DE2357060A1

DE2357060A1 - Streuscheibe fuer beleuchtungstechnische zwecke

Info

Publication number: DE2357060A1
Application number: DE2357060A
Authority: DE
Inventors: Bill F Jones
Original assignee: J W Carroll & Sons A Division
Current assignee: J W Carroll & Sons A Division
Priority date: 1972-11-24
Filing date: 1973-11-15
Publication date: 1974-05-30
Also published as: JPS5457790U; DE2357060C3; JPS4983281A; US3829680A; DE2357060B2; CA989791A; AU6286873A; GB1457443A

Description

J. W. CarroH & Sons, a division of U.S. Industries, Inc., 250 Park Avenue, New York, N.Y., V.St.A.

Streuscheibe für beleuchtungstechnische Zwecke

Die Erfindung betrifft Streuscheiben für beleuchtungstechnische Zwecke.

Es ist bekannt, daß künstliche Beleuchtungssysteme nicht nur Licht der geeigneten Beleuchtungsstärke zur Verfügung stellen solltey sondern daß zur weitgehenden Verringerung von Spiegelungen und zur Erhöhung des !Contrasts, insbesondere von Schreiben oder Drucksachen das Licht auh eine geeignete Strahlungscharakteristik haben muß. Die modernen Beleuchtungssysteme weisen daher im allgemeinen eine Vielzahl von, üblicherweise mit Leuchtstofflampen bestückten Beleuchtungskörpern auf, die über die Decke eines Raumes verteilt angeordnet und mit beleuchtungstechnischen Streuscheiben (im allgemeinen Kunststoff«Streuscheiben) über den mit Leuchtstofflampen bestückten Leuchtstoffkörpern versehen sind, durch die versucht wird, das Lieht in der erwünschten gerichteten Streuung zu verteilen_o

H/be

-40.98.22/0.8-12.

Wenn Drucksachen mit Licht bestrahlt werden, das von einer Lichtquelle oberhalb und geringfügig vor dem Leser ausgesandt wird, kann ein wesentlicher Teil des Lichts direkt von der Oberfläche der Drucksache in die Augen des Betrachters reflektiert werden. In einem solchen Fall besteht die Tendenz zur Reflexion sowohl durch den dunklen Druck selbst, als auch durch den Hintergrund, wodurch der Druck nicht mehr schwarz oder dunkel erscheint, sondern in Annäherung an die hellere Farbe des Hintergrundes aufgehellt wird. Daher geht der normale Kontrast der Drucksache verloren und im äußersten Fall wird die Drucksache vollständig unleserlich. In jedem Fall tritt durch diese Reflexionsschleier oder Streureflexionen eine Tendenz zur Verringerung des Kontrasts auf, welche das Lesen erschwert und unbequem macht. Dieser Effekt ist natürlich auf glänzenden Oberflächen und bei besonders starkem Lichteinfall sehr störend, jedoch ist es nicht möglich, den Effekt durch Steuerung der Beleuchtungsstärke und Wahl der Oberflächen-Charakteristik der Drucksache vollständig zu unterdrücken.

Wenn Drucksachen von der Seite her oder von einem Bereich angestrahlt werden, der in größerem Abstand vor dem Leser liegt, dann wird das direkt von der Oberfläche der Drucksache reflektierte Licht nicht nach oben in die Augen des Lesers gerichtet, sondern wird stattdessen unter kleinerem Winkel reflektiert, wodurch das Aussehen des betrachteten Gegenstands nicht verändert wird. Ein gewisser Teil des auf die Oberfläche der Drucksache auffallenden Lichtes wird jedoch entsprechend der Farbe der Oberfläche in diffuser Verteilung nach oben gerichtet. Ein weißer Papierbogen erscheint daher deutlich in weißer Farbe, während der auf ihm befindliche schwarze Druck.in wahrer Farbe

409822/081 2

aufscheint. Es treten also keine Reflexionsschleier auf und es wird eine hohe Kontraststärke erreicht. Daher ist von der Seite, der
Rückseite und/oder mit wesentlichem Abstand von
der Vorderseite eines Lesers einfallendes Licht
in starkem Maße erwünscht, während eine Beleuchtung
von einer Stelle nur geringfügig vor dem Leser
ungeeignet ist. Selbstverständlich hängt die spezielle Stelle für die Beleuchtung, die zur-Bestrahlung einer Arbeitsstelle am ungeeignetsten ist, von der Ausrichtung oder Winkelposition der Arbeitsstelle ab,
jedoch kann diese ungeeignete Stelle ganz allgemein als oberhalb und nur geringfügig vor dem Leser liegend charakterisiert werden. Für minimale Reflexionsschleier ist es weitgehend erforderlich, daß das Licht in einem konischen Kreisring abgestrahlt wird, in dem das Licht unter einem Winkel zwischen 30 bis 60 . zur Vertikalen in alle radialen Richtungen gerichtet ist.

