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Elektrische Glühlampe.
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leuchtung einer ebenen Fläche oder, allgemein ausgedruckt, zur Erzielung einer Lichtstärken-Polarkurve mit vorbestimmtem Umriss.
Es sind bereits elektrische Glühlampen bekanntgeworden, bei denen im Innern der Lampe Reflektoren angeordnet sind. Hiebei sind aber die einzelnen Punkte des Glühfadens jeweils im Brennpunkte einer Parabel angeordnet, derart, dass die von den Reflektoren abgestrahlten Liehtbündel aus unter sieh parallelen Strahlen gebildet sind. Das auf der zur beleuchtenden Ebene erzielte Ergebnis ist in diesem Falb keineswegs eine gleichförmige Beleuchtung, sondern vielmehr eine abwechselnd sehr starke Be- leuchtung kreisförmiger Zonen, die mit dunkeln, oder im Halbdunkel liegenden Zonen abwechseln.
Man hat ferner an den Lampen Reflektoren oder Diffusoren aus Glas oder aus poliertem Metall hergestellte Scheinwerfer angebracht oder man hat auch bestimmte Teile der Lampe versilbert oder emailliert, um die gewünschten Beleuchtungseffekte zu erzielen.
Mit den bisher bekannten Anordnungen ist es jedoch in keinem Falle gelungen, eine wirkliche gleichmässige Beleuchtung einer Ebene zu erzielen, weil die Anordnung der Schirme oder Reflektoren nur von ungefähr und nicht nach streng mathematischen Grundsätzen berechnet und durchgeführt ist.
Demgegenüber wird beim Gegenstand der Erfindung eine vollkommen gleichmässige Beleuchtung einer ebenen Fläche dadurch erreicht, dass die Gestalt und Anordnung des oder der Reflektoren so gewählt ist, dass die von der Lampe ausgesandten Lichtstrahlen mit einer solchen Konzentration des Lichtstroms gegen die zu beleuchtende Fläche geworfen werden, dass die Lichtstärke in jeder Richtung dem Kubus des Cosinus des von der Senkrechten auf die zu beleuchtende Ebene und der genannten Richtung eingeschlossenen Winkels umgekehrt proportional ist.
Im weiteren betrifft die Erfindung auch die Anordnung von einem oder mehreren äusseren Reflektoren, die zusammen mit dem inneren Reflektor nach streng rechnerischen Grundsätzen die Verteilung des Lichtstroms in den verschiedenen Richtungen entsprechend der für die Lichtstärke gewünschten Polarkurve gestatten.
Als Anwendungsgebiet der Erfindung kommt hauptsächlich die Beleuchtung öffentlicher Plätze und Strassen, Bahnsteigen und anderen, insbesondere rechteckigen Verkehrsflächen und Arbeitsräumen geringer Breite in Betracht.
In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung und vergleichsweise auch Lampen der bisher üblichen Bauart dargestellt, aus denen eine Reihe von weiteren Erfindungsmerkmalen erkennbar sind.
Fig. 1 zeigt schematisch die Polkurven eines Punkt-Liehtfoeus als solchen oder in Verbindung mit einem äusseren Reflektor, Fig. 2 die Polkurve einer Lampe mit waagrecht angeordnetem spiraligem Glühfaden üblicher Art, Fig. 3 dieselbe Kurve bei Anwendung eines Spiralfadens in Sägezahn-oder Zickzack- anordnung, Fig. 4 eine elektrische Glühlampe mit innerem Reflektionsschirm entsprechend der Erfindung. Fig. 5 die Polarkurve bei Anwendung eines inneren Reflektionssehirmes aus Opalglas, der die Form einer Rotationsfläche mit halbkreisförmigem Meredianschnitt besitzt.
