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Zimmer-Leuchten mit zeitlich veränderlichem oder changierendem Farbmuster
Die Erfindung betrifft Zimmer-Leuchten mit zeitlich veränderlichem und/oder changierendem
Farbmuster, welches dadurch erzeugt wird, daß das von der Lichtquelle der Zimmer-Leuchte
ausgehende Licht beim Durchgang durch einen Schirm oder durch ein System von Schirmen
zwei linear-polarisierende Schichten und zwischen diesen eine oder mehrere doppelbrechende
Schichten passiert, wobei im Falle mehrerer Schirme einige von ihnen eine Rotation
ausführen können.
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Unter Zimmer-Leuchte wird eine Vorrichtung zur dekorativen und/oder
Zweck-Beleuchtung von Wohnräumen etc.
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verstanden, die durch die folgenden Merkmale definiert ist.
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zinke aus einem Leuchtkörper oder aus einer Gruppe von Leuchtkörpern
bestehende Lichtquelle ist von einer oder mehreren hintereinander angeordneten lichtdurchlässigen
Wänden umgeben, deren jede - denkt man sich die übrigen fort - die freie Abstrahlunz
des Lichts der Lichtauelle
inJeinen rota~tionssymmetrischen Raumwinkel um eine vertikale
Achse
durch die Lichtquelle verhindern würde, und zwar derart, daß alle diese Raumwinkel
einen gemeinsamen solchen Raumwinkel enthalten. Die lichtdurchlässigen Wände bzw.
die Anordnung der lichtdurchlässigen Wände sind der Schirm bzw. die Schirme oder
das Schirm System der Zimmer-Leuchte. Unter einem Schirm einer Zimmer-Leuchte wird
im folgenden stets eine geschlossene Wand verstanden (z.B. Kugelfläche, Zylinder-Mantel,
Pyramidenstumpf-Mantel), die nach oben und nach unten Öffnungen haben kann, und
die so um die Lichtquelle der Zimmer-Leuchte angeordnet wird, daß sie die gerade
beschriebene Eigenschaft hat.
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Das von der lichtquelle einer Zimmer-Leuchte ausgehende Licht wird
vom Schirm bzw. vom Schirm-System der Zimmer-Leuchte gedämpft, gestreut und dekorativ
modifiziert.
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Der Schirm bzw. das Schirm-System kann die weitere Aufaa,be-haben,
das Licht in die nicht abgeschirmten Raumwinkel, also nach unten und/oder nach oben,
nicht nur ungehindert durchzulsssen, sondern sogar teilweise zu reflektieren.
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Zimmer-Leuchten mit einer Anordnung aus mehreren transparenten Schirmen
anstatt mit nur einem einfachen Schirm sind in mannigfachen Variationen bekannt.
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Auch Zimmer-Leuchten mit zeilich veränderlichem Farb-oder Helligkeitsmuster
sind bekannt, und zwar gibt es auf diesem Gebiet zur Zeit zwei Verfahren.
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Bei dem einen Verfahren besteht die Lichtquelle der Zimmer-Leuchte
aus mehreren Glühbirnen verschiedener Farben. Dadurch, daß diese wechselnd an- und
ausgeschaltet werden, entsteht ein zeitlich veränderliches Farbmuster auf dem mit
einer Textur oder einem farbigen
Muster versehenen transparenten
Schirm der Leuchte.
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Bei dem zweiten Verfahren ist die Lichtquelle der Zimmer-Leuchte von
zwei oder drei ineinardergeschachtelten Schirmen umgeben, von denen der innerste
eine Rotation ausführt. Die Wand des rotierenden Schirms ist mit einem Muster variierender
Lichtdurchlässigkeit und eventuell Farbe versehen. Dieses Muster wird durch die
Lichtquelle auf den äußersten Schirm projeziert. Der eventuell vorhandene mittlere
Schirm ist eine Schablone.
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Er bewirkt, daß beim Betrachten des äußeren Schirms nicht der Eindruck
der Rotation eines ganzen Farb- oder Helligkeitsmusters entsteht, sondernvielmehr
der Eindruck der unabhängigen Variation von Farbe oder Helligkeit an verschiedenen
Stellen auf dem äußeren Schirm.
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Zimmer-Leuchten mit changierendem Farbmuster, d.h. einem Farbmuster
derart, daß der Farbindruck an einer festen Stelle des Schirmes oder des Schirm-Systems
abhängig ist von der Richtung, aus welcher man diese Stelle betrachtet, sind nicht
bekannt.
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Auch die Verwendung von polarisiertem Licht zur Erzeugung von Farbmustern
bei Zimmer-Leuchten ist nicht bekannt.
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Allgemein ist die Verwendung von polarisiertem Licht für dekorative
Lichteffekte bekannt. Dabei wird ausnahmslos das Licht durch zwei ebene linear-polarisierende
Schichten (Polarisatoren in Form von Folien) und eine zwischen ihnen befindliche
Schichtung aus doppelbrechenden Materialien geschickt. Bei manchen Anwendungen wird
einer der Polarisatoren oder die doppelbrechende Schichtung rotiert.
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Durch Veränderung der relativen N5'inkellage der drei Komponenten
werden Parbe und/oder helligkeit des Lichtes variiert. In den weitaus meisten der
Anwendungen wird
das Licht durch einen kleinen Querschnitt von polarisierenden
Schichten und doppelbrechenden Schichtungen geschickt, z.B. durch besondere, im
Handel erhält]iche Diapositive und mittels einer Pronektionsoptik auf eine große
Fläche projeziert.
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Als doppelbrechende materialien werden benutzt: handelsübliche klarsichtige
Plastikfolien (.B. Cellophan, PVC, klyester), Glimmer, Benzoesäure-Kriatalle.
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Werden Plastikfolien benutzt, so werden diese in verschieden großen
Stücken übereinandergeklebt, oder sie werden geknittert, um über den durchstrahlten
Querschnitt eine variation der Farbe zu erhalten. Benutzt man nämlich eine einheitliche
Schichtung von Plastikfolien für den ganzen durchstrahlten Querschnitt, so ist das
entstehende Bild eine Fläche einheitlicher Farbe und Helligkeit - welche abhängen
von der relativen Winkellage der drei Komponenten.
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Es ist noch ein besonderes Verfahren zu erwähnen, die sogenannte Kontrast-Vektographis.
Es handelt sich dabei um Diapositive, deren Oberfläche in mitroskopische Elementarbereiche
aufgeteilt ist, deren jeder ein kleiner Linear-Polarisator ist mit einer individuellen
Winkelorientierung. Projeziert man ein solches Diapositiv durch einen großen Referenz-Polarisator,
so erscheint jeder Elementarbereich des Diapositivs heller oder dunkler, je nach
seiner individuellen relativen Orientierung zum Referenz-oIarisator. Bei geeigneter
Orientierung des Referenz-Polarisators verschwindet jeder Kontrast, und das projezierte
Bild besteht aus einer einheitlich hellen Fläche. Daher ist es möglich, auf beiden
Seiten eines solchen DiaDositivs je ein Bild unterzubringen
und
diese unabhängig voneinander zu projezieren.
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Rotiert man den Referenz-Foiarisator, so gehen die beiden Bilder abwechselnd
auseinander hervor. Dieser Effekt wird für dekorative Lichteffekte verwendet.
