DE2717773C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Leuchte gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.

Bei einer solchen, aus der AT-PS 1 66 396 bekannten Leuch­ te sind die lichtleitenden Elemente rinnenförmig ausge­ bildet und einer Leuchtstoffröhre axial so zugeordnet, daß sie das nach oben und zur Seite abgestrahlte Licht nach unten in die Nutzebene umlenken. Bei dieser Leuchte sind die Innenrandflächen der zylindrischsymmetrischen Elemente auf einer die Lampe umgebenden Kreisbahn ange­ ordnet, so daß die Achse der Kreisbahn mit der Lampenach­ se zusammenfällt. Hierbei kann jedoch nur ein bestimmter Anteil des auf die Innenrandflächen treffenden Lichtes über die Außenrandflächen abgestrahlt werden, weil das Licht der Lampe - wegen ihrer großen Längsausdehnung - vielfach unter einem Winkel eintritt, bei dem die Bedin­ gungen der Totalreflexion nicht erfüllt sind. Aufgrund der dadurch bedingten geringen Lichtausnutzung haben sich solche zylindersymmetrischen Systeme zur Lichtlenkung nicht durchgesetzt.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es das Ziel der Erfindung, eine Leuchte mit einer Lampe hoher Leucht­ dichte zu schaffen, die für Allgemeinbeleuchtung einsetz­ bar ist und deren lichtleitende Elemente das Licht mit hohem Wirkungsgrad verteilen. Lampen hoher Leuchtdichte im Sinne der Erfindung sind z.B. Halogenglühlampen, Me­ tallhalogenlampen und Hochdruckentladungslampen.

Die Erfindung ist in Anspruch 1 gekennzeichnet. Ihr liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich mit Hilfe total reflek­ tierender, schalenförmiger lichtleitender Elemente die lichtabstrahlende Fläche wesentlich vergrößern und damit die wahrgenommene Leuchtdichte soweit herabsetzen läßt, daß keine weiteren Abschirmungen zur Vermeidung der Blend­ wirkung durch die hohe Leuchtdichte mehr nötig sind.

Aus der DE-OS 24 47 832 ist bei einer Anordnung zur Licht­ konzentration die Verwendung von lichtleitenden Elementen in Verbindung mit einer Lampe mit hohem Lichtstrom, ins­ besondere einer Halogenglühlampe, bekannt, die vornehmlich für Projektionseinrichtungen verwendet werden soll. Diese Anordnung weist ebene, scheibenförmige, lichtleitende Elemente auf, die in der Mitte eine runde, von Innenrand­ flächen begrenzte Ausnehmung zur Aufnahme der länglichen Lampe haben, wobei die Elemente so um die Lampe angeord­ net sind, daß die Mittelpunkte ihrer runden Ausnehmungen auf der Längsachse der Lampe liegen.

Durch die Anordnung der Innenrandflächen der lichtleiten­ den Elemente auf einer Kugelfläche und in einem bestimm­ ten Abstand von der Lampe wird bei der Erfindung erreicht, daß praktisch der gesamte von der Lampe auf die Innenrand­ fläche auftretende Lichtstrom von dem lichtleitenden Ele­ ment aufgenommen und über seine Außenrandfläche abge­ strahlt werden kann. Die Innenrandflächen bilden bei der Erfindung vorzugweise einen Ausschnitt aus einer Kugel­ fläche, die jedoch - zur Vereinfachung der Fertigung - je lichtleitendem Element durch eine Kegelmantelfläche angenähert sein kann.

Damit der Verlauf der einzelnen Ringschalen (in Axial­ ebenen durch die Achse der Leuchte und der Schalen gese­ hen) im Bereich nahe der Innenrandfläche wenigstens ange­ nähert mit der Einfallsrichtung des Lichtes zusammenfällt, hat die Innenrandfläche von dem, eine gewisse Ausdehnung besitzenden, Licht emittierenden Bereich der Lampe einen Abstand, der mindestens gleich der ein- bis dreifachen Erstreckung des Licht emittierenden Bereiches in Axial­ richtung ist.