Im Stande der Technik sind einige Muster und prismatische Linsen bekannt, durch die Reflexionsschleier.vermieden werden sollen. Diese Muster haben im allgemeinen eine von zwei Ausbildungsarten. Die erste Musterart ist ein

Längsmuster, d.h. ein Muster von in Längsrichtung verBereichen
laufenden erhabenen von im wesentlichen gleichförmigem Querschnitt und sich wiederholender Breite der Streuscheibe. Derartige Muster können auf den beleuchtungstechnischen Streuscheiben in Extrusionsverfahren hergestellt werden. Durch geeignete Wahl der Geometrie der erhabenen Bereiche wird ei'ie Rückstreuung des Lichtes
erreicht. Da. Streuscheiben für beleuchtungstechnische Zwecke im allgemeinen aus termoplastischen Materialien, beispielsweise aus Acryl»Kunststoffen hergestellt werden, können die Walzen zum Einprägen eines solchen
Musters in eine Kunststoffplatte leicht hergestellt und dementsprechend relativ preiswerte '.Streuscheiben erzeugt

409822/0812

werden. Es wurden bereits Versuche zur Verringerung der Streureflexionen oder Reflexionsschleier bei solchen extrudierten Streuscheiben unternommen, indem die Streuscheiben beispielsweise mit einem Jalousiesystem kombiniert oder bei der extrudierten Scheibe undurchsichtig eingefärbte Flächen vorgesehen wurden, die den Durchtritt des senkrechten Licht verhinderten.= Die undurchsichtigen Bereiche verringern jedoch die Gesamtmenge des durchtretenden Lichtes, so daß also die Streuscheiben denBeleuchtungswirkungsgrad verringern» Darüber-hinaus lenken derartige Streu— scheiben das Licht nur nach den beiden Seiten, nicht jedoch in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung ab.

Die zweite Musterart, die im Stande der Technik zur Verringerung von Reflexionsschleiern versucht wird, ist ein zweidimensionales Muster, d.h. ein Muster von Vertiefungen, welches sich sowohl über die Breite der Streuscheibe wie auch über die Streuscheibenlängsrichtung ändert. Eine solche Streuscheibe hat ein kompliziertes prismatisches Muster, das beim gegenwärtigen Stand der Technik nur im Spritzgußverfahren herstellbar ist.

Derartige Spritzguß-Streuscheiben haben neben ihrer hohen Kosten weitere Nachteile, die dazu führen, daß sie im allgemeinen mehr als Hülle von auf der Oberfläche befestigten Beleuchtungskörper als bei versenMen und eben abschließenden Beleuchtungskörpern geeignet sind.

Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Streuscheiben zur Verminderung von Reflexionsschleiern wird das Licht hauptsächlich in nur zwei Richtungen übertragen, d.h. nach zwei Seiten von der Längsachse der Streuscheibe aus. Das heißt, daß die bekannten Streuscheiben für beieuchtungstechnische Zwecke das Licht

A09822/0812

in einem zweistrahligen Muster seitlich un<? nicht nach unten abstrahlen, um die Reflexionsschleier zu verringern. Diese Strahlunqscharakteristik wird bisweilen auch als lineare "Fledermausflügel"-Lichtverteilungscharakteristik bezeichnet. Derartige Streuscheiben führen jedoch z\x ungünstigen Endauftreff verteilung.und -steuerung, d.h. das Licht wird von den* Streuscheiben aus nur zu den Seiten gerichtet. Vor dem Prioritätstag der vorliegenden Erfindung war es, insbesondere bei im Extrusionsverfahren herstellbaren Streuscheiben nicht möglich, eine Lichtverteilung zu erreichen, die als "radiale Fledermausflügel-Lichtverteilungscharakteristik" bezeichnet werden könnte, bei der das Licht in konischer Konfiguration abgestrahlt wird, während gleichzeitig die senkrechte Strahlung in der im folgenden noch näher beschriebenen Weise verhindert wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Streuscheibe für beleuchtungstechnische Zwecke für die Verwendung·in deckenbefestigten Beleuchtungskörpern u. dgl. anzugeben, die in einfacher Weise aus Kunststofftafeln im Preß- oder Prägeverfahren herstellbar ist, und durch die unerwünschte Streureflexionen oder Reflexionsschleier verhindert werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß auf einer Seite der Streuscheibe ein Muster von Vorsprüngen gebildet ist, die von jeweils drei ebenen, dreieckigen Flächen mit jeweils einer ersten und zweiten Seiten- und einer Basisbegrenzungslinie gebildet werden, wobei die Ausgestaltung so getroffen ist, daß die Seitenbegrenzungslinien einer der dreieckigen Flächen mit jeweils einer Seitenbegrenzungslinie der beiden anderen dreieckigen Oberflächen des betreffenden Vorsprungs Und die Basisbegrenzungslinien im wesentlichen jeweils, mit der Basisbegrenzungslinie einer dreieckigen Oberfläche eines benachbarten VorSprungs

