DE2357060C3 - Streuscheibe für beleuchtungstechnische Zwecke - Google Patents
Streuscheibe für beleuchtungstechnische ZweckeInfo
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Description
35
Die Erfindung betrifft eine Streuscheibe für beleuchtungstechnische
Zwecke, bei der auf einer Seite ein Muster von ebenflächig begrenzten Vorsprüngen in
Form von regelmäßigen dreiflächigen Pyramiden mit in einer gemeinsamen Ebene liegenden Grundflächen
angeordnet ist, wobei die Grundflächen-Begrenzungslinien von zwei benachbarten Vorsprüngen paarweise im
wesentlichen zusammenfallen.
Bekanntlich ist die günstige und kontrastreiche Ausleuchtung von Arbeitsplätzen und auf diesen
befindlichen Schriftstücken nicht allein von der Beleuchtungsstärke, sondern vor allem auch von den Lichteinfallwinkeln
und der Abstrahlcharakteristik des Beleuch- so
tungssystems abhängig. Wenn Schriftstücke von einer über dem Arbeitsplatz angeordneten Lichtquelle bestrahlt
werden, so wird ein wesentlicher Anteil des auf das Schriftstück auffallenden Lichts von dessen
Oberfläche in die Augen des Betrachters reflektiert. Derartige Reflexionen führen zu einer beträchtlichen
Aufhellung des Drucks unter Anpassung an die hellere Farbe des Druckhintergrundes. Dadurch geht der
normale Kontrast des Schriftbildes verloren, und im Extremfalle werden die Schriftzeichen verschwommen
oder sogar unleserlich. Derartige Reflexionsschleier können vermieden werden, wenn das Licht von der
Seite, der Rückseite und/oder bei ausreichendem Abstand der Lichtquelle von der Vorderseite des Lesers
einfällt.
Aus der US-PS 30 01 062 ist eine Streuscheibe der eingangs genannten Art für Deckenbeleuchtungssysteme
bekannt, die zu einer gleichmäßigeren Lichtverteilung führen solL Der Winkel zwischen den Pyramidenflächen
und der gemeinsamen Grundfläche ist bei dieser bekannten Streuscheibe angenähert 34°. Dadurch wird
das Licht in einer allgemein vertikalen Richtung konzentriert, wobei eine maximale Lichtstärke im
Bereich zwischen 0° und 30° zur Vertikalen erreicht wird, während die Lichtstärke über diesen Winkelbereich
hinaus relativ rasch und stark abnimmt und bei 60° einen vergleichsweise niedrigen Wert erreicht Demzufolge
treten vor allem vertikale Lichtstrahlen ungebrochen aus der bekannten Streuscheibe aus, wodurch
ungünstige Reflexionsschleier verbunden mit einer starken Belastung des Auges und einem entsprechenden
Kontrastverlust entstehen können.
Eine entsprechende Streuscheibe ist auch aus der DE-AS 1101318 bekannt, bei der die Böschungswinkel
der Pyramidenoberflächen je nach dem Brechungsindex des Streuscheibenmatcrials zwischen 16° und 37°
liegen.
Aus der US-PS 26 01 127 ist ferner eine Abdeckung bekannt, bei der mit Hilfe dachkantartiger Prismenflächen
das Licht zur Unterdrückung von Reflexionsschleiern richtungsmäßig gesteuert werden soll.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Streuscheibe der eingangs angegebenen Art so zu
verbessern, daß sie weitgehend unabhängig von ihrer Relativliage zu einer sie bestrahlenden Lichtquelle eine
vertikale oder angenähert vertikale Abstrahlung von Licht unterdrückt und die Lichtstärke in von der
Vertikalen abweichenden Richtungen verstärkt, um Streureflexionen oder Reflexionsschleier zu vermeiden.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung darin, daß der Winkel zwischen jeder
Pyramidenseitenflächc und der Grundflächenebene im Bereich zwischen 50° und 60° liegt
Mit Hilfe dieser Pyramidengestaltung wird der Anteil des vertikal oder angenähert vertikal ausgestrahlten
Lichts beträchtlich reduziert, während die Lichtstärke im Bereich von 20° bis 40° zur Vertikalen erheblich
erhöht wird. Dadurch wird der Rcflexionsschleier, der zur Blendung und Überanstrengung des Auges und zum
Kontrastverlust führt, weitgehend beseitigt. Ein Lichtverlust tritt bei dieser Streuscheibe nicht oder in nur
unerheblichem Umfang auf, da das Licht aus der Vertikalrichtung in eine mehr seitliche Richtung
umgelenkt wird. Der auf einen Arbeitsbereich oder
einen Arbeitsplatz blickende Benutzer nimmt die Reflexionsstrahlung vom Arbeitsplatz nicht wahr, da
diese unter einem relativ ritzen Winkel liegt.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäß ausgebildeten Streuscheibe liegt darin, daß diese für von außen
senkrecht einfallendes Licht als optimaler Reflektor wirkt und verhindert, daß von außen eindringendes
Licht die Streuscheibe durchdringt.
