DE202005009814U1 - Reflektorleuchte - Google Patents

Abstract

Reflektorleuchte mit einem kombinierten Reflektor aus einem ersten Spiegel in Form eines Rotationsellipsoidenabschnitts, der zu der Verbindungslinie zwischen den Brennpunkten des Rotationsellipsoiden als Rotationsachse symmetrisch ist, einem zweiten Spiegel in Form eines Kugelschalenabschnitts mit einem Radius, der dem Abstandsmaß zwischen den Brennpunkten des Rotationsellipsoiden entspricht, und einer zentralen Apertur, wobei der zweite Spiegel in Bezug auf den ersten Spiegel derart angeordnet ist, dass der Ursprung des Radius der Kugelschale mit dem ersten Brennpunkt des Rotationsellipsoiden und der Mittelpunkt der zentralen Apertur mit dem zweiten Brennpunkt des Rotationsellipsoiden zusammenfällt, und mit einer Lichtquelle im ersten Brennpunkt des Rotationsellipsoiden, dadurch gekennzeichnet, dass der kombinierte Reflektor (KR) und die Lichtquelle (LQ) senkrecht zu einer die Verbindungslinie zwischen den Brennpunkten (B1,B2) des Rotationsellipsoiden (RE) einschliessenden Symmetrieebene (SE) linear ausgedehnt sind.

