<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung betrifft eine Reflektorschale für Raumleuchten, mit einer konkav gekrümmten, vorzugsweise rotationssymmetrisch reflektierenden Innenfläche, mit einer im Scheitelbereich der Reflektorschale angeordneten Zufuhröffnung für eine im wesentlichen in dem von der Reflektorschale umgrenzten Raumgebiet anordenbare Lampe, vorzugsweise Halogenglühlampe, und mit einer dieser Zufuhröffnung im wesentlichen gegenüberliegenden Lichtaustrittsöffnung.
Derartige Konstruktionen werden meist in Leuchtenkonstruktionen eingesetzt, die den von der Lampe ausgehenden Direktstrahlungsanteil durch Umlenkung oder Rückreflexion in die Reflektorschale ausblenden und bei denen der von der Innenfläche der Reflektorschale reflektierte Reflexionsstrahlungsanteil durch eine relativ schmale Öffnung unterhalb der Austrittsöffnung der Reflektorschale austritt. Beispielsweise kann durch eine Innenfläche, die im wesentlichen die Form eines halben Rotationsellipsoids aufweist, in dessen einem Brennpunkt der lichtemittierende Teil der Lampe angeordnet ist, ein Reflexionsstrahlungsanteil erzielt werden, der sich im Bereich des ausserhalb der Reflektorschale befindlichen zweiten Ellipsen-Brennpunkt stark verjüngt und sich dann wieder breitstrahlend auffächert.
Im Bereich der höchsten Strahlungsbündelung (also des geringsten Durchmessers) des Reflexionsstrahlungsanteiles kann ein Austritts-Loch für den Reflexionsstrahlungsanteil in der Leuchtenkonstruktion vorgesehen sein, während der breitstrahlende Direktstrahlungsanteil aus der Reflektorschale abgeblendet wird. In letzter Zeit tendiert man zu immer präziseren optischen Systemen und Reflektoren, um eine vorgegebene, meist moglichst gleichmässige Lichtverteilung zu erzielen. Solche präzisen optischen Systeme bzw. Reflektoren weisen jedoch den Nachteil auf, dass sie auch Unzulänglichkeiten der Lampe genau abbilden. Beispielsweise führt die bei Hochleistungslampen, wie Halogenglühlampen, übliche Quetschung des Glaskolbens zu einer unsymmetrischen und verzerrten Lichtverteilung, insbesondere im Bereich der um die Symmetrieachse der Reflektorschale austretenden Zentrumsstrahlung.
Weiters schattet die Halterung und Stromzufuhr der Glühwendel die Glühwendel in einem bestimmten Winkelbereich ab, was ebenfalls zu störenden Unsymmetrien bzw. Verzerrungen des auftretenden Reflexionsstrahlungsanteiles führt.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Reflektor hoher Präzision der eingangs genannten Gattung zu schaffen, mit dem sich trotz nicht idealer Lampen (Quetschung im hinteren Bereich des Glaskolbens, störende Abschattungen durch die Stromzufuhr und Halterung der Glühwendel) ein in Hinblick auf eine gleichmässige Lichtverteilung über einen möglichst breiten Strahlungskegel lichttechnisch optimierter Reflexionsstrahlungsanteil, insbesondere eine verbesserte Zentrumsstrahlung, erzielen lässt.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die reflektierende Innenfläche in einem die Zufuhröffnung für die Lampe umgebenden Bereich - wie an sich bekannt - aufgerauht ist.
Aus der DE-PS 348065 ist ein Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge bekannt, der im Reflektor einen lichtzerstreuenden Belag aufweist. Bei diesem Fahrzeugscheinwerfer dient der innere Ring dazu, auch eine seitliche Beleuchtung der Fahrbahn zu erzielen, ohne hierfür zusätzliche seitwärts gerichtete Lampen einsetzen zu müssen. Die erfindungsgemässe Reflektorschale für Raumleuchten weist hingegen eine Aufrauhung auf, um den speziell für Raumleuchten störenden Einfluss nicht idealer Lampen (Quetschung im hinteren Bereich des Glaskolbens, störende Abschattung durch die Stromzufuhr und Halterung der Glühwendel) im Hinblick auf eine moglichst gleichmässige Lichtverteilung zu minimieren.
