DE272332C

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Publication number: DE272332C
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KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Erfindung bezieht sich auf Lampenglocken aus durchsichtigem, gepreßtem Glase, welche das von der Lichtquelle ausgesandte Licht reflektieren sollen. Bei der bisher bekannten Methode, eine Glocke aus durchsichtigem Glase reflektierend zu machen, wird diese auf der Außenseite mit (meist radialen) Prismen versehen (Fig. i), welche einen Kantenwinkel von 90 ° haben. Ein auf die Glockenwandung fallender Lichtstrahl a, b (Fig. 2) wird an den beiden Prismenflächen bei b und c (Fig. 2) total reflektiert und dann _t nach c, d geworfen.

Die vorliegende Erfindung besteht nun darin, daß die Glocke an Stelle der gewöhnlichen doppeltreflektierenden Prismen eine eigenartige Anordnung von tetraederförmigen Körpern auf ihrer Außenwandung erhält, deren reflektierende Wirkung sehr viel besser als die der Prismen ist, und welche noch eine Reihe von anderen Vorzügen hat.

Das in der Anwendung für reflektierende Glasglocken neuartige Element, welches an die Stelle des Prismas tritt, ist also ein Tetraeder, und zwar ein gleichschenklig rechtwinkliges Tetraeder, wie es in Fig. 3 in dimetrischer Parallel Perspektive (y = 1, 2 = 1, x = ¹Z₂) dargestellt ist. Die Strecken DA, DB, DC sind also gleich lang und die Winkel der zusammenstoßenden Seitenflächen an den Kanten DA, DB₁ DC sind rechte, ebenso natürlich die Winkel an der Spitze bei D. Man erhält ein solches Tetraeder, wenn man von der Kante eines Würfels (Fig. 4) eine Ecke A, B, C, D mit gleich langen Kanten abschneidet. Besteht ein solches Tetraeder aus 45

Glas, so hat es die Eigenschaft, einen auf die Fläche A, B, C (Fig. 5) auffallenden Lichtstrahl α durch dreimalige Totalreflexion an den Tetraederflächen bei b, c und d parallel mit sich selbst nach d, e zurückzuwerfen. Dies gilt auch, wenn der Lichtstrahl innerhalb eines bestimmten Bereiches schräg auf die Fläche A, B, C auffällt.

Die beschriebene Eigenschaft des Tetraeders wird nun gemäß vorliegender Erfindung zur Konstruktion einer reflektierenden Lampenglocke benutzt, indem die äußere Glockenoberfläche Tetraeder enthält, welche nebeneinander mit ihren Basisflächen (A, B, C, Fig. 5) auf die Oberfläche aufgesetzt erscheinen (Fig. 6, y = ι, ζ = ι, χ = ²/₃). Da die Basisflächen der Tetraeder gleichschenklige Dreiecke sind, läßt sich die Oberfläche der Glocke lückenlos mit Tetraedern bedecken, d. h. in ihrer Gesamtheit reflektierend machen. In der Aufsicht ergibt sich das symmetrische Muster Fig. 7.

Eine solche »Tetraederglocke« hat gegenüber der bekannten Prismenglocke eine Reihe von wesentlichen technischen Vorzügen. Erstens ist der Wirkungsbereich der Reflexion der Tetraeder sehr viel größer als derjenige der Prismen. Bekanntlich muß der Lichtstrahl, welcher an der Grenzfläche Glas-Luft j total reflektiert werden soll, mit dem Einfallslot auf die Grenzfläche einen größeren Winkel bilden als den sogenannten Grenzwinkel der totalen Reflexion. Dieser ist ζ. Β für gewöhnliches Glas mit dem Brechungsexponenten ι, 5, 2 nahe an 41 °. Wenn also auf ein gewöhnliches, total reflektierendes Prisma ein

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JL.JU

Strahl α, b (Fig. 8) auffällt, der mit dem Einfallslot b, c einen Winkel kleiner als 41 ° bildet — der also auf die Hypothenuse nicht genau senkrecht, sondern unter einem Winkel von 4⁰ auftrifft ·—, so wird er bei b nicht mehr total reflektiert. Dasselbe gilt aber auch von einem Strahle d, b, welcher mit b, c einen Einfallswinkel größer als 45 + 4⁰ = 49⁰ bildet. Dieser Strahl wird zwar- an b total reflektiert, er trifft aber nach seiner Reflexion bei b auf die zweite Prismenfläche bei f unter einem Winkel b, f, g mit dem Einfallslot f, g, der kleiner ist als der Grenzwinkel der totalen Reflexion. Er wird also wiederum nicht mehr reflektiert. Es ist ersichtlich, daß die Reflexion bei den gewöhnlichen, total reflektierenden Prismen auf Strahlen beschränkt bleibt, die von dem senkrechten Eintritt auf die Hypothenuse des Prismas höchstens um 4⁰ nach jeder Seite abweichen. Der gesamte Wirkungsbereich der Prismen erstreckt sich also nur über 8°.

Das Tetraeder bringt in dieser Hinsicht einen erheblichen Fortschritt. Jede Seitenfläche des Tetraeders ist gegen die Basisfläche A, B, C (Fig. 5) unter einem Winkel von 54³/₄° geneigt. Ein Strahl, der senkrecht auf die Basisfläche auftrifft, bildet mit dem Einfallslot auf eine Seitenfläche ebenfalls den Winkel von 54³/₄° (die Schenkel stehen aufeinander senkrecht).