Description

• Die Neuerung bezieht sich auf eine Reflektorleuchte mit einem kombinierten Reflektor aus einem ersten Spiegel in Form eines Rotationsellipsoidenabschnitts, der zu der Verbindungslinie zwischen den Brennpunkten des Rotationsellipsoiden als Rotationsachse symmetrisch ist, einem zweiten Spiegel in Form eines Kugelschalenabschnitts mit einem Radius, der dem Abstandsmaß zwischen den Brennpunkten des Rotationsellipsoiden entspricht, und einer zentralen Apertur, wobei der zweite Spiegel in Bezug auf den ersten Spiegel derart angeordnet ist, dass der Ursprung des Radius der Kugelschale mit dem ersten Brennpunkt des Rotationsellipsoiden und der Mittelpunkt der zentralen Apertur mit dem zweiten Brennpunkt des Rotationsellipsoiden zusammenfällt, und mit einer Lichtquelle im ersten Brennpunkt des Rotationsellipsoiden.
• Derartige Reflektorleuchten weisen eine besonders hohe Lichtausbeute beziehungsweise geringe Verluste durch Streuung auf. Alle Lichtstrahlen, die von der Lichtquelle ausgehen und den ersten elliptischen Spiegel treffen, werden in den zweiten Brennpunkt des Rotationsellipsoiden reflektiert. Alle nach vorne zur Öffnung des ersten Spiegels hinausgehenden Strahlen, die nicht den ersten Spiegel treffen, werden von dem vor dem ersten Spiegel angeordneten zweiten sphärischen Spiegel wieder auf den ersten Spiegel reflektiert und von da aus ebenfalls auf den zweiten Brennpunkt geleitet. Der zweite Spiegel hat eine zentrale Aperturöffnung, die den gesamten Lichtaustritt ermöglicht. Derartige Anordnungen werden für Anwendungen eingesetzt, bei denen einen hohe Lichtausbeute von Vorteil ist, z.B. bei der Lichteinspeisung von Glasfasern oder als Fahrzeugscheinwerfer.
• Stand der Technik
• Aus der FR 2 718 825 A1 ist eine Reflektorleuchte bekannt, die aus einem nicht geschlossenen System von zwei Spiegeln besteht, die einen bestimmten Lichtanteil in eine Glasfaser hinein bündelt. Die Anordnung der kleinen Teilspiegel lassen einen variablen Austrittswinkel aus der Leuchte zu, folgt aber nicht dem Prinzip, Ellipsenbrennpunkte einerseits und Kugelmittelpunkt sowie Apertur andererseits in Übereinstimmung zu bringen und ist daher nicht zuerst auf hohe Ausbeute ausgelegt. Die Lampe stellt eine weitgehend punkförmige Lichtquelle dar. Aus der US 2005/0036314 A1 ist ein Projektor bekannt, dessen Beleuchtungseinrichtung eine Reflektorleuchte mit symmetrisch angeordneten Spiegeln ist. Der elliptische Spiegel sitzt hinter der Lampe, der sphärische Spiegel ist eine Kugelhalbschale mit kleinem Durchmesser, der unmittelbar an der kugelförmigen Lampe anliegt. Hier wird eine höhere Ausbeute angestrebt, indem der Mittelpunkt der Lampe und damit auch des Spiegels im ersten Brennpunkt der Ellipse liegt. Die Anordnung lässt außerdem keine Strahlen zu, die direkt außerhalb der beiden Spiegel fallen. Allerdings wird ein nicht unbedeutender Lichtanteil durch die beide Spiegel durchdringende Lampenfassung absorbiert. Aus der JP 11064795 ist eine Reflektorleuchte bekannt, bei der die Lichtquelle punktförmig im ersten Brennpunkt des elliptischen Spiegels sitzt und durch einen spärischen Spiegel abgeschlossen wird, der eine sehr große Apertur aufweist, an die sofort eine optische Linse anschließt. Lichtverluste treten auch hier nur durch die Lampenfassung auf, die durch den elliptischen Spiegel dringt, aber auch Abstrahlung in direkter Richtung auf den zweiten Brennpunkt verhindert. Bei dieser Anordnung wird das Licht vor dem Erreichen des zweiten Brennpunkts durch die vorgesetzte Linse gestreut und ein Bündel paralleler Strahlen erzeugt. Die GB 173,243, von der die vorliegende Neuerung als nächstliegendem Stand der Technik ausgeht, offenbart in 3 einen Auto scheinwerfer, der wieder aus zwei einander gegenüberliegenden Spiegeln besteht, wobei die Anordnung aus elliptischem und sphärischem Spiegel mit dem Mittelpunkt der Kugelschale und der Lampe im ersten Brennpunkt des Rotationsellipsoiden einen Lichtverlust weitgehend verhindert. Lediglich die hier nicht weiter angedeutete Lampenfassung sorgt für einen Verlust. Die Apertur ist derart ausgeformt, dass ein für Autoscheinwerfer besonders vorteilhafter Lichtkegel erzeugt wird, der eine Blendung entgegenkommender Fahrer verhindern soll. Allen bekannten Reflektorleuchten ist somit gemeinsam, dass sie einen rotationsymmetrischen Raum ausleuchten. Eine Ausleuchtung eines rechteckigen Raums nach Art eines Lichtbandes, wie sie beispielsweise für die Partikelbestimmung in Fluiden erforderlich ist, ist mit der bekannten reflektorleuchte nicht möglich.
• Aufgabenstellung
• Die Aufgabe für die vorliegende Neuerung ist daher darin zu sehen, dass ein weitestgehend ungestörter Lichtstrahl in Form eines in der Breite linear ausgedehnten Lichtbandes hoher Lichtausbeute erzeugt werden soll. Die Reflektorlampe soll einfach und preiswert herstellbar sein. Die neuerungsgemäße Lösung für diese Aufgabe ist dem Hauptanspruch zu entnehmen. Vorteilhafte Weiterbildungen der neuerungsgemäßen Reflektorleuchte sind in den Unteransprüchen aufgezeigt und werden im Folgenden im Zusammenhang mit der Neuerung näher erläutert.