Durch den aufgerauhten reflektierenden Bereich um die Zufuhröffnung für die Lampe, von dem aus die Reflexion des insbesondere zu verbessernden Zentrumsstrahlungsanteiles erfolgt, erzielt man je nach Rauhtiefe eine spreizende Reflexion (also eine Reflexion mit vorwiegend gerichtetem Reflexionsanteil und raumwinkelmässig um diesen herum angeordneten geringen Diffusanteil) oder eine praktisch diffuse Reflexion. Im Gegensatz zur vollkommen gerichteten Reflexion, die praktisch nach den Gesetzen der geometrischen Optik erfolgt und an hochglanzverspiegelten Reflektoroberflächen auftritt, erzielt man durch die spreizende und diffuse Reflexion an aufgerauhten Bereichen eine symmetrisierende und ausgleichende Wirkung. Störende Quetschungen des Glaskolbens der
Lampe bzw.
Halterungen der Stromzufuhr zur Glühwendel werden somit nicht mehr in störender Weise präzise abgebildet, vielmehr ergibt sich auch trotz dieser Unzulänglichkeiten der Lampe eine gleichmässige symmetrische Lichtverteilung, insbesondere auch im Bereich der um die Symmetrieachse der Reflektorschale liegenden Zentrumsstrahlung. In Hinblick auf eine rotationssymmetrisch gleichmässige Lichtverteilung ist es günstig, wenn der aufgerauhte Bereich der reflektierenden
<Desc/Clms Page number 2>
Innenfläche die kreisförmige bzw. zylindrische Zufuhröffnung ringförmig umgibt.
Da die Unzulänglichkeiten der Lampe in Bereichen, die näher an der Zufuhröffnung für die Lampe liegen, stärker zum Tragen kommen, ist es gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorteilhaft, wenn der aufgerauhte Bereich der reflektierenden Innenfläche zumindest zwei in verschiedenen Abständen von der Zufuhröffnung angeordnete Teilbereiche unterschiedlicher Rauhtiefe aufweist, wobei die einzelnen aufgerauhten, vorzugsweise ringförmigen Teilbereiche direkt aneinandergrenzen und der innerste an die Zufuhröffnung anschliessende Teilbereich die grösste Rauhtiefe aufweist.
In der Praxis erzielt man durch zwei ringförmig aufgerauhte Teilbereiche, von denen der innere eine Rauhtiefe von etwa 0,1 m (Mikrometer) bis 0,5 m, vorzugsweise etwa 0,4 m aufweist und der äussere eine Rauhtiefe von etwa 0,02 m bis 0,1 um, vorzugsweise etwa 0,05 m aufweist, eine diffuse Reflexion im besonders kritischen innersten Bereich der reflektierenden Innenfläche der Reflektorschale und eine spreizende Reflexion in den etwas weniger kritischen, weiter aussen liegenden ringförmigen Bereich. Bei einer Betrachtung der Reflektorschale erscheint der innere ringförmige Bereich stark mattiert, während der äussere ringförmige Bereich nur eine geringe Mattigkeit (seidenmatt) aufweist bzw. fast glänzend aussieht.
An den inneren reflektierten Bereich bzw. die inneren aufgerauhten reflektierenden Teilbereiche schliesst gemäss einer bevorzugten Ausführungsform aussen ein sich bis zur Lichtaustrittsöffnung erstreckender Bereich der Innenfläche der Reflektorschale an, der glatt und hochglanzverspiegelt ausgebildet ist. Die spezielle Reflektorform kann dabei computerunterstützt berechnet werden. Mit einer solchen Ausbildung lässt sich eine hohe Lichtausbeute und eine präzise gleichmässige Lichtverteilung des Reflexionsstrahlungsanteiles erzielen.