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Aus der Spannungsoptik ist bekannt, daß durchsichtige Körper unter
mechanischer Beanspruchung doppelbrechend werden, wobei er Grad und die Orientierung
der lokalen Joppelbrechung von der Höhe und Orientierung der lokalen Spannungen
abhängt. Daher werden die Spannungsfelder in einem belasteten durchsichtigen Körper
- dieser zwischen zwei Polarisatoren in weißem Licht betrachtet - sls Farbfelder
sichtbar. In der sogenannten dreidimensionalen Spannungsoptik belastet man durchsichtige
Kunststoffkörper bei erhöhter Temperatur und kühlt sie unter Belastung ab. Dabei
wird ein Spannungsfeld in dem Körper eingefroren, und bei Betrachtung des Körpers
zwischen zwei Polarisatoren in weißem Licht erscheint nun das von diesem Spannungsfeld
erzeugte Farbfeld, ohne daß dazu der Körper noch länger belastet zu werden braucht.
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Die in der Spannungsoptik verwendeten Materialien werden unter den
Gesichtspunkten der GröBe der spannungsoptischen Konstanten, der leichten Modellformung
und besonders der Vermeidung von eingefrorenen Spannungen in noch nicht im Experiment
belasteten Körpern ausgewählt. Die Auswahl von spannungsoptischen Materialien unter
dem Gesichtspunkt der dekorativen Wirkung ist eine davon verschiedene Aufgabe.
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Die Verwendung von spannungsoptischen Effekten für dekorative Zwecke
scheint bisher nicht bekannt zu sein. Ihre Verwendung in der hier interessierenden
Weise, nämlich
unter direkter Betrachtung des spannungsoptischen
Körpers (also ohne Projektionsoptik), insbesondere fr das Schirm-System einer Zimmer-Leuchte,
ist mit großer Sicherheit nicht bekannt.
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Die herkömmliche Technik der dekorativen Licht-Effekte mittels polarisierten
Lichts soll nun noch anhand der in Fig. 1 dargestellten Anordnung näher erläutert
werden.
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Zwischen den parallelen ebenen linear-polarisierenden Schichten 3
und 6 befindet sich eine zu diesen parallele Schichtung aus doppelbrechenden Materialien
4, 5. Diese Anordnung von Schichten wird von der einen Seite mit einer ausgedehnten
weißen Lichtquelle (Leuchtkörper 1 und Streuschicht 2) beleuchtet und von der anderen
Seite aus verschiedenen Blickrichtungen 8 und 9 betrachtet.
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(Dabei kann entweder auf die Streuschicht 2 fokussiert werden oder
auf die Oberfläche der doppelbrechenden Schicht 6. Normalerweise ist die Entfernung
von der Anordnung so groß, daß dies keinen Unterschied macht) Man sieht eine beleuchtete
Fläche mit farbigem Muster, welches changiert, d.h. der Farbton einer bestimmten
Stelle der betrachteten Fläche ändert sich, wenn man die Blickrichtung (etwa von
8 nach 9) ändert. Das Changieren der Farben ist eine allgemeine Eigenschaft solcher
Anordnungen. Beim Projezieren auf einen Schirm mittels einer Projektionsoptik geht
sie allerdings verloren.
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Rotiert illan den Polarisator 6 um eine auf ihm senkrechte Achse 7,
so ändert sich - bei fester Blickrichtung -der Farbton einer festen Stelle der beleuchteten
Fläche mit der Zeit, und zwar in stetiger Weise.
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Wenn von Stetigkeit einer zeitlichen oder räumlichen
Farbfolge
gesprochen wird, soll sich dies auf das subjektive Stetigkeitsempfinden für Farbtöne
beziehen.
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Physikalisch-objektiv könnte man dieses auf den stetigen Übergang
von Spektralverteilungen zurückführen.
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Anstatt den Polarisator 6 zu rotieren, kann man auch den Polarisator
3 rotieren - mit dem gleichen Effekt. Auch könnte man die Schichtung 4,5 anstatt
eines Polarisators rotieren. Die resultierende zeitliche Farbfolge an einer festen
Stelle der Fläche wäre im letzten Fall eine andere, i.a. nicht so günstige, weil
nicht so reichhaltige.
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Fir die Polarisatoren 3 und 6 können handelsübliche linear-polarisierende
Folien gebraucht werden: auf einer oder zwischen zwei Trägerfolien liegt eine dünne
polarisierende Schicht. Diese kann man als richtungsselektiven Halbleiter bezeichnen,
welcher nur in einer einheitlichen Richtung, der'Sperrichtung" des Polarisators
(wie sie hier genannt werden soll, um eine kurze Bezeichnung zu haben) leitend ist.
In der Sperrichtung wird infolgedessen der elektrische Vektor eines senkrecht durch
die Schicht tretenden Lichtstrahls stark gedämpft, derart, daß'der elektrische Vektor
des austretenden Lichts nur noch in der zur Sperrichtung senkrechten Richtung schwingt,
in der Durchlarichtung" des Polarisators, wie sie genannt wird. Der austretende
Lichtstrahl ist also in der Durchlaßrichtung polarisiert.
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Von den vielen Verfahren, polarisierende Schichten herzustellen, sei
hier die wohl einfachste erwähnt: man reibt einen Farbstoff in eine Glasoberfläche
ein, wobei das Einreiben in einer einheitlichen Richtung zu erfolgen hat. Die an
der Oberfläche haftenden, langen Farbmolekiile richten sich in der Einreib-Richtung
aus und wirken
als polarisierende Schicht mit der Einreib-Richtung
als Sperrichtung.
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Unter den mannigfachen doppelbrechenden Materialien, welche in der
Anordnung in Fi. 1 verwendet werden können, soll wegen seiner Bedeutung für die
Erfindung nur eins näher erwähnt werden: die Verz6'gerungs-Folien.
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Das sind klarsichtige Kunststoff-Folien mit einer besonderen optisch
Eigenschaft. Die meisten handelsüblichen klarsichtigen Kunststoff-Folien gehören
dazu. Ein durch eine solche Folie hindurchtretender Strahl monochromatischen polarisierten
Lichts irgendeiner Polarisationsform wird durch die Folie in eine andere Polarisationsform
übergeführt, z.B. linear polarisiertes Licht in zirkular polarisiertes Licht oder
elliPtisch polarisiertes Licht. Die Art und Weise dieser Umrolarisierung hangt ab
von zwei ausgezeichneten, zueinander senkrechten, einheitlichen Richtungen auf der
Folie, ihren "Achsen" oder "Achs-Richtungen", und von einer ffir die ganze Folie
einheitlichen Längen-Konstanten, welche in seltenen Fällen merklich von der Wellenlänge
des Lichts abgängig ist: der linearen Verzögerung. Ein senkrecht durch eine Verzögerungs-Folie
tretender monochromatischer polarisierter Lichtstrahl wird aufgespalten in zwei
Teilstrahlen mit identischen geometrischen Wegen, deren jeder paral]el zu einer
der Achsen der Folie poarisiert ist. Beim Verlassen der Folie werden die beiden
Teilstrahlen wieder zusammengestzt, wobei aber einer von ihnen gegenüber dem andern
verzögert ist; und zwar hinkt er um die durch die lineare Verzögerung gegebene Strecke
hinterher, was auf eine Phasenverschiebung der beiden Teilstrahlen hinauskommt -
daher die neue Polarisationsform. Die Phasenverschiebung ist in den meisten Fallen
stark wellenlänzen-lQbhnnzig und damit sllch die
timpolarisierung.