■ 40 9822/08 12

zusammenfallen, alle Basxsbegreiizungslinien im wesentlichen in einer Ebene liegen, wobei jede der · drei dreieckigen Flächen vorzugsweise unter einem Winkel zwischen etwa 50 und 60 zur Ebene der Basisbegrenzungslinien geneigt verläuft» Bei dieser Ausgestaltung weist die Streuscheibe also ein kontinuierliches Muster von dreieckigen VorSprüngen auf, von denen jeder drei abwechselnd im wesentlichen rechtwinklig zueinander verlaufende Flächen aufweist, die in nach oben zur Lichtquelle gerichteter Anordnung vorspringen«, Die Basisbegrenzungsliniai der rechtwinklig zueinander angeordneten Flächen liegen koplanar und das Muster der VorSprünge ist so ausgebildet, daß die Basisbegrenzungslinien aller Vorsprünge auf der Streuscheibe ununterbrochene gerade Linien bilden, die in drei Hauptrichtungen verlaufen. Hierdurch ist die Herstellung von relativ preisgünstig zu erzeugenden gravierten Walzen zur Einprägung des Musters auf einer Kunststoffplatte möglich, und die Herstellung vonStreuscheiben wird möglich, welche Reflexionsschleier auf den bestrahlten Flächen weitgehend verringern»

Das erfindungsgemäße Prägemuster kann allein oder in Verbindung mit geprägten oder nichtgeprägten klaren und opalisierenden Streuscheiben zur weiteren Verringerung der Lampenbilder und zur Verminderung des starken Glanzes verwendet werden. Die erfindungsgemäße optische Wirkung kann durch Prägung von klarem Material erzielt werden, während das Material andererseits auch eingefärbt werden kann, um den visuellen Komfort nach Möglichkeit zu verbessern.

Darüber hinaus überträgt die erfindungsgemäße Streuscheibe das Licht nicht nur seitlich, sondern außerdem in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung relativ zur Streuscheibenlängsachse. Die Lichtverteilung seitlich zur

9822/0812

senkrechten Achse wird bisweilen als "Fledermausflügel"—Verteilung bezeichnet» Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird also eine radiale "Fledermausflügel—Lichtverteilung" erzielt, indem die Lichtverteilung in einer konischen Form und einem Winkel von etwa 30^c
Richtungen erfolgt.

Winkel von etwa 30° bis 60° zur Senkrechten nach allen

Bei Anwendung der voll-prismatischen Ausgestaltung gemäß der Erfindung wird die Anwendung von undurchsichtigen Bereichen oder anderen Lichtsperren vermieden. Hieraus resultiert ein höherer Wirkungsgrad der Lichtausnutzung, was zu einer Verringerung der erforderlichen elektrischen Leistung zur Erzielung von vorgegebenen Sichtbedingungen führt.

Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung eines Ausf'ührungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts einer üblichen Decke, die mit einer Vielzahl von mit Leuchtstofflampen bestückten Leuchtstoffkörpern versehen ist;

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 in Fig. 1, aus der der Aufbau der Beleuchtungskörper hervorgeht\

Fig. 3 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Streuscheibe, die das Muster auf deren Oberfläche zeigt;

Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 in Fig. 3;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts der erfindungsgemäßen Streuscheibe zur Veranschlag, ichung des Vorsprung-Musters auf deren Oberseite;

Fig. 6 ein Polarkoordinaten-Diagramm der Lichtstärke über der Lichtrichtung für das von einer erfindungsgemäßen Streuscheibe abgestrahlte Licht, wobei die»Streuscheibe '

4098 22/08 12

in einen Beleuchtungskörper, wie er beispielsweise in Fig. 2 gezeigt ist, eingebaut ist; und

Fig. 7 eine schematische Veranschaulichung der Beleuchtungsverhältnisse, wie sie bei Verwendung einer Vielzahl von mit den erfindungsgemäßen Streuscheiben versehenen, Leuchtstofflampen bestückteiBeleuchtungskörper erzielt werden.

Zunächst wird.auf Fig. 1 Bezug genommen, in der eine perspektivische Ansicht von zwei mit Leuchtstofflampen bestückten Beleuchtungskörpern dargestellt ist, wobei zu erkennen ist, daß die Beleuchtungskörper in charakteristischer Weise in der Decke eines Raums angeordnet sind. Solche Beleuchtungskörper sind üblicherweise in einem im gesamten Deckenbereich verteilt angeordneten Muster vorgesehen, so daß der gesamte Raum in möglichst gleichförmiger Weise ausgeleuchtet wird. Vom Raum aus betrachtet weist der Beleuchtungskörper ein Front— Formteil oder einen Vorderrahmen 20 und eine Streuscheibe 22 auf, mit der sich die Erfindung befaßt.