• Bei der neuerungsgemäßen Reflektorleuchte werden der kombinierte Reflektor und die Lichtquelle senkrecht zu einer die Verbindungslinie zwischen den Brennpunkten des Rotationsellipsoiden einschliessenden Symmetrieebene linear ausgedehnt. Als Hilfsvorstellung kann ein rotationssymmetrischer kombinierter Reflektor derart geschnitten gedacht sein, dass die Schnittebene auf einer die Verbindungslinie der Brennpunkte einschließenden Ebene liegt. Wenn die beiden Hälften des kombinierten Reflektors so auseinander gezogen sind, dass ein gleichmäßiger Abstand zwischen ihnen herrscht, kann eine der Schnittlinie folgend geformte, in der Richtung der Ausdehnung aber lineare Spiegelfläche die Lücke ausfüllend gedacht sein. Damit entsteht ein Reflektor, der einerseits die Charakteristika einer extrem verlustarmen Anordnung aufweist, aber andererseits eine linienförmige Lichtquelle im ersten Brennpunkt, oder quasi einer der linearen Ausdehnung entsprechenden Brennlinie, aufnehmen kann. Zur Erzeugung eines rechteckig begrenzen Lichtstrahls ist es von Vorteil, wenn die zentrale Apertur in dem zweiten, sphärischen Spiegel ein in gleicher Richtung und im gleichen Maß wie die Spiegel linear ausgedehnter Schlitz ist. Die Funktion des Reflektors ist damit sehr ähnlich der eines entsprechend rotationssymmetrischen Reflektors. Alle Lichtstrahlen, die senkrecht von der linienförmigen Lichtquelle abgegeben werden, treffen entweder auf den ausgezogenen Mittelteil des ersten, elliptischen, Spiegels und werden, immer noch senkrecht zur linienförmigen Lichtquelle, in Richtung auf die zweite Brennlinie refektiert, oder auf den ausgedehnten Mittelteil des zweiten, sphärischen, Spiegels und werden, auch hier immer senkrecht zur linienförmigen Lichtquelle, zunächst wieder auf den ersten, elliptischen, Spiegel und dann in Richtung auf die zweite Brennlinie refektiert. Hier treten sie durch die linienförmige Apertur nach außen. Alle schräg abgegeben Lichtstrahlen werden solange zwischen den Spiegeln hin und her geleitet, bis sie auf die abschließenden Halbschalen treffen und von dort ebenfalls durch die Apertur austreten. Im Randbereich des austretenden Lichtstrahls kommt es daher zu Abweichungen von der linearen Lichtausbreitung in Form von seitlichen Streuungen. Für eine möglichst gleichmäßige Lichtverteilung in dem erzeugten Lichtstrahl ist es von Vorteil, wenn die linear ausgezogene Lichtquelle eine Entladungslampe ist. Ferner wird die geringstmögliche Störung der Lichtverteilung erreicht, wenn die elektrischen Anschlüsse der Entladungslampe an deren Enden angeordnet und außerhalb des ausgedehnten Bereichs des kombinierten Reflektors nach außen geführt sind. In dem ausgedehnten Bereich des Reflektors wird die Lichtausbreitung damit durch keine Elemente von Lampenfassungen gestört. Mit der Reflektorleuchte nach der neuerung ist es möglich, einen rechteckigen Raum gleichmäßig und ungestört auszuleuchten. Dies ist besonders vorteilhaft für Anordnungen, bei denen in einem definierten Wasserkörper, der durch die schart begrenze Ausleuchtungszone beschrieben wird, die Anzahl der schwebenden Partikel gemessen werden soll. Derartige Anordnungen werden zur Gewässerforschung und im Umweltschutz eingesetzt.
• Ausführungsbeispiele
• Ausbildungsformen der Reflektorleuchte nach der Neuerung werden nachfolgend zum weiteren Verständnis der Neuerung anhand der schematischen Figuren näher erläutert. Dabei zeigt
• 1 eine Reflektorleuchte im Querschnitt und
• 2 eine Reflektorleuchte im Längsschnitt.
• 1 zeigt ein Beispiel für eine Reflektorleuchte RL aus einem kombiniertem Reflektor KR und einer Lichtquelle LQ, die zur Herstellung aus zwei Teilen zusammengesetzt ist. Im linken Teil ist ein erster Spiegel S1 in Form eines Rotationsellipsoidenabschnitts RE ausgearbeitet, der zu einer Verbindungslinie VL zwischen einem ersten Brennpunkt B1 und einem zweiten Brennpunkt B2 symmetrisch ist. Im rechten Teil ist ein zweiter Spiegel S2 in Form eines Kugelschalenabschnitts KS mit einem Radius RB, der dem Abstand der Brennpunkte B1,B2 entspricht, ausgearbeitet. Der zweite Spiegel S2 weist eine zentrale Apertur ZA auf. Der zweite Spiegel S2 ist gegenüber dem ersten Spiegel S1 derart angeordnet, dass der Ursprung des Radius RB mit dem ersten Brennpunkt B1 und der Mittelpunkt der zentralen Apertur ZA mit dem zweiten Brennpunkt B2 zusammenfällt. Im linken Teil ist zusätzlich zum ersten Spiegel S1 noch eine Verbindungsfläche VF zwischen den Spiegeln S1,S2 kegelstumpfartig ausgearbeitet, deren Berandungslinie einem Lichtstrahl SL folgt, der gerade eben eine Vorderkante VK des ersten Spiegels S1 streift. Von einer Lichtquelle LQ im ersten Brennpunkt B1 gehen beispielhaft die Lichtstrahlen L1,L2 und L3 aus. Lichtstrahl L1 zeigt, wie alle Lichtstrahlen, die von der Lichtquelle LQ aus direkt den ersten Spiegel S1 treffen, unmittelbar in den zweiten Brennpunkt B2 reflektiert werden. Der Lichtstrahl L2 fällt von der Lichtquelle LQ in den zweiten Spiegel S2, wird von dort in den ersten Brennpunkt B1 und weiter in den ersten Spiegel S1 reflektiert, von wo aus er, wie Lichtstrahl L1, auch in den zweiten Brennpunkt B2 reflektiert wird. Lichtstrahl L3 repräsentiert einen zentralen Lichtstrahl ZL, der in Verlängerung der Verbindungslinie VL der Brennpunkte B1,B2 direkt durch die zentrale Apertur ZA austritt.
• 2 zeigt einen Längsschnitt durch die Reflektorleuchte entlang der Fläche A-A. Der kombinierte Reflektor KR und die Lichtquelle LQ weisen darin eine lineare Ausdehnung LA auf, die senkrecht zu einer Symmetrieebene SE verläuft, die die Verbindungslinie VL der Brennpunkte B1,B2 des ursprünglichen Rotationsellipsoiden einschließt. Die Fläche der linearen Ausdehnung LA besteht ebenfalls aus einer Spiegelfläche SF, die hier zwar der zentralen Kontur des kombinierten Reflektors KR durch zwei Raumrichtungen folgt, in der dritten Raumrichtung aber linear verläuft. Durch die lineare Ausdehnung LA werden die Brennpunkte B1,B2 quasi zu Brennlinien R1,R2, die Lichtquelle LQ wird zur linearen Lichtquelle LL und die zentrale Apertur ZA zur linearen Apertur LP. Alle aus der linearen Lichtquelle LL rechtwicklig austretenden Lichtstrahlen, hier der zentrale Lichtstrahl ZL und ein parallel dazu verlaufender Lichtstrahl PL, können entweder unmittelbar durch die lineare Apertur LP in der zweiten Brennlinie R2 verlaufen oder an der
• Spiegelfläche SF reflektiert werden und anschließend durch die lineare Apertur LP verlaufen. Seitlich aus der linearen Lichtquelle LL austretende Lichtstrahlen werden entweder durch die Spiegel S1,S2 auch in die lineare Apertur LP reflektiert oder gehören zu dem geringen Verlustanteil der linear ausgedehnten Reflektorleuchte RL.

