eller en oppløsning eller en spesiell sement for plastmateriale, e. 1. type av bolt som forbinder delene 6 og 7. Åket 16 under-støtter skjermen 7 fra bosset 12. Fig. 3 viser i detalj utformingen av det øvre prisme 5 i fig. 1 i noe modifisert utforming, samt banene for lysstrålene gjennom dette prisme når det er spørsmål om å gi det en form som tillater ' maksimal reduksjon av materialmeng-de i prismet. For dette øyemed er utsiden 17 en omdreiningsflate hvis generatrise er en kurve i form av en logaritmisk spiral. Der kan sees av figuren hvorledes strålen V4går ut fra lyskilden, treffer innsiden 18 under en vinkel I, hvilken innside er svakt konisk og brytes under en vinkel M i forhold til perpendikulæren på flaten 18. Den avbøyete stråle V4' treffer ytterflaten 17 under en vinkel N i forhold til perpendikulæren på flaten 17, idet vinkelen N er litt større enn vinkelgrensen for det gjennomskinnelige stoff, slik at strålen V4' underkastes full-stendig refleksjon. Den reflekterte stråle V4" treffer den nedre flate 19 under en vinkel P i forhold til perpendikulæren på nevnte flate, som er en rotasjonsflate med en generatrise i form av en rett linje og en kurve. Strålen går ut som vist ved V4" ved refraksjon under en vinkel Q i forhold til vertikalen. Hvis vinkelen N er konstant, vil den komplementære vinkel 90°—N° også være konstant, og følgelig vil denne karak-teristikk bringe den ytre profil 17 av prismet i overensstemmelse med den såkalte logaritmiske spiralkurve. Hvis vinkelen N er konstant for alle innfallende stråler V0', V/, V2', Vs' og V4', vil strålene som engang er reflektert være tilbøye-lige til å konvergere mot et sentrum beliggende i tegningens nedre del, og de stråler som går ut fra utsiden vil krysse hverandre på en liten av-stand fra anordningens overflate. Fig. 4 viser utstyret for å understøtte anordningen 22 leddbart ved hjelp av en arm 23 til et stykke 24 som er festet på skrue-tappen 14, samt midler ved hjelp av hvilke ledd-forbindelsens skråhet kan varieres. På denne måte kan lyskj eglen dirigeres i ønsket retning. As shown in fig. 1 and 2 is a boss 12, which serves as a support for the screen 7 and the lamp holder, fixed by means of a nut 13 arranged in a specific place on a screw stud 14 and provided at the top with a lock nut 15. By adjusting the position of the boss 12 on the pin 14, it becomes possible to place the center of the lamp 8 at the correct height, so that the center of emitted light from the light source is placed in the most favorable possible place. The prism 6 is attached to the screen 7 by means of a bolt 9 which unites the lower part of the screen 7 with the edge flange 10 of the prism 6. The prism 5 is united with the prism 6 by surface contact with a flange 11, and the same is repeated between the prisms 1 and 5. It is thus possible to use a uniting element or a solution or a special cement for plastic material, e. 1. type of bolt connecting the parts 6 and 7. The yoke 16 supports the screen 7 from the boss 12. Fig. 3 shows in detail the design of the upper prism 5 in fig. 1 in a somewhat modified design, as well as the paths for the light rays through this prism when there is a question of giving it a shape that allows maximum reduction of the amount of material in the prism. For this purpose, the outside 17 is a surface of revolution whose generatrix is a curve in the form of a logarithmic spiral. It can be seen from the figure how the beam V4 goes out from the light source, hits the inside 18 at an angle I, which inside is slightly conical and is refracted at an angle M in relation to the perpendicular to the surface 18. The deflected beam V4' hits the outer surface 17 at an angle N in relation to the perpendicular to the surface 17, the angle N being slightly greater than the angular limit for the translucent material, so that the beam V4' is subjected to complete reflection. The reflected beam V4" hits the lower surface 19 at an angle P in relation to the perpendicular to said surface, which is a surface of rotation with a generatrix in the form of a straight line and a curve. The beam exits as shown at V4" by refraction under an angle Q with respect to the vertical. If the angle N is constant, the complementary angle 90°—N° will also be constant, and consequently this characteristic will bring the outer profile 17 of the prism in accordance with the so-called logarithmic spiral curve. If the angle N is constant for all incident rays V0', V/, V2', Vs' and V4', the rays which have once been reflected will tend to converge towards a center situated in the lower part of the drawing, and the rays which emanating from the outside will cross each other at a small distance from the surface of the device. Fig. 4 shows the equipment for supporting the device 22 articulated by means of an arm 23 to a piece 24 which is attached to the screw pin 14, as well as means by means of which the inclination of the joint connection can be varied. In this way, the groin can be directed in the desired direction.

