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Die Erfindung betrifft eine insbesondere zur Verwendung in einer Leuchte bestimmte optische Blende mit mehreren schwenkbeweglich angeordneten Lamellen, die eine annähernd kreisförmige Öffnung mit einer variablen Öffnungsweite zwischen einer minimalen Öffnungsweite und einer maximalen Öffnungsweite begrenzen, wobei die Lamellen an einem Träger um eine jeweilige Schwenkachse schwenkbeweglich und mittels eines Stellmittels kinematisch gekoppelt sind. Weiterhin betrifft die Erfindung eine mit einer solchen Blende ausgestattete Leuchte.
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Eine gattungsgemäße und in der Fotografie als Irisblende bekannte Blende mit variabler Öffnungsweite gehört bereits aufgrund offenkundiger Vorbenutzung zum Stand der Technik. Die Besonderheit einer solchen Blende liegt vor allem darin, dass die Öffnung in einer Art und Weise derart variiert werden kann, dass sie unabhängig von der Größe immer nahezu kreisförmig ist und der Mittelpunkt konstant bleibt. Hierzu besteht die Irisblende aus mehreren Lamellen, die über eine kinematische Kopplung gemeinsam nach innen oder außen verschwenkt werden können. Jede Lamelle ist hierzu um eine Schwenkachse schwenkbeweglich, wobei die Schwenkachse zugleich radial beweglich ist. Benachbarte Lamellen überlappen sich in Abhängigkeit der eingestellten Öffnung mehr oder weniger, wobei grundsätzlich die Annäherung an die Kreisform der Öffnung umso besser ist, je mehr Lamellen eingesetzt werden.
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Außer bei optischen Instrumenten finden sich Blenden beispielsweise auch bei Leuchten zur gezielten Einstellung der Lichtstärkeverteilung im Raum. In vielen Fällen besteht die Absicht, nur bestimmte Raumwinkelbereiche auszuleuchten bzw. einen Blendschutz in bestimmten Raumwinkelbereichen vorzusehen. Eine klassische Maßnahme zur Erzielung einer vorgegebenen Lichtstärkeverteilung und einer gleichzeitigen Entblendung einer Leuchte in ihrem seitlichen Abstrahlbereich besteht in der Verwendung eines Reflektors in Verbindung mit einstellbaren Blenden.
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Blenden werden häufig auch als gitterförmige Lamellen vor Leuchtstoffröhren von Leuchten im gewerblichen Bereich vorgesehen. Durch mehrfache Reflexion und diffuses Abstrahlen an den Wänden solcher Lamellenschächte wird eine gleichmäßige Verteilung der Lichtstärke erzielt.
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Die
DE 100 61 951 A1 betrifft eine Leuchte mit einem im Strahlungsbereich einer Lichtquelle unmittelbar angeordneten Lampenschirm, der Lamellen aufweist. Die Lamellen sind dabei über ihre jeweilige Längsachse an Haltevorrichtungen drehbar gehalten, sodass über die Stellung der Lamellen die Helligkeit, der Strahlungsbereich und/oder die Abstrahlrichtung der Lampe eingestellt werden kann. Die Lamellen lassen sich einzeln und jede individuell in eine gewünschte Position einstellen. Hierzu sitzt auf der Drehachse das Einstell- oder Rändelrad, um durch Drehen desselben die Lamelle in dem Lampenschirmkörper um ihre Achse zu verschwenken.
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Die
DE 34 31 367 A1 offenbart bereits eine kugelförmige Leuchte mit einer Lichtquelle und einem Reflektor, bei welcher der Reflektor aus zwei Kugelhälften zusammengesetzt ist. Im Bereich der Lichtaustrittsöffnung kann ein Rohrstutzen oder ein mehrfacher Blendenring vorgesehen sein. Durch Verstellen des Blendenrings können die Lichtmodulation und der Austrittswinkel der Lichtstrahlen verändert werden.
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Ferner zeigt noch die
DE 299 06 213 U1 einen Leuchtenkopf bzw. eine Leuchte in Kugelform, wobei die Kugelform durch die Außenkontur mehrerer axial angeordneter Lamellen entsteht.