Die wirksame Leuchtdichte und damit die Blendwirkung der erfindungsgemäßen Leuchte ist aufgrund des Abstandes der Außenrandflächen der einzelnen Elemente voneinander und wegen der größeren Außenrandflächen wesentlich reduziert. Eine zusätzliche Verbesserung in dieser Hinsicht läßt sich erreichen, wenn die Außenrandflächen mit den benach­ barten Oberflächen des Elementes einen von 90° abweichen­ den Winkel einschließen, so daß die Außenrandfläche grö­ ßer als die Dicke eines lichtleitenden Elementes ist, das vorzugsweise eine konstante Dicke zwischen 3 und 6 mm hat.

Vorzugsweise sind die lichtleitenden Elemente rotations­ symmetrisch als Ringschalen ausgebildet und um die Längs­ achse der Lampe herum angeordnet.

Die Ringschalen können beispielsweise aus einem hoch­ durchsichtigen Acrylglas bestehen. Bevorzugt bestehen sie aus einem optischen Glas möglichst hoher Lichtdurchlässig­ keit, wie es beispielsweise für Brillengläser oder Kame­ raobjektive verwendet wird.

In der Regel wird man es bevorzugen, daß die Ringschalen wenigstens angenähert konstante Dicke aufweisen. Das er­ leichtert ihre Auslegung. Es sind jedoch auch Abweichun­ gen möglich. Eine Verringerung der Dicke von der Innen­ randfläche zur Außenrandfläche hin wird man in der Regel vermeiden, während ein Wachsen der Dicke nach außen der Totalreflexion entgegenkommt. Zur Vergrößerung der scheinbar leuchtenden Fläche kann man die Dicke der Ring­ schalen im Bereich nahe der äußeren Randfläche derart vergrößern, daß das Profil der Ringschale dort etwa trom­ petenförmig zunimmt. Dadurch wird der Materialverbrauch für die Ringschale und das Gewicht der Leuchte nicht we­ sentlich erhöht. Dennoch läßt sich auf diese Weise die scheinbar leuchtende Fläche vergrößern. Außerdem wird hierdurch die Verteilung des von der jeweiligen Ring­ schale abgegebenen Lichtes über einen größeren Bereich er­ möglicht.

Am einfachsten ist es, wenn die Außenrandflächen der Ring­ schalen im wesentlichen senkrecht zum anschließenden Schalenbereich verlaufen. Dann fällt die mittlere Strah­ lungsrichtung der scheinbar leuchtenden Außenrandfläche jeder Ringschale überall mit dem Mittellot auf diese Flä­ che zusammen. Neigt man jedoch die Außenrandfläche der Ringschale gegen den erwähnten senkrechten Verlauf, so läßt sich hierdurch die Hauptstrahlungsrichtung der Au­ ßenrandfläche verändern. Außerdem wird die scheinbar leuchtende Außenrandfläche größer.

Um besondere Lichtverteilungen zu erreichen, kann man auch die Außenrandflächen der Ringschalen je nach dem ge­ wünschten Effekt profilieren. Die Außenrandflächen können konkav oder konvex gewölbt sein, so daß sie im Axial­ schnitt durch die Lampe als ein- oder ausgewölbte Kurven­ linien erscheinen. Auch hierdurch läßt sich die Richtung des Lichtaustritts und die Verteilung des Lichtes über einen größeren oder kleineren Raum beeinflussen.

Die Ringschalen müssen nicht unbedingt rotationssymme­ trisch ausgebildet sein. Zur Verteilung des Lichtes bei­ spielsweise auf rechteckige Bereiche können die Ring­ schalen beispielsweise so geformt sein, daß ihre Innen­ randflächen zwar echte Kegelrandflächen sind, daß die Außenrandflächen jedoch im wesentlichen längs Rechtecken verlaufen. In diesem Falle haben die Ringschalen also beispielsweise die Form von Klostergewölben oder Pyrami­ denflächen mit stark gerundeten Kanten. Derartige Formen sind fertigungstechnisch jedoch erheblich aufwendig.

