DE1203707B

DE1203707B - Translucent prismatic plate

Info

Publication number: DE1203707B
Application number: DEC21419A
Authority: DE
Inventors: Warren Ovid Benjamin; Arthur Robert Jaeger
Original assignee: Corning Glass Works
Current assignee: Corning Glass Works
Priority date: 1959-05-13
Filing date: 1960-05-11
Publication date: 1965-10-28

Description

Lichtdurchlässige Prismenplatte Die Erfindung bezieht sich auf die Beleuchtungstechnik und richtet sich insbesondere auf Verbesserangen an lichtdurchlässigen Prismenplatten für die direkte Beleuchtung unter Ausschnitt des unter größerem Winkel austretenden Lichtes. Insbesondere richtet sich die Erfindung auf eine besonders ausgebildete Platte mit lichtstreuenden Teilchen im Platterunaterial.Translucent prism sheet The invention relates to Lighting technology and is aimed in particular at improving translucent Prismatic plates for direct lighting with a cutout from a larger angle outgoing light. In particular, the invention is directed to a particular one formed plate with light-scattering particles in the plate material.

Bisher verwendete man für die Innenbeleuchtung zwei streng verschiedene Arten von lichtdurchlässigen Vorrichtungen, nämlich lichtstreuende und das Licht richtende Einrichtungen. Bei den lichtstreuenden Einrichtungen wird das von einer Lampe oder einer anderen Lichtquelle kommende Licht so weit gestreut, daß das lichtdurchlässige Element als vergrößerte Lichtquelle erscheint. Bei den das Licht richtenden Einrichtungen konzenrieren brechende Prismen auf der Oberfläche dieser Einrichtung im wesentlichen das gesamte ausgesandte Licht auf eine gewünschte Zone oder einen gewünschten Bereich.So far, two strictly different ones have been used for interior lighting Types of translucent devices, namely light diffusing and the light judging bodies. In the case of light-scattering devices, this is done by a Lamp or some other light source scattered light so far that the translucent Element appears as an enlarged light source. With the light directing devices essentially concentrate refractive prisms on the surface of this device all light emitted to a desired zone or area.

Gewöhnliches Opal- oder Milchglas ist ein typisches Beispiel für ein solches lichtstreuendes Element. Es enthält viele Tausende sehr kleiner lichtstreuender Teilchen pro inm3 Glas, deren Brechungsindex vom Brechungsindex des Glases selbst abweicht. Die in solches Opalglas eintretenden Lichtstrahlen werden innerhalb des Glases bei jedem Auftreffen auf ein streuendes Teilchen abgelenkt. Dies führt zu einer Streuung der Lichtstrahlen in diesem Medium und zu dem Aussehen einer vergrößerten Lichtquelle. Lichtstreuende Vorrichtungen, beispielsweise Opal- oder Milchglasplatten oder -kugeln, decken also die ursprüngliche Lichtquelle ab und liefern ein weicheres, angenehmeres Licht.Ordinary opal or frosted glass is a typical example of a such a light diffusing element. It contains many thousands of very small light scattering Particles per inm3 glass whose refractive index depends on the refractive index of the glass itself deviates. The light rays entering such opal glass are within the Glass is deflected each time it hits a scattering particle. this leads to a scattering of the light rays in this medium and the appearance of an enlarged one Light source. Light-diffusing devices, for example opal or frosted glass plates or balls, so cover the original light source and provide a softer, more pleasant light.

Es gibt jedoch bei diesen lichtdurchlässigen Elementen gewisse Nachteile. Ein wesentlicher Anteil dieses Lichtes tritt unter vergleichsweise großen Winkeln aus, d. h., es fällt auf Wände oder entfernte Bereiche, wo es gegebenenfalls gar nicht benötigt wird oder sogar unerwünscht ist. Man braucht vielmehr häufig in der Nähe oder unterhalb der Lampe selbst helleres Licht. Dies erzeugt wiederum eine so starke Flächenhelligkeit in dem lichtstreuenden Element, daß man in ferneren Bereichen geblendet wird. Man kann dies bis zu einem gewissen Ausmaß durch mechanische Vorrichtungen, wie beispielsweise Reflektoren und die üblichen eierbecherartigen Lampenschirrne, steuern, jedoch sollen besondere Zubehörteile wenn möglich, insbesondere in öffentlichen Gebäuden, in Büros und in Schulen, vermieden werden.However, there are certain disadvantages with these translucent elements. A significant part of this light emerges at comparatively large angles, i.e. That is, it falls on walls or distant areas where it may not be needed or even undesirable. Rather, one often needs brighter light near or below the lamp itself. This in turn produces such a strong surface brightness in the light-scattering element that one is dazzled in more distant areas. This can be controlled to a certain extent by mechanical devices such as reflectors and the usual egg-cup-like lampshades, but special accessories should be avoided whenever possible, especially in public buildings, offices and schools.