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Durch die
DE 93 19 185 U1 ist bereits eine Blende sowie eine damit ausgestattete Leuchte bekannt, die eine Lichtquelle sowie eine von ihr beabstandete Blende aus einem Flachmaterial mit darin regelmäßig angeordneten Lichtdurchtrittsöffnungen aufweist. So kann beispielsweise bei einer vor oder um eine Leuchtstoffröhre herum angeordneten Blende der axiale Mittelbereich eine höhere Durchlässigkeit aufweisen als die sich zu beiden Seiten anschließenden Randbereiche, sodass eine gute Ausleuchtung einer Fläche durch den Mittelbereich und eine Entblendungswirkung in den Randbereichen erzielt werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Blende sowie eine mit einer solchen Blende ausgestattete Leuchte wesentlich zu verbessern. Insbesondere soll durch die Blende ein optimierter interner Strahlengang erreicht werden, um insbesondere die Fokussiermöglichkeiten zu verbessern.
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Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Blende gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Erfindungsgemäß ist also eine Blende vorgesehen, bei der die Lamellen zumindest abschnittsweise eine sphärische und/oder sphäroidale Form aufweisen, also von außen betrachtet konvex geformt sind, und bei der die Schwenkachsen der Lamellen durch einen gemeinsamen Schnittpunkt verlaufen. Hierdurch wird in überraschend einfacher Weise eine Kugelform eines mit der erfindungsgemäßen Blende ausgestatteten Reflektors realisierbar, wobei unabhängig von der jeweils eingestellten Größe der Öffnung eine optimale Reflektorform entsteht. Dabei bilden die Lamellen auf ihrer einer Lichtquelle zugewandten Innenfläche zugleich einen Bereich des Reflektors, um so eine gewünschte Strahlablenkung auch im Bereich der Lamellen zu ermöglichen. Der wesentliche erfindungsgemäße Effekt tritt daher durch die sphärische Innenfläche der Lamellen in Verbindung mit einer Öffnung ein, die je nach Größe der Öffnung in unterschiedlichen Ebenen liegt. Indem also bei einer kleinen Öffnung die Ebene der Öffnung einen größeren Abstand von einer Lichtquelle hat als bei einer großen Öffnung, wird ein größerer Anteil des abgestrahlten Lichts in idealer Weise mehrfach reflektiert, bevor das Licht durch die Öffnung austritt. Die Strahlungsverluste werden dadurch ebenso wie die Streuung minimiert. Zudem ist der Öffnungswinkel des austretenden Lichts wesentlich kleiner, sodass eine gezielte Spotbeleuchtung hoher Intensität erreicht werden kann. Hierzu wird mit der Blende eine abschnittsweise sphärische Schale, insbesondere ein Kugelabschnitt mit einer Höhe größer als der Radius, realisiert. Vorzugsweise ist die Öffnung kleiner als der Großkreis der sphärischen Hüllkurve und auch in der Position mit minimaler Öffnungsweite nicht vollständig geschlossen.
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Besonders vorteilhaft ist es dabei auch, wenn der relative Abstand der Schwenkachsen der Lamellen auch bei unterschiedlichen Öffnungsweiten konstant ist, indem die Schwenkachsen der Lamellen relativ zu dem Träger unbeweglich angeordnet sind. Anders als bei einer aus dem Stand der Technik bekannten Irisblende wird also die Änderung der Öffnung nicht durch eine überlagerte Schwenkbewegung und translatorische Bewegung erreicht, sondern allein durch eine Schwenkbewegung der Lamellen. Eine translatorische Bewegung, insbesondere eine Schiebeführung, ist daher nicht erforderlich, sodass der konstruktive Aufwand vermindert wird.
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Das Stellmittel könnte beispielsweise mittels eines Hebels mit den Lamellen gekoppelt sein, um so eine einfache manuelle Betätigung zu erreichen. Als besonders vorteilhaft erweist es sich hingegen, wenn der Träger ringförmig geschlossen ausgeführt ist, wobei der Durchmesser größer als die maximale Öffnungsweite bemessen und seine Mittelachse relativ zu dem Stellmittel drehbar ist. Indem der Träger und das Stellmittel koaxial zueinander angeordnet sind, wird die Einstellung der Öffnungsweite zwischen einer minimalen Öffnungsweite und einer maximalen Öffnungsweite in einfacher Weise durch eine relative Drehbewegung um die Mittelachse erreicht, die durch den Mittelpunkt der Öffnung verläuft. Da eine radiale Verlagerung im Gegensatz zum Stand der Technik mit der Veränderung der Öffnungsweite keine radiale Verlagerung der Lamellen bzw. der Schwenkachsen bedingt, sondern die Lamellen an dem Träger ausschließlich schwenkbeweglich gelagert sind, wird zudem ein lediglich geringer Bauraum benötigt.
