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Leuchte mit Hochleistungslampe
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Die Erfindung betrifft eine Leuchte mit einer eine angenShert punktförmige
Lichtquelle aufweisenden Hochleistungslampe, wie z.R. einer Metallhalozenlampe oder
einer Halogenglühlampe, und einer das Licht der Lampe auf einen gewUnschten Bereich
leitenden Einrichtung.
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Derartige Leuchten sind bekannt. Die das Licht auf einen
gewünschten
Bereich leitende Einrichtung ist normalerweise ein Reflektor, welcher an der dem
zu beleuchtenden Bereich ab.ew2ndten Seite der Lampe angeordnet ist.
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Wegen der außerordentlichen Helligkeit derartiger Hochleistungslampen
- so liefert beispielsweise eine Metallhalogenlampe von 250 Watt 20.000 Lumen -
ist die Verwendung derartiger Leuchten beschränkt. Sie müssen in erheblichem Abstand
vom zu beleuchtenden Bereich vorgesehen sein. Sie mUssen so angeordnet sein, daß
im beleuchteten Bereich befindliche Personen normalerweise die Leuchte nicht im
Blickfeld haben. Der Grund hierfür ist, daß die außerordentlich hohe Leuchtdichte
derartiger Leuchten für den Hineinschauenden außerordentlich unangenehm ist.
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Vorzugsweise sind die bei der Erfindung verwendeten Hochleistungslampen
solche, bei denen das Licht in einem geschlossenen Glaskolben erzeugt wird.
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Die Erfindung will den Anwendungsbereich der wegen ihrer außerordentlich
hohen Leuchtdichte bisher nur beschränkt einsetzbaren Hochleistungslampen vergrößern.
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Sie will insbesondere eine Leuchte der eingangs umrissenen Art so
ausbilden, daß der von ihr ausgehende Lichtstrom auf eine verhSltnismSßie große,
scheinbar leuchtende Fläche verteilt wird, so daß die Blendwirkung wesentlich herabgesetzt
wird. Dabei sollen die natrugemäß nie restlos zu vermeidenden Verluste trotz des
hohen Wirkungsgrades der verwendeten Lampen gering bleiben.
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Das wird durch die Ausbildung gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs
1 erreicht. Mit Innenstirnfläche ist dabei die der Lichtquelle zugekehrte Stirnfläche
des jeweiligen Lichtleitstabes bezeichnet.
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Die Lichtleitstäbe können beispielsweise aus einem hochdurchsichtigen
Acrylglas bestehen. Bevorzugt bestehen sie aus einem optischen Glas mdglichst hoher
Lichtdurchlässigkeit, wie es beispielsweise für Brillengläser oder Kameraobgektive
verwendet wird. Ihr Durchmesser liegt bevorzugt zwischen 5 und 30 mm.
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Bei der Lampe gemäß der Erfindung wird der Großteil des von der Lampe
ausgestrahlten Lichts von den Innenstirnflächen der durchsichtigen Lichtleitstbe
auftefangen
und durch Totalreflexion den dadurch scheinbar leuchtenden
Außenstirnflächen der Lichtleitstäbe zugeführt. Da der Gesamtquerschnitt der Stäbe
um ein vielfaches großer ist als die Lichtquelle der Lampe, wird nicht nur die scheinbar
leuchtende Fläche durch die Erfindung sehr stark erhöht. Auch wird diese Fläche
in eine Vielzahl im Abstand voneinander angeordneter Teilflächen zerlegt, was einer
Blendwirkung weiter entgegenwirkt. Leuchten gemäß der Erfindung stören auch optisch
das Bild eines Raumes, in dem sie eingesetzt sind, nicht, da von der Seite die Lichtquelle
selbst unsichtbar ist.
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Zum Stande der Technik ist noch darauf hinzuweisen, daß das bei der
Erfindung verwendete Prinzip der Totalreflexion des Lichtes zur Lichtleitung an
sich bekanntist. So werden beispielsweise GlasfadenbUndel zur Lichtleitung eingesetzt.