Eine Lösung dieses Problems liegt in der Verwendung von das Licht richtenden optischen Mitteln in Form von durchsichtigen, mit Prismen versehenen Platten od. dgL, wobei die Prismen im allgemeinen auf der Außen- oder lichtaussendenden Oberfläche dieser Platte vorgesehen sind. Diese Prismen brechen entweder die Lichtstrahlen beim Austritt aus der Platte oder reflektieren die Strahlen innerhalb der Platte. Bei geeigneter Prismenform und richtiger Winkelwahl ist es möglich, das ausgesandte Licht auf eine bestimmte, genau definierte Zone zu konzentrieren, die sich von der Platte in solcher Weise nach außen erstreckt, daß der Eintritt von Licht in Bereiche außerhalb dieser Zone praktisch vermieden ist. In der Beleuchtungstechnik ist es üblich, daß das Licht auf die nutzbare Fläche konzentriert und in der Zone, auf die das Licht unter großen Winkeln fällt und die als Blendzone bezeichnet wird, abgeblendet wird. Auf diese Weise ist das unter großen Winkeln austretende Licht, welche in einem bestimmten Abstand von der Lichtquelle das Blendproblem erzeugt, vermieden. (Allgemeine und ins einzelne gehende Ausführungen über diese Art der Regelung der Beleuchtung, insbesondere im Zusammenhang mit mit Prismen versehenen Platten, sind in der USA.-Patentschrift 2 474 317 enthalten. Eine andere und besonders wünschenswerte Prismenform ist in der deutschen Patentanmeldung C19507 IX a/4b beschrieben.) Es zeigt sich jedoch, daß auch diese Art der Regelung der Beleuchtung noch nicht vollständig zufriedenstellt. Infolge Oberflächenspannungseffekten bei den Glasschmelztemperaturen ist es außerordentlich schwierig, genau geformte Prismen auf der Oberfläche einer Glasplatte zu erzeugen, insbesondere, wenn diese mit Prismen versehene Platte in einem Walzvorgang hergestellt wird. Ein weiterer bedeutender Faktor ist außerdem das Aussehen. Oberhalb des Ausschnittwinkels besitzt eine durchsichtige, mit Prismen versehene Leuchtplatte ein dunkles oder graues Aussehen, welches scharf in strahlende Helligkeit übergeht, sobald man in den Bereich des konzentrierten Lichtes kommt. Dieser scharfe übergang zwischen Helligkeit und Dunkelheit kann ferner oberhalb der Platte beobachtet werden, wobei einige Flächen der Prismen dunkel und die anderen hell erscheinen. Diese leicht wahrnehmbaren Änderungen im Aussehen erzeugen einen unangenehmen Anblick, der im Hause und im Büro sowie überall dort außerordentlich unerwünscht ist, wo ein gefälliges Aussehen von besonderer Bedeutung ist.One solution to this problem lies in the use of the light directing optical means in the form of transparent, prismatic plates or the like, the prisms generally being provided on the outer or light-emitting surface of this plate. These prisms either refract the light rays as they exit the plate or reflect the rays within the plate. With a suitable prism shape and the right choice of angle, it is possible to concentrate the emitted light on a certain, precisely defined zone which extends outward from the plate in such a way that the entry of light into areas outside this zone is practically avoided. In lighting technology, it is customary for the light to be concentrated on the usable area and dimmed in the zone on which the light falls at large angles and which is known as the glare zone. In this way, the light exiting at large angles, which causes the problem of glare at a certain distance from the light source, is avoided. (General and continuous detailed discussion of this type of control of lighting, especially in the context provided with prisms plates are included in the USA. Patent 2,474,317. Another and particularly desirable prism shape is in German patent application C19507 IXa / 4b.) It turns out, however, that this type of control of the lighting is not yet completely satisfactory. As a result of surface tension effects at the glass melting temperatures, it is extremely difficult to produce precisely shaped prisms on the surface of a glass plate, especially if this plate provided with prisms is produced in a rolling process. Another important factor is appearance. Above the cut-out angle, a transparent light panel provided with prisms has a dark or gray appearance, which changes sharply into radiant brightness as soon as one comes into the area of concentrated light. This sharp transition between light and dark can also be observed above the plate, with some surfaces of the prisms appearing dark and the others appearing light. These easily noticeable changes in appearance create an uncomfortable sight which is extremely undesirable in the home and office, as well as anywhere where a pleasing appearance is of particular importance.

Es hat tatsächlich dazu geführt, daß solche Beleuchtungskörper von Dekorateuren, Architeken usw. als Geschäfts-, metallische, mechanische oder kalte Beleuchtungskörper bezeichnet worden sind.It has actually resulted in such lighting fixtures from Decorators, architects, etc. as commercial, metallic, mechanical or cold Lighting fixtures have been designated.

Es ist bereits eine Vorrichtung zur Steigerung der Gleichmäßigkeitvon durch lichtdurchlässige Scheibenkörper durchfallendem Licht beschrieben worden. Diese Vorrichtung zeichnet sich im wesentlichen durch auf der Beleuchtungsplatte vorgesehene Vorsprünge in Form von Rotationskegeln aus, deren Kreisbasis in der lichtabseitigen Scheibenebene liegt und deren Erzeugende gegen die auf dem Kreismittelpunkt stehende Kegelhöhe mit 45' geneigt ist, wobei alle Kegelspitzen und Kreisbasen in Ebenen ruhen, welche der dem Licht zugewandten Scheibenfläche planparallel sind. Weiterhin kann man die Gleichmäßigkeit der Lichtwirkung noch erhöhen, wenn man dem Plattenwerkstoff optisch trübende Substanzen zusetzt, wofür Opalglas oder Kunststoff geeignet sind.It is already a device for increasing the evenness of has been described by light permeable to the body of the disc. This device is essentially characterized by being on the lighting panel provided projections in the form of cones of revolution, whose circular base in the The plane of the disc facing away from the light lies and its generating line against the one on the center of the circle standing cone height is inclined at 45 ', with all cone tips and circular bases in Planes rest which are plane-parallel to the pane surface facing the light. Furthermore, you can increase the uniformity of the lighting effect if you use the Panel material adds optically opacifying substances, for which opal glass or plastic are suitable.

Es ist ein Plastikrohr bekannt, das inen mit Vorsprüngen ausgerüstet ist und eine Leuchtröhre trägt. Hierbei kann in gewissen Fällen, wenn die gerippte Oberfläche an der Außenseite des Rohres liegt, mattes oder halbmattes Material für das eigentliche Rohr verwendet werden.There is known a plastic pipe equipped with protrusions is and carries a fluorescent tube. This can be done in certain cases when the ribbed Surface is on the outside of the pipe, matte or semi-matte material for the actual pipe will be used.

