DE305405C

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Publication number: DE305405C
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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT;PATENT OFFICE;

Zur Berechnung der Beleuchtungsstärke von Flächen benutzt man in der Regel die ForrrielFor the calculation of the illuminance of surfaces one usually uses the Forrriel

E= -~ · cos J, E = - ~ cos J,

^rr

worin E die, gesuchte Beleuchtungsstärke, / die Lichtstärke in der Richtung nach einem Punkte der zu beleuchtenden Fläche, r den Abstand dieses Punktes von der Lichtquelle und i denwhere E is the desired illuminance / the light intensity in the direction towards a point on the surface to be illuminated, r is the distance of this point from the light source and i den

ίο Einfallswinkel des Lichtstrahles bedeuten. Die Berechnungsweise mit dieser »Punktbeleuchtungsformek ist verhältnismäßig sehr umständlich ; denn man muß dabei bestimmte Punkte auf der zu beleuchtenden Fläche auswählen, "die Lichtstärke der auf sie auftreffenden Lichtstrahlen der photometrischen Kurve oder dem photometrischen Körper entnehmen, die Abstände r abmessen, ihre Werte quadrieren, die Winkel i bestimmen, deren Cosinus bilden, dann endlich kann man die Beleuchtungsstärken der einzelnen Punkte berechnen, um schließlich aus diesen Werten unter Berücksichtigung der Flächengrößen, für die die Ejnzelwerte gelten sollen, den Mittelwert der Beleuchtungsstärke der ganzen Fläche zu bestimmen. ίο mean the angle of incidence of the light beam. The method of calculation with this »point lighting formek is relatively very cumbersome; because you have to select certain points on the surface to be illuminated, "take the light intensity of the light rays hitting them from the photometric curve or the photometric body, measure the distances r , square their values, determine the angles i , which form their cosines, then finite one can calculate the illuminance of the individual points in order to finally determine the mean value of the illuminance of the whole area from these values, taking into account the area sizes for which the individual values are to apply.

Viel einfacher scheint dagegen die Berechnung der Beleuchtungsstärke mit Hilfe der »Flächenbeleuchtungsformel«On the other hand, calculating the illuminance with the help of the "Area lighting formula"

ΦΦ

ρ ρ

zu sein, worin Φ der Lichtstrom ist, der auf die Fläche F auftrifft; der Quotient beider Größen, E, liefert ohne weiteres den gesuchten Mittelwert. Φ und F können dabei für die ganze zu beleuchtende Fläche oder auch für beliebig kleine Teile gelten, so daß man ähnlich wie bei Anwendung der Punktbeleuchtungsformel auch die Beleuchtungsstärke bestimmter Stellen der Fläche berechnen kann. Praktisch ist die Sache aber nicht so einfach, denn der Lichtstrom, der. auf eine Fläche von gegebenen Abmessungen und gegebener Lage relativ zur Lichtquelle auf trifft, ist so schwer zu bestimmen, daß. die Formel in der Praxis kaum angewendet wird. Ihre Benutzung zu ermöglichen und sogar leicht zu machen, ist der Zweck der im folgenden zu beschreibenden Erfindung.to be where Φ is the luminous flux impinging on surface F; the quotient of the two quantities, E, readily yields the mean value sought. Φ and F can apply to the entire area to be illuminated or to any small parts, so that, similar to the application of the point lighting formula, the illuminance of certain areas of the area can be calculated. In practice, however, the matter is not that simple, because the luminous flux that. encounters an area of given dimensions and given position relative to the light source is so difficult to determine that. the formula is rarely used in practice. To enable their use and even to make it easy is the purpose of the invention to be described below.