Es ist auch schon bekannt, bei Leuchten fUr Wohnräume und dergleichen zu Dekorationszwecken
einzelne Glasstäbe so anzubringen, daß sie mit einem Ende der Leuchte zugekehrt
sind und das andere Ende dadurch als selbsttndit leuchtender Punkt erscheint. Bekannt
sind schließlich auch Leuchten, bei welchen eine Leuchtstofflampe in einem Sockel
angeordnet
ist und von diesem Sockel sich eine Kunstglasplatte
nach oben erhebt, die an ihrem oberen Ende wieder nach unten umgebogen ist, so daß
das von der freien Rand fläche der Kunstglasscheibe austretende LIcht nach unten
geworfen wird.
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Zur Vergrößerung der scheinbar leuchtenden Fläche von Leuchten mit
Hochleistungslampen und zur Verteilung des Lichtes einer solchen Lampe Uber einen
bestimmten gewUnschten Bereich wurden totalreflektierende Lichtleitelemente bisher
nicht eingesetzt.
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Die Innenstirnflächen der LichtleitstAbe verlaufen in der Regel am
besten im wesentlichen senkrecht zum anschließenden Stabteil und senkrecht zur Lichteinfallsrichtung.
Das heißt, die Innenstirnfldche jedes Lichtleitstabes sollte Uberall wenigstens
antenXhert senkrecht zum Radius von der angenähert punktförmigen Lichtauelle auf
die Innenstirnfläche stehen. Die an die Innenstirnfläche des Lichtleitstabes anschließende,
total reflektErende Oberfläche des Stabes sollte in ihrem an die Innenstirnfläche
anschließenden Teil wenigstens annähernd parallel zu diesem Radius verlaufen. Das
erleichtert auch ihre Halterung in einer Kugelschale.
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Die Innenstirnflächen der Ringschalen können zwar von der oben angegebenen
bevorzugten Anordnung in gewissem Umfang abweichen. Wesentlich ist jedoch, daß diese
F1achen, wenn sie das in sie einfallende Lichqbrechen, das Licht in eine solche
Richtung brechen, daß es auf die Umfangs fläche des Lichtleitstabes in einem so
geringen Winkel auftrifft, daß es noch total reflektiert wird.
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atlch Dementsprechend liegen die Innenstirnflächen der Lichtleitstäbe
vorzugsweise wenigstens angenähert in einer den Mittelpunkt der Lichtouelle der
Lampe umgebenden Kugel fläche.
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Damit die einzelnen Lichtleitstäbe im Bereich nahe der Innenstirnfläche
wenigstens angenähert mit der Einfallsrichtung des Lichtes von der eine gewisse
Ausdehnung besitzenden Lichtquelle in die Innenstirnfläche zusammenfällt, sollten
die Innenstirnflächen von der Lichtquelle der Lampe einen Abstand haben, der mindestens
gleich der ein- bis dreifachen Erstreckung der Lichtquelle in Axialrichtung der
Leuchte ist.
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In der Regel wird man es bevorzugen, daß die Lichtleitstäbe
wenigstens
angenähert konstante Dicke aufweisen.
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Das erleichtert ihre Fertigung. Es sind jedoch auch Abweichungen möglich.
Eine Verrinzerunz der Dicke von der Innenstirnfläche zur Außenstirnfläche hin wird
man in der Regel vermeiden, während ein Wachsen der Dicke nach außen der Totalreflexion
entgegenkommt. Zur Vergrößerung der scheinbar leuchtenden Flache kann man die Dicke
der Lichtleitstäbe im Bereich nahe der Mußeren Stirnfläche derart vergrößern, daß
das Profil des Stabes dort etwa trompetenartig zunimmt. Dadurch wird der Materialverbrauch
fflr Stäbe und das Gewicht der Leuchte nicht wesentlich erhöht. Dennoch läßt sich
auf diese Weise die scheinbar leuchtende Fläche vererdßern.
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Außerdem wird hierdurch die Verteilung des von dem jeweiligen Stab
abgegebenen Lichtes ltber einen größeren Bereich ermöglicht.