Die Fig. 6-10 sind Kurven, die mit inneren Schirmen verschiedener Form erzielt werden, Fis. 11 st llt die Kombination eiller Lnn. pe
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mit in bestimmter Richtung gelenktem Lichtstrom und eines besonderen, mehrflächigen Reflektors dar. Fig. 12 zeigt den Verlauf von Polkurven nach verschiedenen Winkeln, in der Längs- und Querrichtung zur Erzielung einer wesentlich gleichmässigen Beleuchtung einer rechteckigen Fläche. Fig. 13 zeigt im Schnitt nach Linie 13-13 der Fig. 14 eine Lampe mit in bestimmter Richtung gelenktem Lichtstrom und mit äusseren Reflektoren zur Beleuchtung langgestreckter rechteckiger Flächen.
Fig. 14 ist eine Seitenansicht der Lampe nach Fig. 13, Fig. 15 ist in vergrössertem Massstabe ein Schnitt durch den Reflektor und die Lampe nach Linie 15-15 von Fig. 16 und Fig. 16 ein Schnitt durch die Lampe nach Linie 16-16 der Fig. 15.
Zum klaren Verständnis ist in Fig. 1 die Polkurve pI einer Lichtquelle dargestellt, die als Punkt gedacht ist und bei 0 liegt. Diese Kurve bildet einen Kreis, dessen Radius OA die mittlere sphä !'ische Liehtstärke darstellt, deren Werte, die den verschiedenen Winkel von 10 , 20 , 30 usw. entsprechen, von der Senkrechten ausgehend, die gleichen sind.
Verlegt man die Lichtquelle 0 in das Innere eines üblichen Streuungsreflektors R, so entsteht eine neue Kurve p2, und die Lichtstärken in den verschiedenen Winkeln von 0 , 10 , 20 , 300 sind durch die Sektoren OBC, OCD, ODE verkörpert. Nimmt man als zu beleuchtende Fläche eine Ebene XI'an.
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Beleuchtung in B', C, D', E' die Lichtstärken folgende sein :
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Die Kurve zur Erzielung gleichmässiger Beleuchtungsstärke auf der zu beleuchtenden Fläche muss somit eine ganz andere, nämlich die in Fig. 1 in P3 dargestellte Form besitzen.
Bei der obigen Betrachtung ist angenommen, dass die Lichtquelle sich als Punkt darstellt und die Polkurve als Kreis. Bei den heutigen Lampen jedoch nehmen diese Kurven die in den Fig. 2 und 3 dargestellten Formen an. Derartige Kurven, ebenso wie die Kurven P1 und P der Fig. 1 geben aber nur dann eine gleichmässige Beleuchtung, wenn die zu beleuchtende Fläche sphärisch ist, was in der Praxis niemals
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vollkommen ebene Flächen.
In Fig. 4 ist eine Lampe mit innerem Reflektor entsprechend der Erfindung dargestellt. 1 ist der
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ordnet ist ; 2 ist der Reflektionsschirm aus poliertem Metall oder aus Opalglas oder mit Reflektionsprismen. Der Reflektionsschirm ist in bezug auf den Glühfaden 1 vollkommen zentriert, so dass jeder einzelne Punkt des Fadens die Rolle einer punktförmigen Lichtquelle in bezug auf den entsprechenden Teil des Schirmes spielt und eine vollkommen gleichmässige Lichtverteilung erreicht wird.
In den Fig. 5, 6,7, 8 liefert der Schirm (in Gestalt eines Halbtorus, eines unteren Vierteltorus, eines oberen Vierteltorus und eines Doppelkegels) eine Maximallichtintensität unter einem Winkel von 70-75 zur Senkrechten. Es ist dies die günstigste Anordnung zur gleichmässigen Beleuchtung der Fläche. Man sieht dagegen, dass bei einer gewöhnlichen Lampe mit waagrechtem Spiralglühdraht (Fig. 2) die Maximallichtstärke unter einem Winkel von 30 zur Senkrechten (Strahl OC) erzielt wird, während bei einem
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die bisher zu einer gleichmässigen Beleuchtung einer Fläche nötig war, wesentlich vermindern.
