DE10235276A1

DE10235276A1 - Asymmetrical light unit for surface illumination, has planar aperture between tubular fluorescent light source and parabolic reflector parallel reflector axis

Info

Publication number: DE10235276A1
Application number: DE2002135276
Authority: DE
Inventors: Achim Dr.-Ing. Willing
Original assignee: Dr Ing Willing GmbH
Current assignee: FORCHHEIM & WILLING GMBH, 09221 NEUKIRCHEN, DE
Priority date: 2002-08-02
Filing date: 2002-08-02
Publication date: 2004-03-04

Abstract

The light unit has a reflector (19) which is symmetrical along its longitudinal axis enclosing a tubular fluorescent light source (2), with a planar aperture (16) provided between the light source and the reflector, parallel to the reflector longitudinal axis, on one side of a main axis (32) of the parabola defined by the reflector. The aperture extends from a beginning point (17) in the immediate vicinity of the intersection between the focal point of the parabola and the main axis.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Leuchte, die zur gleichmäßigen Ausleuchtung von Flächen geeignet ist, mit der Möglichkeit, den Lampenlichtstrom ausschließlich oder zumindest überwiegend auf die Fläche oder einen vorgegebenen Bereich der Fläche zu lenken.The invention relates to a Luminaire for uniform illumination of areas is suitable with the possibility the lamp luminous flux exclusively or at least predominantly on the surface or to steer a predetermined area of the surface.

Bild 1 zeigt, im Querschnitt dargestellt, den Stand der Technik einer solchen Leuchte mit ihrer typischen Anwendung. Die Leuchte 1 besitzt translatorische Symmetrie und besteht aus Reflektor 3 und Lampe 2, z.B. eine röhrenförmige Leuchtstofflampe. Die asymmetrisch strahlende Leuchte ist zur Wand 4 ausgerichtet und beleuchtet diese mit dem Strahlengang 5. Jedoch gelangt auch ein Teil des Lichtes auf den Fußboden. Somit ist der Anteil des Nutzlichtes begrenzt. Um auf der Wand 4 eine gleichmäßige Beleuchtungsverteilung zu erhalten, sollte die Leuchte 1 in Richtung 7 die größte Lichtstärke besitzen und in Richtung des Lichtbündels 6 schnell abfallen, um das Streulicht auf den Fußboden zu vermeiden.Figure 1 shows, in cross section, the state of the art of such a lamp with its typical application. The lamp 1 has translational symmetry and consists of a reflector 3 and lamp 2 , for example a tubular fluorescent lamp. The asymmetrically shining lamp is against the wall 4 aligned and illuminated with the beam path 5 , However, some of the light also reaches the floor. The proportion of useful light is therefore limited. To on the wall 4 The luminaire should maintain an even distribution of light 1 in the direction 7 have the greatest light intensity and in the direction of the light beam 6 fall off quickly to avoid stray light on the floor.

Ein typischer Aufbau der Leuchte 1 ist in Bild 2 dargestellt. Die röhrenförmige Leuchtstofflampe 2 wird von dem Reflektor 3 umgeben, der das Licht so lenkt, dass er in Richtung 7 vollständig ausgeleuchtet ist. Um die Achse 7 herum wird das Lampenlicht durch den Reflektor 3 gelenkt, wie durch die Lichtbündel 8 und 9 dargestellt.A typical structure of the lamp 1 is shown in Figure 2. The tubular fluorescent lamp 2 is from the reflector 3 surrounded, which directs the light so that it towards 7 is fully illuminated. About the axis 7 around the lamp light through the reflector 3 directed as through the light beam 8th and 9 shown.

Die Lichtstrahlen 12 und 13 begrenzen die gesamte Lichtabstrahlung der Leuchte 1. Die sich aus der Reflektoranordnung ergebende Lichtstärkeverteilung ist in Bild 3 dargestellt, in polarer Darstellung mit den Bezeichnungen nach Bild 2.The rays of light 12 and 13 limit the total light emission of the luminaire 1 , The light intensity distribution resulting from the reflector arrangement is shown in Figure 3, in polar representation with the designations according to Figure 2.

Die Richtungen 12 und 13 bilden die Grenzen der Ausstrahlung. Das Maximum der Lichtstärkeverteilung 11 liegt in der Richtung 10, um den Reflektorwinkel 14 von dessen Grenzlichtstrahl 12 entfernt.The directions 12 and 13 form the limits of the broadcast. The maximum of the light intensity distribution 11 lies in the direction 10 to the reflector angle 14 from its border light beam 12 away.