Fig. 5 viser montasje beregnet for uten-dørs bruk, og for dette øyemed er det tilsatt et deksel 21 som gir beskyttelse mot regn. Fig. 5 shows assembly intended for outdoor use, and for this purpose a cover 21 has been added which provides protection against rain.

Claims (2)

1. Belysningslegeme med en lampe, en sok-kel og en gjennomskinnelig mantel, dannet av avtrappede prismer, hvor de avtrappede prismer er utformet rotasjonssymmetrisk mot lampens symmetriakse og anordnet i plan som forløper parallelt med lampens ekvatorplan, karakterisert ved at mantelen i de partier som grenser umiddelbart til ekvatorplanet (8) har tresidige prismer (5,6) hvor den til enhver tid indre flate, som lysstrålene fra lampen treffer, har sylindrisk eller svakt konisk form, mens prismenes øvre ytterflater, hvorfra lysstrålene totalreflekteres, enten har plan form og skråner mot vertikalen eller har konveks form, fortrinns-vis forløpende etter en logaritmisk spiralkurve, og at undersiden, gjennom hvilken lysstrålene etter å ha passert gjennom prismet (5,6) går ut idet de krysser hverandre, er konveks, slik at lysstrålene divergerer fra lampens lengdeakse uten å treffe den øvre ytterflate av prismer i lavere beliggende plan, samt at mantelens nederste del (1) dannes av et i det vesentlige konkavt rotasjonslegeme, som er anordnet konsentrisk med lampens midtpunkt og hvis innerflate, sett i tverrsnitt, er svakt innoverkrummet i det nedre område (4), men rett i det øvre område (2), idet det øvre område (2) dannes av ett enkelt prisme med en øvre ytterflate som er plan og skråner mot vertikalen, slik at lysstråler som treffer den, totalreflekteres i retning av den nedre ytterflate, som skråner sterkere mot vertikalen enn den øvre ytterflate og har et plant ytterparti, mens det innvendige parti har svakt konkavt krummet flate, og slik at lysstrålene fremkaller en divergerende lysbunt, mens ytterflaten i det nedre område (4) består av en rekke mindre, i tverrsnitt trekantformete prismer (3), som gjennomtrenges av lysstrålene, som derved brytes og trer ut i form av divergerende lysbun-ter.1. Luminaire with a lamp, a base and a translucent mantle, formed by staggered prisms, where the staggered prisms are designed rotationally symmetrical to the lamp's axis of symmetry and arranged in a plane that runs parallel to the lamp's equatorial plane, characterized in that the mantle in the parts which immediately adjacent to the equatorial plane (8) has three-sided prisms (5,6) where the inner surface, which the light rays from the lamp hit at all times, has a cylindrical or slightly conical shape, while the upper outer surfaces of the prisms, from which the light rays are totally reflected, either have a flat shape and inclines towards the vertical or has a convex shape, preferably following a logarithmic spiral curve, and that the underside, through which the light rays after passing through the prism (5,6) exit as they cross each other, is convex, so that the light rays diverge from the lamp's longitudinal axis without hitting the upper outer surface of prisms in a lower plane, and that the lower part of the mantle (1) is formed by a in the v essential concave body of rotation, which is arranged concentrically with the center of the lamp and whose inner surface, seen in cross-section, is slightly curved inwards in the lower area (4), but straight in the upper area (2), since the upper area (2) is formed by one simple prism with an upper outer surface that is flat and inclined towards the vertical, so that light rays hitting it are totally reflected in the direction of the lower outer surface, which slopes more strongly towards the vertical than the upper outer surface and has a flat outer part, while the inner part has a weak concavely curved surface, and so that the light rays produce a divergent light bundle, while the outer surface in the lower area (4) consists of a number of smaller prisms (3) triangular in cross-section, which are penetrated by the light rays, which are thereby refracted and emerge in the form of divergent light bundles. 2. Belysningslegeme som angitt i krav 1, karakterisert ved at mantelen består av flere støpte, ringformete rotasjonslegemer (1,5, 6), hvor de enkelte rotasjonslegemer (1,5,6) for innbyrdes forbindelse, spesielt for sammensvei-sing, har kanter med flenser (10, 11).2. Lighting body as specified in claim 1, characterized in that the mantle consists of several cast, ring-shaped rotational bodies (1,5, 6), where the individual rotational bodies (1,5,6) for mutual connection, especially for welding together, have edges with flanges (10, 11).