Die besten Ergebnisse lassen sich dann erreichen, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die
Seitenflächen jeder Pyramide rechtwinklig zueinander angeordnet sind.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung näher
erläutert, und zwar zeigt
F i g. 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. I, aus der die Anordnung ier Beleuchtungskörper
hervorgeht.
F i g. 3 eine Draufsicht auf einen Teil der Streuscheibenoberfläche,
Fig.4 eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 in
Fig. 3.
F i g. 5 eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts der Streuscheibe zur Veranschaulichung des Vorsprung-Musters
auf deren Oberseite,
Fig.6 ein Polarkoordinaten-Diagramm der Lichtstärke
über der Lichtrichtung für das von der
Streuscheibe abgestrahlte Licht, wobei die Streuscheibe in einen Beleuchtungskörper, wie er beispielsweise in
F i g. 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 Beleuchtungskörpern, gemäß F i g. 2, erzielt werden.
Zunächst wird auf F i g. 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 F i g. 2 ist eine Schnittansicht eines der in F i g. 1
gezeigten Beleuchtungskörper entlang der Linie 2-2 dieser Figur gezeigt Der Beleuchtungskörper weist
einen Rahmen 24, eine oder mehrere in geeigneten Fassungen 28 gehalterte Leuchtstoffröhren 26, einen
vorderen Formteil 20 und eine vom Formteil 20 unterhalb der Leuchtstoffröhren gehaltene Streuscheibe
30 auf. Die Funktion der Streuscheibe 3D liegt darin, die von den Leuchtstoffröhren ausgehende Lichtstrahlung
so zu brechen oder zu streuen, daß der annähernd vertikal abgestrahlte Anteil verringert und ein Teil
dieses Lichts zur Seite abgelenkt wird, wodurch die seitliche Bestrahlung verstärkt und der die Streuscheibe
im wesentlichen abwärts durchlaufende Anteil des Lichts verringert wird. Die Streuscheibe 30 ist im
allgemeinen eine Kunststoffplatte mit einem auf der Platte eingeprägten Muster, wobei ein Muster von
pyramidenförmigen Prismen entsteht, durch die das von Leuchtstoffröhren auftreffende Licht in der gewünschten
Weise abgelenkt wird.