Weiterhin sind dekorative Beleuchtungseinrichtungen bekannt, die aus einem perforierten Metallbehälter bestehen, der nach unten offen ist, wobei in diese derart gebildete öffnung eine übliche durchscheinende Glasplatte mit optisch wirkenden Elementen eingesetzt werden kann, die einen Großteil der direkten Leuchtstrahlen stoppt, und weiterhin Kunstharz oder Glasmaterial in den Perforierungen in dem Metallmantel vorgesehen sein können, um einen vielfältigen Linseneffekt für dekorative Beleuchtungsvorrichtungen zu schaffen.Furthermore, decorative lighting devices are known from consist of a perforated metal container, which is open at the bottom, in this opening formed in this way is a conventional translucent glass plate with optically effective Elements can be used that make up a large part of the direct light rays stops and resin or glass material continues in the perforations in the metal jacket can be provided to provide a diverse lens effect for decorative lighting devices to accomplish.

In sämtlichen vorbeschriebenen Einrichtung gen wird Opal,-las nur in einer abgeänderten Ausführungsform für ein durchsichtiges Material eingesetzt.In all the facilities described above, Opal, -las is only used in a modified embodiment for a transparent material.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das in einem Winkel austretende, eine Blendzone bildende Licht zu zerstreuen, ohne daß hierdurch aber die eigentliche Aufgabe der lichtbrechenden Prismen beeinflußt wird.The present invention is based on the object that in one Diffusing light emerging at an angle, forming a glare zone, without this but the actual task of the refractive prisms is influenced.

Hauptziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer mit Prismen versehenen Beleuchtungsplatte, bei der die bisherigen Nachteile beseitigt si - nd. Ein weiterer Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer Lichtstreuung in einer solchen Prismenplatte ohne unzulässige Änderung der Primärfunktion der Prismen für die Richtung des Lichtes, wobei während der Venvenduno, der Platte ein gefälliz2 ,-eres Aussehen erreicht ist. Ferner sollen durch die Erfindung die früheren durchsichtigen Prismenplatten so abgeändert werden, daß der charakteristische Lichtabblendwinkel in eine Übergangszone abnehmender Helligkeit umgewandelt wird.The main objective of the present invention is to provide a provided with prisms illumination board in which the previous disadvantages si eliminated - nd Another purpose of the invention is to provide a light scattering in such a prism sheet without unacceptable change in the primary function of the prisms for the direction of the light. during the Venvenduno, the plate a more pleasing appearance is achieved. Furthermore, the invention is intended to modify the earlier transparent prismatic plates in such a way that the characteristic light cut-off angle is converted into a transition zone of decreasing brightness.

Die Erfindung geht aus von einer Beleuchtungsplatte od. dgl. mit lichtbrechenden Prismen und in der Platte eingebetteten optisch trübenden Substanzen und besteht darin, daß die lichtbrechenden Prismen das hindurchgehende Licht auf eine Zone konzentrieren, die bezüglich einer zur Platte Senkrechten begrenzt ist, während die Lichtausstrahlung in einen Bereich außerhalb dieser definierten Zone herabgesetzt st, uind daß als optisch trübende Substanzen gleichmäßig verteilte, lichtstreuende Kristalliten in einer Konzentration von 150 bis 1000 Kristalliten pro mm3 vorgesehen sind, die das Licht im Bereich oder in der Zone außerhalb der definierten Zone konzentrierter Lichtausstrahlung erzeugen und eine übergangszone abnehmender Helligkeit zwischen der Zone konzentrierter Lichtausstrahlung und der Zone verminderter Lichtausstrahlung herstellen.The invention is based on a lighting plate or the like with refractive prisms and optically opacifying substances embedded in the plate and consists in the fact that the refractive prisms concentrate the light passing through on a zone which is limited with respect to a perpendicular to the plate, while the light is emitted st reduced to an area outside this defined zone, and that uniformly distributed, light-scattering crystallites in a concentration of 150 to 1000 crystallites per mm3 are provided as optically opacifying substances, which generate the light in the area or in the zone outside the defined zone of concentrated light emission and establish a transition zone of decreasing brightness between the zone of concentrated light emission and the zone of reduced light emission.

Die Erfindung soll im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden. Diese zeigen in F i g. 1 einen Teilausschnitt aus einer bekannten Prismenplatte, F i g. 2 eine Seitenansicht einer einzelnen pyramidenförmigen Einheit anderer Ausführungsform einer bekannten Prismenplatte, F i g. 3 einen schematischen Schnitt einer Lampe zur Wiedergabe der durch die Prismenplatte erreichten Richtung des Lichtes, F i g. 4 einen Teilquerschnitt einer Platte gemäß der vorliegenden Erfindung, F i g. 5 eine graphische Darstellung der Lichtverteilung bei verschiedenen Arten von Beleuchtungsplatten, F i g. 6 eine graphische Darstellung für eine bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes. F i g. 1 zeigt eine aus Schmelzglas hergestellte Beleuchtungsplatte 10 mit symmetrischen Prismen 12, die auf der Unter- oder Lichtaustrittsseite der Platte in ausgerichteter Anordnung eingeformt sind und einen Winkel von 321 mit der Horizontalen bilden. Die Art der Lichtbrechung zur Erzeugung einer Ab- blendung des unter großem Winkel erfolgenden Lichtaustritts, die Bestimmung des richtigen Prismenwinkels und allgemeine Prinzipien einer solchen Steuerung des Lichtaustritts sind im einzelnen in der USA.-Patentschrift 2 474 317 beschrieben.The invention will be explained in more detail below with reference to the drawings. These show in FIG. 1 shows a partial section from a known prism plate, FIG . 2 is a side view of a single pyramid-shaped unit of another embodiment of a known prism plate, FIG . 3 shows a schematic section of a lamp for reproducing the direction of the light reached through the prism plate, FIG . 4 shows a partial cross-section of a plate according to the present invention, FIG. 5 is a graph showing the distribution of light for different types of lighting panels, FIG. 6 shows a graphic representation for a preferred embodiment of the subject matter of the invention. F i g. 1 shows a lighting plate 10 made of fused glass with symmetrical prisms 12 which are formed in an aligned arrangement on the lower or light exit side of the plate and form an angle of 321 with the horizontal. The type of light refraction to produce a waste glare of taking place at a large angle light output, the determination of the right angle prism and general principles of such control of the light output are described in detail in the USA. Patent 2,474,317.

