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Beleuchtungskörper
Die Erfindung betrifft einen Beleuchtungskörper, insbesondere für Strassenbeleuchtung, mit wenigstens zwei je in einem Hohlreflektor angeordneten Lichtquellen.
Die wichtigste Anforderung, die an derartige Beleuchtungskörper gestellt wird, insbesondere wenn diese für-die Beleuchtung von Strassen verwendet werden, richtet sich auf die möglichst verlustlos und gleichmässige Verteilung der von der Lichtquelle auf die Reflektorflächen einfallenden Lichtstrahlen zur
Ausleuchtung einer möglichst grossen Strassenfläche.
Die möglichstweitgehende Erfüllung dieser Anforderung ist von grosser wirtschaftlicher Bedeutung und übt einen sehr wesentlichen Einfluss auf die Verkehrssicherheit aus. Es ist bereits bei der Installation von Strassenleuchten nicht unerheblich, ob für das Erreichen eines gewünschten Ausleuchtungsgrades mehr oder weniger Beleuchtungskörper notwendig sind und selbstverständlich spielt es bei dem Inbetriebhalten von Strassenbeleuchtungsanlagen eine grosse Rolle, ob man bei einem guten Wirkungsgrad der Beleuch- tungKörper wirtschaftliche Lichtquellen verwenden kann.
Von wesentlicher Bedeutung ist ferner noch die
Art, in welcher die auf die Strassenfläche reflektierten Lichtstrahlen verteilt sind, d. h. ob sie die Strasse gleichmässig ausleuchten, oder ob helle und dunkle Abschnitte auf der Fahrbahn aufeinanderfolgen. Auf der einen Seite ist also eine möglichst kleine Anzahl Beleuchtungskörper zu verwenden, welche aber auf der andern Seite eine möglichst grosse Fläche auszuleuchten haben. Die durch den Beleuchtungskörper reflektierten Lichtstrahlen müssen also einen möglichst grossen Ausstrahlwinkel einschliessen, wogegen ,aber die direkt aus der Lichtquelle auf die Strasse einfallenden Strahlen einen möglichst kleinen Winkel
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weitgehend abgeschirmt sein. Es sind dies Forderungen, welche an sich einander entgegenwirkende Massnahmen verlangen würden.
Des weiteren wird noch von Beleuchtungskörpern mit mehreren Lichtquellen verlangt, dass auch nach Ausfall einer Lichtquelle noch beide Strassenseiten gut beleuchtet werden.
Die Erfüllung der erwähnten Anforderungen stösst auf grosse Schwierigkeiten, zu deren Vermeidung bereits Beleuchtungskörper mit einfachen oder zusammengesetzten Reflektoren und mit mehreren Lichtquellen vorgeschlagen wurden. So ist unter anderem ein Spiegelreflektor für bandförmige Breitstrahlung vorgeschlagen worden, bei dem zwei gekrümmte Spiegelflächen einander gegenüberstehen, die aus nach gleicher Richtung reflektierenden paraboloidischen Spiegelausschnitten bestehen, deren Achsen parallel laufen. Die Lichtquelle - oder die Lichtquellen - sind bei diesem Reflektor auf den durch die Brennpunkte der Spiegelausschnitte gehenden Verbindungsgeraden in bestimmten Abstand von den Brennpunk- ten angeordnet.
Aus der Anordnung ergibt sich zwangsweise, dass jede Lichtquelle mit den unmittelbar benachbarten Spiegelausschnitten und nur mit diesen zusammenwirkt, und dass die einzelnen Spiegelausschnitte die Lichtstrahlen unabhängig voneinander auf einzelne, nebeneinander liegende Strassenabschnitte reflektieren. Fällt dann eine Lichtquelle aus, so bleiben die entsprechenden Strassenabschnitte, meist die eine Strassenhälfte, unbeleuchtet.
Bei einem ändern bekannten Reflektor sind als mit je einer Lichtquelle ausgerüstete Reflektoren durch die Rotation eines Ellipsensegmentes um eine seiner Achsen gebildete Rotationsellipsoide vorge-
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eine gleichmässige Ausleuchtung der Strasse erzielt werden. Zufolge der geneigten Anordnung der Reflektoren findet eine gegenseitige Anstrahlung auch hier nicht statt, und beim Ausfall einer Lichtquelle
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bleibt der entsprechende Streckenabschnitt unbeleuchtet. Ausserdem erheischt die geneigte Anordnung die Verwendung von Blenden. Diese bekannten Beleuchtungskörper keimen also nicht voll befriedigen.