Im übrigen baut sich die Lichtstärkeverteilung um den Winkel 7 herum auf. Wie bereits erläutert, besitzt diese LVK zur Ausleuchtung der Fläche 5 in Bild 1 Nachteile durch unerwünschtes Streulicht und durch den großen Winkel 14, in dem die Lichtstärke ansteigt.For the rest, the light distribution is built around the angle 7 around on. As already explained, this LVK has to illuminate the area 5 in picture 1 disadvantages due to unwanted scattered light and the large angle 14 in which the light intensity increases.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Leuchtenanordnung mit translatorischem Reflektor und Lichtquellenanordnung zu finden, bei der zur Anstrahlung eines begrenzten Flächenbereiches eine Lichtstärkeverteilung geschaffen wird, die zwischen einem Anfangswinkel und einem Endwinkel, im Bereich des Anfangswinkels in einem beliebig kleinen Winkelbereich von Null auf einen Maximalwert oder einen Wert in der Nähe des Maximums ansteigt.The object of the invention is a Luminaire arrangement with translatory reflector and light source arrangement to be found in the for illuminating a limited area a light intensity distribution is created that is between a starting angle and an ending angle, in the area of the starting angle in an arbitrarily small angular area from zero to a maximum value or a value close to the maximum increases.

In Bild 4 ist die sich aus der Erfindungsaufgabe ergebende Lichtstärkeverteilung dargestellt.In picture 4 is the result of the task of the invention resulting luminous intensity distribution shown.

In Bild 4 ist im Vergleich zur herkömmlichen Lichtstärkeverteilung 11 eine wesentlich günstigere LVK 15 dargestellt, bei der das Maximum der Lichtstärke in Richtung 7 (gemäß Bild 1) liegt und die Lichtstärke sehr steil in beliebig kleinen Winkelbereichen ansteigt, so dass die Richtung 7 gleichermaßen einen Grenzwinkel darstellt.Figure 4 is compared to the conventional light intensity distribution 11 a much cheaper LVK 15 shown at which the maximum light intensity in the direction 7 (according to Figure 1) and the light intensity rises very steeply in any small angular range, so that the direction 7 also represents a critical angle.

Die Lösung der Erfindungsaufgabe erfolgt mit allen Merkmalen des Hauptanspruchs und der Unteransprüche.The solution of the invention task takes place with all features of the main claim and the subclaims.

Erfindungsgemäß wird zwischen der Lichtquellenanordnung und der Reflektoranordnung mindestens eine langgestreckte Apertur – im wesentlichen eine rechteckige Fläche – angeordnet, durch die das Licht der Lichtquellenanordnung auf die Reflektoranordnung strahlt.According to the invention between the light source arrangement and the reflector arrangement at least one elongated aperture - essentially a rectangular surface - arranged, through which the light from the light source assembly onto the reflector assembly shine.

Dies kann durch eine sogenannte Aperturlampe – eine Leuchtstofflampe mit streifenförmiger Lichtaustrittsfläche – oder durch beliebige lichtlenkende Maßnahmen zur entsprechenden Verteilung des Lichtes der Lichtquellenanordnung erfolgen.This can be done with a so-called aperture lamp - a fluorescent lamp with stripe-shaped light exit surface - or through any light directing measures for the corresponding distribution of the light of the light source arrangement respectively.

Die für die Erfindung benötigte Apertur ist eine ebene langgestreckte, rechteckige Fläche, die parallel zur Translationsachse ausgerichtet ist und über ihre gesamte Oberfläche mit Leuchtdichten belegt ist, die im Wesentlichen in alle Richtungen strahlen, also diffus. Dies wird beispielsweise durch eine Aperturlampe erreicht, die den Vorteil geringer Breiten, vorzugsweise 6–10 cm, besitzt, so dass die gesamte Leuchte extrem klein werden kann. Aber auch andere Lichtquellen, z.B. röhrenförmige Halogenglüh-lampen können durch entsprechende Optiken die gewünschten Eigenschaften – diffuse Lichtabstrahlung über die gesamte Aperturfläche – erreichen.The aperture required for the invention is a flat, elongated, rectangular surface that is parallel to the translation axis is aligned and about their entire surface is covered with luminance, essentially in all directions shine, so diffuse. This is done, for example, by an aperture lamp achieves the advantage of narrow widths, preferably 6-10 cm, has, so that the entire lamp can be extremely small. But other light sources, e.g. tubular halogen incandescent lamps can the desired properties through appropriate optics - diffuse Light emission via the entire aperture area - reach.

In Ebenen quer zur Translationsachse ist die Apertur durch eine gerade Linie mit einem Anfangspunkt und einem Endpunkt darstellbar.In planes across the translation axis is the aperture through a straight line with a starting point and can be represented by an end point.