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Am einfachsten ist es, wenn die Außenstirnflflchen der Lichtleitstäbe
im wesentlichen senkrecht zum anschließenden Stabbereich verlaufen. Dann fällt die
mittlere Strahlungsrichtung der scheinbar leuchtenden Außenstirnfläche des Stabes
mit dem Mittellot auf diese Flache 7..U-sammen. Neigt man jedoch die Außenstirnfl,8che
des Lichtleitstabes gegen den erwähnten senkrechten Verlauf, so läßt
sich
hierdurch die Hauptstrahlungsrichtung der Außenstirnfläche verändern. Außerdem wird
die scheinbar leuchtende Außenstirnfläche größer.
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Bevozugt sina die Llchtleitstäbe rotationssymmetrich um die Lampe
ausbildet und angeordnet. Die Außenstirnflächen der Lichtleitstäbe können ebe;n'
konkav, gewölbt oder konvex gewölbt sein. ierdurch läßt sich die Verteilung des
Lichtes Uber einen größeren oder kleineren Raum beeinflussen.
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In der Regel wird man die LichtleitstRbe jeweils in einer Ebene krümmen.
Es versteht sich, daß hierbei die Ringstäbe nicht stärker gekrümmt verlaufen dflrfen
als daß noch die gewUnschte Totalreflexion an den beiden Oberflächen der Ringschale
auftritt. Je dünner der Stab ist, umso stärker kann auch die Krümmung desselben
sein.
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Da das Licht der Lichtquelle durch Totalreflexion-außerordentlich
verlustarm ungelenkt wird, tritt in vorteilharter
Weise auch keine
Ubermig hohe Wärmebelastung der erfindungsgemäßen Leuchte trotz der Verwendung einer
Lichtquelle hoher Leuchtkraft auf.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist es im vorliegenden Falle
besonders von Vorteil, daß das Gehäuse als Haltekäfig ausgebildet ist, der die inneren
Enden der Lichtleitstflbe aufnehmende öffnungen aufweist, die durch möglichst dünne
Zwischenstege voneinander getrennt sind.
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Um Verluste zu vermeiden, sind gerMß einer weiteren Ausgestaltung
der Erfindung die der Lichtquelle zugewandten Oberflächen der Stege verspiegelt.
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Vorteilhaft weisen die Lichtleitstäbe runden Querschnitt auf, um zu
vermeiden, daß an den durch Kanten bedingten Unstetigkeitsstellen der Staboberfläche
etwa die Totalreflexion unterbrochen wird; Uberdies weisen runde ,StS-be den Vorteil
besonders einfacher Montage auf, da sie in einen mit Bohrungen versehenen Haltekäfig
ohne weiteres eingesetzt werden können.
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Die Lichtleitstäbe können aber auch einen regelmäßigen
vier-
ffinf- oder sechseckigen Querschnitt aufweisen, so daß die Lichtleitstäbe mit ihren
inneren Enden optimal und fast fugenlos nebeneinander angeordnet werden können,
so daß fast das gesamte von der Lichtquelle ausgesandte Licht von den Lichtleitstäben
aufgenommen und weitergeleitet wird.
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Vorteilhaft sind die Lichtleitstäbe aus Glas oder Acrylglas geformt.
Hierbei bietet Glas den Vorteil extrem hoher Temperaturfestigkeit.
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Die Lichtleitstäbe sind vorzugsweise Massivstäbe, können unter Umständen
jedoch als Faserbündel ausgebildet sein, wo der kleinste zulässige Krflminungsradius
nicht vom Stabdurchmesser, sondern vom Einzelfaserdurchmesser abhängt.
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Durch diese Ausgestaltung der Erfindung kann auch bei Lichtleitstäben
mit eckigem Ouerschnitt ein Lichtaustritt an einer Ecke vermieden werden.