Die Erfindung ermöglicht es, die erwähnten Nachteile zu vermeiden. Zu diesem Zweck ist ein Beleuchtungskörper gemäss der Erfindung so ausgebildet, dass die Flächen der Hohlreflektoren wenigstens im Bereich der gemeinsamen Lichtaustrittsöffnung als dreiachsige Ellipsoide ausgebildet sind, die an abgeschnittenen Scheitelkalotten so zusammengefügt sind, dass ihre kleinen Achsen und die in einer Geraden liegenden grossen Achsen in der Ebene der Lichtaustrittsöffnung liegen, wobei die einzelnen Lichtquellen mit ihrem Mittelpunkt je an einer zur Lichtaustrittsöffnung senkrechten Halbachse, linienförmige Lichtquellen zudem parallel zur grossen Achse der Ellipsoidenhälften angeordnet sind.
In der beiliegenden Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt ; u. zw. zeigt Fig. l einen Axialschnitt eines Beleuchtungskörpers mit zwei Reflektoren ; Fig. 2 den Beleuch- tungskörper nach Fig. 1 von unten gesehen ; Fig. 3 einen Axialschnitt eines Beleuchtungskörpers mit drei Reflektoren ; Fig. 4 den Beleuchtungskörper nach Fig. 3 von unten gesehen ; Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 1 in grösserem Massstab.
Nach dem Ausführungsbeispiel gemäss den Fig. 1 und 2 sind zwei gleiche Hohlreflektoren 11 und 12, deren Reflexionsflächen im Bereiche der Lichtaustrittsöffnung als dreiachsige Ellipsoide ausgebildet sind, an ihren abgeschnittenen Scheitelkalotten, d. h. längs der Linie 1, zu einem Beleuchtungskörper zusammengefügt. Die in einer Geraden liegenden grossen Achsen und die kleinen Achsen der Ellipsoide liegen in der Ebene der gemeinsamen Lichtaustrittsöffnung. die somit eine die Ellipsoide halbierende Schnittebene ist. Jeder Reflexionsfläche ist eine Lichtquelle A bzw. B zugeordnet, welche jeweils an den zur Lichtaustrittsöffnung senkrechten Halbachsen der Reflektoren 11 bzw. 12 in gleicher Höhe angeordnet sind.
Gegenüber der Lichtaustrittsöffnung sind die Reflexionsflächen eben, da diese Ausbildung fabrikationstechnische Vorteile bietet, ohne mit funktionellen Nachteilen behaftet zu sein. Es versteht sich aber, dass die Reflexionsflächen auch an der besagten Stelle die ellipsoidische Wölbung aufweisen können.
Im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 ist ein Beleuchtungskörper aus zwei äusseren Hohlreflektoren 11 und 12, deren einander zugekehrte Scheitelkalotten abgeschnitten sind, und aus einem Zwischenreflektor 13. dessen beide Scheitelkalotten ebenfalls abgeschnitten sind, längs der Verbindungsnähte 1 zusammengefügt. Die Reflexionsflächen aller drei Reflektoren sind im Bereiche der gemeinsamen Lichtaustrittsöffnung dreiachsige Ellipsoide, deren kleine Achsen und in einer Geraden liegenden grossen Achsen in der Ebene der Lichtaustrittsöffnung liegen. Jeder der Reflexionsflächen der Reflektoren 11,12 bzw. 13, ist an ihren Halbachsen und in gleicher Höhe liegend eine Lichtquelle A, B bzw.
C zugeordnet, wobei durch die Darstellung einer röhrenförmigen Lichtquelle C im Zwischenreflektor die Möglichkeit betont werden soll, zugleich punktförmige und linienförmige Lichtquellen und uberhaupt auch ungleichartige Lichtquellen zu verwenden. Dies bezieht sich selbstverständlich auch auf zweiteilige Beleuchtungskörper gemäss den Fig. 1 und 2. Die linienförmige Lichtquelle ist zur grossen Achse parallel. Die obere Wölbung der Reflektoren des in den Fig. 3 und 4 veranscnaulichten Beleuchtungskörpers ist gleichfalls abgeflacht.
Der Verlauf der Lichtstrahlen der punktförmigen Lichtquellen A und B des in den Fig. 1 und 2 dargestellten zweiteiligen Beleuchtungskörpers ist in der Schnittdarstellung nach der Fig. 5 veranschaulicht.