B1

erster Brennpunkt

B2

zweiter Brennpunkt

EA

elektrische Anschlüsse

EL

Entladungslampe

KR

kombinierter Reflektor

KS

Kugelschalenabschnitt

L1,L2,L3

Lichtstrahl

LA

lineare Ausdehnung

LL

lineare Lichtquelle

LP

lineare Apertur

LQ

Lichtquelle

PL

paralleler Lichtstrahl

R1,R2

Brennlinie

RB

Radius

RE

Rotationsellipsoid

RL

Reflektorleuchte

S1

erster Spiegel

S2

zweiter Spiegel

SE

Symmetrieebene

SF

Spiegelfläche

SL

Lichtstrahl

VF

Verbindungsfläche

VK

Vorderkante

VL

Verbindungslinie

ZA

zentrale Apertur

ZL

zentraler Lichtstrahl

Claims (3)

1. Reflektorleuchte mit einem kombinierten Reflektor aus einem ersten Spiegel in Form eines Rotationsellipsoidenabschnitts, der zu der Verbindungslinie zwischen den Brennpunkten des Rotationsellipsoiden als Rotationsachse symmetrisch ist, einem zweiten Spiegel in Form eines Kugelschalenabschnitts mit einem Radius, der dem Abstandsmaß zwischen den Brennpunkten des Rotationsellipsoiden entspricht, und einer zentralen Apertur, wobei der zweite Spiegel in Bezug auf den ersten Spiegel derart angeordnet ist, dass der Ursprung des Radius der Kugelschale mit dem ersten Brennpunkt des Rotationsellipsoiden und der Mittelpunkt der zentralen Apertur mit dem zweiten Brennpunkt des Rotationsellipsoiden zusammenfällt, und mit einer Lichtquelle im ersten Brennpunkt des Rotationsellipsoiden, dadurch gekennzeichnet, dass der kombinierte Reflektor (KR) und die Lichtquelle (LQ) senkrecht zu einer die Verbindungslinie zwischen den Brennpunkten (B1,B2) des Rotationsellipsoiden (RE) einschliessenden Symmetrieebene (SE) linear ausgedehnt sind.
2. Reflektorleuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die linear ausgedehnte Lichtquelle (LL) eine Entladungslampe (EL) ist.
3. Reflektorleuchte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Anschlüsse (EA) der Entladungslampe (EL) an deren Enden angeordnet und außerhalb des Bereichs der linearen Ausdehnung (LA) des kombinierten Reflektors (KR) nach außen geführt sind.