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Eine weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird auch dadurch erreicht, dass benachbarte Lamellen zumindest in der Position mit einer minimalen Öffnungsweite und der maximalen Öffnungsweite überlappungsfrei an einem Umfangsabschnitt zumindest annähernd spaltfrei gegeneinander liegen. Hierdurch wird eine unterbrechungsfreie Oberfläche der durch die Lamellen gebildeten Reflektorfläche erreicht, die weitgehend frei von Unstetigkeitsstellen bei beliebiger Öffnungsweite realisiert werden kann. Hierdurch werden die Reflektoreigenschaften weiter verbessert, weil auf der Innenseite der Lamellen eine homogene, flächen- und konturbündige Oberfläche entsteht.
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Dabei erweist es sich zudem als besonders praxisnah, wenn die Lamellen an dem Träger über den Umfang gleichverteilt angeordnet und im Wesentlichen baugleich sind bzw. eine übereinstimmende Formgebung aufweisen. Hierdurch wird eine variable, koaxiale Öffnungsweite der jeweiligen kreisförmigen Öffnung realisiert, die je nach Öffnungsweite in unterschiedlichen Ebenen liegt. Selbstverständlich sind erfindungsgemäß auch solche Bauformen nicht ausgeschlossen, bei denen der Mittelpunkt der Öffnung bei unterschiedlichen Öffnungsweiten zueinander versetzt ist.
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Zur synchronen Übertragung der Betätigungsbewegung auf die verschiedenen Lamellen können an sich beliebige Kraftübertragungselemente, beispielsweise Kurbelstangen, verwendet werden. Besonders praxisnah ist hingegen eine Ausgestaltung, bei welcher die Lamellen mit einer jeweiligen Verzahnung in eine entsprechende Verzahnung des Stellmittels zur Übertragung der gewünschten synchronen Schwenkbewegung eingreifen, wobei das Stellmittel beispielsweise ringförmig geschlossen ist und die Verzahnung in Bezug auf die Drehbetätigung des Stellmittels axial oder radial angeordnet ist. Hierdurch wird eine kompakte Bauform erreicht, die zudem eine verdeckte Gestaltung gestattet, bei welcher die Verzahnung für den Betrachter von außen nicht sichtbar ist.
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Das Stellmittel könnte als ein separates Funktionselement an dem Reflektor beweglich angeordnet sein. Besonders sinnvoll ist hingegen eine Abwandlung, bei welcher das Stellmittel als eine innenseitig konkave, insbesondere rotationssymmetrische Schale ausgeführt ist, deren kreisförmiger Randbereich dem Durchmesser des Trägers entspricht, wobei der Durchmesser zumindest abschnittsweise mit einer Verzahnung in eine Verzahnung der jeweiligen Lamelle eingreift. Indem das Stellmittel als integraler Bestandteil des Reflektors ausgeführt ist, wird einerseits die Anzahl der Bauteile reduziert, andererseits eine ästhetisch ansprechende Gestaltung der Blende erreicht, indem die Betätigung durch eine Drehung des Reflektors gegenüber dem Träger erfolgt. Hierzu sind der Reflektor und der Träger um eine mit der rotationssymmetrischen Form der Schale konzentrische Mittellängsachse relativ zueinander drehbeweglich.
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Die Lamellen könnten eine eingeschränkte Transmission aufweisen. Beispielsweise könnten zumindest einzelne Lamellen opak sein. Besonders sinnvoll ist es hingegen zur Erzielung der gewünschten optimalen inneren Reflexion, wenn die Lamellen eine wesentlich verminderte Lichtdurchlässigkeit aufweisen oder lichtundurchlässig ausgeführt sind sowie ein hohes Reflexionsvermögen aufweisen.
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Die zweitgenannte Aufgabe wird weiterhin mit einer Leuchte mit einer Lichtquelle, einem Reflektor und einem einstellbaren Lichtauslass durch eine Blende mit mehreren schwenkbeweglich angeordneten Lamellen gelöst, die eine annähernd kreisförmige Öffnung mit einer variablen Öffnungsweite zwischen einer minimalen Öffnungsweite und einer maximalen Öffnungsweite begrenzen, wobei die Lamellen an einem Träger um eine jeweilige Schwenkachse schwenkbeweglich sind und mittels eines Stellmittels kinematisch gekoppelt sind und zumindest abschnittsweise eine sphärische oder sphäroidale Form aufweisen, wobei die Schwenkachsen der Lamellen durch einen gemeinsamen Schnittpunkt verlaufen. Erfindungsgemäß wird demnach erstmals eine Leuchte geschaffen, bei welcher die Verkleinerung der Öffnungsweite zugleich zu einer erhöhten Zahl interner Reflexionen führt, indem nämlich die Ebene der Öffnung bei einem kleinen Öffnungswinkel einen größeren Abstand von der Lichtquelle aufweist und die Lamellen innenseitig eine Reflexionsfläche in Ergänzung zu dem Reflektor bilden. Der Wirkungsgrad der Leuchte wird damit wesentlich verbessert, weil eine kleine Öffnung nicht etwa zu einer Absorption eines wesentlichen Anteils des abgestrahlten Lichts führt, sondern zu einer mehrfachen Reflexion und in der
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Folge zu einem Lichtaustritt durch die Öffnung unter einem wesentlich verminderten Abstrahlungswinkel.