Fig. 9 zeigt beispielsweise eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Lampe mit ihrem Schirm zur indirekten Beleuchtung benutzt wird. Der Glühfaden ist vollständig durch die Lampe verdeckt, um ein Blenden zu verhindern.
Die Fig. 10 zeigt eine andere Schirmanordnung zur direkten Beleuchtung mit wesentlich gleichmässiger Verteilung des Lichtes auf eine waagrechte Ebene.
Selbstverständlich sind die beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen nur beispielsweise angegeben. So ist der Schirm nicht auf die dargestellten Formen beschränkt, sein Querschnitt kann flach, sphärisch, parabolisch, hyperbolisch usw. sein. Die Schirme können aus Opalglas bestehen, ans Doppp] s : ! as mit durchsichtigem Glas auf der dem Glühfaden zugekehrten Seite - die Opalschicht
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aus versilbertem Glas, aus Chromglas oder aus mit einem lichtreflektierenden Metall überdccktem Glas. Die Schirme können auch aus prismatischem, reflektierendem Glas oder aus poliertem Spiegelmetall bestehen.
Die Glühfäden sind ebenfalls nicht auf die in der Zeichnung gewählte Form beschränkt ; sie
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übereinanderliegende Glühfäden verwenden oder senkrecht stehende, oder zur Senkrechten geneigte Glühfäden. Auch die Anzahl und Stellung der Schilder in bezug auf den Glühfaden kann nach Wunsch geändert werden. Ausserdem kann man die Lampe mit gelenktem Lichtstrom, die oben besehrieben wurde, mit einem oder mehreren äusseren Reflektoren kombinieren. Betrachtet man beispielsweise die Lampe mit gelenktem Lichtstrom der Fig. 4, so erhält man eine Polkurve von der Gestalt P4 der Fig. 11, welche die Maximallichtstärke bei 550 liefert.
Vergleicht man diese Kurve mit der Kurve p1 der Fig. 1 oder mit den Kurven der Fig. 2 und 3, so gewinnt man ein Bild der Verbesserung in der gleichmässigen Beleuchtung einer Fläche. Dieses Resultat kann aber noch dadurch weiter gebessert werden, dass man äussere Reflektoren benutzt, um etwa die Kurve Pg (Fig. l und 11) zu erhalten, welche die günstigste Polkurve darstellt.
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OB, OF dargestellt.
Wenn man die Kurve der gleichmässigen Beleuchtung pu auf der zu beleuchtenden Fläche aufzeichnet, sieht man, dass die Lichtstärken in den Richtungen 0 , 10 , 20 , 30 , 40 , 50 auf dieser Kurve OA', OB', OC', OD', OE', OF'sind.
Durch den äusseren Reflektor der Lampe erhält man OA = 4', OB = OB' b,OC = OC' usw.
Die Fig. 11 gibt an, in welcher Weise man einen derartigen Reflektor erhält. 1 stellt den Glühfaden der Lampe dar und P4 die Polkurve der Liehtverteilung der Lampe im Raume. Durch photometrische Messungen kann man mittels der üblichen Methoden (Rousseau, Bloch usw. ) den Gesamtwert des Licht- stromes bestimmen und die Teilwerte der verschiedenen sphärischen Zonen, die zwischen den Winkeln 0 /10 , 10 /20 , 20 /30 usw. liegen.
Geht man von einer bestimmten Lichtstärke in senkrechter Richtung aus, so kann man anderseits die Kurve p3 für die gleichmässige Beleuchtung einer Fläche aufzeichnen ; die äusseren Reflektionsschirme der Lampe dienen zur Aussendung des nötigen Lichtstromes nach den gewünschten Richtungen.
EI z. B. zeigt einen Reflektorschirm, welcher den Lichtstrom der sphärischen Zone, die zwischen 550
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Scheitel die Lichtquelle liegt, und dessen Erzeugende mit der Grundfläche einen Winkel von 60 einschliessen.