Erfindungsgemäß wird über bzw. neben der Apertur ein Refektorabschnitt errichtet, der die Form einer Parabel besitzt, dessen Parabelachse parallel zu der Richtung ausgerichtet wird, in der der Anstieg der Lichtstärkeverteilung erreicht werden soll. Der Brennpunkt des parabelförmigen Reflektorabschnitts wird er'findungsgemäß in den Anfangspunkt der Aperturlinie gelegt. Um das an dem Reflektorabschnitt reflektierte Licht an der Apertur vorbei zu lenken, ist es besonders vorteilhaft, bei einer Teilung der Symmetrieebene durch die Parabelachse den Reflektorabschnitt auf einer Seite anzuordnen und die Aperturlinie auf der anderen Seite.According to the invention, above or next to the aperture builds a refector section that is shaped like a parabola, whose parabola axis is aligned parallel to the direction, in which the increase in light intensity distribution should be achieved. The focal point of the parabolic reflector section becomes according to the invention in the Starting point of the aperture line. To do that on the reflector section It is special to direct reflected light past the aperture advantageous when the plane of symmetry is divided by the parabolic axis arrange the reflector section on one side and the aperture line on the other hand.

Die Erfindung wird anhand der Bilder 5 bis 13 nachstehend erläutert.The invention is based on the pictures 5 to 13 explained below.

Bild 5 stellt eine Reflektoranordnung dar, bei der der gesamte Lichtstrom, der durch die Apertur gelangt, aufgefangen wird.Figure 5 shows a reflector arrangement where the total luminous flux that passes through the aperture is caught.

Bild 6 stellt die sich daraus ergebende LVK dar.Figure 6 shows the resulting one LVK.

Bild 7 stellt eine Reflektoranordnung dar, bei der die Apertur in einem gewissen Winkelbereich frei strahlt.Figure 7 shows a reflector arrangement in which the aperture shines freely in a certain angular range.

Bild 8 stellt die sich daraus ergebende LVK dar.Figure 8 shows the resulting one LVK.

Bild 9 bis 13 stellen verschiedene Arten dar, die Aperturfläche zu realisieren.Figures 9 to 13 represent different ones Species represent the aperture area to realize.

Bild 5 enthält eine Aperturlampe 2 mit der Lichtaustrittsfläche 16 als Apertur mit den Endpunkten 17 und 18 in der Darstellung in Ebenen senkrecht zur Translationsachse. Der Anfangspunkt 17 der Apertur ist gleichzeitig Brennpunkt der Parabel 19 mit der Hauptachse 32. Die Verlängerung der Aperturlinie 16 trifft die Parabel in Punkt 21, so dass diese zwischen den Punkten 20 und 21 ausgeleuchtet ist. Der parabelförmige Reflektor 19 könnte über den Punkt 20 hinausgehen, dann würden jedoch Lichtstrahlen auf die Apertur zurückfallen. Günstiger ist es deshalb, zwischen dem Punkt 20 und dem Endpunkt 18 der Apertur einen vorzugsweise ebenen Reflektor vorzusehen, um das nach der linken Seite ausstrahlende Licht der Apertur zu nutzen. Der Reflektor 19 muss nicht in allen Bereichen parabelförmig sein, zur Verbreiterung der Lichtverteilung könnte er teilweise eine flachere Form besitzen. Weiterhin muss der Reflektor 19 nicht bis zum Punkt 21 durchgezogen sein, jedoch würde dann nicht der gesamte Lichtstrom aus der Apertur erfasst. Die Lichtverteilung ist anhand einiger Lichtstrahlen dargestellt.Figure 5 contains an aperture lamp 2 with the light exit surface 16 as an aperture with the end points 17 and 18 in planes perpendicular to the translation axis. The starting point 17 the aperture is also the focal point of the parabola 19 with the main axis 32 , The extension of the aperture line 16 hits the parabola in point 21 so this between the points 20 and 21 is illuminated. The parabolic reflector 19 could be about the point 20 light rays would then fall back onto the aperture. It is therefore cheaper between the points 20 and the end point 18 to provide the aperture with a preferably planar reflector in order to use the light emitting to the left of the aperture. The reflector 19 does not have to be parabolic in all areas, to widen the light distribution it could have a flatter shape. Furthermore, the reflector 19 not to the point 21 be pulled through, but then the entire luminous flux would not be captured from the aperture. The light distribution is shown using a few light rays.