Nachstehend wird auf die Fig.3, 4 und 5 Bezug
genommen, in denen das auf der Oberseite der beschriebenen 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
F i g. 2 mit abwärts auf die Streuscheibe 30 gerichteter Blickrichtung. F ig. 4 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 F i g. 3 und die Ausbildung des in ihr dargestellten Musters von regelmäßigen
dreiflächigen Pyramiden Bezug genommen. Die verschiedenen Pyramidenseitenflächen des Musters stimmen
überein, so daß sie eine sich wiederholende Schar von Grundflächen-Begrenzungslinien bilden, die in
einer gemeinsamen Ebene liegen. Die erste Schar von Begrenzungslinien sind die Linien A-A mit paralleler
horizontaler Anordnung. Eine zweite als ß-ß-Linien S bezeichnete Schar von parallelen Begrenzungslinien
liegt in einer Ebene mit der ersten Schar von Linien und hat die gleiche Entfernung voneinander, wobei sie die
erste Linienreihe unter einem Winkel von 60° schneidet Eine dritte Schar von parallelen Begrenzungsiinien, die
to ,ils C-C Linien bezeichnet sind, liegen ebenfalls in einer
Ebene mit den A-A- und ö-ß-Linien und haben den
gleichen Abstand voneinander. Darüber hinaus haben die C-C-LJnien den gleichen Schnittpunkt mit den
A -A -Linien wie die ß-ß-Linien und verlaufen unter 60° sowohl zu den A-A- als auch den B-B-Linien. Diese
Begrenzungslinien entstehen an den Schnittlinien der dreieckigen ebenen Pyramidenseitenflächen, deren
Scheitelpunkte mit D bezeichnet sind Jede der Pyramidenseitenflächen ist im wesentlichen rechtwinklig
zu den beiden zum gleichen Scheitel gehörenden benachbarten Seitenflächen angeordnet
Fig.4 ist eine Schnittansicht der Streuscheibe mit
Blickrichtung entlang der ß-ß-Linien, wobei die Linienenden in dieser Figur durch den Buchstaben B
bezeichnet sind. Es ist ersichtlich (vgl. auch F i g. 5), daß die zwischen jeweils zwei ß-ß-Linien liegenden Scheitel
nicht in einer, sondern in zwei Reihen liegen. Die als DX bezeichneten Scheitel liegen rechts von den als Dl
bezeichneten Scheiteln. Die in Fig.4 gezeigten, die
Scheitel und die Linien ß-ß verbindenden Linien E sind die Seitenansicht der dreieckigen Pyramiden^eitenflächen,
deren Grundflächen-Begrenzungslinien von den Linien ß-ß gebildet werden, während die Linien F in
Fig.4 die von der Linien B-B zu den Scheiteln verlaufenden Pyramidenkanten der anderen beiden
Seitenflächen des zugehörigen Vorsprungs sine'.
Das hier beschriebene Muster von ebenflächig begrenzten Vorsprüngen kann in einer Kunststoffplatte
gebildet werden, indem parallele äquidistante V-Nuten mit einem bestimmten Nutwinkel in einer ersten
Richtung, in einer gegenüber der ersten Richtung um 60° gedrehten zweiten Richtung und in einer gegenüber
der ersten Richtung entgegengesetzt um 60° gedrehten dritten Richtung derart eingeformt werden, daß die
Schnitte der beiden Seiten der zweiten und dritten V-Nut-Schar die Schnitte der beiden Seiten der ersten
V-Nut-Schar in den gleichen Punkten treffen.
Um zu erreichen, daß die drei Seitenflächen jeder Pyramide 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 60° zur Grundflächenebene aufwärts verlaufen, so daß die V-Nuten einen
Nutwinkel von 80 bis 60° aufweisen. Die in F i g. 4 mit dem Buchstaben F bezeichneten Pyramidenkanten
bilden daher mit der Grundflächenebene den Komplemenlärwinkel
von 40 bis 30°. Bei dem in Fig.4 angegebenen Nutwinkel von 70,6° verlaufen die
Seitenflächen jeder Pyramide genau rechtwinklig zueinander und bilden mit der Grundflächenebene
jeweils einen Winkel von 54,7°. !n einem gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiel verläuft jede Fläche
der V-Nuten unter einem Winkel von 57° zur Grundflächenebene, was zu einem Nutwinkel von 66°
führ», so daß die Kantenlinien F-Fin F i g. 4 unter einem Winkel von 33° zur Grundflächenebene verlaufen.
Die Wirkungsweise des Vorsprungs-Musters auf der Streuscheibe kann in der foleenden Weise beschrieben
werden: Von oben auf die Streuscheibe gerichtetes Licht trifft auf die Seitenflächen der Vorsprünge unter
einem Winkel von 33° auf, da alle Seitenflächen relativ zur Senkrechten um diesen Winkel geneigt verlaufen.