Die Gestalt des Schirmes wird in folgender Weise bestimmt : Da das Auge gegen Blenden durch den Liehtfocus geschützt weiden muss und lediglich die Lichtstrahlen, die zwischen 550 und 800 liegen, zurückgeworfen werden sollen, so verlegt man den oberen Rand des Schirmes nach 4, in den Schnittpunkt des Strahles von 80 mit dem Lichtstärkekreis des Strahles von 0--. J0 = 0. 1'. In diesem Punkte 4 erhält man die Tangente zum Umriss des Schirmes durch die Senkrechte zur Halbierungslinie des Winkels, den
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zur Halbierungslinie des Winkels, den der Strahl von 30 , den man erhalten will, mit dem unter 55 von der Lichtquelle ausgehenden Strahl bildet.
Die Tangenten an die dazwischen liegenden Punkte, welche den zurückgeworfenen Strahlen von 10 , 20 , 25 entsprechen, erhält man in derselben Weise. Auf dies ? Art stellt man die Gestalt des Schirmes EI fest.
Der Schirm Ez soll die Lichtstrahlen, die beispielsweise innerhalb der sphärischen Zone zwischen 80 und 110 ausgesandt werden, zurück-und auf die zu beleuchtende Fläche werten und gleichmässig zwischen 300 und 500 verteilen.
Der obere Schirm E3 soll die Lichtstrahlen, die beispielsweise innerhalb der sphärischen Zone zwischen 1100 und 1650 ausgehen, auf die zu beleuchtende Fläche zurückwerfen und gleichmässig zwischen 000 und 600 verteilen.
Die Gestalt dieser Schirme wird, wie dies für den Schirm angegeben wurde, berechnet. Die Lichtstärke der sphärischen Zonen, welche von den Schirmen reflektiert werden, wird, wie oben aus- geführt wurde, nach dem Lichtstrom bestimmt, der zur Beleuchtung der Fläche notwendig ist.
Die Verwendung der Lampe mit innerem Schirm 2 ist unbedingt erforderlich, um in ökonomischer Weise eine gleichmässige Lichtverteilung auf der zu beleuchtenden Fläche zu erzielen, denn : a) der Schirm 2 verdeckt vollständig das Licht auf der zu beleuchtenden Fläche innerhalb eines Kegels mit dem Scheitelwinkel von 40 . Die ins Innere des Kegels behufs gleichmässiger Beleuchtung der Fläche zu reflektierende
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bei 600 nötigen Lichtmenge ist.
Die Rolle des Schirmes jE\ welcher die betreffende Fläche zwischen 0U und 30 beleuchtet, ist somit eine weniger wichtige, und der Schirm benötigt nur einen geringen Bruchteil des Lichtstromes, der von der Lichtquelle ausgeht-b) der Schirm ? sammelt die vom Glühfaden ausgesaudten Lichtstrahlen, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist und reflektiert dieselben unter einem mittleren
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Die Aufgabe des Schirmes E2 ist damit wesentlich vereinfacht.
Die Reflektionsschirme Ei, E2, E3 können aus poliertem oder emailliertem Metall oder aus Opalglas bestehen oder auch Spiegel bilden. Anzahl und Gestalt der auf der Zeichnung dargestellten Schirme sind nur beispielsweise angegeben, und jede andere Form und Anzahl ist zulässig. So kann auch der innere Schirm 2 der Lamp3 eine andere Form als die dargestellte erhalten. Man kann unter anderm diesen Schirm so berechnen und anordnen, dass er die durch den Glühfaden ausgesandten Lichtstrahlen nach jeder beliebigen anderen Richtung zurückwirkt, als der auf der Zeichnung angegebenen.