In Fig. 2 ist eine Schnittansicht eines der in Fig. 1 gezeigten Beleuchtungskörpers entlang der Linie 2-2 dieser Figur gezeigt. Der Beleuchtungskörper weist einen Rahmen 24, eine oder mehrere in geeigneten Fassungen gehalterte Leuchtstoffröhren 26, einen vorderen Formteil 20 und eine vom Formteil 20 unterhalb der Leuchtstoffröhren gehaltene Streuscheibe 30 auf. Die Funktion der Streuscheibe 30 in den heutigen Beleuchtungssystemen liegt darin die von den Leuchtstoffröhren ausgehende Lichtstrahlung so zu brechen oder zu zerstreuen,'daß die senkrechten und nahezu senkrechten Komponenten des von den Leuchtstoffröhren abgestrahlten Lichts verringert und ein Teil dieses Lichts zur Seite abgelenkt wird, wodurch die seitliche Bestrahlung verstärkt und der die Streuscheibe im wesentlichen abwärts durchlaufende Anteil der Beleuchtung verringert wird. Die Streuscheibe 30 ist im allgemeinen

409822/0812

eine Kunststoffplatte mit einem auf der Platte eingeprägten Muster, wobei ein Muster von prismatischen Linsen entsteht, durch die das von Leuchtstoffröhren auftreffende Licht in der gewünschten Weise abgelenkt wird. Die vorliegende Erfindung ist auf diese Art von Streuscheiben gerichtet, wobei insbesondere die schnelle und leichte Herstellung aus beispielsweise termoplastischen Materialien durch die bekannten Extrusions-Prägeverfahren unter Verwendung von relativ leicht und preiswert herstellbaren Walzen wesentlich ist. . ■ ~ ...

ί -

Nachstehend wird auf die Fig_o 3, 4 und 5 Bezug genommen, in denen das auf der Oberseite der erfindungsgemäßen Streuscheibe, d.h. auf der der Lichtquelle zugewandten Seite, vorgesehene Muster ersichtlich ist. Fig. 3 ist eine Ansicht in Richtung der Pfeile 3-3 in Fig. 2 mit-abwärts auf die Streuscheibe 30 gerichteter Blickrichtung. Fig. ist eine Schnittansicht der Streuscheibe entlang der Linien 4-4 in Fig. 3. Fig. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht der Streuscheibe, aus der die Form ihrer Oberseite hervorgeht. Das Muster kann am einfachsten durch Kennzeichnung seiner charakteristischen Begrenzungslinien, Flächen und Punkte beschrieben werden.

Zunächst wird speziell auf Fig« 3 und die Ausbildung des in ihr dargestellten Musters Bezug genommen» Die verschiedenen Oberflächen des Musters stimmen überein, so daß sie eine sich wiederholende Reihe von Begrenzungs— linien bilden, die koplanar sind. Die erste Reihe von Linien sind die Linien A-A mit paralleler horizontaler Anordnung. Eine zweite als B-B Linien bezeichnete Reihe von Linien liegt in einer Ebene mit der ersten Reihe von Linien und hat die gleiche Entfernung, wobei sie die erste Linienreihe unter einem Winkel von 60° schneidet. Eine dritte Reihe von Linien, die als C-C Linien bezeichnet sind, liegen ebenfalls in einer Ebene mit den A-A und B-B Linien und haben den gleichen-Abstand von

40.9 8 2 27 081'2

ihnen. Darüber hinaus haben die C-C Linien den gleichen Schnittpunkt mit den A-A Linien wie die B-B Linien und verlaufen unter 60° sowohl zu den A-A als auch den B-B Linien» Diese verschiedenen Linien werden durch das Zusammentreffen von drei— eckförmigen flachen Oberflächen gebüdet, die nach oben vorstehen und jeweils zu dritt passend zusammengestellt sind, so daß eine Vielzahl von mit dem Buchstaben D bezeichneten Scheitelpunkten entsteht, wobei j ede der zur Bildung eines Scheitelpunkts einander zugeordneten ebenen Oberflächen im wesentlichen rechtwinklig zu den beiden zum gleichen Scheitel gehörenden benachbarten Oberflächen verläuft. Die zu einem Scheitel D gehörenden drei Seiten bilden also eine vorspringende Oberfläche mit den geometrischen Eigenschaften einer Ecke eines Würfels.

Fig. 4 ist eine Schnittansicht der Streuscheibe mit Blickrichtung entlang der B-B Linien, wobei die Linien— enden in dieser Figur durch den Buchstaben B bezeichnet sind. Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils der erfindungsgemäßen Streuscheibe für Beleuchtungszwecke, wobei verschiedene Punkte, Linien Und Oberflächen entsprechend den Bezeichnungen der Fig. 3 und 4 gekennzeichnet sind. Es ist ersichtlich, daß die zwischen jeweils zwei B-B Linien liegenden Scheitel nicht in einer, sondern in zwei Reihen liegen. Die als Dl bezeichneten Scheitel liegen, wie ersichtlich, rechts von den als D2 bezeichneten Scheiteln. Die in Fig. 4 gezeigten, die Scheitel und die Linien B-B verbindenden Linien E sind die Seitenansicht der dreieckigen Oberflächen, deren Basislinien von den Linien B-B gebildet werden, während die Linien F in Fig. 4 die von den Linien B-B zu den Scheiteln verlaufenden Zusammentreffkanten der anderen beiden Oberflächen des zugehörigen Vorsprungs sind»

4Q9822/0812

Es ist ersichtlich,daß der Schnitt in Fig. 4 rechtwinklig zu den B-B Linien gelegt ist und daß entsprechende Schnitte mit Bezug auf die A-A Linien und C-C Linien gelegt werden können. Das hier beschriebene Muster kann daher in einer Kunststoffplatte gebildet werden, in der parallele äquidistante V-Nuten geeigneten Winkels in einer ersten Richtung, in eine nach einer Seite gegenüber' der ersten Richtung versetzten zweiten Richtung und in einer gegenüber der ersten Richtung zur entgegengesetzten Seite um 60° versetzten dritten Richtung in solch einem Muster eingeformt werden, daß die Schnitte der beiden Seiten des zweiten und dritten V-Nut-Satzes die Schnitte der beiden Seiten des ersten V-Nuten-Satzes in den gleichen Punkten treffen.