Eine besonders präzise Realisation einer beispielsweise numerisch berechneten Reflektorform (Innenfläche) und sehr glatte Oberflächen für den nicht aufgerauhten Grossteil der Innenfläche der Reflektorschale lassen sich dadurch erzielen, dass die Reflektorschale aus einem innen mit mindestens einer reflektierenden Schicht ausgekleideten, vorzugsweise damit bedampften Glaskörper besteht. Die Oberfläche eines derartigen Glas-Reflektors lässt sich ausserdem leicht in wohl definierter Weise, beispielsweise durch Sandstrahlen, aufrauhen und gegebenenfalls durch weitere Massnahmen, wie z. B. eine Säurepolitur, behandeln, um schliesslich eine fein abgestimmte, kontrollierte Aufrauhung zu erhalten, wie es im folgenden noch näher beschrieben werden wird.
Um beim Abkühlen des Glasreflektros ein ungleichmässiges Schwinden zu vermeiden, ist es günstig, wenn der Glaskörper überall im wesentlichen dieselbe Wandstärke, vorzugsweise im Bereich von einigen Millimetern aufweist.
Insbesondere, wenn der Reflektor aus Glas ist, besteht das Problem einer Halterung des Reflektors in einer Leuchte und das Problem einer genau justierten Anbringung einer Lampe innerhalb der Reflektorschale. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform ist nun vorgesehen, dass von aussen durch die vorzugsweise zylindrische Zufuhröffnung hindurch ein vorzugsweise hohlzylindrisches Innenrohr angeordnet ist, das sich mit einem kleinen Flansch an der Innenfläche der Reflektorschale abstützt und das zumindest ausserhalb der Reflektorschale ein Aussengewinde aufweist, auf das eine Mutter oder ein Aussenrohr mit einem Innengewinde gegen die Reflektorschale schraubbar ist. Das Aussenrohr kann dann in einfacher Weise mit irgendeiner Halterung einer Leuchtenkonstruktion verbunden werden.
Ausserdem eignet sich die genannte Konstruktion auch zur axial justierbaren Halterung einer Lampe, wobei die Lampenfassung gegenüber dem Aussenrohr axial verstellbar ist, beispielsweise über ein Aussengewinde der Lampenfassung, das in ein Innengewinde des Aussenrohres eingreift, und sich die Lampe durch das Innenrohr hindurch in die Reflektorschale erstreckt.
Um allfällige Störungen in der Lichtverteilung durch den kleinen Flansch des Innenrohres zu vermeiden weist dieser gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung günstigerweise eine lichtabsorbierende, insbesondere schwarze Oberfläche auf.
Die Erfindung betrifft weiters ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemässen Reflektorschale.
Ein erfindungsgemässes Herstellungsverfahren, insbesondere zur Herstellung einer Reflektorschale aus Glas ist dadurch gekennzeichnet, dass die zunächst glatte bzw. geglättete Innenfläche im Scheitelbereich der Reflektorschale zunächst vorzugsweise mittels ein- oder mehrmaligen Sandstrahlens aufgerauht und nach dem Aufrauhen mit mindestens einer reflektierenden, vorzugsweise hochglänzenden Schicht beschichtet, vorzugsweise bedampft wird. Durch das vorherige Auf- rauhen und nachträgliche Beschichten bzw. Bedampfen mit einer reflektierenden vorzugsweise
<Desc/Clms Page number 3>
hochglänzenden Schicht erhält man eine gleichmässige durchgehende und mechanisch robuste reflektierende Innenfläche der Reflektorschale, bei der im Bereich der Zufuhröffnung für die Lampe eine diffuse bzw. spreizende Reflexion auftritt.
Um zwei Teilbereiche mit unterschiedlicher Rauhtiefe zu realisieren, kann gemäss einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens so vorgegangen werden, dass zunächst in einem Bereich grösseren Durchmessers ein Bereich um die Zufuhröffnung für die Lampe sandgestrahlt wird, dann vorzugsweise durch eine Säurepolitur eine Reduzierung der Rauhtiefe erfolgt, daraufhin eine Sandstrahlung in einem Bereich kleineren Durchmessers erfolgt und schliesslich die Innenfläche der Reflektorschale reflektierend beschichtet bzw. bedampft wird.