Selbstverständlich ist auch die Art und Weise der Befestigung der Schirme eine beliebige, es kann dies z. B. mittels eines Gestelles 6 um die Lampe geschehen oder mittels Flanschen 7 oder in anderer Weise.
Apparate wie der beschriebene, können als Rsflektoren oder als Diffusoren für direkte oder indirekte
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Fläche, um an allen Punkten derselben eine wesentlich gleiche Beleuchtung zu erhalten, so ist es not- wendig Polkurven ähnlicher Lichtstärken zu erhalten, wie die der Fig. 12, in der 11 die Kurve der Lichtstärken in der Längsrichtung, und 12 die Kurve der Lichtstärken in der Querrichtung darstellt.
Entsprechend der Ausführungsform der Fig. 13 und 14 besitzt die Beleuchtunesvorrichtung, mit welchem diese Kurven erzielt werden, einen äusseren umgekehrt rinnenförmigen, unten offenen Reflektor 13, der an einem senkrechten Tragkörper jM befestigt ist. Der Tragkörper selbst sitzt an einer Gussglocke 15, in die ein Rohr 16 eingeschraubt ist, welches die Lampe trägt.
Die Gestalt des Reflektors ist so gewählt, dass der obere halbsphärische Lichtstrom der Lampe sich möglichst ausdehnt und sich entsprechend den Kurven 11 und 12 verteilt. Dieser Reflektor besteht aus emailliertem oder verglastem Stahlblech oder aus spiegelbildendem, poliertem, versilbertem Metall oder Chrommetall oder aus versilbertem Glas oder mit Reflektionsprismen, um nach Wunsch das Liehtbündel nach bestimmter Richtung zu lenken. Die auf der Zeichnung dargestellte Rinnenform ist nur beispielsweise angeführt.
Ein Rohr 17 gleitet innerhalb des Rohres 16 und kann in demselben an beliebiger Stelle mittels
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die Lampe 19 befestigt wird. Man ist auf diese Weise in der Lage den Glühfaden der Lampe in beliebiger Höhe des Apparates einzustellen.
Die Fig. 15 und 16 zeigen in vergrössertem Massstabe die Anordnung der Lampe 19 und des Rpflektors 13. Ein Spiegel 20 aus Metall oder Glas ist innerhalb der Lampe unter dem Glühfaden angeordnet und hat eine passende Gestalt, um die von dem Glühdraht 21 ausgehenden Lichtstrahlen nach einer bestimmten Richtung zu lenken.
Wie aus Fig. 16 ersichtlich ist, besitzt der Spiegel 20 zwei reflektierende zylindrische Flächen, die sich gegenüberstehen und der Glühfaden 21 der Birne steht parallel zu jeder der zylindrischen Flächen
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Der Glühfaden 21 kann aus einer geschlossenen Spirale bestehen, welche von dem elektrischen Stromkreis abgezweigt ist oder aus zwei Spiralen, welche parallel geschaltet sind, so dass, wenn einer der Fäden reisst, die Lichtquelle nicht vollkommen erlischt.
Ein Schirm 22 aus Opalglas oder versilbertem Glas oder ans poliertem Metall liegt oberhalb des Glühfadens, wirft einen Teil der durch die obere Hemisphäre der elektrischen Lampen ausgehenden Licht-
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Der Schirm. 92 sowie der Schirm 20 bestehen aus Opalglas oder versilbertem Glas oder aus Reflektionsprismen aus spiegelndem, poliertem, versilbertem Metall oder Chrommetall oder aus einer beliebig anderen reflektierenden Fläche.
Die in der Zeichnung dargestellten Schirmformen sind lediglich als Beispiele angegeben und können durch beliebig anders passend gestaltete Schirme ersetzt werden.
Es ist aus Vorstehendem ersichtlich, dass die Kombination einer Lampe 19 mit in bestimmter
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langgestreckten reehtwinkeligen Fläche unter Anwendung einer verringerten Anzahl von Lichtquellen gestattet.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungs- formen beschränkt.
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