Um zu erreichen, daß die drei zu einem Scheitel verlaufenden Oberflächen im wesentlichen rechtwinklig zueinander verlaufen, d.h. die geometrischen Eigenschaften einer Ecke eines Würfels haben» muß jede Seite der V-Nuten unter einem Winkel von 50 bis zur Ebene der Kunststoffplatte aufwärts verlaufen, wodurch die V-Nuten zwischen sich einen Winkel von 80 bis 60° einschließen. Die in Fig. 4 mit dem Buchstaben F bezeichneten Linien bilden daher infolge der V-Nuten den Komplementärwinkel von 40 bis 30° von der Ebene der"Kunststoffplatte aus aufwärts gemessen» In einem gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiel verläuft jede Seite der V-Nuten unter einem Winkel von zur Plattenebene, was zu einem .Einschlußwinkel von führt, so daß die Linien F-F in Fig. 4 unter einem Winkel von 33 zur Ebene der Kunststoffplatte Verlaufen. Jede Oberfläche E- des Musters verlauft daher unter-einem Winkel von 33 relativ zur Senkrechten geneigt.

0 9 8 2 2/ 0 &.1. 2

Die Wirkungsweise des Musters auf der erfindungsgemäßen Streuscheibe kann in der folgenden Weise beschrieben werdens Von unmittelbar oberhalb auf die Streuscheibe gerichtetes Licht trifft auf die Oberflächen der Vorsprünge unter einem Winkel von 33 auf, da alle Oberflächen des Musters relativ zur Senkrechten um diesen Winkel geneigt verlaufen. Da das Licht in ein Medium mit höherem Brechungsindex eintritt, wird der Strahlenverlauf in Richtung auf eine Senkrechte zur Oberfläche hin gebrochen und daher im vergleich zum ursprünglichen senkrechten Strahlenverlauf etwas zur Seite abgelenkt. Die Unterseite der Streuscheibe ist, wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt ist, eben, wodurch die Lichtstrahlen unter einem merklichen Winkel auf die Unterseite auftreffen und beim Hindurchtritt in ein Medium (Luft) mit niedrigerem Brechungsindex weiter von der Senkrechten abgelenkt werden. Wenn die Streuscheibe beispielsweise aus einer Polystyrolplatte mit einem Brechungsindex von etwa 1,6 hergestellt wird, durchdringt der größte Teil des auf die Oberflächen auftreffenden Lichts die Scheibe in der beschriebenen Weise und wird nicht reflektiert, und die aus der Unterseite der Streuscheibe austretenden Lichtstrahlen haben eine Gesamtablenkung gegen die Senkrechte von etwa 57 erfahren. Die Richtung eines speziellen. Lichtstrahls hängt davon.ab, auf welche der dreieckigen Oberflächen im Muster er zunächst aufgetroff en ist, und ganz allgemein kann gesagt weden, daß Lichtstrahlen, die zunächst genau senkrecht zur Streuscheibe verlauf
gelenkt werden.

scheibe verlaufen, in sechs Richtungen um etwa 60 ab-

Von der unteren (nicht geprägten) Seite der Streuscheibe wirken die Elemente so, daß jedes von direkt unterhalb in die Streuscheibe kommende Licht in seine Ausgangs- . richtung zurückgerichtet wird» Durch die Reziprozität der Lichtstrahlen bedeutet dies, daß kein von oberhalb der Streuscheibe kommendes Licht in die Winkel direkt

409 8 2 2/0812

unterhalb der Streuscheibe eindringen kann.