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Das Zustandekommen der Farben in der Anordnung der Fig. 1 läßt sich
in dem Pall, daß man annehmen darf, daß ein Lichtstrahl beim Durchgang durch die
doppelbregehenden Schichten 4, 5 geometrisch nicht in Teilatrahlen aufgespalten
wird, wie folgt beschreiben.
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Man betrachtet zunächst einen durch die Anordnung hindurchtretenden
monochromatischen Lichtstrahl. Ein solcher ist nach Passage des Polarisators 3 linear
polarisiert, wird beim Durchgang durch die doppelbrechenden Schichten 4, 5 in eine
andere Polarisationsform umpolarisiert und trifft, i.a. elliptisch polarisiert,
auf den Polarisator 6. Je nach Lage seiner Polarisationse].lipse relativ zur Durchlaßrichtung
des Polarisators 6 und je nach der Abplattung dieser Ellipse wird vom Polarisator
6 mehr oder weniger von der Energie des monochromatischen Lichtstrahls verschluckt.
Die elliptische Polarisierung des monochromatischen Lichtstrahls und damit auch
der Anteil seiner Energie, welcher vom Polarisator 6 nicht durchgelassen wird, hängt
min von der Wellenlänge des Lichtes ab. Daher: schickt man anstatt eines monochromatischen
Lichtstrahls einen Strahl weißen Lichts durch die Anordnung, so wird die ursprüngliche
Spektralverteilung des weißen Lichts geändert, d.h. der Lichtstrahl ist nach Durchgang
durch die Anordnung farbig.
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Rotiert man nun obendrein den Polarisator 6 um die zu ihm senkrechte
Achse 7, so ändert sich die relative Lage seiner Durchlaßrichtung zur Polarisations-Ellipse
eines jeden monochromatischen Teilstrahls und damit der Anteil der Energie, den
der Polarisator 6 von jedem
monochromatischen Teilstrahl verschluckt;
d.h. es ändert sich die Spektralverteilung des Lichtstrahls und damit seine Farbe.
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Ändert man die Richtung des Lichtstrahls beim Durchgang durch die
Anordnung, so ändert sich hauptsächlich die Umpolarisierung der monochromatischen
Teilstrahlen beim Durchgang durch die doppelbrechenden Schichten, was eine Richtungsabhängigkeit
der Spektralverteilung zur Folge hat. Daher das Changieren der Farbe.
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Will man auf dem gegenwärtigen Stand der Technik die Erzeugung von
Licht effekten mittels polarisierten Lichts fr Zimmer-Leuchten nutzbar machen, so
stößt man dabei auf folgende Schwierigkeiten: 1. Um auf einem etwa quaderförmigen
Schirm einer Zimmer-Leuchte, dessen Wand eine innere doppelbrechende Schicht und
eine äußere polarisierende Schicht enthält, ein Farbmuster zu erzeugen, hat man
innen noch eine polarisierende Schicht hinzuzufügen. Will man dies Farbmuster zeitlich
variieren, so hat man die hinzugefügte polarisierende Schicht um eine zu ihr senkrechte
Achse zu rotieren. Das bedeutet, daß man hinter jeder der vier Ebenen des Schirms
je einen kreisrunden Polarisator um eine Achse durch seinen Mittelpunkt zu rotieren
hätte. Obschon möglich, würde dies Verfahren einigen Aufwand erfordern. Auch würde
das Farbmuster nicht auf dem ganzen Schirm zeitlich variiert, sondern nur auf kreisförmigen
Teilen desselben. Bei anders geformten Schirmen wäre das Problem noch größer.
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Würde man diese Polarisator-Scheiben ar einer Achse durch ihren Mittelpunkt
lagern und antreiben, so
würde eine solche Lagerung das Bild des
l.euchten-Schirms stören. Die Alternative wäre, Lagerung und Antrieb der Scheiben
an deren Peripherie vorzunehmen; das aber wirde den Aufwand nur vergrößern.
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2. Mit den bisher benutzten doppelbrechenden Materialien lassen sich
nur unstetige Farbmuster erzeugen, die entweder aus scharf abgegrenzten Bereichen
konstanten Farbtones bestehen oder aus Hell-Dunkel-Mustern mit wenig Ferbqualität.
Es ist keine Methode bekannt, stetige Farbmuster zu erzeugen, bei welchen der Farbton
stetig variiert, insbesondere sich über eine größere Fläche nur sehr allmählich
ändert.
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Es ist der Zweck der Erfindung, durch - erstens - Anwendung der Technik
der Lichteffekte mittels polarisierender und doppelbrechender Schichten auf Zimmer-Leuchten
und durch - zweitens - gleichzeitige Weiterentwicklung dieser Technik Zimmer-Leuchten
zu entwickeln mit: 1. changierendem Farbmuster, d.h. einem Fprbmuster, bei dem der
Lichteindruck an einer festen Stelle des Schirms oder Schirm-Systems von der Betrschtungsrichtung
abhängt; 2. räumlich stetig veränderlichem Farbmuster, bestehend aus stetig ineinander
übergehenden Farbtönen; 3. großflächig stetig veränderlichem Farbmuster, beicidem
der Farbton sich über die betrachtete Fläche sehr allmählich stetig ändert, so daß
etwa jeder auftretende Farbton nur in einer oder zwei Regionen der betrachteten
Fläche erscheint; 4. natilrlichem Farbmuster - einem Muster, welches, analog der
Masern von Holzoberflächen, aus der Beschaffenheit
des Schirmmaterials
resultiert; 5. zeitlich stetig veränderlichem Farbmuster, bei welchem an einer festen
Stelle (bei fester Betrschtungsrichtung) der Farbton sich mit der Zeit stetig ändert,
möglichst ohne daß zu irgendeinem Zeitpunkt ein Sprung im Farbton auftritt; 6. einem
durchsichtigen äußeren und einem transparenten, aber undurchsichtigen inneren Schirm,
wobei der äußere Schirm ein zeitlich variables Farbmuster trägt.
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Diese Aufgabe wird eri'indungsgemäß durch Zimmer-Leuchten der eingangs
genannten Art gel(st. Besondere Ausbildungen ergeben sich aus den Ansprüchen.
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Ein mit der Erfindung erzielter Vorteil besteht darin, daR die oben
genannten sechs Eigenschaften von Zimmer-Leuchten und Kombinationen dieser sich
technisch in äußerst einfacher Weise verwirklichen lassen.
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In der nachfolgenden Beschreibung mit Figuren ist die Erfindung näher
erläutert.
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Fig. 1 ist eine Darstellung der in der Technik der Lichteffekte mittels
polarisierten Lichts üblichen Anordnung; Fig. 2 und Fig. 3 zeigen Abwandlungen der
in Fig. 1 dargestellten Anordnung; Fig. 4 demnstriert das Formen eines besonderen
erfindungsgemäßen Schirms aus einer ebenen polarisierenden Schicht; Fig. 5 zeigt
zwei verschiedene ebene Ausschnitte aus einer ebenen polarisierenden Schicht, aus
denen derselbe Schirm geformt werden kann wie der von Fig. 4; Fig. 6 zeigt drei
weitere Ansichten des in Fig. 4 darpestellten Schirms;
Fio. 7 dient
er Erläuterung der Wirkungsweise eines weiteren erfindungsgemäßen Schirms aus ebener
polarisierender Schicht; Fg. 8 demonstriert, wie aus erfindungsgemäßen Schirmen
von der Geometrie des in Fig. 4 dargestellten Schirms weitere erfindungsgemäße Schirme
zusammengesetzt werden; Fig. 9 stellt ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Zimmer-Leuchte
dar; Fig. 10 stellt ebenfalls ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Zimmer-Leuchte
dar.