In der Regel wird man die Ringschalen napfartig wölben, so daß die in der Hauptleuchtrichtung der Leuchte vorder­ sten Ringschalen etwa die Form von Näpfen ohne Boden mit nahe dem Rand verhältnismäßig steiler Wandung haben, wäh­ rend die mittleren Ringschalen etwa die Form von bodenlo­ sen Schüsseln aufweisen und die in der Hauptleuchtrich­ tung am weitesten zurückliegenden Ringschalen im Axial­ schnitt zunächst von der Hauptleuchtrichtung weg verlau­ fen, und erst weiter außen zur Hauptleuchtrichtung hin gekrümmt sind. Dabei können auch Kegelformen vorkommen, wenngleich eine gewölbte Schalen- oder Napfform in der Regel bevorzugt wird. Es versteht sich, daß hierbei die Ringschalen im Axialschnitt nicht stärker gekrümmt ver­ laufen dürfen als daß noch die gewünschte Totalreflexion an den beiden Oberflächen der Ringschale auftritt. Je dünner die Ringschale ist, umso stärker kann auch die Krümmung derselben sein.

Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung an­ hand der Zeichnung näher erläutert:

Fig. 1 zeigt einen Axialschnitt durch eine Hängeleuchte,

Fig. 2 zeigt in wesentlich verringertem Maßstab stark schematisiert eine weitere Leuchte, und

Fig. 3 zeigt die Ansicht von unten auf Fig. 2.

Die in Fig. 1 gezeigte Leuchte ist für die Beleuchtung in Innenräumen bestimmt, wenn auch solche Leuchten auch im Freien, beispielsweise zum Beleuchten von Straßen, Fuß­ ballplätzen und dgl., Verwendung finden können.

Die Leuchte ist rotationssymmetrisch in bezug auf die Vertikalachse 1 aufgebaut. Die Leuchte kann jedoch auch mit gegen die Vertikale beliebig geneigte Achse einge­ setzt werden.

Die Leuchte ist getragen von einer Abhängestange 2, wel­ che ein Hochspannungskabel für die Stromzuführung zur Lampe 3 aufnimmt. Am unteren Ende der rohrförmigen Ab­ hängestange 2 ist mittels entsprechender Gewindemuttern in üblicher Weise konzentrisch eine zylindrische Fas­ sungshülse 4 aus Metall befestigt. Ferner ist am unteren Ende der Abhängestange in üblicher Weise eine Lampenfas­ sung 5 für die Lampe 3 angebracht. Die Lampe im Ausfüh­ rungsbeispiel soll eine 250-Watt-Quecksilberhochdruck­ lampe sein. Der lichtemittierende Bereich 6 der Lampe 3 hat etwa Zylinderform.