Wenn nunmehr Fig» 2 betrachtet wird/ ist ersichtlich, daß nur ein sehr begrenzter Teil der Streuscheibe 30 direkt unterhalb jeweils einer der Leuchtstoffröhren 26 liegt und daß darüber hinaus der unmittelbar unterhalb einer Leuchtstoffröhre liegende Teil auch noch eine erhebliche Beleuchtung von den anderen Leuchtstoffröhren, die nicht direkt oberhalb liegen, erhält. Das heißt, daß auch Licht von Teilen der Leuchtstoffröhre auftrifft, die gegenüber diesem Streuscheibenabschnitt und von der reflektierenden Oberfläche des Beleuchtungskörpers in Längsrichtung versetzt sind» Infolgedessen trifft ein erheblicher Anteil des Lichts auf die Streuscheibenoberfläche unter von der Senkrechten abweichenden Winkeln auf und das an der Unterseite der Streuscheibe abgestrahlte Licht wird daher über den gesamten Winkelbereich verteilt» Tatsächlich wird ein -Teil des' unter bestimmten Winkeln auf die .Oberseite der Streuscheibe auftreffenden Lichts beim Durchtritt -durch die Streuscheibe so abgelenkt, daß es von der Streuscheibe aus in senkrechter Abwärtsrichtung austritt. Die in senkrechter Richtung aus der Streuscheibe austretende Lichtmenge ist jedoch begrenzt und die Stärke des zur Seite und in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung der Streuscheibe austretenden Lichts ist erheblich größer als die senkrechte Komponente· Die Lichtstärkenverteiluhg über dem Winkel bei einer typischen Anordnung unter Verwendung der erfindungsgemäßen Streuscheibe ist beispielsweise in Fig. 6 gezeigt. Diese Figur ist ein im Polarkoordinatensystem dargestelltes Diagramm der Lichtstärke über der Strahlrichtung, wobei die Lichtstärke durch den Abstand vom Punkt 50 zu einem Punkt der Kurve gegeben ist, während die Strahlungsrichtung durch die Richtung einer vom Punkt 50 ausgehenden Linie zum entsprechenden Punkt der Kurve gegehen ist» Es ist klar erkennbar,'daß zwar eine gewisse senkrechte Bestrahlung erfolgt, daß jedoch die zur Seite gewandte Bestrahlung in jeder azimutalen

9822/08.12

Ebene erheblich stärker als in senkrechter Richtung ist. Darüber hinaus ist die Bestrahlung über Winkelbereiche verteilt, so daß starke Reflexionsschleier oder Streureflexionen unabhängig von der Anordnung des Arbeitsplatzes im wesentlichen nicht auftreten. Die Aufgabe der Verhinderung des Auftreffens insbesondere von senkrechter oder nahezu senkrecht gerichteter intensiver Beleuchtung und darüber hinaus die Verhinderung von intensiver Beleuchtung in einer speziellen bevorzugten Richtung ist daher mit der erfindungsgemäßen Streuscheibe gelost_o (Eine Orientierung der Streuscheibe so, daß das Muster auf der von der Lichtquelle abgewandten Seite liegt, verringert ebenfalls die senkrechten Komponenten der Beleuchtung, da die VorSprünge bezüglich der senkrechten und nahezu senkrechten Komponenten des Lichts als zurückgerichtete Reflektoren wirken. Diese Beleuchtung ist jedoch verloren, wenn nicht die Oberfläche der Streuscheibe und/ oder das Beleuchtungskörpergehäuse so ausgebildet sind, daß dieses Licht wiederum unter einem verschiedenen Winkel abwärts reflektiert wird.)

In Fig. 7 ist eine schematische Ansicht eines Studenten in einem Vorlesungssaal gezeigt, der durch eine Vielzahl von an der Decke angeordneten Beleuchtungskörpern beleuchtet wird, bei denen die erfindungsgemäße Streuscheibe verwendet ist. Die Lichtverteilung gemäß Fig. 6 ist in etwa durch die Länge der die Lichtstrahlen in Fig. 7 darstellenden Linien angezeigt. Es ist erkennbar, daß der Tisch 52 vor dem Studenten 54 starker durch die Beleuchtungskörper 56 und 60 seitlich vom Studenten als vom unmittelbar über ihm angeordneten Beleuchtungskörper 58 erhellt wird_o Außerdem ist darauf hinzuweisen daß die Streuscheiben eine erhebliche Fläche, üblicherweise in der Größenordnung von etwa 0,6 χ I₉2 m_s ^aw?iciurch auch das auf eine vor dem Studenten liegende Druckseite von einer speziellen Streuscheibe auftreffende Licht kein Licht mit fester Strahlrichtung ist, sondern dieses Licht ist

409822/0812

über einen Winkelbereich verteilt, der von der Größe und Anordnung der Streuscheibe relativ zur Druckseite abhängt. (Üblicherweise ist ein wesentlicher Teil einer Deckenfläche von derartigen Flächen besetzt.)

Weitere Muster für die Verwendung in Streuscheiben, mit denen im wesentlichen die erfindungsgemäßen optischen Eigenschaften erzielt werden, sind ebenfalls entwickelbar. Das erfindungsgemäße Muster hat jedoch spezielle Vorteile, da die erfindungsgemäßen Streuscheiben für Beieuchtungszwecfce ohne Schwierigkeit im Extrusions-Prägeverfahren unter Verwendung einfacher und kostengünstiger Walzen hergestellt werden können. Das in den Fig. 3, 4 und 5 im einzelnen gezeigte Muster wurde beispielsweise dadurch charakterisiert, daß es in einer Kunststoffplatte dadurch herstellbar ist, daß parallele, äquidistante V-Nuten .mit geeignetem Winkel in erster Richtung, um 60° nach einer Seite von der ersten Richtung versetzt aus in einer zweiten Richtung und in einer in entgegengesetzter Richtung um 60° zur ersten Richtung versetzten Richtung in einem Muster so erzeugt werden, daß die Schnitte der beiden Seiten des zweiten und dritten Satzes von V-Nuten den Schnitt der beiden Seiten des ersten Satzes von V-Nuten an gleichen Stellen schneidet. Die zur Herstellung dieses Musters verwendeten Walzen müssen selbstverständlich auf ihrer Oberseite das Negativ dieses Musters tragen. Das Prägemuster der Walzen wird daher durch Einarbeiten eines ähnliches Satzes von V-Nuten mit einem Schneidwerkzeug mit einem Scheitelwinkel von etwa 66° erzeugt, wobei jedoch die die tiefsten Abschnitte der V-Nuten, d.h. die durch die Werkzeugspitze erzeugten Linien sich an den gleichen Punkten schneiden. Der Schneidvorgang kann also ohneSchwierigkeit mit einem einzigen geeignet geformten Schneidwerkzeug durchgeführt werden, das auf einer Gewindespindel der Werkzeugmaschine geführt ist, in der zunächst eine erste Reihe von äquidistanten V-Nuten mit der Steigung Null eingeschnitten wird, worauf