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Bei der Herstellung der erfindunp:sgemäßen Leuchte können zusammensetzbare
Teile des Gehäuses bzw. des Haltekäfigs mit eingebrachten Bohrungen bzw. Durchbrüchen
versehen werden, in welche voroder nach dem Zusammenbau die Lichtleitstäbe z.B.
eingeklebt werden können. Es. ist
aber z.B. auch möglich, die Lichtleitstäbe
in eine Druckgußform einzulegen und mit einem Matrixmaterial aneinander zu befestigen.
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Nachfolgend ist die Erfindung in FormeinesAusfflhrungsbeispiels anhand
der Zeichnungen naher erläutert.
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Fig. 1 zeigt einen Teilaxialschnitt durch eine Hänger leuchte nach
der Erfindung, wobei der Einfachheit halber nur einige Lichtleitstäbe und diese
auch nur zum Teil gezeigt sind.
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Fig. 2 läßt den Verlauf der Lichtleitstäbe in seiner bevorzugten Form
näher erkennen.
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Die in Fig. 1 gezeigte Leuchte ist für die Beleuchtung in Innenräumen
bestimmt, wenn auch Leuchten gemäß der Erfindung vorteilhaft auch im Freien, beispielsweise
zum Beleuchten von Straßen, Fußballplätzen und was dergleichen mehr ist, Verwendung
finden können.
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Die Leuchte ist rotationssymmetrisch in bezug auf die angedeutete
Vertikalachse 1 aufgebaut. Die Leuchte kann jedoch auch mit gegen die Vertikale
beliebig geneigter
Achse eingesetzt werden.
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Die Leuchte ist getragen von einer Abhängestange 11, welche ein Hochspannungskabel
für die Stromzuführung zur Lampe 2 aufnimmt. Am unteren Fnde der rohrförmigen Abhängestange
2 ist mittels entsprechender Gewindemuttern eine Lampenfassung 1 ffir die Lampe
2 angebracht, welch letztere im Ausrührungsbeispiel eine 250-Watt-Quecksilberhochdrucklampe
ist, wie sie beispielsweise von der Firma OSRAM geliefert wird. Der leuchtende Teil
der Lampe 2 hat etwa Zylinderform und ist bei 12 angedeutet. Diese streng genommen
zylindrische Lichtquelle ist die angenähert punktförmige Lichtquelle im Sinne der
Erfindung; sie ist klein gegen den Durchmesser des Gehäuses 3.
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Die Lampe 2 befindet sich im Mittelpunkt eines kugelig geformten Metallgehäuses
3, das eine obere ordnung 4 und eine untere oeffnung 5 aufweist. Das Metal1gußgehause
3 weist seine Wandung durchdringende Dürchbrüche 6 mit kreisförmigem Querschnitt
auf, in die Lichtleitstäbe 7 aus Glas eingekittet sind. Die Innenoberfläche des
Metallgußgehäuses 3 ist verspiegelt. Die obere offnung IL ist von einem Deckel 9
verschlossen, der flanschartig
mit dem MetallguRgehmuse 3 verschraubt
ist und Belüftungsöffnungen 10 aufweist; im Zentrum des Dekkels 9 ist ein Durchbruch
zur Refestimunz der Lampenfassung 1 vorgesehen.
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Der Einfachheit halber sind in Fig. 1 nur drei Lichtleitstäbe 7 dargestellt.
Während auf der Zeichnung die Durchbrechungen zum Halten der Lichtleitstäbe 7 der
Einfachheit halber in relativ großen Abständen voneinander dargestellt sind, ist
ihr Abstand voneinander in der Praxis so gering wie es konstruktiv möglich ist.
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Man erkennt, daß das Licht, das von der Lichtquelle kommt, auf jede
der Innenstirnflächen so fällt, da, die Einfallsrichtung des Lichtes einen nur sehr
geringen Winkel mit der Ur'fangsfläche des entsprechenden Stabes 7 einschließt.
Dadurch wird dieses Licht am tJmfang des entsprechenden Stabes jeweils total reflektiert,
bis es durch die nicht dargestellte Außenflache wieder austritt. Um das zu erndglichen,
tnuß der Abstand der Innenstirnflächen von der Lichtquelle um so größer sein, je
gröber die Ausdehnung der Lichtquelle ist.