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In Yig. 2 und Fig. 3 ist die oben zur Erläuterung benutzte Anordnung
von Fig. 1 abgewandelt. Die neuen Anordnungen sollen der Beschreibung einiger allgemeiner
Sachverhalte dienen, die spezifisch f;ir die vorliegende Erfindung von Bedeutung
sind und in der bisherigen Technik der Lichteffekte keine besondere Rolle spielen.
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In Fig. 2 sind die einzelnen Schichten nicht mehr parallel. Nicht
mehr der zweite, 9, sondern der erste Polarisator, 4, im Strahlengang wird rotiert,
und die Streuschicht 3 ist mit dem rotierenden Polarisator 4 zu einer ebenen Schichtung
verbunden.
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Die bisher genannten Abänderungen haben keinen wesentlichen Einfluß
auf die schon beschriebenen Licht- und Farbeffekte.
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Denn ein schräg in einen Lichtstrahl gestellter ebener Polarisator
wirkt genauso wie ein senkrecht in den Lichtstrahl gestellter ebener Polarisator,
dessen Sperrichtung zussmmenfällt mit der auf eine zum Lichtstrahl senkrechte Ebene
senkrecht projezierten Sperrichtung des schraggestellten
Polarisators.
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Für die Durchlaßrichtung eines schräggestellten Polarisators gilt
eine ähnliche Regel nicht. Die Durchlaß~ richtung eines schräggestellten Polarisators
- das ist die Polarisations-Richtung des von ihm durchgelassenen lichtes - ist wieder
senkrecht zu seiner Sperrichtung.
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Eine analoge einfache Charakterisierung der lirkung einer schräg in
einen tjchtstrahl gestellten Verzögerungs-Folie gibt es nicht. Es reicht auch, allgemein
festzustellen, daß die Umpolarisierung eines sie passierenden polarisierten Lichtstrahls
abhängt von der Orientierung ihrer Achsen zur Strahlenrichtung, ferner, daß diese
Abhängigkeit wiederum fiir verschiedene Licht-Wellenlängen verschieden ist.
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Eine weitere Neuigkeit ist das Hinzufügen einer dopselbrechenden Schicht
5, welche um eine zu sich senkrechte Achse 6 rotiert werden kann. Durch unabhängiges
Rotieren des Polarisators 4 und der doppelbrechenden Schicht 5 kann der Farbenzyklus
verlängert werden, d.h. die Mannigfaltigkeit der an einer Stelle des Systems in
einem zeitlichen Zyklus erscheinenden Farben kann dadurch vergrößert werden.
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Aber es kann auch von Nutzen sein, eine geeignete doppelbrechende
Schicht 5 mit der gleichen Geschwindigkeit wie den Polarisator 4 zu rotieren, nämlich
zur Einstellung oder "Abstimmung" eines Farbenzyklus. In diesem Fall würde man allerdings
die doppelbrechende Schicht 5 und den Polarisator 4 zu einer Schichtung zusammenffigen.
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Für die vorliegende Erfindung ist die Streuung des von der Lichtquelle
der Zimmer-Leuchte ausgehenden Lichts wichtig. In Fig. 2 könnte die Streuschicht
3 auch hinter dem Polarisator 9 angebracht werden anstatt vor dem Polarisator 4.
In diesem Fall hat man die Streuschicht möglichst dicht hinter den Polarisator 4
zu setzen, um ein Mischen der erzeugten Farben zu vermeiden.
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Zwischen den Polarisatoren darf dagegen keine stark streuende Schicht
angebracht werden, da eine solche das Licht entpolarisiert und damit den Farbeffekt
unmöglich macht. Dagegen ist eine leichte Körnung einer der Oberflächen der doppelbrechenden
Schichtung 7, 8 in dieser Hinsicht unschadlich. Die streuende Wirkung einer solchen
Oberfläche kann, zusätzlich zur Streuung durch eine streuende Schicht vor dem ersten
Polarisator, 4, verwendet, dazu dienen, den Blick hinter diese Oberfläche zu versperren.
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In Fig. 3 sind eine Streuschicht 3, zwei polarisierende Schichten
4 und 6 und doppelbrechende Schichten 5 zu einer ebenen Schichtung zusammengefügt.
Diese Schichtung ist schräg an einer Achse 2 angebracht und wird von einer Lichtquelle
1 beleuchtet. Wird die Schichtung aus einer zur Achse 2 parallelen Blickrichtung
7 betrachtet, so ändert das Drehen der Achse 2 die beobachteten Farben nicht. Änderung
der Blickrichtung, etwa nach 8, hat eine Änderung der beobachteten Farben zur Folge,
und bei Beobachtung aus der zur Achse 2 nicht parallelen Blickrichtung 8 hat das
Drehen der Achse 2 eine zeitliche Variation der beobachteten Farben zur Folge. An
diesem Sachverhalt ändert sich nichts, wenn die Achse 2 senkrecht zur Schichtung
gestellt wird.
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Gegenstand der Erfindung sind Zimmer-Leuchten mit zeitlich unveränderlichem
Parbmuster einerseits und solche mit zeitlich veränderlichem Farbmuster andererseits.
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Die einfachste Ausführung einer erfindungsgemäßen Zimmer-Leuchte der
ersten Art ist eine Leuchte mit einen einzigen transparenten Schirm, dessen Wand
- abgesehen von streuenden Schicnten oder Oberflächen und nicht doppelbrechenden
Träger- oder Stabilisierungsschichten -eine Schichtung aus einer inneren polarisierenden
Schicht, einer oder mehreren doppelbrechenden Schichten und einer äußeren polarisierenden
Schicht ist.
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Ist die Zimmer-Leuchte in Betrieb, d.h. die im Innern des Schirms
befindliche Lichtquelle der Zimmer-leuchte eingeschaltet, so trägt die Oberfläche
des Schirms ein farbiges Lichtmuster, welches changiert.
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Um ein konkretes Beispiel vor Augen zu führen, soll der Schirm etwa
die Form des Mantels einer vertikalen quadratischen Säule haben, und seine doppelbrechende
Schichtung soll bestehen aus in Lagen variabler Dicke über einandergeschichtetenSticken
von Cellophan. Die polarisierenden Schichten sollen aus handelsüblicher polarisierender
Folie bestehen.
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Will man unter Verwendung der herkömmlichen Technik aus diesem Schirm
einen solchen mit zeitlich veränderlichem Farbmuster entwickeln, so hat man die
innere polarisierende Schicht zu entfernen und statt dieser zwischen Lichtquelle
und Schirm einen um eine zu ihm senkrechte Achse drehbaren Polarisator anzubringen.
Um dabei
alle Blickrichtungen, aus denen der Schirm betrachtet
werden kann, zu überdecken, hat man mehrere solcher rotierenden Polarisatoren nach
verschiedenen Richtungen anzubringen. Dies Verfahren ist umständlich und engt außerdem
die Möglichkeiten der Gestaltung des Schirm-Systems sehr ein.
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Die bevorzugte erfindungsgemäße Lösung geht daher den folgenden Weg.