An ihrem unteren Ende trägt die oben Entlüftungsbohrungen 7 aufweisende Fassungshülse 4 eine zylindrische Aufnahme 8, in welche ein Glasschalenträger 9 mit Hilfe von vier Bajonettverschlüssen eingehängt ist. Der Glasschalenträ­ ger 9 weist einen oberen Blechzylinder 10 auf, an welchem nach unten vier gleichmäßig über den Umfang verteilte in die Vertikalachse 1 enthaltenden Ebenen sich erstrecken­ de, aus Metall bestehende Kreissegmentumriß mit abge­ schnittenen Spitzen aufweisende Tragbleche 11 mit ihren oberen Enden in aus der Zeichnung ersichtlicher Weise an­ geschweißt sind. Die Anordnung ist dabei so bemessen, daß die Kugelfläche, in welcher die in bezug auf die Achse 1 radial äußeren Ränder der Tragbleche 11 liegen, konzen­ trisch um die Mitte der Lichtquelle 6 verläuft. Zwischen den Tragblechen 11 und dem Glaskolben 13 der Lampe 3 er­ streckt sich ein Glaszylinder 14 aus einem den Infrarot­ anteil des von der Lampe erzeugten Lichtes zum überwie­ genden Teil absorbierenden Glas. Der Glaszylinder 14 sitzt mit seinem unteren Rand auf einem den Glaskolben 13 der Lampe 3 umgebenden Metallzylinder 16 auf, welcher an die unteren Enden der vier Tragbleche 11 angeschweißt ist. Der Metallzylinder 16 ist außen mit einem Feingewin­ de versehen, auf welches ein weiterer Metallzylinder 17 aufgeschraubt ist, welcher oben einen Tragring 18 aus Metall trägt. Dieser Tragring trägt die sieben unteren Glasschalen 21 bis 27 in der aus der Zeichnung ersichtli­ chen Art, während die sechs oberen Glasschalen 28 bis 33 mit ihren Innenrandflächen 34 auf den der erwähnten Ku­ gelfläche angehörenden Außenrändern der vier Tragbleche 11 aufruhen. Durch entsprechendes Drehen des Innengewinde aufweisenden Zylinders 17 läßt sich die Höhenlage des Tragrings 18 sehr genau einstellen, so daß die unteren sieben Glasschalen 21 bis 27 mit ihren Innenrandflächen gerade an den Außenrändern der Tragbleche 11 anliegen. Da die Tragbleche 11 eine genaue Zentrierung bewirken sollen, sind ihre äußeren Kanten überschliffen, so daß sie genau der erwähnten zur Mitte des lichtemittierenden Bereichs 6 konzentrischen Kugel angehören, die im Ausführungsbei­ spiel einen Durchmesser von 80 mm hat.

Die Innenrandflächen 34 der aus optischem Glas bestehen­ den Ringschalen 21 bis 33 gehören jeweils Kegelmantelflä­ chen an, welche im Hinblick auf die geringe Dicke der Ringschalen die erwähnte Kugelfläche ausreichend annä­ hern, so daß die Ringschalen von den vier Tragblechen ge­ nau zentriert um den lichtemittierenden Bereich 6 herum gehalten werden. Dabei stoßen jeweils die beiden eine In­ nenrandfläche begrenzenden kreisförmigen Kanten der Ring­ schalen an die entsprechenden Kanten der benachbarten Ringschalen an, so daß praktisch das ganze von dem licht­ emittierenden Bereich 6 ausgestrahlte Licht von den In­ nenrandflächen der Ringschalen aufgefangen wird. Die ge­ ringe Lichtmenge die von dem lichtemittierenden Bereich durch den von der oberen Kante der Innenrandfläche der Ringschale 33 umschlossenen Kreis und den von der unteren Kante der Innenrandfläche der Ringschale 21 umschlossenen Kreis fällt, ist vernachlässigbar gering, da bei der hier verwendeten Lampe nur die Umfangsfläche des zylindri­ schen, lichtemittierenden Bereichs leuchtet. Bei Verwen­ dung einer Lampe mit nach allen Seiten gleichmäßiger Lichtemission muß man die von Innenrandflächen nicht ab­ gedeckten Teile so klein wie möglich halten.

Man erkennt, daß das Licht, das von der zylindrischen Um­ fangsfläche des lichtemittierenden Bereichs 6 kommt, auf jede der Innenrandflächen so fällt, daß die Einfallsrich­ tung des Lichtes einen nur sehr geringen Winkel mit den beiden an die jeweilige Innenrandfläche 34 anschließenden Oberfläche 35 und 36 der entsprechenden Ringschale ein­ schließt. Dadurch wird dieses Licht an den beiden Ober­ flächen 35 und 36 der entsprechenden Ringschale jeweils total reflektiert, bis es durch die Außenrandfläche 38 wieder austritt. Um das zu ermöglichen, muß der Abstand der Innenrandflächen von der Lichtquelle umso größer sein, je größer die Lichtquelle ist.

In die Glasschale 29 sind links die jeweils vom obersten und untersten Rand des lichtemittierenden Bereichs 6 kom­ menden Lichtstrahlen eingezeichnet. Man erkennt, wie die­ se durch die gewölbte Form der Schale nach unten umge­ lenkt werden, so daß sie in der gewünschten Richtung aus­ treten. Ferner sind die beiden äußersten Randstrahlen, die aus der Schale 29 austreten, eingezeichnet.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel tritt das Licht aus jeder Schale verhältnismäßig steil nach unten geneigt aus, so daß eine Blendwirkung des im Raum arbeitenden Personals vermieden ist. Je nach dem Maß der Krümmung der einzelnen Ringschalen hat man es in der Hand, das Licht in dem gewünschten Winkel nach unten austreten zu lassen.