Die Schnittebene verläuft durch die Lichtquellen A und B und ist zur gemeinsamen Lichtaustrittsebene parallel. Die dargestellten, aus den Lichtquellen austretenden Strahlen verlaufen alle in der Schnittebene,
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reflektiertenLichtquelle B des Reflektors 12, während die Strahlen der Lichtquelle A mit gestrichelten Linien dargestellt sind. Ausserdem sind die Lichtstrahlen mit dem Buchstaben der sie aussendende Lichtquelle, d. h. mit A oder mit B bezeichnet, sowie mit der Bezugsziffer des Reflektors, aus welchem sie schliesslich gegen die Strasse reflektiert werden, also mit der Ziffer 11 oder 12.
Diese Bezeichnungsart trägt dem Zusammenwirken der Lichtquellen A und B mit dem eigenen und dem benachbarten Reflektor Rechnung und gestattet die Eigenstrahlung und die Fremdstrahlung der einzelnen Reflektoren, d. h. die reflektierten Strahlen der eigenen Lichtquelle bzw. der Lichtquelle des benachbarten Reflektors, zu unterscheiden. Zur besseren Übersichtlichkeit sind ausserdem einzelne Niveaulinie und Fallinien des Reflektors 11 eingezeichnet.
Ein mit B11 bezeichneter Strahl der Lichtquelle B trifft auf die Reflexionsfläche des Reflektors 11 unmittelbar an der Stossfuge auf und wird in der Folge an den Punkten 112,110 und 113 des Reflektorsll reflektiert, bis er schliesslich durch die Lichtaustrittsöffnung auf die Strassenoberfläche gelangt. Entsprechend der ellipsoidischen Wölbung der Reflexionsfläche wird der Strahl B11 an jedem der genannten Punkte weiter gegen die Lichtaustrittsebene abgelenkt und oinngemäss liegen die einzelnen Punkte in der
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genannten Reihenfolge an einer immer tiefer liegenden Niveaulinie.
Der Punkt 112 liegt ausserdem an dem auf die Längsachse bezogenen Äquator des Reflektors 11, d. h. auf der Schnittlinie der Reflexions- fläche mit einer durch den Mittelpunkt der grossen Achse gelegten und dazu senkrechten Ebene, was durch die Abstimmung des Abstandes der Lichtquellen A und B, ihrer Hohe auf den Halbachsen und der Glei- chung der Ellipsoide aufeinander zu erreichen ist.
Alle Strahlen der Lichtquelle B, welche wie der dargestellte Strahl B 11 unmittelbar an der Stossfuge 1 auf die Reflexionsfläche des Reflektors 11 auffallen, bilden die Grenzstrahlen eines in der Zeichnung mit ssll andeutungsweise bezeichneten räumlichen Strahlenbündels, welches von der Lichtquelle B in den Reflektor 11 eingestrahlt und von dort als die Fremdstrahlung dieses Reflektors ausgestrahlt wird. Sinnge- mäss ist mit ss das Bündel jener Strahlen bezeichnet, welche von der Lichtquelle B ausgehend auf die Reflexionsfläche des eigenen Reflektors 12 auftreffen und als die Eigenstrahlung dieses Reflektors ausge- strahlt werden. Ein Strahl B dieses Bündels verläuft z. B. in der Schnittebene zum Punkt 120 und wird von dort abgelenkt und direkt durch die Lichtaustrittsöffnung reflektiert.
Vom gleichen Punkt 120, jedoch in einer abweichenden Richtung wird auch ein Strahl A12 der Lichtquelle A des Reflektors 11 zurückge- worfen. Dieser Strahl gehört selbstverständlich zu der Fremdstrahlung des Reflektors 12, also zu einem Bündel der Lichtquelle A, welches sinngemäss mit a12 zu bezeichnen wäre. Das Bündel all der Licht- quelle A, d. h. die Eigenstrahlung des Reflektcrs 11, ist in der Zeichnung lediglich mit einem Strahl All vertreten.
Die Anzahl der auf ihren Verlauf untersuchten Strahlen liesse sich beliebig vermehren, doch lässt sich bereits auf Grund des Gesagten folgendes feststellen :
Die aus ein und demselben Reflektor austretende Eigenstrahlung und Fremdstrahlung, z. B. die Strah- len B 12 und A 12 bzw. A 11 und B 11, leuchten im wesentlichen die gleichen Hälften der auszuleuchten- den Strassenoberfläche aus. Sinngemäss trifft es zu, dass jede Hälfte der ausgeleuchteten Strassenfläche von einer Eigenstrahlung und einer Fremdstrahlung ausgeleuchtet ist, die zwar vom gleichen Reflektor, jedoch aus verschiedenen Lichtquellen kommen. Fällt unter diesen Umständen eine Lichtquelle aus, so wird die eine Hälfte der zu beleuchtenden Fläche nur noch von einer Eigenstrahlung ausgeleuchtet, wel- che von der gleichen, der verbleibenden Lichtquelle, jedoch aus verschiedenen Reflektoren stammen.