F i g. 2 zeigt ein einzelnes pyramidenfönniges Prisma 20, das einen Winkel von 28' mit der Horizontalen einschließt und insbesondere durch das Fehlen jeglicher Symmetrie gekennzeichnet ist. Solche Prismen können in unregelmäßigen Mustern zu einer Prismenbeleuchtungsplatte zusammengesetzt werden, welche kein in Längsrichtung verlaufendes Muster oder in Längsrichtung verlaufende Täler parallel zu der glatten Rückseite der Platte aufweist (Prismenplatten dieser Art und ihre Zusammenstellung zu einer Prismenplatte sind in der deutschen Patentanmeldung C 19507 1Xa/4b beschrieben). Die Steuerung und Richtung des Lichtes mit Hilfe solcher durchsichtiger Prismenplatten nach F i g. 1 und 2 erkennt man aus der schematischen Darstellung nach F i g. 3. Nach dieser Figur sitzt ein Beleuchtungskörper 30 mit zwei Leuchtröhren 32 innerhalb einer Aussparung in der Zimmerdecke 34. Eine Prismenplatte 36 mit Prismenformen nach F i g. 1 oder 2 an der Unterseite ist in Flucht mit der Unterseite der Decke 34 innerhalb dieses Beleuchtungskörpers angeordnet. Diese Prismenplatte konzentriert das ausgesandte Licht in an sich bekannter Weise auf eine Zone, die in der Zeichnung als brauchbare Zone zwischen den Linien 38-38 liegt. Der Winkel, den die Linien 38 mit einer Senkrechten auf die Platte einschließen, ändert sich nach den verschiedenen Arten der verwendeten Prismenplatten, liegt aber beispielsweise zwischen 50 und 55', wenn die Platte nach F i g. 2 verwendet wird. Der Winkel A zwischen der Linie 38 und der Horizontalen der Decke 34 wird gewöhnlich als Aussehnittwinkel bezeichnet, d. h. der Winkel, innerhalb dessen die Lichtilbertragung praktisch ausgeschnitten oder vermieden ist. Die in diesem Winkelbereich liegenden Zonen werden gewöhnlich als Blendzonen bezeichnet. Es handelt sich dabei um Zonen, in denen eine unerwünschte Blendung bei glatten, transparenten oder Milchglasplatten auftritt und in denen diese Blendung durch die Verwendung von Prismenplatten vermieden werden kann.F i g. 2 shows a single pyramidal prism 20 which forms an angle of 28 ' with the horizontal and is characterized in particular by the lack of any symmetry. Such prisms can be assembled in irregular patterns to form a prism illumination plate which does not have a longitudinal pattern or longitudinal valleys parallel to the smooth rear side of the plate (prism plates of this type and their combination to form a prism plate are described in German patent application C 19507 1Xa / 4b). The control and direction of the light with the help of such transparent prism plates according to FIG . 1 and 2 can be seen from the schematic representation according to FIG. 3. According to this figure, a lighting fixture 30 with two fluorescent tubes 32 sits within a recess in the ceiling 34. A prism plate 36 with prism shapes according to FIG. 1 or 2 at the bottom is aligned with the bottom of the ceiling 34 within this lighting fixture. This prism plate concentrates the emitted light in a manner known per se on a zone which in the drawing is a usable zone between the lines 38-38 . The angle that the lines 38 enclose with a perpendicular to the plate changes according to the different types of prismatic plates used, but is, for example, between 50 and 55 ' if the plate according to FIG. 2 is used. The angle A between the line 38 and the horizontal of the blanket 34 is commonly referred to as Aussehnittwinkel, d. H. the angle within which the light transmission is practically cut out or avoided. The zones lying in this angular range are usually referred to as glare zones. These are zones in which unwanted glare occurs with smooth, transparent or frosted glass plates and in which this glare can be avoided by using prismatic plates.

Das Licht tritt noch innerhalb dieser Ausschnitt-oder Blendzonen aus, wenn man nicht je nach dem Brechungsindex des Glases kritische Prismenwinkel zwischen 30 und 35' wählt. Es hat sich in der Praxis herausgestellt, daß es außerordentlich schwierig ist, scharf definierte Prismen herzustellen, da die Form dazu neigt, die Glasoberfläche abzuschrecken, bevor die scharfen Winkel in der Form vollständig ausgefüllt sind. Dies führt dazu, daß die normalen Spitzen des Prismas keine scharfe, winkelige Spitze, sondern eine gerundete Oberfläche bilden. Fehler in der genauen Herstellung des gewünschten Prismawinkels führen zu einer Änderung des Ausmaßes an Streulicht, das unter großen Winkeln infolge des Fehlens einer Beleuchtungskontrolle an den Verbindungsstellen der Prismafläche übertragen wird.The light still emerges within these cut-out or glare zones if a critical prism angle between 30 and 35 ' is not selected depending on the refractive index of the glass. It has been found in practice that it is extremely difficult to produce sharply defined prisms, since the shape tends to quench the glass surface before the sharp angles in the shape are completely filled. As a result, the normal tips of the prism do not form a sharp, angled tip, but a rounded surface. Errors in the precise manufacture of the desired prism angle result in a change in the amount of scattered light transmitted at large angles due to the lack of illumination control at the junctions of the prism face.

Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der Beseitigung des Zwanges für die Herstellung kritischer Prismenwinkel zur Vermeidung der Blendung in den Blendzonen. Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist die Änderung der Lichtübertragung bei jeder Art einer Prismaplatte, wobei die scharfe, bei 38 in F i g. 3 angegebene Ausschnittlinie durch eine Zone ersetzt wird, die einige Grade überdecken kann und in der die Helligkeit des Lichtes allmählich abnimmt, so daß eine mild aussehende Übergangszone des Lichtes statt eines scharfen Kontrastes zwischen Licht und Schatten entsteht. F i g. 4 zeigt eine Prismenleuchtplatte40 gemäß der vorliegenden Erfindung, welche zur Vereinfachung der Darstellung ein symmetrisches, regelmäßiges Prismenmuster nach F i g. 1 aufweist. Die Punkte 42 geben schematisch lichtstreuende Teilchen wieder, die in der Masse der Platte 40 fein verteilt sind. Im Glas können diese Teilchen die Form von opalisierenden Kristalliten haben, die im Glas ausgefällt werden, während es sich aus dem geschmolzenen Zustand abkühlt.A major advantage of the present invention is the elimination of the need to produce critical prism angles to avoid glare in the glare zones. Another significant advantage is the change in the light transmission for each type of prism plate, the sharp one at 38 in FIG. 3 is replaced by a zone that can cover a few degrees and in which the brightness of the light gradually decreases, so that a mild-looking transition zone of light is created instead of a sharp contrast between light and shadow. F i g. FIG. 4 shows a prism light plate 40 according to the present invention which, to simplify the illustration, has a symmetrical, regular prism pattern according to FIG . 1 has. The points 42 schematically represent light-scattering particles which are finely distributed in the mass of the plate 40. In glass, these particles can take the form of opalescent crystallites that precipitate in the glass as it cools from the molten state.

Die Ziele der vorliegenden Erfindung können im wesentlichen dadurch erreicht werden, daß die lichtstreuenden Teilchen in ausreichend geringer Zahl innerhalb der Beleuchtungsplatte vorhanden sind. In einer gläsernen Beleuchtungsplatte abgeänderter Ausführungsform kann die Anzahl und Größe der opaken oder lichtstreuenden Kristalliten so gering sein, daß sie kaum mit dem Auge sichtbar sind, wenn man senkrecht durch die Platte hindurchsieht. Somit erscheint die Platte 40 längs. einer senkrechten Ebene als im wesentlichen klares, durchsichtiges Glas bei einer Platte von etwa 3 mm Stärke. Die Anwesenheit der Kristalliten wird jedoch leicht wahrnehmbar, wenn man das Glas längs einer zur Platte parallelen Ebene von wenigen Zentimetern Länge betrachtet.The objects of the present invention can essentially be achieved in that the light-scattering particles are present in sufficiently small numbers within the lighting panel. In a modified embodiment of the glass lighting panel, the number and size of the opaque or light-scattering crystallites can be so small that they are barely visible to the eye when looking perpendicularly through the panel. Thus, the plate 40 appears longitudinal. a vertical plane as essentially clear, transparent glass in the case of a plate about 3 mm thick. However, the presence of the crystallites is easily noticeable if the glass is viewed along a plane a few centimeters long parallel to the plate.

Die Wirksamkeit einer geringen Anzahl von Milchglaskristalliten in einer Glasplatte für den vorliegenden Zweck ist die Folge einer Anzahl von miteinander in Beziehungen stehenden Faktoren. Wie bereits früher festgestellt, erscheinen einige der Prismenflächen im Gegensatz zu anderen Prismenflächen im wesentlichen dunkel, wenn man über eine vollständig transparente Platte, wie die Platte 10 nach F i g. 1, blickt. Die Prismenflächen 14 können dabei gegenüber den Prismenflächen 16 dunkel erscheinen. Diese gehen im wesentlichen auf die Lichtwirkung zurück, die durch die Brechung der aus den Prismenflächen austretenden Lichtstrahlen hervorgerufen wird. Bei Vorhandensein nur einer vergleichsweise geringen Anzahl von lichtstreuenden Teilchen ergibt sich trotzdem eine gewisse Streuung der durch die Platte hindurchtretenden Lichtstrahlen. Das Ergebnis dieser Streuung ist die Hereinnahme von mehr Licht in die Schattenbereiche, wodurch die Übergangslinien von den Prismenspitzen und -tälern für das Auge weniger sichtbar sind. Dies führt zu einem weicheren, gefälligeren Aussehen der Platte.The effectiveness of a small number of frosted glass crystallites in a glass plate for the present purpose is the result of a number of interrelated factors. As already stated earlier, some of the prismatic surfaces, in contrast to other prismatic surfaces, appear essentially dark when one looks over a completely transparent plate, such as the plate 10 according to FIG. 1, looks. The prism surfaces 14 can appear dark compared to the prism surfaces 16. These are essentially due to the light effect caused by the refraction of the light rays emerging from the prismatic surfaces. If only a comparatively small number of light-scattering particles is present, there is nevertheless a certain amount of scattering of the light rays passing through the plate. The result of this scattering is that more light is drawn into the shadow areas, making the transition lines from the prism peaks and valleys less visible to the eye. This results in a softer, more pleasing appearance for the plate.

Die Lichtstreuung des in die brauchbare Zone eintretenden Lichtes ist jedoch vergleichsweise gering, und die Gesamtmenge des in diese Zone einfallenden Lichtes bleibt im wesentlichen ungeändert, d. h. daß die gewünschte Funktion der Lichtrichtung bei einer Prismenfläche im Hinblick auf die wirksame Konzentration des Lichtes im wesentlichen ungeändert bleibt. Im Gegensatz dazu erzeugt eine gewöhnliche lichtstreuende Milchglasscheibe eine so starke Lichtstreuung, daß eine anschließende Brechung an den Prismenflächen für eine Richtung des Lichtes unwirksam ist. Somit ist das Aussehen einer üblichen Milchglasscheibe mit Prismen- oder Rippenoberfläche praktisch nicht von dem einer entsprechenden Milchglasscheibe mit ebener oder glatter Lichtaustrittsfläche zu unterscheiden.The light scattering of the light entering the useful zone is, however, comparatively small and the total amount of the light entering this zone remains essentially unchanged, i.e. H. that the desired function of the direction of light in a prism surface remains essentially unchanged with regard to the effective concentration of the light. In contrast to this, an ordinary light-scattering frosted glass pane produces such a strong light scattering that a subsequent refraction on the prismatic surfaces is ineffective for one direction of the light. Thus, the appearance of a conventional frosted glass pane with a prism or rib surface is practically indistinguishable from that of a corresponding frosted glass pane with a flat or smooth light exit surface.