Aus dem soeben beschriebenen Schirm sei wieder die innere polarisierende Schicht
entfernt. In au diesen Schirm wird nun ein zweiter, ebener, uniformer polarisierender
Schicht zusammengebogener Schirm eingesetzt, der die Form eines Kegelstumpf-Mantels
mit einem Öffnungswinkel von 600 hat. Die Achse des Kegelstumpfes ist dabei vertikal,
und der Kegelstumpf-Schirm wird um diese Achse rotiert, während der äußere Schirm
fest bleibt. Das Ergebnis ist eine Zimmer-Leuchte, welche die folgenden Eigenschaften
hat: 1. zeitlich durchweg stetig variierendes Farbmuster ohne jeden Sprung in der
zeitlichen Aufeinanderfolge der Parbtöne an einer aus einer festen Blickrichtung
betrachteten festen Stelle des Schirms; 2. wobei dies für alle Richtungen gilt,
aus denen die Zimmer-Leuchte betrachtet werden kann (die Gesamtheit dieser Richtungen
wird etwa definiert durch den gedachten geometrischen Schattenwurf des Kegelstumpf-Schirms
durch die Lichtquelle der Leuchte); 3. wobei ferner während einer vollen Umdrehung
des Kegelstumf-Schirms um seine vertikale Achse an einer festen Stelle des Schirms
genau derselbe Farbzyklus einmal durchlaufen wird, welcher auch durchlaufen würde,
und zwar zweimal, wenn man den Kegelstumf-Schirm
entfernte und
statt dessen, wie oben beschrieben, zwischen die Lichtquelle und die betrachtete
Stelle auf dem Schirm einen ebenen Polarisator anbrächte und diesen einmal um eine
zu ihm senkrechte Achse drehte.
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Ein aus einer ebenen, uniformen linear-polarisierenden Schicht zusammengebogener
Kegelstumpf-Mantel mit einem Öffnungswinkel von 60° soll der Kiirze halber ein Polarisations-Kegel
genannt werden. "Uniforme linear-polarisierende Schicht bedeutet dabei eine ebene
linear-polarisierende Schicht mit über die ganze Ausdehnung der Schicht konstanter
Sperrichtung und Lichtdurchlässigkeit.
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Zur Erklärung der Wirkungsweise des rotierenden Polarisations-Kegels
ist in ~in. 4 das Formen eines solchen Polarisations-Kegels aus einem halbierten
konzentrischen Kreisring aus polarisierender Folie dargestellt. An der Nahtlinie
1, 2, 3, 4 fügen sich auf die Folie gezeichnete parallele, in Sperrichtung verlaufende
Geraden Xbergangslos zu glatten, gekrümmten Linien zusammen. Allerdings stoßen sie
in entgegengesetzter Richtung zusammen.
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Diese Geraden sind jedoch als geometrischer Ausdruck der Wirkung des
Polarisators nicht gerichtet. D.h. ein ebener Polarisator ändert seine Wirkung nicht,
wenn man ihn um 1800 um eine zu ihm senkrechte Achse dreht, oder wenn man ihn um
180° um eine in seiner Ebene liegende Gerade klappt, die senkrecht oder parallel
zu seiner Sperrichtung ist.
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Daher entsteht an der Nahtstelle 1, 2, 3, 4 des Polarisations-Kegels
in Fig. 4 keine Unstetigkeit im optischen
Verhalten der Kegelmantel-Wand.
Wenn nicht zufällig die Nahtlinie des Kegels parallel zu den Sperrichtungsgeraden
der Folie verläuft, werden je zwei dieser Geraden auf der Kegel-Wand zu einer neuen
Linie zusammengesetzt, welche krummlinig verläuft und nicht geschlossen ist.
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Die Tangente an einer solchen Linie in einem bestimmten Punkt hat
die Richtung der Sperrichtung der Kegel-Wand in diesem Punkt.
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Der Polarisations-Kegel ist optisch ein ausgezeichnetes stetiges Gebilde.
Das wird besonders deutlich durch Fig. a Die aus den beiden dort dargestellten Kreisringstücken
einer polarisierenden Folie geformten Polarisations-Kegel sind hinsichtlich ihrer
optischen Eigenschaften, d.h.
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hinsichtlich des Verlaufs ihrer Sperrichtungs-Linien, identisch. Jedoch
verlaufen die Nahtlinien beider in verschiedenen Gebieten der Oberflache des Polarisations-Kegels.
In demselben Sinne, wie es nur eine ebene, uniforme linear-polarisierende Schicht
gibt und zwei solcher Schichten optisch stets isomorph sind, gibt es auch - abgesehen
von der Dimensionierung des Kegelstumpf-Mantels --nur einen Polarisations-Kegel,
und zwei Polarisations-Kegel sind einander stets isomorph.
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In Fig. 6 sind die Sperrichtungs-Linien des Polarisationstiegels,
wie sie aus einer zur Kegelachse senkrechten Blickrichtung für drei je um 90° versetzte
Positionen des Polarisations-Kegels erscheinen, schematisch dargestellt.
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Läßt man -einen PoRarisations-Kegel um seine vertikal gestellte Achse
rotieren und betrachtet einen festen Punkt nuf seiner nicht rotierend gedachten
geometrischen
Oberfläche, so sieht man die Sperrichtung der an
dieser Stelle vorbeiwandernden rotierenden Oberfläche stetig ihre Richtung ändern,
und zwar insgesamt gerade um 1800 bei einer vollen Umdrehung des Kezelmantels. In
einem 18O0-Winkel sind, da eine bestimmte Richtung und die ihr entgegengesetzte
Richtung als Sperrichtungen physikalisch dasselbe repräsentieren, alle physikalisch
unterscidbaren Sprrichtungen gerade einmal enthalten. Bei dem entsprechenden Experiment
mit einem ebenen Polarisator dreht sich die Sperrichtung bei einer vollen Umdrehung
des Polarisators um eine zu ihm senkrechte Achse um 3600, d.h. alle physikalisch
unterscheidbaren Sperrichtungen treten gerade zweimal auf.
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Das Drehen der Sperrichtung an jeder festen Stelle der geometrischen
Oberfläche des Polarisations-Kegels wirkt so, als wäre jedes Flächenelement dieser
feststehenden Fläche ein um seinen Mittelpunkt rotierender kleiner ebener Polarisator,
wobei alle diese kleinen Riarisatoren untereinander in einer Phasenbeziehung stehen.
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Damit ist die Wirkungsweise des Polarisations-Kegels im wesentlichen
beschrieben. Es werden nun noch mehrere alternative Möglichkeiten dargestellt, durch
einen um eine vertikale Achse rotierenden Schirm ein zeitlich variables Farbmuster
zu erzeugen.
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Vorweg soll eine ebenfalls vollkommen stetige, gekrümmte polarisierende
Fläche erwähnt werden, die sich nicht zur Erzeugung von zeitlich variablen Farbmustern
verwenden läßt. Ein Zylindermantel, auesig8Tiebig zur Sperrichtung orientierten
Parallelstreifen einer polarisierenden Folie zusammengebogen, ist eine solche Fläche.
uas
Rotieren eines solchen- Aylinders um seine Achse würde an einer
festgehaltenen Stelle seiner geometrischen Oberfläehe keine drehung der bperrichtung
hervorrufen.