0 9 8 2 2/0812

eine zweite Reihe von V-Nuten mit Linkssteigung derart eingeschnitten wird, daß sie unter einem Winkel von 60° relativ zur ersten Reihe von V— Nuten verlaufen, und schließlich werden nach rechts gerichtete V-Nuten mit gleicher Steigung wie die nach links verlaufenden V-Nuten erzeugt, wobei eine geeignete Ausrichtung so erfolgt, daß alle drei Reihen von V-Nuten sich in der erforderlichen Weise schneiden. Alternativ kann das gleiche Muster auf der Walze mit verschiedener Orientierung dadurch erzeugt werden, daß Reihen von nach links gerichteten und nach rechts gerichteten V-Nuten mit geeigneter Steigung auf die Walze in einer Gewindeschneidmaschine eingeschnitten werden, und daß parallel zur Walzenachse in einer Fräsmaschine V-Nuten in geeignetem Muster eingefräst werden.

Unter bestimmten Umständen wird auf die geprägte Oberfläche, d.h. die Oberfläche der Streuscheibe eine Deckplatte aufgebracht, um ein sichtbares Bild der Lampe zu unterdrücken. Beim gegenwärtig bevorzugten Ausführungs— beispiel wird eine hoch lichtdurchlässige Acryl-Deckplatte mit einer Dicke zwischen etwa 1,01 bis 1,52 mm aus

opalisierendem oder trübem Acrylmaterial verwendet.. Hierdurch wird die oben beschriebene Lichtverteilung nicht beeinträchtigt, sondern es erfolgt lediglich eine Verringerung der Sichtbarkeit des Bildes der Lampen im Beleuchtungskörper.

In anderen Fällen kann eine zweite Scheibe 31 auf die nichtgeprägte Oberfläche aufgebracht werden,, d.h. auf die Unterseite der Streuscheibe, um die Lichtverteilung noch zu modifizieren oder um als dekoratives Element zu dienen. Ein dekoratives oder die Lichtverteilung änderndes Muster kann andererseits auch in die Unterseite selbst eingepreßt werden. Ein Grund für eine Ausführungsform mit solch einer zweiten Scheibe liegt darin, daß

409822/0812

hierdurch die Leuchtdichte bei hohen Winkeln verringert wird·

Der Vorteil des speziell bei der erfindungsgemäßen Streuscheibe verwendeten Musters liegt darin, daß das Muster das Ergebnis einer Vielzahl von erzeugten oberflächen ist und daß ohne Schwierigkeiten eine geeignete Walze ( Preß- oder Gußform und dergl. in Abhängigkeit von dem speziell angewandten Herstellungsverfahren) zum Einpressen des Musters in eine Platte aus termoplastischem Material'hergestellt werden kann. Das vorstehend im einzelnen beschriebene Muster setzt sich, zwar aus einem Muster von Vorsprüngen mit jeweils drei zueinander rechtwinkligen Oberflächen zusammen, jedoch können die diese Oberflächen bildenden Winkel in gewissem Umfang gegenüber den hier angegebenen Werten variieren, so daß die jeden Vorsprung begrenzenden Flächen nicht rechtwinklig zueinander verlaufen müssen. Durch Veränderung des Winkels kann die Lichtverteilung geändert .werden. In ähnlicher Weise können die V-Nuten und damit die Vielzahl von das Muster bildenden dreieckförmigen Oberflächen etwas gekrümmt werden, d.h. die V-Nuten können beispielsweise in der Nähe ihrär Schnittpunkte gekrümmte Schenkel haben, wodurch die durch die Streuscheibe erzielte Lichtverteilung,, ebenfalls geändert werden kann. Solche und andere Abänderungen der erfindungsgemäßen Streuscheiben sind vom Fachmann im Rahmen des Erfindungsgedankens ohne Schwierigkeiten zu verwirklichen«,