Man erkennt aus der soeben beschriebenen Ausführung fer­ ner, daß die Richtung und Verteilung des aus jeder Schale austretenden Lichtes in erheblichem Umfang durch entspre­ chende Formgebung der Außenringfläche 38 beeinflußt wer­ den kann.

Die in Fig. 2 und 3 gezeigte Leuchte ist eine solche, bei welcher lediglich die unteren sechs Ringschalen 50 das von ihren Innenrandflächen 51 aufgenommene von der Lichtquel­ le 52 kommende Licht nach unten werfen, während die obe­ ren fünf Ringschalen 53 ihr Licht nach oben an die Decke des Raumes oder gegen einen Reflektor oder dgl. werfen.

Ferner sind bei den sechs unteren Ringschalen 50 der Fig. 2 die Austrittsrandflächen 55 nicht senkrecht zu den bei­ den Oberflächen der jeweiligen Ringschale. Hier verlaufen die Außenrandflächen 55 vielmehr in Normalebenen zur Ach­ se 54 der Leuchte. Auf diese Weise wird das Licht stärker nach unten geworfen, die scheinbar leuchtende Fläche ver­ größert und die Streuung des Lichtes erhöht.

Schließlich ist bei der Leuchte gemäß Fig. 2 und 3 eine rechteckförmige Ausbildung der einzelnen Ringschalen vor­ gesehen. Hier hat jede Ringschale etwa die Form eines Klostergewölbes mit abgerundeten Kanten. Eine derartige Form eignet sich besonders dann, wenn die Leuchte einen rechteckigen Bereich ausleuchten soll.

Claims (4)

1. Leuchte

• - mit einer Lampe hohen Lichtstroms und
• - mit mehreren sphärischen, lichtlenkenden Elementen, die Mantelflächen, der Lampe zugewandte Innenrandflä­ chen und der Lampe abgewandte Außenrandflächen aufwei­ sen,
  • - wobei die Elemente aus lichtleitendem Material beste­ hen und das durch die Innenrandflächen in jedes Ele­ ment eintretende, von der Lampe emittierte Licht zwi­ schen den Mantelflächen durch Totalreflexion zu den lichtabstrahlenden Außenflächen geleitet wird,
  • - wobei die Innenrandflächen benachbarter Elemente an­ einandergrenzen und im Abstand von der Lampe kongru­ ent zu deren Oberfläche verlaufen,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Lampe einen lichtemittierenden Bereich (6) mit sehr hoher Leuchtdichte hat,
• - daß jedes der lichtlenkenden Elemente (21 bis 33) schalenförmig ist und in der Mitte eine runde, von seiner Innenrandfläche (34) begrenzte Ausnehmung hat,
• - daß die Elemente so um den lichtemittierenden Bereich (6) der Lampe (3) angeordnet sind, daß die Mittelpunk­ te ihrer runden Ausnehmungen auf der Längsachse der Lampe liegen und die Innenrandflächen (34) aller Ele­ mente etwa auf einer Kugelfläche um den Mittelpunkt des lichtemittierenden Bereichs (6) und mit einem Ra­ dius liegen, der das ein- bis dreifache der Länge des lichtemittierenden Bereichs der Lampe beträgt, und
• - daß zwischen benachbarten Elementen im Bereich ihrer Außenrandflächen (38) ein Zwischenraum besteht.

2. Leuchte nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Außenrandflächen (55) der lichtleitenden Elemente mit den benachbarten Oberflä­ chen einen von 90° abweichenden Winkel einschließen.

3. Leuchte nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die lichtleitenden Elemente rotationssymmetrisch um die Längs­ achse der Lampe ausgebildet und angeordnet sind.