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Ein aus polarisierender Folie gebogener Kegelmantel mit einem Offnungawinkel
ungleich 600 weist an der rahtlinie einen Knick der Uperrichtung seiner polarisierenden
Wand auf, hat dort also optisch eine unstetigkeit. bei einer vollen Umdrehung eines
solchen Kegels um seine Achse laufen an einer festen Stelle seiner geometrischen
Oberfläche nicht alle physikalischen Sperrichtungen gerade einmal durch. Welche
davon wie oft auftreten, hängt bei vorgegebenem Öffnungswinkel - anders als beim
Polarisations-ftegel - davon ab, wie das sreisringstiick der mole, aus dem er gebildet
ist, zur Sperrichtung der Folie orientiert ist. wei solcher segel mit gleichem uffnungswinkel
können optisch also verschiedene gebilde sein.
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Sin solcher polarisierender Kegel kann in einer erfindungsgemäßen
Leuchte zur erzeugung eines zeitlich variablen Farbmusters dienen. sas Farbmuster
wird allerdings bei jeder Umdrehung des flegels einen Sprung aufweisen, nämlich
dort, wo gerade die Nahtlinie des Kegel mantels vorbeiläuft.
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Weitere Möglichkeiten zur Erzeugung zeitlich variierender Farbmuster
durch rotierende Schirme erhält man durch knicklose Deformation des Polarisations-Kegels
oder durch Zusammensetzen von Pyramidenstumpf-Mänteln aus ebenen Stücken polarisierender
Folie. Rotiert man solche Schirme um ihre geometrische Achse, so bleibt die aus
einer festen Blickrichtung gesehene Schirm-Fläche nicht konstant. Bei der erstgenannten
Art enthält die zeitliche Farbfolge wie
beim Polarisations-Kegel
keine Unstetigkeit. Bei der zweitgenannten Art entstehen mehrere Spriinge in der
zeitlichen Farbfolge während einer Schirm-Umdrehung.
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Zur Beschreibung der Wirkungsweise von rotierenden Pyramidenstumpf-Mänteln
aus polarisierender Folie diene die in Fig. 7 dargestellte Anordnung. Ein ebener
Polarisator ist schräg an einer drehbaren, vertikalen Achse befestigt. Senkrecht
zu dieser Achse wird eine Lichtquelle durch den bewegten Polarisator betrachtet.
In Fig. 7 a ist die Anordnung in derjenigen Stellung, in der der Polarisator eine
horizontale Gerade senkrecht zur Blickrichtung enthält. Die Sperrichtung des Polarisators
wurde bei der dargestellten Anordnung so gelegt, daß sie in dieser Stellung der
Anordnung, wie durch die Schraffur angedeutet, vertikal erscheint. Das von der hinter
der Anordnung aufgestellten Lichtquelle ausgehende Licht wird daher in Blickrichtung
durch den schräg stehenden Polarisator horizontal polarisiert.
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In Fig. 7 b ist die Achse aus der in Fig. 7 a dargestellten Lage um
einen Winkel von etwa 300 gedreht. Die Sperrrichtung des Polarisators erscheint
nun nicht mehr vertikal, sondern schließt mit der vertikalen Drehachse einen Winkel
ein. Das von der Lichtquelle ausgehende Licht wird nun in der zur neuen scheinbaren
Sperrichtung senkrechten Richtung polarisiert.
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Fig. 7 c zeigt, daß auf diese Weise die anfänglich horizontale Polarisationsrichtung
um maximal den Winkel gedreht werden kann, den der ebene Polarisator mit der Drehachse
einschließt, und zwar nach beiden Seiten.
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Würde man die Anordnung von Fig. 7 7 so abändern, daß die Sperrichtung
des Polarisators in der in Fig. 7 a dargestellten Anfangsstellung horizontal wäre,
so hätte das Drehen der Achse keinen Einfluß auf die Polarisation des Lichtes, jedenfalls
wenn aus genügender Entfernung beobachtet würde. Anfänglich horizontale Geraden
auf dem Polarisator erschienen auch nach einer Drehung der Drehachse horizontal,
d.h. die Sperrichtung erschiene stets horizontal, das Licht würde stets vertikal
polarisiert.
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Im allgemeinen Fall einer in der in Fig. 7 a dargestellten Position
schräg erscheinenden Sperrichtung sind die Grenzwinkel der Polarisationsrichtung
(bei Drehungen der vertikalen Achse um + 900) dieselben wie im zuerst betrachteten
Fall. Diese Grenzwinkel sind nicht unbedingt die extremen Lagen der Polarisationsrichtung.
Die Drehung der Polarisationsrichtung verläuft in den Mfinkelbereichen (- 900, 00)
und (00, + 900) der Drehbewegung der vertikalen Achse verschieden schnell. Sie kann
sogar teilweise rückläufig sein.
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Abschließend soll noch ein Beispiel eines polarisierenden Schirms
gepeben werden, der nicht aus einem ebenen Polarisator geformt werden kann. Eine
dünnwandige Hohlkugel aus Glas sei auf ihrer Oberfläche mit einer polarisierenden
Schicht versehen, deren Sperrichtung entlang einer Schar von Breitenkreisen orientiert
ist. Aus der Kugelwand wird eine Zone ausgeschnitten, deren Schnittebenen auf der
Sperrichtungs-Äquatorebene senkrecht sind.
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Diese Kugelone anstelle eines Po1arisations-Kegels in einer erfindungsgemäßen
Zimmer-Leuchte um ihre vertikal gestellte Achse rotiert, erzeugt ein zeitlich durchweg
stetig vertierendes Fsrbmuster.
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Eine nolarisierende Schicht der eben genannten Art läFt sich etwa
so herstellen, daß man in die um eine feste Achse rotierende G1ask1lgel einen Farbstoff
einreibt.
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Nach dieser Beschreibung von polarisierenden Schirmen und ihrer Punktion
bei der Erzeugung eines zeitlich variabler Farbmusters in erfindunpagemäRen Zimmer-Leuchten
soll nun ein dem Polarisations-Kegel ganz analoges optisches Gebilde beschrieben
werden, das zu demselben Zweck eingesetzt werden kann wie der Polarisations-Kegel,
das aber auch neben einem Polarisations-Kegel eingesetzt werden kann: d.i. ein aus
Verzögerungs-Folie Gebogener Kegelstumpf-Mantel mit einem Öffnungswinkel von 600,
ein Verzögerungs-Kegel, wie ein solches Gebilde genannt werden soll.
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Alle Feststellungen iiber den Polarisationskegel können leicht sinngemäß
auf den Verzögerungs-Kegel übertragen werden. Alles, was dabei iiber die Sperrichtung
der polarisierenden Folie gesagt wurde, gilt sinngemäß für die beiden Achsen der
Verzögerungs-Folie.
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Insbesondere: bei einer vollen Umdrehung des Verzögerungs-Kegels um
die Kegelachse führen an einer aus einer fester Blickrichtung betrachteten Stelle
seiner unbewegt gedachten geometrischen Oberfläche die beiden Achsrichtungen ie
eine stetige Drehung um 1800 aus; es treten also alle physikalisch unterscheidbaren
Achsrichtungen gerade einmal auf.
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Ein Verzögerungs-Kegel kann in einer erfindungsgemäßen Zimmer-Leuchte
zwischen einem Polarisations-Kegel und
dem äußeren Schirm so angebracht
werden, daß die beiden Koelachsen zusammenfallen. zeitlich variierende Farbmuster
entstehen: durch Rotation eines der beiden Kegel allein; durch unabhängige Rotation
des Polarisations- und des Verzögerungs-Kegels; durch Rotation beider Kegel mit
gleicher Geschwindigkeit. Im letzten Fall wird man beide Kegel so zusammenfügen,
daß ein einziger Kegel entsteht, dessen Wand eine Schichtung aus einer Verzögerungs-Folie
und einer polarisierenden Schicht ist.