409822/0812

Claims

PATENTANWÄLTE ZENZ & HELBER · ESSEN 1, ALF"*EDSTRASS€ 3G3 · 1 bU (02141) 472687 Seite - 18 - 23570S0

Ansprüche

fJStreuscheibe für beleuchtungstechnische Zwecke, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Seite der Streuscheibe (30) ein Muster von Vorsprüngen (D, E, F) gebildet ist, die von jeweils drei ebenen, rechteckigen Flächen mit jeweils einer ersten und zweiten Seiten- und einer Basisbegrenzungslinie (A; B; C) gebildet werden, wobei die Ausgestaltung so getroffen ist, daß die Seitenbegrenzungslinien einer der dreieckigen Flächen mit jeweils einer Seitenbegrenzungslinie der beiden anderen dreieckigen Flächen des betreffenden Vorsprungs (D, E, F) und die Basisbegrenzungslinien (A; B; C) im wesentlichen jeweils mit der Basisbegrenzungslinie einer dreieckigen Fläche eines benachbarten Vorsprungs (D, E, F) zusammenfallen, alle Basis— begrenzungslinien (A; B; G) im wesentlichen in einer Ebene liegen und jede der drei dreieckigen Flächen unter einem vorbestimmten Winkel zur Ebene der Basislinien (A; B; C) geneigt verläuft.
2. Streuscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel jeder der drei dreieckigen Oberflächen relativ zur Ebene der Basisbegrenzungslinien (A; B; C) zwischen etwa 50° bis 60° liegt.
3. Streuscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils einen Vorsprung (D, E, -F) begrenzenden drei dreieckigen Flächen rechtwinklig zueinander angeordnet sind.
4. Streuscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der der ersten Seite

409822/0812

gegenüberliegenden Seite der Streuscheibe (30) eine zweite Scheibe zur weiteren Verminderung von Reflexionsschleiern angeordnet ist.
5„ Streuscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet_s daß auf der mit Vorsprängen (D, E, F) versehenen ersten Seite der Streuscheibe (30) eine hochdurchlässige Abdeckung zur Verringerung von durch die Streuscheibe (30) sichtbaren Larapen— bildern aufgebracht ist» . ■
6«. Streuscheibe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung als Acrylscheibe ausgebildet ist«
7 ο Streuscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die der ersten Seite gegenüberliegende Seite der Streuscheibe (30) zur weiteren Verringerung von Reflexionsschleiern ebenfalls ein Muster eingeprägt ist.
8. Streuscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das. Vorspruncfs-Muster auf „der ersten Seite gebildet ist durch eine erste Reihe von parallen, äquidistanten, im Querschnitt V—fÖrraigen, in die Streuscheibe (30) hineingreifend angeordneten Nuten, eine zweite Reihe von parallelen,., in die Streuscheibe (30) hineingreifend angeordneten parallelen V-förmigen Nuten, deren Abstand voneinander dem Abstand der ersten Reihe von Nuten entspricht und die unter einem Winkel,von zueinander verlaufen, und von einer dritten Reihe von parallelen.in die Streuscheibe (30) hineingreifend angeordneten V-förmigen. Nuten, die den gleichen. Abstand voneinander wie die Nuten der ersten und zweiten Reihe haben und diese Reihen jeweils unter einem Winkel von 60° schneiden, wobei die, ersten, zweiten und dritten

409822/.08 12

Reihen von Nuten so angeordnet sind, daß die von den beiden Seitenflächen der V-förmigen Nuten gebildeteiSchnittlinien(A; B; C) im wesentlichen in einer Ebene liegen und die Seitenflächen jeder V-förmigen Nut jeweils unter einem Winkel von etwa 50° bis 60° zu der von den Schnittlinien (A; B; C) gebildeten Ebene geneigt sind.
9. Streuscheibe nach Anspruch 8_S dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Seitenflächen jeder V-förmigen Nut unter einem Winkel von 57 zu der von den durch die Seitenflächen gebildeten Schnittlinien bestimmten Ebene geneigt sind»
10. Streuscheibe, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Vorsprung (D, E, F) in einen Scheitel (D) ausläuft und daß die Flächen jedes VorSprungs (D, E, F) unter einem solchen Winkel relativ zu einer rechtwinklig zur zweiten Seite der Streuscheibe (30) verlaufenden und den Scheitel

(D) durchsetzenden Linie geneigt sind, daß im wesentlichen rechtwinklig zur zweiten Seite auf die Streuscheibe (30) auftreffendes Licht vom VorSprungs—Muster reflektiert wird.
11. Streuscheibe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die VorSprünge (D, E, F) jeweils von mehreren, im wesentlichen ebenen Flächen gebildet werden, so daß der Querschnitt jedes Vorsprungs polygonförmig ist.
12. Streuscheibe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt ein gleichseitiges Dreieck ist«,
13. Verwendung einer Streuscheibe (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einem Beleuchtungskörper (20 bis 28; 56; 58; 60) mit einem Gehäuse (20, 24) und einer, im Gehäuse angeordneten Lichtquelle (26), wobei

409 822/0812

das Muster von VorSprüngen (D, E, F) auf der vor der Lichtquelle (26) angeordneten Streuscheibe (30) so ausgebildet ist, daß direkt auf deren zweite Seite auffallendes Licht vom Muster in seine Ausgangs= richtung zurüclcgerichtet wird.

409822/0812