Die Aperturlinie wird im Reflektor 23 gespiegelt, Punkt 25 ist der gespiegelte Punkt 17. Der von Punkt 17 stammende Lichtstrahl 22 wird in Richtung der Parabelachse 32 von der Parabel 19 reflektiert, ebenso wird der Lichtstrahl 28 parallel zur Achse 32 in den Lichtstrahl 30 umgelenkt.The aperture line is in the reflector 23 mirrored, period 25 is the mirrored point 17 , The point 17 originating light beam 22 is going in the direction of the parabola axis 32 from the parabola 19 is reflected, as is the light beam 28 parallel to the axis 32 in the beam of light 30 diverted.

Aus Richtung 32, der Hauptachse, erscheint demnach der gesamte Reflektor 19 ausgeleuchtet.From the direction 32 , the main axis, the entire reflector appears 19 illuminated.

Der gesamte Winkelbereich der Lichtausstrahlung ist auf den Differenzwinkel 24 begrenzt, der sich aus der Spiegelung des Lichtstrahles 26 in den Lichtstrahl 27 ergibt. Gleichermaßen wird der Lichtstrahl 29 in den Lichtstrahl 31 umgelenkt, jedoch ist der Differenzwinkel zwischen 30 und 31 wegen der größeren Entfernung von der Apertur als der Winkel 24.The entire angular range of light emission is on the difference angle 24 limited, which results from the reflection of the light beam 26 in the beam of light 27 results. Likewise, the beam of light 29 in the beam of light 31 deflected, but the difference angle is between 30 and 31 because of the greater distance from the aperture than the angle 24 ,

Somit ergibt sich die Lichtstärkeverteilung gemäß Bild 6.This results in the light intensity distribution according to Figure 6.

In polarer Darstellung ist der Strahl 32, parallel zur Parabelachse, der Grenzstrahl der Lichtverteilung, in dessen Bereich die Lichtstärke steil ansteigt, um innerhalb des Winkels 24 abzufallen.The beam is in polar representation 32 , parallel to the parabola axis, the boundary beam of the light distribution, in the area of which the light intensity increases steeply by within the angle 24 drop.

Bild 7 zeigt die Apertur 16 der Aperturlampe 2 auf der Parabelachse 32 angeordnet. Der Punkt 17 ist Brennpunkt der Parabel 19 mit dem Anfangspunkt 20 auf oder dicht neben der Hauptachse. Die Linie von Punkt 17 zu Endpunkt 21 des Reflektors bestimmt den Winkelbereich, in dem der Reflektor 19 oder die Apertur 16 Licht abstrahlt. Die Lichtstärkeverteilung wird wiederum anhand einiger Lichtstrahlen erläutert. Der von Punkt 17 der Apertur auf den Punkt 20 treffende Lichtstrahl wird in die Richtung der Parabelachse 32 reflektiert, ebenso wie alle anderen von Punkt 17 stammenden Lichtstrahlen 33 und 38, d.h. die Strahlen 35 und 40 sind parallel zur Parabelachse 32, der Reflektor erscheint in dieser Richtung voll ausgeleuchtet.Figure 7 shows the aperture 16 the aperture lamp 2 on the parabola axis 32 arranged. The point 17 is the focal point of the parabola 19 with the starting point 20 on or close to the main axis. The line from point 17 to end point 21 of the reflector determines the angular range in which the reflector 19 or the aperture 16 Light emits. The light intensity distribution is again explained using a few light rays. The point 17 the aperture to the point 20 hitting light beam is in the direction of the parabola axis 32 reflected, just like everyone else from point 17 originating rays of light 33 and 38 , ie the rays 35 and 40 are parallel to the parabola axis 32 , the reflector appears fully illuminated in this direction.

Der Winkelbereich 37, in dem der Reflektor 19 Licht abstrahlt ergibt sich aus den von Aperturendpunkt 18 stammenden Lichtstrahlen. Der größte Winkel 37 ergibt sich in dem Beispiel durch den Strahl 34, der in den Strahl 36 umgelenkt wird und den Winkel 37 bildet.The angular range 37 in which the reflector 19 Light emitted arises from the aperture end point 18 originating rays of light. The largest angle 37 in the example results from the beam 34 that in the beam 36 is redirected and the angle 37 forms.

Der sich aus dem Strahlenpaar 38/39 ergebende Winkel 40141 ist kleiner als der Winkel 37, so dass sich eine Lichtstärkeverteilung gemäß Bild 8 ergibt.The angle resulting from the pair of rays 38/39 40141 is smaller than the angle 37 , so that there is a light intensity distribution according to Figure 8.