Da das Licht in ein Medium mit höherem Brechungsindex eintritt, wird jeder Lichtstrahl zum Flächenlot hin
gebrochen und daher im Vergleich zur ursprünglichen senkrechten Richtung zur Seite abgelenkt. Die Unterseite
der Streuscheibe ist, wie in den Fig.4 und 5 gezeigt ist, eben, wodurch die Lichtstrahlen unter einem
merklichen V/inkel auf die Unterseite auftreffen und beim Austritt in ein Medium mit niedrigerem Brechungsindex
(Luft) vom Flächelot weg gebrochen und daher noch weiter von der Senkrechten weg abgelenkt
werden. Wenn die Streuscheibe beispielsweise aus einer Polystyrolplailte mit einem Brechungsindex von etwa 1,6
hergestellt wird, durchdringt der größte Teil des auf die Seitenflächen der Pyramiden 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 \on etwa 57° erfahren. Die
Richtung eines speziellen Lichtstrahls hängt davon ab, auf welche der dreieckigen Seitenflächen im Muster er
zunächst aufgetroffen ist, und ganz allgemein kann gesagt werden, daß Lichtstrahlen, die zunächst genau
senkrecht zur Streuscheibe verlaufen, in sechs gegeneinander um etwa 60° gedrehte Richtungen abgelenkt
werden. Es ist klar erkennbar, daß die schräg zur Seite gerichtete Lichtstrahlung in jeder azimutalen Ebene
erheblich stärker als in senkrechter Richtung ist.
Darüber hinaus ist die Strahlung scweit gestreut, daß
Reflexionsschleier unabhängig von der Anordnung des Arbeitsplatzes weitgehend vermieden werden.
In F i g. 7 ist eine schematische Ansicht einer an einem Arbeitsticch sitzenden Person 54 gezeigt, der von an der
Decke angeordneten Beleuchtungskörpern durch die beschriebene Streuscheibe beleuchtet wird. Die Lichtverteilung
gemäß F i g. 6 ist in etwa durch die Länge der die Lichtstrahlen in Fig. 7 darstellenden Linien
angezeigt. Es ist erkennbar, daß der Arbeitstisch 52 vor der Person 54 stärker durch die seitlich angeordneten
Beleuchtungskörper 56 und 60 als vom unmittelbar über ihm befindlichen Beleuchtungskörper 58 erhellt wird.
Unter bestimmten Umständen wird auf der mit Vorsprüngen versehenen Seite der Streuscheibe 30 eine
hochdurchlässige Abdeckung aufgebracht, um ein sichtbares Bild der Lampe zu unterdrücken. Beim
gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiel wird eine hoch lichtdurchlässige Acryl-Deckplatte mit einer
Dicke zwischen etwa 1 und 1,5 mm aus opalisierendem oder trübem Acrylmaterial verwendet. Hierdurch wird
die oben beschriebene Lichtverteilung nicht beeinträchtigt.
Zur weiteren Verminderung von Reflexionsschleiern (und zu Dekorationszwecken) kann eine zweite Scheibe
31 auf die dem Vorsprungsmuster gegenüberliegende Seite der Streuscheibe, d.h. auf die Unterseite der
Streuscheibe aufgebracht werden. Ebenfalls zur weiteren Verringerung von Reflexionsschleiern und günstigen
Lichtverteilung kann auch in die Unterseite der Streuscheibe 30 ein Muster eingeprägt werden.
Claims (5)
1. Streuscheibe für beleuchtungstechnische Zwekke,
bei der auf einer Seite ein Muster von ebenflächig begrenzten Vorsprängen in Form von regelmäßigen
dreiflächigen Pyramiden mit in einer gemeinsamen Ebene liegenden Grundflächen angeordnet ist,
wobei die Grundflächen-Begrenzungslinien von zwei benachbarten Vorsprüngen paarweise im ι ο
wesentlichen zusammenfallen, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel jeder Pyramidenseitenfläche
(E) und der Grundflächenebene im Bereich zwischen 50° und 60° liegt
2. Streuscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen jeder Pyramide
rechtwinklig zueinander angeordnet sind.
3. Streuscheibe nach Anspruch t oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Vorsprungsmuster
gegenüberliegenden Seite der Streuscheibe (30) eine Acrylscheibe (31) zur weiteren Verminderung von
Reflexionsschleiern angeordnet ist
4. Streuscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß auf der mit den Vorsprängen (D, E, F) versehenen ersten Seite der Streuscheibe
(30) eine hochdurchlässige Abdeckung zur Verringerung von durch die Streuscheibe (30) sichtbaren
Lampenbildern aufgebracht ist
5. Streuscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die der ersten Seite
gegenüberliegende Seite der Streuscheibe (30) zur weiteren Verringerung von Reflexionsschleiern
ebenfalls ein Muster eingeprägt ist
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