Ein Glasreflektor lässt sich insbesondere in einem Glasspritzverfahren herstellen. Anschliessend kann zur Oberflächenreinigung von Pb02 eine Säurepolitur (Kieselsäure) vorgenommen werden.
Daraufhin kann wiederum durch Sandstrahlung ein aufgerauhter Bereich der Innenfläche erhalten werden. Schliesslich bedampft man die Innenfläche mit einer vorzugsweise hochglänzenden Schicht, beispielsweise aus Aluminium.
Zur Ausbildung einer in Hinblick auf eine lichttechnische Optimierung günstigen Rauhigkeit ist es vorteilhaft, wenn zum Sandstrahlen eine Korngrösse von etwa 150 verwendet wird.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der folgenden Figurenbeschreibung näher erläutert.
Die Fig. 1 zeigt einen zentralen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Reflektorschale mit strichliert eingezeichneter Lampe. Die Fig. 2 zeigt eine Unteransicht auf die in Fig. 1 dargestellte Reflektorschale und die Fig. 3 zeigt die Reflektorschale der Fig. 1 mit einer Halterung und einer Fassung samt Lampe sowie zwei angedeutete mögliche Leuchtenkonstruktionen.
Die in Fig. 1 dargestellte Reflektorschale besteht aus einem Glaskörper 1, der überall im wesentlichen dieselbe Wandstärke d aufweist. Die Innenfläche weist im wesentlichen die Form eines im Scheitel offenen halben Rotationsellipsoids auf, in dessen erstem Brennpunkt F, der lichtemittierende Teil der Lampe 2 angeordnet ist. Die konkav gekrümmte reflektierende Innenfläche 3 ist um die Symmetrieachse 4 rotationssymmetrisch ausgebildet. Im Scheitelbereich weist die Reflektorschale eine Zufuhröffnung 5 für die im wesentlichen in dem von der Reflektorschale umgrenzten Raumgebiet angeordnete Lampe 2 auf. Gegenüber dieser Zufuhröffnung 5 ist die beim vorliegenden Ausführungsbeispiel kreisförmige Lichtaustrittsöffnung 6 ausgebildet.
Erfindungsgemäss ist die Innenfläche 3 der Reflektorschale in einem die Zufuhröffnung 5 für die Lampe 2 umgebenden Bereich 7a, 7b aufgerauht, um dort durch eine spreizende bzw. diffuse Reflexion eine Symmetrisierung der Lichtverteilung, insbesondere der Zentrumsstrahlung zu erzielen.
Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist, umgeben die aufgerauhten reflektierenden Bereiche der Innenfläche der Reflektorschale die zylindrische Zufuhröffnung 5 ringförmig. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der innere ringförmige Bereich 7a eine grössere Rauhtiefe auf als der äussere aufgerauhte Bereich 7b. Die Rauhtiefe der aufgerauhten, reflektierenden Bereiche 7a, 7b der Innenfläche 3 der Reflektorschale liegt günstigerweise zwischen 0,02 um und 0,7 um, vorzugsweise zwischen 0,05 m und 0,4 m, womit sich der Bereich einer spreizenden, also vorwiegend gerichteten Reflexion bis hin zu einer vollkommen diffusen Reflexion abdecken lässt.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der innere ringförmige Bereich 7a eine Rauhtiefe von etwa 0,4 um auf (diffuse Reflexion) während der äussere ringförmige Bereich 7b eine Rauhtiefe von etwa 0,05 (im aufweist und damit nur eine sehr geringe Mattigkeit hat. Im äusseren ringförmigen Bereich 7b kommt es damit zu einer vorwiegend gerichteten, spreizenden Reflexion mit geringem Diffusanteil.
Für den Durchmesser der aufgerauhten reflektierenden Bereiche 7a, 7b ist es günstig, wenn dieser gemessen von der Symmetrieachse 4 aus zwischen 0,45 und 0,65 mal so gross ist wie der
Durchmesser der kreisförmigen Lichtaustrittsöffnung 6. Die Grenze zwischen innerem und äusse- rem aufgerauhten Teilbereich liegt günstigerweise zwischen 0,3 und 0,45 mal soweit von der Sym- metrieachse entfernt wie der Umfangsrand der kreisförmigen Lichtaustrittsöffnung. Mit einer solchen Dimensionierung lassen sich die Unzulänglichkeiten im Handel erhältlicher Hochleistungsglühlampen, beispielsweise Halogenglühlampen, in zufriedenstellender Weise ausgleichen.