Der an der Lichtschnittlinie mit Opalkristalliten gemäß der vorliegenden Erfindung erzielbare Effekt läßt sich auf diese Weise klären. Das durch die Platte in der sogenannten brauchbaren Zone hindurchgehende Licht verläuft auf einer vergleichsweise kurzen Bahn. Die normalerweise in die Blendzone austretenden Lichtstrahlen müssen längs einer ziemlich waagerechten Bahn und damit längs einer viel längeren Bahn verlaufen. Ferner erkennt man, daß das in die Blendzone eintretende, mehrfach innerhalb der Platte rellektierende Licht vor dem Verlassen der Platte einen außerordentlich langen Gesamtweg durchlaufen muß. Beim Durchgang durch eine solche längere Bahn muß das unter großen Winkeln austretende Licht notwendigerweise auf eine entsprechend größere Anzahl von lichtstreuenden Teilchen auftreffen. Infolgedessen hat die geringe Anzahl von in der Platte 40 verteilten Kristalliten 42 eine vergleichsweise starke lichtstreuende Wirkung auf die in die Blendzone austretenden Lichtstrahlen, und daher ist das in diese Zone austretende Licht stärker gestreut und weicher als das in die brauchbare Zone unterhalb der Platte austretende Licht.The one on the light section line with opal crystallites according to the present Invention achievable effect can be clarified in this way. That through the plate light passing through the so-called usable zone travels on a comparatively short train. The rays of light normally emitted into the glare zone must along a fairly horizontal path and thus along a much longer path get lost. It can also be seen that that which enters the blend zone is multiple within the plate reflecting light before leaving the plate produces an extraordinary amount of light must go through a long total path. When passing through such a long path the light emerging at large angles must necessarily point to a corresponding one larger number of light-scattering particles impinge. As a result, the low Number of crystallites 42 distributed in the plate 40 one comparatively strong light-scattering effect on the light rays emerging into the glare zone, and therefore the light emerging into this zone is more scattered and softer than the light emerging into the useful zone below the plate.

In einer hinsichtlich der Prismenflächen ähnlichen Weise wird eine diffuse Lichtzone im Bereich der sogenannten Blendzone in unmittelbarer Nähe des Aussehnittwinkels erzeugt. Als Ergebnis der Erzeugung dieser Zone mittels der Kristalliten 42 gestreuten Lichtes wird die Ausschnittlinie 38 nach F i g. 3 durch eine Zone diffusen Lichtes abnehmender Helligkeit ersetzt.In a manner similar to the prismatic surfaces, a diffuse light zone is generated in the area of the so-called glare zone in the immediate vicinity of the cut-out angle. As a result of the generation of this zone by means of the light scattered by the crystallites 42, the cutout line 38 according to FIG. 3 replaced by a zone of diffuse light of decreasing brightness.

Die oben beschriebenen Effekte lassen sich in der verschiedensten Weise illustrieren. Die graphische Darstellung nach F i g. 5 stellt eine solche Illustration dar. Der Winkel der Abweichung oder des Anstieges von einer vertikalen, durch eine Platte hindurchgelegten Ebene, d. h. der Winkel C nach F i g. 3, ist auf der Abszisse aufgetragen. Die Ordinate gibt in F i g. 5 die durchschnittliche Lichthelligkeit in Candela pro m2 beim Durchgang längs des Winkels C, beginnend vom Nadir bei 01 bis zur Horizontalen unter 901, an.The effects described above can be illustrated in the most varied of ways. The graph according to FIG. Figure 5 represents one such illustration. The angle of deviation or rise from a vertical plane passing through a plate, i.e. H. the angle C according to FIG. 3, is plotted on the abscissa. The ordinate gives in FIG. 5 the average light brightness in candela per m2 when passing along the angle C, starting from the nadir at 01 to the horizontal below 901 .

Die Daten für diese Kurven wurden durch Messung der Helligkeit mit einer normalen Fotozelle unter verschiedenen Winkeln zur Senkrechten auf der Längsachse der Platte in einem Beleuchtungskörper festgestellt. Der Beleuchtungskörper war ein üblicher Fluoreszensbeleuchtungskörper mit 40-Watt-Lampen und einer Standardbeleuchtung von 2560 Lumen pro Lampe.The data for these curves were obtained by measuring the brightness with a normal photocell at various angles to the perpendicular on the longitudinal axis of the plate in a lighting fixture. The lighting fixture was a conventional fluorescent lighting fixture with 40 watt lamps and a standard lighting of 2560 lumens per lamp.

Die Kurve 50 zeigt die Helligkeit unter verschiedenen Winkeln bei einer handelsüblichen Milchglasscheibe mit 321-Rippen auf der Plattenoberfläche. Man erkennt, daß eine mit glatter Oberfläche versehene Milchglasscheibe im wesentlichen die gleiche Kurve liefert. Die Kurve 52 zeigt die entsprechenden Helligkeitsmessungen mit einer durchsichtigen Prismenplatte entsprechend der nach F i g. 1, die in den Beleuchtungskörper an Stelle der Milchglasseheibe eingesetzt wurde. Die Kurve 54 gibt die Helligkeitsmessungen bei einer Platte nach F i g. 2 wieder. Die Kurve 56 zeigt die Daten für eine Prismaplatte nach F i g. 2, die jedoch durch Einführung von lichtstreuenden Teilchen gemäß der vorliegenden Erfindung abgeändert ist.Curve 50 shows the brightness at different angles in the case of a commercially available frosted glass pane with 321 ribs on the plate surface. It can be seen that a frosted glass pane provided with a smooth surface provides essentially the same curve. The curve 52 shows the corresponding brightness measurements with a transparent prism plate corresponding to that of FIG . 1, which was inserted into the lighting fixture in place of the frosted glass pane. Curve 54 gives the brightness measurements for a plate according to FIG. 2 again. Curve 56 shows the data for a prism plate according to FIG . 2 but modified by introducing light scattering particles in accordance with the present invention.