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Die Leuchte kann als Decken-, Wand-, Pendel-, Tisch- oder Bodenleuchte ausgeführt sein. Die Orientierung kann zudem konstruktiv bestimmt oder mittels einer einstellbaren Halterung variabel sein. Einen universellen Einsatz der Leuchte gestattet eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Leuchte, bei der mittels zumindest eines, insbesondere mittels drei flexibler Halteelemente eine beliebige Position und/oder Orientierung einstellbar ist. Hierzu eignet sich beispielsweise ein an sich bekannter Schwanenhals, wobei vorzugsweise drei separate Halteelemente eine selbsttragende Gestaltung ohne zusätzliche Fußplatten gestatten.
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Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt jeweils in einer perspektivischen Ansicht in
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1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Leuchte;
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2a einen Reflektor der in 1 gezeigten Leuchte mit Lamellen in einer Funktionsstellung mit einer maximalen Öffnungsweite;
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2b den in 2a gezeigten Reflektor in einer halb geöffneten Funktionsstellung;
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2c den in den 2a und 2b gezeigten Reflektor in einer Funktionsstellung mit minimaler Öffnungsweite;
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3a einen vergrößerten Ausschnitt einer mit einem Träger kinematisch gekoppelten Lamelle in einer der 2a entsprechenden Funktionsstellung;
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3b einen vergrößerten Ausschnitt gemäß 3a in einer der 2b entsprechenden Funktionsstellung;
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4 den in 2a gezeigten Reflektor in einer Ansicht von schräg unten;
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5 eine Prinzipdarstellung des Strahlengangs innerhalb des Reflektors bei unterschiedlichen Öffnungsweiten;
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6a eine Vorderansicht des Reflektor in der in 2a gezeigten Funktionsstellung;
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6b eine Vorderansicht des Reflektor in der in 2b gezeigten Funktionsstellung;
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6c eine Vorderansicht des Reflektor in der in 2c gezeigten Funktionsstellung.
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In 1 ist eine erfindungsgemäße Leuchte 1 erkennbar, die im Wesentlichen aus einem Reflektor 2 mit einer darin angeordneten, in 5 gezeigten Lichtquelle 14 sowie drei als Schwanenhälse ausgeführten flexiblen Halteelementen 3 zur universellen Einstellung der räumlichen Position und Orientierung des Reflektors 2 besteht. Darüber hinaus gestattet die Leuchte 1 eine individuell einstellbare Fokussierung des austretenden Lichts.
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Die durch bewegliche Lamellen 4 gebildete Blende 5 zur einstellbaren Fokussierung wird zunächst anhand der 2a bis 2c sowie 3a und 3b näher erläutert. Die 2a bis 2c zeigen den Reflektor 2 in einer Seitenansicht mit einer Vielzahl schwenkbeweglich angeordneter Lamellen 4, die eine in 4 erkennbare, annähernd kreisförmige Öffnung 15 mit einer variablen Öffnungsweite zwischen einer in 2a gezeigten minimalen Öffnungsweite und einer in 2c gezeigten maximalen Öffnungsweite begrenzen, während in 2b beispielhaft die halbe Öffnungsweite gezeigt ist. Zur Einstellung der Öffnungsweite sind die Lamellen 4 an einem Träger 6 um eine jeweilige Schwenkachse 7 schwenkbeweglich angeordnet. Indem die Lamellen 4 entsprechend der Form des Reflektors 2 sphärisch gewölbt sind und die Schwenkachsen 7 aller Lamellen 4 durch einen in 4 andeutungsweise dargestellten, gemeinsamen Schnittpunkt M verlaufen, ergänzen die Lamellen 4 den halbkugelförmigen Reflektor 2 in jeder Stellung zu einer Kugelkappe, deren Höhe durch die Öffnungsweite bestimmt ist. Da somit die Ebene der Öffnung und damit der Abstand der jeweiligen Ebene von der Lichtquelle 14 in Abhängigkeit der Öffnungsweite unterschiedlich ist, wird ein wesentlich optimierter Strahlengang im Inneren des Reflektors 2 erreicht, wie dies nachstehend noch anhand der 5 näher erläutert wird.