Die auszuleuchtende Fläche bleibt somit auch beim Ausfall einer Lichtquelle, wenn auch mit geringerer Intensität, in ihrer vollen Grösse beleuchtet.
Dieser Strahlengang eines erfindungsgemässen Beleuchtungskörpers ermöglicht seine Anordnung mit der Längsachse quer zur Strasse, wobei auch die Ausleuchtung der ganzen Strassenbreite von der einen Strassenseite her möglich ist. In der Längsrichtung der Strasse ergibt sich letzten Endes auf beiden Seiten eines Beleuchtungskörpers eine stark und gleichmässig ausgeleuchtete Fläche von, im Vergleich mit be- kannten Beleuchtungskörpern, unverhältnismässig grosser Ausdehnung, so dass man für einen gleich guten oder sogar besseren Ausleuchtungsgrad mit weniger Beleuchtungskörpern auskommt.
Aus dem Gesagten und aus der Zeichnung ist es auch ersichtlich, dass die direkt durch die Lichtaus- trittsöffnung tretenden Lichtstrahlen einer Lichtquelle unter einem verhältnismässig steilen Winkel auf die Strassenoberfläche auftreffen, dass also ein erfindungsgemässer Beleuchtungskörper weitgehend blendungs- frei ist.
Der Strahlengang eines Reflektors ergibt die Ergänzung und die Verstärkung der Wirkung des Strahlen- ganges des andern Reflektors. Dieses Merkmal erlangt dann eine besondere Bedeutung, wenn ungleichar- tige Lichtquellen, z. B. eine Quecksilberhochdrucklampe und eine Natriumdampflampe, den Reflektoren eines Beleuchtungskörpers zugeordnet werden. Der Zweck solcher Anordnungen ist, die Lichtfarbe zu ver- bessern, um die Sichtverhältnisse im allgemeinen und insbesondere bei Nebel zu verbessern. Es ist klar, dass das Mass des dabei erzielten erfolge durch den tatsächlich erreichten Vermischungsgrad des Misch- lichtes entscheidend beeinflusst wird, und es ist auch klar, dass dieser Vermischungsgrad durch den er- findungsgemässen Beleuchtungskörper ungewöhnlich hoch ist.
Es kann dadurch unter anderem weitgehend vermieden werden, dass auf der Strassenoberfläche verschiedenfarbige Schatten auftreten.
Bei Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes mit mehr als zwei Reflektoren bleibt der Strahlen- gang grundsätzlich derselbe, wobei jedoch weitgehende Möglichkeiten zu Kombinationen bestehen, z. B. die Beleuchtungsstärke, die Farbmischung u. dgl. betreffend. Das Abflachen der oberen Reflektorwölbun- gen aus den erwähnten Gründen hat auf die Wirkung des Beleuchtungskörpers und insbesondere auf die Breitenstrahlung keinen Einfluss.
Es ist noch zu erwähnen und auf Grund der Form der Reflexionsflächen und des Strahlenganges klar, dass bei einem erfindungsgemässen Beleuchtungskörper der Umstand, dass die Lichtstrahlen aus einer Licht- quelle mit räumlicher Ausdehnung und nicht aus einer punktförmigen Lichtquelle austreten, weitgehend berücksichtigt ist.
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Weicht die Wölbung der Reflexionsflächen von der eliipsoidischen Form ab, so bleibt der Strahlengang ähnlich dem beschriebenen, doch sind die erzielten Resultate durchwegs schlechter. Deshalb werden solche Reflektoren als schlechtere Ausführung der Erfindung betrachtet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Beleuchtungskörper, insbesondere für Strassenbeleuchtung, mit wenigstens zwei je in einem Hohlreflektor angeordneten punktförmigen oder linienförmigen Lichtquellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächen der Hohlreflektoren wenigstens im Bereich der gemeinsamen Lichtaustrittsöffnung als dreiachsige Ellipsoide ausgebildet sind, die an abgeschnittenen Scheitelkalotten so zusammengefügt sind, dass ihre kleinen Achsen und die in einer Geraden liegenden grossen Achsen in der Ebene der Lichtaustrittsöffnung liegen, wobei die einzelnen Lichtquellen mit ihrem Mittelpunkt je an einer zur Lichtaustrittsöffnung senkrechten Halbachse, linienförmige Lichtquellen zu dem parallel zur grossen Achse der Ellipsoidenhälften angeordnet sind.
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