Man erkennt, daß die Kurve 50 für die Milchglasscheibe eine durchwegs flache Kurve ist, die annähernd den Zustand erreicht, den man erhält, wenn man keine lichtübertragende Platte im Beleuchtungskörper einsetzt. Diese Kurve zeigt die größte Helligkeit in der Zone bei annähernd 551. Jede der anderen Kurven besitzt einen verhältnismäßig flachen hohen Teil von 0 bis etwa 40' und einen wesentlich niedrigeren Teil zwischen 60 und 850, wonach die Kurve schnell abfällt. Zwischen 40 und 601 ist ein steiler Abfall in jeder Kurve vorhanden. Dieser ist typisch für Prismenbeleuchtungsplatten und die mit solchen Platten erreichte Lichtausrichtung, Es ist darauf hinzuweisen, daß der Abfall für die Kurven 52 und 54 der durchsichtigen Platten bei etwa 50 bis 55', ihrem ungefähren Ausschnittwinkel, bei etwa 127 cd/m2 pro Grad liegt. Der Abfall der Milchglaskurve 50 beträgt 17 und derjenige der Scheibe nach der Erfindung etwa 82. Diese Werte können um etwa 1011/9 abhängig von den besonderen Platten schwanken. Ein Merkmal für die Unterscheidung von für die vorliegenden Zwecke brauchbaren Platten ist ein Abfall von etwa 82 cd/m2 pro Grad in der durchschnittlichen Hollgikeitskurve bei 50 bis 55'. It can be seen that the curve 50 for the frosted glass pane is a consistently flat curve, which approximately reaches the state that is obtained when no light-transmitting plate is used in the lighting fixture. This curve shows the greatest brightness in the zone at approximately 551. Each of the other curves has a relatively flat high portion from 0 to about 40 'and a much lower portion between 60 and 850, after which the curve slopes rapidly. Between 40 and 601 there is a steep drop in every curve. This is typical of prism lighting panels and the light alignment achieved with such panels. It should be noted that the drop for curves 52 and 54 of the clear panels is about 50 to 55 ', their approximate cutout angle, about 127 cd / m2 per degree . The slope of the milk glass curve 50 is 17 and that of the disc according to the invention is about 82. These values can vary by about 1011/9 depending on the particular panels. One feature for distinguishing usable disks for the present purposes is a drop of about 82 cd / m2 per degree in the average hollgikeit curve at 50 to 55 '.

Es hat sich herausgestellt, daß die optimale und mögliche Lichtstreuung für die Zwecke der vorliegenden Erfindung sowohl von der Gesamtzahl der lichtstreuenden Teilchen pro Volumeneinheit des Plattenmediums als auch von der Größenverteilung dieser Teilchen abhängt. Es ist deshalb praktisch erforderlich, eine sorgfältige Kontrolle dieser beiden Faktoren bei der Herstellung von Beleuchtungsplatten für die vorliegenden Zwecke durchzuführen. Obwohl man jede Art von Milchglasmedien bei geeigneten Basisgläsern für die vorliegenden Zwecke verwenden kann, hat sich herausgestellt, daß es außerordentlich schwierig ist, die Entwicklung einer geeigneten Anzahl von lichtstreuenden Teilchen außer in einem Sulfatmilchglas zu steuern, d. h. einem Glas, das ausgefällte Teilchen eines Sulfatsalzes als lichtstreuende Medien enthält.It has been found that the optimum and possible light scattering for the purposes of the present invention depends both on the total number of light scattering particles per unit volume of the disk medium and on the size distribution of these particles. It is therefore practically necessary to exercise careful control of these two factors in the manufacture of lighting panels for the present purposes. Although you can use any kind of frosted glass media at appropriate base glasses for present purposes, it has been found that it is extremely difficult to control the development of an appropriate number of light scattering particles other than in a sulfate frosted glass, d. H. a glass containing precipitated particles of a sulfate salt as light scattering media.

In einem solchen Glas liegt, wie festgestellt wurde, die Anzahl der lichtstreuenden Teilchen pro Kubikmillimeter Glas vorzugsweise in einem Bereich von 150 bis 1000. Bei kleineren Zahlen ist der Lichtstreueffekt so gering, daß der übergang vom hellen zum Schattenbereich nicht ausreichend geglättet wird. Mehr als 1000 Teüchen/mm3 ergeben eine zu starke Lichtstreuung, so daß eine saubere Ausrichtung des Lichtes mit Hilfe der Prismen nicht mehr möglich ist. Zusätzlich zu diesen numerischen Begrenzungeti ist noch auf die graphische Darstellung nach F i g. 6 hinzuweisen, welche den Einfluß der Teilchengrößenverteilung bei diesen maximalen und nlinimalen Kristallitzahlen wiedergibt. Die Abszisse des Diagramms nach F i g. 6 zeigt die Teilchengröße in Millimetern, während die Ordinate die Prozentsätze der Teilchen innerhalb des entsprechenden Teilchengrößenbereichs wiedergibt. Dabei zeigt die Kurve 60 die gewünschte Teilchenverteilung in einer Probe, mit etwa 150 Kristalliten/mm3 in einer Probe an der schwachen Grenze. Die Kurve 62 gibt die gewünschte Teilchengrößenverteilung in einer Probe an der dichten Grenze, d. h. in einer solchen, die etwa 1000 Teilchen/mm3 enthält.In such a glass, it has been found that the number of light-scattering particles per cubic millimeter of glass is preferably in a range from 150 to 1000. With smaller numbers, the light-scattering effect is so small that the transition from the light to the shadow area is not sufficiently smoothed. More than 1000 particles / mm3 result in too strong light scattering, so that a clean alignment of the light with the help of the prisms is no longer possible. In addition to these numerical limitations, reference is also made to the graphic representation according to FIG. 6 , which shows the influence of the particle size distribution with these maximum and nlinimal numbers of crystallites. The abscissa of the diagram according to FIG. 6 shows the particle size in millimeters, while the ordinate shows the percentages of the particles within the corresponding particle size range. Curve 60 shows the desired particle distribution in a sample, with about 150 crystallites / mm 3 in a sample at the weak limit. Curve 62 indicates the desired particle size distribution in a sample of the dense limit, d. H. in one containing about 1000 particles / mm3.