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Zur Einstellung der Öffnungsweite sind die Lamellen 4 jeweils an dem ringförmig geschlossenen Träger 6 um die jeweilige Schwenkachse 7 schwenkbeweglich und gleichverteilt angeordnet. Wie in den 3a und 3b zu erkennen, sind die Lamellen 4 mittels eines mit dem Reflektor 2 einteilig verbundenen Stellmittels 8 kinematisch gekoppelt. Diese kinematische Kopplung wird durch eine jeweilige Verzahnung 9 der Lamellen 4 erreicht, die in eine entsprechende, abschnittsweise Verzahnung 10 des Stellmittels 8 eingreift und so eine synchrone Schwenkbewegung ermöglicht. Die Einstellung der Öffnungsweite erfolgt somit durch eine relative Schwenkbewegung des mit dem Stellmittel 8 ausgestatteten Reflektors 2 gegenüber dem Träger 6 um die in den 2a bis 2c gezeigte Mittelachse 11.
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In 4 ist eine durch den halbkugelförmigen Reflektor 2 mit seiner Öffnung 15 sowie die innenseitig daran konturbündig anschließenden Lamellen 4 gebildete Reflektorinnenseite erkennbar. Wie zu erkennen, bestimmen die Lamellen 4 nicht nur eine variable Öffnungsweite, sondern bilden zudem Reflexionsflächen mit einem optimalen Winkel. Die jeweiligen Schwenkachsen 7 der Lamellen 4 schneiden sich auf der Mittelachse 11 in einem gemeinsamen Schnittpunkt M.
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Der sich daraus ergebende wesentlich verbesserte Strahlengang wird anhand der 5 in einer Prinzipdarstellung näher erläutert. Diese zeigt in einer seitlichen Schnittdarstellung den Reflektor 2 sowie die sich daran konturbündig anschließenden, die Blende 5 bildenden Lamellen 4 in einer Funktionsstellung mit minimaler Öffnungsweite 12, deren Durchmesser durch einen Doppelpfeil verdeutlicht ist. Eine gestrichelte Linie verdeutlicht demgegenüber die Ebene der maximalen Öffnungsweite 13. Würde man den Reflektor 2 mit einer aus dem Stand der Technik bekannten Irisblende ausstatten, würden die minimale Öffnungsweite 12’ und die maximale Öffnungsweite 13 in derselben Ebene liegen. Während der Lichtstrahl a ausgehend von einer Lichtquelle 14 nach einmaliger Reflexion an dem Reflektor 2 sowohl bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Blende 5 als auch bei der in der demgegenüber wesentlich geringer beabstandeten Ebene der einer Irisblende entsprechenden minimalen Öffnungsweite 12’ unverändert durch die Öffnung austritt, gilt dies nicht für einen zweiten Lichtstrahl b. Dieser würde bei der Verwendung einer Irisblende ebenfalls nach einmaliger Reflexion durch die Öffnung in Pfeilrichtung b’’ in die Umgebung austreten. Erfindungsgemäß führt hingegen der erweiterte Abstand der Ebene der Öffnung von der Lichtquelle 14 in Verbindung mit der sphärisch konkaven Innenform der Lamellen 4 zu einer Reflexion des zweiten Lichtstrahls b an einer Lamelle 4 und zu einer erneuten Reflexion an dem Reflektor 2, sodass der Lichtstrahl b schließlich mit einem wesentlich geringeren Ablenkwinkel α gegenüber der Mittelachse 11 in Pfeilrichtung b’ durch die Öffnung in die Umgebung austritt. Hierdurch wird eine wesentliche Fokussierung des abgestrahlten Lichts und damit eine wesentliche Effizienzsteigerung erreicht.
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Ergänzend ist in den 6a bis 6c noch die jeweilige Vorderansicht des Reflektors 2 entsprechend den 2a bis 2c dargestellt. Ausgehend von maximalen, annähernd kreisförmigen Öffnung in 6a begrenzt die durch die beweglichen Lamellen 4 gebildete Blende 5 in 6b die halbe Öffnungsweite, während 6c eine vollständig geschlossene Position der Blende 5 zeigt, in welcher benachbarte Lamellen 4 spaltfrei gegeneinander liegen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10061951 A1 [0005]
- DE 3431367 A1 [0006]
- DE 29906213 U1 [0007]
- DE 9319185 U1 [0008]