Eine Lampe, die einer punktförmigen Lichtquelle möglichst nahe kommt, also etwa eine kleine Glühlampe mit Spiralleuchtfaden, ist von einer durchsichtigen Glocke so umgeben, daß die Lichtquelle sich im Mittelpunkte !der Kugel befindet; Auf die Glocke sind in haltbarer Weise Striche aufgezeichnet, die den durch die Glocke dargestellten vollen Raumwinkel in kleine Teile teilen. Die Glocke bestehe z. B. aus Glas, in das mit Flußsäure Längen- und Breitengrade im Abstande von 10 zu io° eingeritzt sind. Die Ätzung soll dicht und die Striche, wenn «Buch fein, so doch breit genug sein, daß sie einen deutlichen Schatten noch auf größere Entfernungen werfen.. Das Ganze ist so angebracht, daß seine Lage relativ zu einer Fläche beliebig eingestellt werden kann.. Man kann zu dem Zwecke ein Gestell, das im wesentlichen aus einer wagerechten Platte mit einem senkrechten Stabe besteht, verwpnden; an dem Stabe ist ein Ausleger verschiebbar, der die durchsich- ·A lamp that comes as close as possible to a point light source, such as one small incandescent lamp with spiral filament, is surrounded by a transparent bell so that that the light source is in the center of the sphere; Lines are drawn on the bell in a durable manner that denote the Divide the full solid angle represented by the bell into small parts. The bell exists z. B. made of glass, in which with hydrofluoric acid degrees of longitude and latitude at intervals of 10 are scratched to io °. The etching should be dense and the lines, if “book fine, then at least be wide enough that it is clear Throwing shadows even at greater distances .. The whole thing is so appropriate that its Position relative to an area can be adjusted arbitrarily .. One can for the purpose a frame that consists essentially of a horizontal plate with a vertical Rod consists, use; is on the stick a slidable boom that allows the transparent

tige Kugel mit der Glühlampe trägt, und zwar in der Weise, daß Kugel und Lampe (die Immer eine Einheit bilden) noch um zwei zueinander senkrecht stehende wagerechte Achsen drehbar sind.term ball with the light bulb carries, in such a way that ball and lamp (which always form a unit) around two horizontal axes that are perpendicular to each other are rotatable.

Das so in seinen wichtigsten Teilen beschriebene Hilfsgerät wird in folgender Weise angewendet :The auxiliary device thus described in its main parts is used in the following manner :