Die Kurven nach F i g. 6 beruhen auf mikroskopischen Zählungen an handelsüblichen Plattenproben. Man erkennt, daß die lichtstreuenden Teilchen alle unterhalb 0,25 mm groß sein sollten. Auch ist die Durchschnittsteilchengröße in einer »dichten« Probe kleiner als in einer »schwachen« Probe. Die »dichte« Grenze liegt bei 28% der Teilchen zwischen 0,01 und 0,25 mm, während die »schwache« Grenze bei etwa 53 l)/o innerhalb dieser Grenzen liegt.The curves according to FIG. 6 are based on microscopic counts on commercially available plate samples. It can be seen that the light-scattering particles should all be below 0.25 mm. The average particle size in a "dense" sample is also smaller than in a "weak" sample. The "tight" limit for 28% of the particles is between 0.01 and 0.25 mm, while the "weak" limit at about 53 l) / o lies within these limits.

Es ist selbstverständlich, daß die oben im Hinblick auf die Teilchengröße und Verteilung sowie die Teilchenzahl angegebenen Grenzen etwas von der besonderen Art der verwendeten Teilchen und dem Ausmaß der notwendigen und annehmbaren Lichtstreuung abhängen. Die Bereiche illustrieren in einfacher Weise Grenzen, welche zur Definition einer wirtschaftlich brauchbaren Platte für die vorliegenden Zwecke aus einem Sulfatmilchglas gefunden wurden.It goes without saying that the above in terms of particle size and distribution as well as the number of particles specified limits something of the special Type of particles used and the extent of light scattering necessary and acceptable depend. The areas illustrate in a simple way boundaries which are used to define an economically viable plate for the present purposes made from a sulphate milk glass were found.

Weiterhin hat sich herausgestellt, daß man annehmbare Prismenplatten für den vorliegenden Zweck durch Walzen eines Glases erhält, welches aus 6011/o SiO#, 10% Al203> 1011/o BaO und 1511/o Na,0 besteht, wobei der Rest des Glases sich aus verträglichen Glasbestandteilen, wie 2 bis 3 % Sulfat, berechnet als SO, für die Teilchenbildung, etwa 0,5 bis 1,5% Arsenoxyd für die Beschleunigung der Kristallitbildung und als Läuterungsmittel und 0,5 bis 1,0% TiO, für den Widerstand gegen Solarisation des benutzten Glases zusammensetzt.Furthermore, it has been found that acceptable prismatic plates for the present purpose are obtained by rolling a glass consisting of 6011 / o SiO #, 10% Al 2 O 3> 1011 / o BaO and 1511 / o Na.0, the remainder of the glass being from compatible glass components, such as 2 to 3 % sulfate, calculated as SO, for particle formation, about 0.5 to 1.5% arsenic oxide for accelerating crystallite formation and as a refining agent and 0.5 to 1.0% TiO for the Resistance to solarization of the glass used.

Selbstverständlich lassen sich die Vorteile des Erfindungsprinzips wenigstens teilweise auch durch andere Mittel erreichen, als sie bei den bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben sind. So kann man beispielsweise unlöslich opalisierende Teilchen, wie Talk, von geeigneter Größe und Menge in einem Glas oder in einer plastischen Masse durch Einrühren od. dgl einbauen, um ein Material zu erzielen, aus dem die Prismenplatten nach der vorliegenden Erfindung hergestellt werden. Um unerwünschte Lichtverluste zu vermeiden, kann man auch geringere Teilchengrößen verwenden, falls die Teilchen lichtabsorbierend sind.Of course, the advantages of the invention principle at least partially by other means than the preferred ones Embodiments are described. So you can, for example, insoluble opalescent Particles, such as talc, of suitable size and amount in a glass or in a plastic one Build in mass by stirring in or the like in order to achieve a material from which the Prismatic panels can be made according to the present invention. To unwanted To avoid light loss, one can also use smaller particle sizes, in case the particles are light absorbing.

Claims

Patent claims: 1. Illumination plate with at least one surface provided refractive prisms and optically opacifying substances embedded in the plate, characterized in that the light passing through the refractive prisms concentrates on a zone around the perpendicular to the plate, the light emission in an area outside this zone is, however, reduced and that uniformly distributed, light-scattering crystallites in a concentration of 150 to 1000 crystallites / mms are provided as optically opacifying substances, which generate the illumination outside the zone of concentrated light emission, with a transition zone of decreasing brightness between the zone more concentrated and the Create a zone of reduced light emission.

2. Lighting panel according to spoke 1, characterized in that the light-scattering crystallites have a size up to 0.25 mm and their proportion of about 28'0 / & over 0.01 mm and 2 % over 0.08 mm for 1000 crystallites / mm3. 3. Lending plate according to claim 1, characterized in that the light-scattering crystallites have a size of up to 0.25 mm and their proportion up to 531) / o over 0.01 mm and 6% over 0.08 mm at 150 crystallites / nun3 lies. 4. Lighting panel according to one of claims 1 to 3, characterized in that it consists of a silicate glass with sulfate particles. 5. Lighting panel according to claim 4, characterized in that it consists of a glass with 60% Si029 10% Al20 "10% Ba0, 150le a.0, 2 to 3 11 / o sulfate, about 0.5 to 1.5 % arsenic oxide and 0.5 to 1.0% TiO, there contemplated publications:.. German Auslegeschrift 8201 R VIII c / b 4 (published on 22. 11. 1956); French Patent specification No. 1,120,173; USA. Patent No. 2 551710.