Ebenso fällt der von dieser Seitenfläche reflektierte Strahl auf die anderen Seitenflächen unter einem Winkel von 54³/₄° (jede Kante des rechtwinkligen Tetraeders ist nämlich das Einfallslot auf eine Seitenfläche). Wenn der Grenzwinkel der totalen Reflexion 41 ° ist, so werden beim Tetraeder noch Strahlen reflektiert, die von dem senkrechten Eintritt auf die Basis um 54³/₄° — 41⁰ — 13³A,⁰ abweichen. Der Wirkungsbereich des Tetraeders erstreckt sich also über einen Winkel von 2 · 13³A = 27¹A⁰- Dies '^{st von} großer Bedeutung für die Praxis. Denn man hat in Wirklichkeit keine punktförmigen, sondern ausgedehnte Lichtquellen (z. B. bei den Metallfadenlampen), welche deswegen auf die innere Glockenwandung auch schiefe Strahlen aufwerfen; vermöge des sehr viel größeren Wirkungsbereiches ist daher die Tetraederglocke von sehr großem Vorteil. Es ist noch zu beachten, daß die reflektierenden Glocken meistens aus Preßglas hergestellt werden. Die zu pressenden Flächen fallen dabei niemals genau eben aus. Bei der Tetraederglocke beeinträchtigen aber Unebenheiten der Fläche das Reflexionsvermögen sehr viel weniger als bei der Prismenglocke, da der Wirkungswinkel der Tetraeder sehr viel mal größer ist.

Ein zweiter Vorteil von großer technischer Bedeutung liegt in dem geringeren Gewicht, das die Tetraederglocke einer Prismenglocke gegenüber hat. Dieser Vorteil ist von besonderer Bedeutung, da derartige Glocken sehr viel exportiert werden. Wenn nämlich über derselben Grundfläche g einmal ein Prisma, das zweitemal ein Tetraeder mit gleicher Höhe h aufgebaut ist, so verhalten sich die Volumina der beiden Körper wie Va²¹¹Vs = 100 zu 67,

g.h

da das Volumen des Prismas

dasjenige

des Tetraeders

Für den reflektie-Glocke ist also

ist.

renden Bestandteil der
bei der Tetraederglocke 33 Prozent weniger Material nötig als bei der Prismenglocke. Es kommt hinzu, daß bei der Prismenglocke die Prismen von oben nach unten durchlaufen, infolgedessen unten überflüssig groß werden, wobei eine Unterteilung der Prismen andere Nachteile bringt. Bei der Tetraederglocke hingegen ist jedes Tetraeder ein auf einen kleinen Raum beschränktes Gebilde, und wenn, wie es praktisch ist, die Tetraeder auf der ganzen Glockenoberfläche gleich hoch gemacht werden, so kann ihre Zahl nach dem Hals der Glocke hin stetig vermindert werden. Bei der großen Zahl der Tetraeder wird sich dann eine kontinuierlich erscheinende Verminderung der Tetraeder ergeben und streifenförmige Reflexion, wie sie bei Unterteilung der Prismen auftritt, vermieden werden.

Bei der Art von Lampenglocken, auf welche sich die vorliegende Erfindung bezieht, spielt neben der -neuen technischen Wirkung hinsichtlich der Reflexion auch die dekorative Seite der Glocke eine ausschlaggebende Rolle. Die Tetraederglocke hat ein hervorragend eigenartiges und schönes Muster. Auch diese Wirkung der neuen Glocke muß daher erwähnt werden.

In konstruktiver Beziehung bietet die Tetraederglocke noch einen wesentlichen Vorteil. Die beschriebenen rechtwinkligen Tetraeder haben nämlich die Eigenschaft, alle Strahlen parallel mit sich selbst zurückzureflektieren. Es ist klar, daß für eine Lampe von bekannter Lichtverteilungskurve sich eine Glocke, welche die Verteilung des Lichtes im gewünschten Maße beeinflußt, bei der Anwendung der Tetraeder viel leichter vorausberechnen läßt als bei der Prismen glocke.

Das Tetraeder als reflektierender Bestandteil einer Lampenglocke läßt sich auch noch umgestalten. Es können z. B. die drei Spitzen an der Basis A, B, C (Fig. 9) des Tetraeders abgeschnitten werden, so daß eine sechsseitige Basis E, F, G, H, J, K entsteht (Fig. 9). Auch diese können lückenlos die Oberfläche der Glocke bedecken, so daß ein Reflektor entsteht, dessen dekorativer Charakter noch vorteilhafter ist. Natürlich ist es auch mög-

Claims

lieh, nur einen Teil der Glocke als Reflektor mit Tetraedern auszugestalten, den anderen Teil derselben auf andere Art und Weise dekorativ oder sonstwie auszubilden.

Pa ten τ-An Sprüche:

i. Reflektierende Lampenglocke aus durchsichtigem, gepreßtem Glase, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Oberfläche der Glocke ganz oder teilweise mit gleichschenkligen Tetraedern mit rechten Kantenwinkeln bedekt ist.
2. Lampenglocke nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Ecken der Tetraeder abgeschnitten sind, so daß eine sechseckige Basisfläche entsteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.