Es sei die Horizontalbeleuchtung eines rechtwinkligen freien Platzes durch eine Lampe zu bestimmen, die in der Mitte des Platzes aufgehängt werden soll. Man zeichnet sich dann • den Platz mit allen Einzelheiten, den Fahrstraßen, Bürgersteigen, Straßenbahnen, Verkehrsinseln usw., maßstäblich auf ein Blatt Papier und legt dieses auf die wagerechte Platte des Geräts so auf, daß die Lampe sich mitten über dem Aufriß und in einer Höhe befindet, die. in dem für die Zeichnung gewählten Maßstabe gleich der Aufhängehöhe der Lampe über dem Erdboden ist. * Man kann auch, um in Übereinstimmung mit den vom Verbände Deutscher Elektrotechniker aufgestellten »Normalien für die Beurteilung der Beleuchtungsstärke« zu kommen, die Aufhängehöhe im gewählten Maßstabe um 1 m niedriger nehmen. Von dieser Lampe ist der Lichtstromkörper (photometrische Körper) bekannt; es sind also auch die Lichtströme bekannt, die durch jeden Raum winkel gehen, wie sie durch das Liniennetz auf der Glaskugel abgegrenzt. sind. Dieses Netz wirft nun seine Schatten auf das Papierblatt, so daß durch diese Schatten meßbar zu erkennen ist, welche Fläche des Papierblattes von einem Raumwinkel bestimmter Größe abgegrenzt, also auch von einem Lichtstrome bestimmter Größe getroffen wird. Es braucht nun nur noch ein solches Flächenstück gemessen zu werden; dann kann der Quotient • der Flächenbeleuchtungsformel berechnet, also die mittlere Beleuchtung ohne weiteres bestimmt werden. Statt auf diese Weise solche Teile des Platzes ins Auge zu fassen, die von gewissen Schattenstrichen abgegrenzt werden, kann man sich natürlich auch gewisse Teile des Platzes, z. B. eine Verkehrsinsel, oder auch den ganzen Platz vornehmen und aus den den Umrandungen dieses Teiles oder des ganzen Platzes am nächsten liegenden Schattenstrichen den Raumwinkel bestimmen, der von dem Platzteile oder dem ganzen Platze abgegrenzt wird. Je feiner die Raumwinkelteilung ist, um so genauer wird das möglichLet it be the horizontal lighting of a right-angled free space to be determined by a lamp that is hung in the middle of the square shall be. You then draw • the square with all its details, the routes, Sidewalks, trams, traffic islands etc., to scale on a sheet of paper and places this on the horizontal plate of the device so that the lamp is located in the middle of the front elevation and at a level equivalent to. in the one chosen for the drawing Scale is the same as the hanging height of the lamp above the ground. * Man can also to be in accordance with the set up by the Association of German Electrical Engineers »Standard parts for assessing the illuminance«, the suspension height Take it 1 m lower in the selected scale. From this lamp is the luminous flux body (photometric body) known; so there are also the luminous fluxes known that go through every room angle, as they go through the network of lines on the glass ball delimited. are. This net now casts its shadow on the sheet of paper, like this that through these shadows can be seen measurably which area of the paper sheet of delimited by a solid angle of a certain size, thus also by a certain luminous flux Size is hit. Now only such a patch needs to be measured; then the quotient • the area lighting formula is calculated, ie the mean lighting is easily determined will. Instead of focusing on those parts of the square that are covered by If certain shadows are delimited, you can of course also look at certain parts of the place, e.g. B. a traffic island, or make the whole place and off the shadow lines closest to the borders of this part or the entire square Determine the solid angle that is delimited by the part of the square or the whole square. The finer the solid angle division is, the more precisely it becomes possible

sein. Aber die Übereinstimmung braucht nicht groß zu sein, denn der Quotient von Φ und F wird auch dann noch die gesuchte mittlere Beleuchtung geben, wenn das vom Raumwinkel abgegrenzte Flächenstück F und damit auch der zugehörige Lichtstrom Φ etwas größer oder kleiner ist als der betrachtete Platzteil. Wichtiger ist es, daß der Raumwinkel gegen die wahre Begrenzung des Platzteiles, dessen Beleuchtungsstärke bestimmt werden soll, nicht einseitig verschoben ist und das ist leicht zu vermeiden.be. But the correspondence does not have to be great, because the quotient of Φ and F will still give the sought-after mean lighting if the area F delimited by the solid angle and thus also the associated luminous flux Φ is slightly larger or smaller than the part of the space under consideration. It is more important that the solid angle is not shifted on one side with respect to the true delimitation of the part of the square, the illuminance of which is to be determined, and that is easy to avoid.

Soll die Vertikalbeleuchtung einer Ebene, z. B. eines Hauses oder eines Hausteiles, etwa eines Reklameschildes, ,bestimmt werden, so ist entweder ein der Ebene maßstäblich entsprechendes Flächenstück im richtigen Abstande senkrecht von der Lampe aufzustellen oder die Glasglocke um 90 ° aus ihrer senkj rechten Lage gegen das wagerechte Papierblatt zu drehen und im übrigen ebenso zu verfahren, wie man es zur Bestimmung der Horizontalbeleuchtung getan hat.If the vertical lighting of a level, e.g. B. a house or part of a house, for example of a billboard,, are determined, either is one that corresponds to the scale of the plane Set up the patch at the correct distance vertically from the lamp or the bell jar by 90 ° from its lower position to turn right position against the horizontal sheet of paper and otherwise also to proceed as you did to determine the horizontal lighting.