Der Ausstrahlungsbereich 37 des Reflektors wird in einen durch den Grenzstrahl von Punkt 17 zu Punkt 21 bestimmten Bereich von der Apertur überstrahlt. Dies ist aber für viele Anwendungen unkritisch, wesentlich ist der steile Anstieg der Lichtstärke in einen kleinen Bereich im Bereich der Richtung der Aperturachse 32.The broadcast area 37 of the reflector is in a by the boundary beam of point 17 to point 21 certain area outshined by the aperture. However, this is not critical for many applications; what is essential is the steep increase in light intensity in a small area in the area of the direction of the aperture axis 32 ,

Die hier beschriebenen idealen Lichtverteilungen setzen idealerweise gerichtet reflektierendes Reflektormaterial voraus. Durch reale Materialen werden die Effekte etwas verwischt.The ideal light distributions described here ideally use directional reflective reflector material ahead. The effects are somewhat blurred by real materials.

Bild 9 zeigt im Querschnitt und in der Seitenansicht eine röhrenförmige Aperturlampe 2 mit einem von Leuchtstoffen freigehaltenen Lichtaustritt 16, der Apertur, über der sich das transparente Glas 16 der Lampe wölbt.Figure 9 shows a tubular aperture lamp in cross-section and in side view 2 with a light emission kept free from fluorescent substances 16 , the aperture over which the transparent glass 16 the lamp bulges.

Bild 10 zeigt einen Lichtleiter 2, der über die Seitenfläche 16 Licht abstrahlt.Figure 10 shows an optical fiber 2 that over the side surface 16 Light emits.

Bild 11 zeigte eine Leuchtstofflampe in Röhrenform, die das Licht mittels des Reflektors 43 an die Apertur 16 liefert.Figure 11 showed a fluorescent lamp in the form of a tube, which uses the reflector to transmit the light 43 to the aperture 16 supplies.

Bild 12 zeigt die Möglichkeit, eine Apertur durch eine Kette von Lichtquellen, z.B. LED, mit flächenhafter Lichtabstrahlung zu bilden. Die Pfeile auf der Fläche 16 deuten an, dass an jeder Stelle der Apertur, zumindest abschnittsweise, Leuchtdichten vorhanden sind, die im Wesentlichen diffus strahlen.Figure 12 shows the possibility of forming an aperture using a chain of light sources, such as LEDs, with extensive light radiation. The arrows on the surface 16 indicate that at any point in the aperture, at least in sections, there are luminances that radiate essentially diffusely.

Claims

Luminaire consisting of a translationally symmetrical reflector arrangement and a light source arrangement running parallel to the translation axis to produce a light intensity distribution which - shown in planes of symmetry perpendicular to the translation axis with angles as a polar angle - runs between a start angle and an end angle, with a steep increase in light intensity in the range of Initial angle to a maximum value, characterized in that between the light source arrangement and the reflector arrangement at least one elongated, parallel to the translation axis running plane aperture is arranged, - can be represented in the planes of symmetry perpendicular to the translation axis as a line with a starting point and an end point - whose luminance distribution is essentially diffuse over the entire light exit surface and through which the light of the light source arrangement reaches the reflector arrangement, which - shown in planes of symmetry perpendicular to the translation axis - at least in sections has the shape of a parabola, with a main axis, the direction of which is determined by the starting angle of the emitted light intensity distribution, that when the plane of symmetry is divided into two sides by the main axis, the aperture is arranged on one side of the main axis and on the other side of which the parabolic reflector section is at least partially arranged and that the starting point of the aperture lies on or in the immediate vicinity of the focal point of the parabola located on the main axis.

Luminaire according to claim 1 to 3, characterized in that the parabolic Reflector section in planes perpendicular to the translation axis with on one side of the plane of symmetry divided by the parabola axis lying aperture completely the other side of the split level.

Luminaire according to claim 1, characterized in that in planes of symmetry perpendicular to the translation axis, the aperture parallel to the main axis of the parabolic Reflector section is aligned.

Luminaire according to claim 1 and 2, characterized in that the aperture in symmetry planes perpendicular to the translation axis Angles smaller than 180 ° are preferred occupies less than 90 °.

Luminaire according to claim 4, characterized in that the extension the line formed by the aperture on the parabolic reflector the one opposite the aperture Half plane of the planes divided by the parabola axis perpendicular pierces to the translation axis.

Luminaire according to claim 2 to 5, characterized in that in reflector planes perpendicular to the translation axis of the parabolic Reflector the closest to the parabola axis, through a flat reflector with the end point the line formed by the aperture lies that of the parabola axis is located remotely.

Luminaire according to claim 1 to 6, characterized in that the Aperture is formed by an aperture lamp.

Luminaire according to claim 1 to 8, characterized in that the light source arrangement by an elongated chain of parabolic light sources is formed.