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Zum Verzögerungs-Kegel gibt es, ganz analog wie beim Polarisations-Kegel,
folgende Alternativen: ein aus Verzögerungs-Folie gebogener Kegel-Mantel mit einem
Öffmlngswinkel ungleich 600; knicklos verbogene Verzögerungs-Kegel; aus ebenen Stücken
von Verzögerungs-Folie zusammengesetzte Pyramidenstumpf-Mäntel.
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Die Wände des Verzögerungs-Kegels wie die der erwähnten Alternativen
haben alle eine in Normalen-Richtung gemessene lineare Verzögerung, die über die
Schirmfläche konstant ist. Eine ähnliche Wirkung wie durch solche Schirme wird auch
mit einem Schirm erzielt, dessen lineare Verzözerung in Normalen-Richtung sich stetig
über die Schirmfläche ändert. Weiter unten wird ein Beispie eines solchen Schirmes
angegeben. Ganz allgemein kann jeder Schirm aus einer klarsichtigen doppelbrechenden
Wand, deren doppelbrechende Eigenschaften stetig und relativ langsam über die Schirmfläche
variieren, einen ganz ähnlichen Zweck erfüllen.
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Zum Schluß der Beschreibung der erfindungsgemäßen Technik, zeitlich
variable Farbmuster in erfindungsgemäßen Zimmer-Leuchten zu erzeugen, wird nun noch
ein Verfahren
angegeben, aus Folarisations-Kegeln, Verzögerungs-Kegeln
und Schichtungen solcher Kegel andere Schirme aufzubauen, die ebenfalls deren ausgezeichnete
Eizenschaften haben. Fig. 8 zeigt, wie 60°- Kegelstumpf-Mantel-Schirme zu Säulen
zusammengesetzt werden, durch Zusammenfügen solcher Kegelstumpf-Mäntel an ihren
Schnittkanten. Fig. 8 zeigt auch, wie zwei solcher Kegel-Säulen ineinandergeschachtelt
werden können.
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Im folgenden werden drei erfindungsgemäße Methoden beschrieben, besondere
Typen von Farbmustern für die erfindungsgemäßen Zimmer-Leuchten zu erzeugen.
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Eine Methode, unregelmäßige, "natürliche" Farbmuster zu erzeugen,
besteht darin, für die doppelbrechende Schicht in einem Schirm der Zimmer-Leuchte
lichtdurchlässigen Kunststoff mit eingefrorenen Spannungsfeldern zu benutzen. -Diese
Spannungsfelder werden als Farbfelder stetig ineinander übergehender Farbtöne sichtbar.
Diese Farbmuster sind changierend, wie alle Farbmuster der erfindungsgemäßen Zimmer-Leuchten.
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Wendet man die Methode auf Schirme mit zeitlich veränderlichem Farbmuster
an, so erhält man einen Effekt, den man am besten als "über den Schirm wandernde
Farbwellen" definieren kann. Der Effekt ist gänzlich verschieden von dem, welchen
man erhält, wenn man nach herkömmlicher Technik Parbfelder mit scharfen Grenzen
und sonst konstanten Farbtönen erzeugt. Im letzteren Falle durchläuft einfach an
jeder Stelle des Schirms der Farbton einen zeitlichen Zyklus; ein Wandern über den
Schirm tritt nicht ein.
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Bei der Untersuchung einer Reihe von Materialien hat
sich
gezeigt, daß das beste Material fiir die donpeibrewende Schicht mit eingefrorenen
Spannungafeldern in üblichen Druck-Hitze-Verfahren bearbeiteter klarsichtiger (=durchsichtiger),
elastisch-harter Kunststoff ist.
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Die eingefrorenen Spannungsfelder ergeben sich beim Bearbeitungs-Prozess.
Allerdings sind die resultierenden Farbmuster bei verschiedenen Verfahren und Materialien
von sehr unterschiedlicher Qualität. Als günstigstes Verfahren hat sich das Spritzguß-Verfahren
herausgestellt. ltit diesem Verfahren geformte Wände erzeugen die intensivsten und
reinsten Farben bei relativ geringer Wandstärke. ugleich eignet sich das Spritzguß-Verfahren
auch gut, dünnwnndige Schirm-Körper (geschlossene Flächen) herzustellen. Als besonders
günstiges material haben sich Polystyrol-Kunststoffe erwiesen.
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In Fig.9 ist eine Ausführung einer erfindungsgemäßen Zimmer-Leuchte
dargestellt, in welcher der äußere Schirm feststeht und die Form einer quadratische
Säule hat, während der innere Schirm rotiert und die Form eines 60° - Doppel-Kegelstumpfes
hat. Die Wand des äußeren Schirms ist eine Schichtung aus einer durchsichtigen Kunststoffwand
mit eingefrorenen Spannungsfeldern und einer polarisierenden Schicht. Der innere
Schirm besteht aus zwei zusammengesetzten Polarisations-Kegeln, deren innere Oberfläche
mit einer streuenden Schicht versehen ist. ber innere Schirm und seine Rotation
um seine vertikale Achse sind durch den äußeren Schirm hindurch sichtbar. Auf der
Oberfläche des äußeren Schirms erscheinen dabei wandernde Farbween.
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Aueh Anwendunuen mit zeitlich unveranderlichem Frrbmuster Irommen
in Betracht. Der Doppelkegel-Schirm der in Fig. 9
dargestellten
Zimmer-Leuchte kann auch feststehend sein.
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Man hat dann eine Zimmer-Leuchte mit zwei Schirmen, wobei der durchsichtige
äußere Schirm ein changierendes Farbmuster trägt.
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Die sNiand eines durchsichtigen1 dünnwandigen 5Çunststoffschirms mit
eingefrorenen Spannungsfeldern wirkt wie eine Verzögerungs-Folie mit örtlich variierenden
Achsrichtungen und örtlich variierender linearer Verzögerung.
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Ist diese Variation sehr allmählich, so kann ein solcher Schirm eine
ähnliche Funktion bei der Erzeugung eines zeitlich variierenden Farbmusters übernehmen
wie ein Verzögerungs-Kegel. Auf diese Möglichkeit war oben (Seite 25) hingewiesen
worden.
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Im folgenden wird nun ein erfindungsgemäßes Verfahren beschrieben,
Farbmuster mit großflächig variierendem Farbton zu erzeugen. Gemeint sind Farbmuster
mit sehr langsam variierenden Farbtönen, so daß auf der gesehenen Fläche des Schirms
ein Farbton oder zu diesem benachbarte Farbtöne nur in ein oder zwei Regionen auftreten.
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Zum Beispiel ein über die ganze Fläche ausgedehnter Farbübergang von
einem Gelb- zu einem Blauton wäre ein solches Muster.
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Es gibt kein herkömmliches Verfahren, dies zu erreichen.
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Natürlich kann man leicht ein großflächig variierendes Farbmuster
mit Hilfe einer Projektions~otik auf einer Leinwand erzeugen, indem man einen kleinen
Ausschnitt einer durchsichtigen Wand mit eingefrorenem Snannungsfeld zwischen zwei
Polarisatoren auf die Leinwand proseziert.