Das Gerät regt zur Berechnung von Beleuchtungsstärken in Fällen an, an deren Behandlung man bisher kaum gedacht hat, die aber sehr wohl eine technische Behandlung verdienen. So kann man z. B. die mittlere Beleuchtungsstärke" eines Standbildes mit seiner Hilfe leicht in der Weise bestimmen, daß man eine Fläche in Betracht zieht, deren Umgrenzung mit der des Standbildes, wie es von der Lichtquelle aus gesehen wurde, mit ziemlich mäßiger Annäherung übereinstimmt, die aber von Schattenlinien des Gradnetzes begrenzt wird. Natürlich kann man auch den von dem Standbilde oder sonst einem zu beleuchtenden Gegenstande abgegrenzten Raumwinkel und von ihm aufgenommenen Lichtstrom genau bestimmen; je feiner die Einteilung der Glaskugel in kleine Raumwinkelteile ist, um so leichter wird diese Bestimmung unmittelbar auszuführen sein. Sind vielleicht nur die Schattenstriche der gröberen und nicht die der feineren Einteilung deutlich, so kann man auch so verfahren _i daß man mit einem auf Glas schreibenden Stifte auf der Glaskugel einen Linienzug in der Weise aufzeichnet, daß der Schatten der Schreibstiftspitze immer auf der Grenzlinie der Silhouette des zu beleuchtenden Körpers, z. B. des Standbildes, entlangfährt. The device encourages the calculation of illuminance levels in cases that have hardly been thought of up to now, but which deserve technical treatment. So you can z. B. can easily determine the mean illuminance "of a still image with its help in such a way that one takes into account an area whose boundaries coincide with that of the still image as seen from the light source with a fairly moderate approximation, but that of Of course, the solid angle delimited by the still image or any other object to be illuminated and the luminous flux absorbed by it can also be precisely determined; the finer the division of the glass sphere into small solid angle parts, the easier this determination will be to carry out directly . Are perhaps only the shadow lines of the coarser and not the finer classification significantly, so it is also so doing _i that you record with a writing on glass pins on the glass sphere a trace in such a way that the shadow of the pen tip always on the borderline the silhouette of the body to be illuminated, e.g. de s still image, drives along.

Das hiermit in seinen Grundzügen beschriebene Hilfsgerät kann natürlich noch in mancherlei Weise ausgestaltet und verbessert sein, ohne daß dadurch das Wesen der Erfindung berührt würde. So kann z.B. der senkrechte Stab, an dem Lampe und Glaskugel· verschiebbar sind, mit einer Teilung versehen werden, die den Abstand zwischen Leuchtpunkt und Ebene abzulesen gestattet. Diese Teilung kann eine Wurzelteilung sein, so daß bei Einstellung des Auslegers auf die Marke 2 die Beleuchtungsstärken, die von demselben Lichtstrome hervorgerufen, also auf dem durch dieselben Schattenstriche abgegrenzten Flächenteile erzeugt werden, halb so- groß sind, als wenn der Ausleger auf der Marke 1 steht. Es kön-The auxiliary device described here in its basic features can of course still be used in many ways Wise designed and improved without affecting the essence of the invention would be touched. For example, the vertical rod on which the lamp and glass ball can be moved are to be provided with a graduation that defines the distance between the luminous point and Permitted to read the level. This division can be a root division, so that when hiring of the boom to mark 2 the illuminance levels obtained from the same luminous flux caused, i.e. generated on the surface parts delimited by the same shadow lines are half as large as when the boom is on mark 1. It can

nen ferner Teilkreise angebracht sein, auf denen man die Verdrehung der Lampe und Kugel gegen ihre ursprüngliche senkrechte Stellung ablesen kann. Der Ausleger kann auch fest an dem senkrechten Stabe sitzen, während eine wagerechte, vielleicht auch drehbar angebrachte Tafel an ihm nach oben und unten verschiebbar ist. Die Tafel kann mit Millimeterteilung versehen seih, so daß manNEN further pitch circles be attached, on which you can see the rotation of the lamp and Can read the ball against its original vertical position. The boom can also sit firmly on the vertical rod, while a horizontal one, perhaps also rotatable attached panel is slidable up and down on it. The board can with Millimeter graduation is provided so that one