Der Glaskörper 1 weist eine äusserst präzise Innenfläche 3 auf, die ausserhalb der aufgerauhten
Bereiche 7a, 7b bis zur Lichtaustrittsöffnung 6 glatt und hochglanzverspiegelt ausgebildet ist.
<Desc/Clms Page number 4>
Zur Halterung der Reflektorschale in einer Leuchtenkonstruktion und zur Halterung der Lampe 2 ist ein Innenrohr 8 vorgesehen, das sich durch die Zufuhröffnung hindurch erstreckt. Am Innenrand weist dieses Innenrohr 8 einen kleinen Flansch 9 auf, der sich an der Innenfläche 3 der Reflektorschale abstützt. Das Innenrohr 8 trägt ausserhalb der Reflektorschale ein Aussengewinde 10, auf das ein Aussenrohr 11 aufgeschraubt ist. Wird dieses Aussenrohr 11 gegen den Reflektor hingeschraubt, so kommt der Flansch 9 satt an der Innenfläche der Reflektorschale zur Anlage und die aus Innenrohr 8 und Aussenrohr 11 bestehende Halterung ist fest mit dem Glaskörper 1 der Reflektorschale verbunden. Das Aussenrohr kann nun in einfacher Weise mit irgendeiner Leuchtenkonstruktion verbunden werden.
Die Lampenfassung 12 bzw. deren Halterung 13 ist gegenüber dem Aussenrohr 11 axial verstellbar, wobei die Halterung 13 ein Aussengewinde aufweist, das in ein Innengewinde 15 des Aussenrohres 11 eingreift. Durch Verdrehen der Halterung 13 lässt sich damit die Lampe axial justieren, womit auch bei der Serienfertigung auftretende Reflektorkurvenfehler ausgeglichen werden können. Der aus der Reflektorschale austretende Reflexionsstrahlungsanteil weist in einer geringen Entfernung unterhalb des Reflektors eine grosse Strahlungsbündelung auf.
In diesem Bereich kann bei einer strichliert dargestellten Leuchtenkonstruktion eine Austrittsöffnung für den Reflexionsstrahlungsanteil vorgesehen sein. Um den Direktstrahlungsanteil abzublenden, kann entweder eine Gegenkugel 17 oder ein Linsen- oder Umlenksystem 18 vorgesehen sein.
Mit der Gegenkugel 17 erzielt man eine Rückstrahlung des Direktstrahlungsanteiles und eine nochmalige Reflexion der ausgeblendeten Strahlung in der Reflektorschale. Mit dem Linsen- oder Umlenksystem kann man beispielsweise eine Deckenaufhellung oder eine Aufhellung einer vertikalen Wand erzielen. Zu erwähnen wäre noch, dass die eine lichttechnische Aufgabe erfüllende untere Halbkugel 17 durch eine obere Halbkugel 19, die im mittleren Bereich 20 miteinander verbunden sind, aus ästhetischen Gründen ergänzt werden kann.
PATENTANSPRÜCHE:
1. Reflektorschale für Raumleuchten, mit einer konkav gekrümmten, vorzugsweise rotations- symmetrisch reflektierenden Innenfläche, mit einer im Scheitelbereich der Reflektorschale angeordneten Zufuhröffnung für eine im wesentlichen in dem von der Reflektorschale umgrenzten Raumgebiet anordenbare Lampe, vorzugsweise Halogenglühlampe, und mit einer dieser Zufuhröffnung im wesentlichen gegenüberliegenden Lichtaustrittsöffnung, da- durch gekennzeichnet, dass die reflektierende Innenfläche (3) in einem die Zufuhröffnung (5) für die Lampe (2) umgebenden Bereich (7a, 7b) - wie an sich bekannt - aufgerauht ist.