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Hier geht es jedoch darum, solche Farbmuster bei direkter Betrachtung
der die Farben erzeugenden Schicht zu erhalten. Die Technik der eingefrorenen Spanrnngsfeider
-mit sehr langsam variierenden Parbfeldern - ist im Prinzip eine Möglichkeit. Das
im folgenden beschriebene Verfahren geht jedoch ganz anders vor.
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Es werden optisch völlig uniforme Wände aus doppelbrecheridem Material
mit aber die ganze Flache konstanten doppelbrechenden Eigenschaften benutzt - im
Gegensatz zum Verfahren der eingefrorenen Spannungsfelder, wo die doppelbrechenden
Eigenschaften mit der örtlichen Spannung ja gerade variieren. Das Wesentliche dabei
ist, daß diese Wände eine Krtimmung haben. Solche wände lassen sich z.B.
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herstellen durch Biegen einer ebenen Schichtung von Verzögerungs-Folien.
Auf einer solchen Wand, diese zwischen ebenen Polarisatoren betrachtet, haben je
zwei verschiedene Stellen immer dann voneinander verschiedene Farbtöne, wenn die
betreffenden Oberflächenelemente verschiedene Winkelorientierung zur Blickrichtung
haben.
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Diese lTariation der Farbtöne kann man nun dadurch beliebig a.llmahlich
machen, daß man der Wand beliebig wenig Krümmung gibt; denn im Grenzfall der ebenen
Wand ohne jede Kriimmung erscheint ja deren ganze Fläche in einheitlichem Farbton.
Das Verfahren ist also eine rein geometrische Erzeugung von Farbmustern.
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Die Variation der Farben wird weiter reduziert dadurch, daß man die
polarisierenden Schichten direkt auf die gekrümmte doppelbrechende Wand aufbringt.
Ein Beispiel ist eine aus einer ebenen Schichtung von zwei Polarisations-Folien
und, dazwischen, Verzögerungs-Folien geboge ne Wand. Bei verschwindender Krümmung
verschwindet wieder
die Variation des Farbtones.
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Bei der bevorzugten Ausfiihrllng einer erfindungsgemäBen Zimmer-Leuchte
nach diesem Verfahren - im Falle eines zeitlich unveränderlichen Farbmusters - hat
die Leuchte einen einzigen kegelstumpfförmigen Schirm mit einem Öffnungswinkel von
600. Ähnlich wie beim Polarisations-Kegel und beim Verzögerungs-Kegel wird durch
diese Form jede Unstetigkeit vermieden. Das changierende orbmllster ist iiber die
ganze Schirmfläche stetig (hat keinen Sprung).
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Die Schirmwand ist dabei aus einer ebenen; Schichtung aus einer Streuschicht,
einer polarisierenden Schicht, einer oder mehreren VerzögerunR)lien und wieder einer
polarisierenden Schicht zusammengebogen. Man kann auch sagen: der Schirm ist eine
Schichtung aus einemt'Streu-Kegel" (ein aus einer transparenten, das Licht streuenden
Folie gebogener Kegelstumpf-Martel mit einem Offnungswinkel von 600), einem Polarisations-Kegel,
mehreren Verzögerungs-Kegeln und wieder einem Polarisations-Kegel.
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Das Farbmuster eines solchen Schirms changiert stark, sowohl, wenn
die Blickrichtung in vertikaler, als auch, wenn sie in horizontaler Richtung geändert
wird. Durch geeignete Wahl der Summe der Werte der linearen Verzögerung der Wände
der Verzögerungs-Kegel sowie durch Einstellung der relativen Winkel der Verzögerungs-
und der Polarisations-Kegel untereinander läßt sich eine Fülle von Farbtönungen
und Lichteindrücken erzeugen. Eine Zimmer-Leuchte dieser Art ist in Fig. 10 dargestellt.
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Man sieht die Streuschicht 1, die polarisierenden Schichten 2 und
die'Verzögerungs-Polien 3.
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Eine besondere Eigenschaft dieses Typs einer erfindungsgemäßen
Zimmer-Leuchte
ist, daß längs jeder qantellinie des Kegels aer Farbton konstant ist. Diese eigenschaft
ist folgenderfflaren zu erklaren. Man denke sich ein ebenes Stück derselben Schichtung,
aus der der Kegel gebogen ist, entlang einer tisnteAlinie des Kegels tangential
mit dem Kegel in Berührung verbracht. Offepsichtlich läßt sich die ebene Schichtung
dabei so orientieren, daß längs der ganzen Mantellinie des Kegels die Achsrichtungen
bzw.
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Sperrichtungen je zwei entsprechender Schichten in der Kegelwand und
in der ebenen Schichtung parallel sind.
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Daher muß die ganze Kegelmantellinle in demselben Farbton erscheinen,
in dem die gedachte ebene Schichtung in dieser Position erscheinen würde, wenn man
den Kegel durch sie ersetzte. Es ist eine charakteristische Eigenschaft reometrisch
erzeugter Farbmuster, daß die Geometrie des Schirms und sein Farbmuster zueinander
in Beziehung stehen.
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Man erhält eine Variation der hier beschriebenen Zimmerechte, wenn
man, wie in Fig. 8 dargestellt, aus den eben beschriebenen Kegelstumpf-Schirmen
säulenförmige Schirme bildet.
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Anstatt einen Kegelmantel mit einem Öffnungswinkel von 600 zu bilden,
kann man aus derselben ebenen Schichtung auch einen Zylindermantel bilden, mit ganz
ähnlichem Resultat. Allerdings hat die Zylinder-'orm den Nachteil, daß die örtliche
Variation des Farbmusters sehr ungleichmäßig verteilt ist: auf einem breiten Mittelteil
der von einer festen Position senkrecht zur Zylinder-Achse betrachteten jchirmfläche
ist der Farbton annähernd konstant, und erst ganz an ihrem Kand treten stärkere
arb-variationen auf.
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Es kommen auch kegelförmige Schirme mit Öffnungswinkeln ungleich 600
in Betracht. bie haben den Nachteil, daß bei ihnen der Farbton entlang der Nahtlinie
einen Sprung macht.
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Auch geometrisch erzeugte Farbmuster können mit Hilfe der oben beschriebenen
Methoden zeitlich variiert werden. Bevorzugt ist eine Ausführung, bei der von zwei
dicht ineinanderstehenden 60 0-Kegelstumpf-Schirmen (oder aus solchen gebildete
Snulen-Schirme) mit gemeinsamer Achse der innere rotiert und der äußere feststeht.
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Die Wand des inneren Schirms ist aufgebaut, wie folgt: Streuschicht,
polarisierende Schicht, Verzögerungs-Folien; die Wand des äußeren, wie folgt: Verzögerungs-Folien,
polarisierende Schicht.
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Bei der schließlich zu beschreibenden dritten erfindungsgemäßen Methode
der Erzeugung von Farbmustern handelt es sich m Zimmer-Leuchten mit zeitlich unveränderlichem
Farbmuster und mit nur einem Schirm. Dieser Schirm ist aus ebenen Wänden zusammengesetzt.
Jede der ebenen Wände besteht aus einer uniformen Schichtung, wie folgt: Streuschicht,
polarisierende Schicht, doppelbrechende Schichten, polarisierende Schicht. Die ebenen
Teilflachen des Schirms erscheinen jede in einem von ihrer Lage zur Blickrichtung
abhängigen einheitRichen Farbton.