ίο die von den einzelnen Raumwinkeln eingeschlossenen Elächenstücke leicht abmessen kann. Die einzelnen Raumwinkelteile können auf der Glaskugel beziffert oder sonstwie gekennzeichnet sein, so daß man den zu einem jeden Winkel gehörigen Lichtstrom schnell und mit Zuverlässigkeit feststellen kann. Für den Fall, daß in der wirklichen Beleuchtungsanlage immer dieselbe Lichtquelle benutzt wird, kann auch' jedem Raum winkel der zugehörige Lichtstrom auf der Glasglocke gleich angeschrieben werden oder je durch eine dem Lichtstrome proportionale (den Raumwinkelteil ausfüllende) Zahl von Punkten gekennzeichnet werden; oder es kann schließlich auch der volle Raumwinkel in solche (ungleiche) Teile geteilt sein, daß durch jeden Teil derselbe Lichtstrom hindurchgeht. Es kann eine Einrichtung angebracht sein, durch die der Fußpunkt des vom Leuchtpunkte auf die Ebene gefällten Lotes jederzeit bezeichnet wird usf. Schließlich kann man das Gerät auch für die Beleuchtungsberechnung unter Anwendung mehrerer Lampen ausbilden, indem man mehrere Lampen und Glocken der beschriebenen Art über einer Tafel anbringt und die Lampen, weil die ,Schatten der verschiedenen Winkelnetze sonst nicht deutlich' sichtbar sein würden, einzeln brennen läßt.. Selbstverständlich kann man die Aufgabe, die Beleuchtungsstärke durch mehrere Lampen zu ermitteln, auch mit dem einfachen Gerät lösen, indem man die Lampe relativ zur zu beleuchtenden Fläche immer in eine neue Lage bringt, wie es jede zur Beleuchtung zu verwendende. Lampe verlangt.ίο those enclosed by the individual solid angles Can easily measure pieces of surface. The individual solid angle parts can be numbered or otherwise marked on the glass ball so that the luminous flux associated with each angle can be determined quickly and reliably. For the case that the same light source is always used in the real lighting system The corresponding luminous flux on the bell jar can also be the same for every room angle or by a proportional angle to the luminous flux (the solid angle part filling in) number of points are marked; or it can eventually the full solid angle can also be divided into such (unequal) parts that each part is the same Luminous flux passes through. There may be a device through which the The base of the plumb bob fell on the plane from the luminous point at any time becomes etc. Finally, the device can also be used for lighting calculation Train application of multiple lamps by using multiple lamps and bells of the type described above a board and the lamps, because the, shade of the different Otherwise, angular nets would not be clearly visible, can be burned individually. Of course you can do the job of increasing the illuminance by using multiple lamps determine, even with the simple device, solve by placing the lamp relative to the always puts the illuminating surface in a new position, as it does each to illuminate using. Lamp required.

Claims

Patent-to sayings:

1. Auxiliary device for use in lighting calculations, characterized in that a point-like light source as possible in the center of a sphere is attached, the surface of which is divided into small parts by impermeable lines is divided so that the shadows of these dividing lines are on a plane on which the object to be illuminated or the surface to be illuminated is depicted, or also on a model of this object or finally also on this object itself and Let the solid angle recognize and allow to measure that of the to be illuminated Areas or objects is delimited.

2. Auxiliary device described in claim 1 Kind, characterized in that on the divided spherical surface the luminous fluxes flowing through the individual Räumwinkelteile by numbers or by points, the number of which is proportional to the strength of these luminous fluxes, indicated according to their size.

3. A method for lighting calculation, characterized / that the The solid angle is recorded on the transparent sphere with a pen whose tip always casts its shadow on the boundary of the object to be illuminated during the recording throws, in which case the angular division on the ball does not involve shadow-throwing Strokes needs to be executed.