DE4008098A1 - Beleuchtungskoerper mit reflektor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Beleuchtungskörper mit einer stabförmigen Lampe, wie Leuchtstoffröhre, und einem die emittierten Lichtstrahlen ausrichtenden Reflektor.

Ein Beleuchtungskörper mit der größten Bedeutung für die Praxis ist die Leuchtstofflampe. Ihre weite Verbreitung verdankt sie in erster Linie den folgenden Eigenschaften: hohe Lichtausbeute, lange Lebensdauer, große Auswahl an Lichtfarben, genü­ gende bis sehr gute Farbwiedergabe-Eigenschaften, weiche, schattenarme Beleuchtung und große Auswahl an Leistungsstufen. Um optimale Betriebsverhält­ nisse zu erzielen, werden Leistung, Länge und Durchmesser aufeinander abgestimmt. Deshalb vari­ ieren die Abmessungen von Leuchtstofflampen ver­ schiedener Leistung meist sehr stark.

Die Standardausführung in Stabform hat höhere Lichtausbeute als bei den anderen Formen.

Ein Nachteil derartiger Beleuchtungskörper liegt jedoch in der relativ niedrigen Leuchtdichte, da die Lichtstrahlen gleichmäßig in radialer Richtung emittiert werden.

Daher werden den Leuchtstofflampen Reflektoren zu­ geordnet, wodurch die Lampen in einem begrenzten Winkelbereich den größten Teil ihres Lichtstromes abstrahlen. Dabei sind zwei grundlegende Arten von Reflektoren bekannt. Zum einen der trogförmige Re­ flektor mit U-bis V-förmigem Querschnitt, innerhalb des­ sen die Leuchtstofflampe angeordnet ist. Zum anderen ist der Innenreflektor bekannt, der z. B. als auf die Innenfläche der Lampe aufgedampfte Reflexschicht ausgebil­ det ist. In beiden Fällen strahlt die Leuchtstofflampe den größten Teil ihres Lichtstromes in einem begrenzten Winkelbereich von größer als 90° aus. Hierdurch ergibt zwar eine gewisse Konzentration der Leuchtdichte, die für die übliche Beleuchtung z. B. von Arbeitsplätzen aus­ reichend ist.

Es gibt jedoch Anwendungsfälle, bei denen eine noch stärkere Konzentration des Lichtes benötigt wird, ohne daß dabei auf die Vorteile einer Leuchtstoff­ röhre verzichtet werden soll.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Beleuchtungskörper der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß praktisch die gesamte Lichtausbeute in einem schmalen Lichtbündel konzen­ triert ist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit Hilfe der Merkmale des kennzeichenden Teils des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der Reflektor des erfindungsgemäßen Beleuchtungs­ körpers ist um fast den gesamten Umfang der Lampe herumgelegt und läßt lediglich einen gemessen am Durchmesser der Lampe schmalen Schlitz offen. Das allein aber bringt noch nicht die gewünschte Kon­ zentration des Lichtes auf ein schmales Leuchtband des Lichtaustrittsspaltes, insbesondere dessen Randes, der aus zwei konvex geformten, sich gegen­ überliegenden Reflektorflächen besteht, ergibt sich im Leuchtfeld eine um etwa das Dreifache gestei­ gerte Helligkeit. Das hat seinen Grund darin, daß im Gegensatz zum oben beschriebenen Innenreflektor, bei dem sich das Lichtbündel auffächert, beim er­ findungsgemäßen Beleuchtungskörper auch die Rand­ strahlen von den konvexen Flächen in Richtung auf die Bündelmitte reflektiert werden und zwar derart, daß wie bei einem Konvexspiegel die reflektierten Strahlen von einem Ort außerhalb des Spiegels zu kommen scheinen, der in etwa im Mittelpunkt des sphärischen Spiegels liegt. Grob kann man daher sagen, daß sich das resultierende Lichtbündel aus dem direkt von der Lampe durch den Spalt fallenden Licht und aus den an den konvexen Flächen reflek­ tierten, scheinbar seitlich vom Beleuchtungskörper kommenden Lichtstrahlen zusammensetzt.

In einer einfachen Ausführungsform der Erfindung ist der Reflektor einstückig ausgebildet (Anspruch 2). Die Lampe kann dann zum Auswechseln seitlich in das Reflektorprofil eingeschoben werden. Es ist aber auch möglich, den Reflektor aus elastischem Material zu fertigen, so daß er radial auf die Lampe aufgesteckt werden kann.

Gemäß dem Merkmal des Anspruchs 3 besteht zudem die Möglichkeit, den Reflektor als Folie auszubilden, und die Folie direkt auf der Lampe zu fixieren. Derartige Reflektoren sind in der Herstellung billig, so daß bei einer defekten Lampe der Verlust des Reflektors nicht ins Gewicht fällt.

In einer weiteren Ausführungsform, wie sie im An­ spruch 4 offenbart ist, ist der Reflektor aus mehreren Teilen aufgebaut, einem Dachreflektor und zwei symmetrischen Seitenreflektoren. Dabei stimmen die Seitenreflektoren in ihrer Ausgestaltung mit den Schenkeln des aus Anspruch bekannten Reflek­ tors überein und bilden den mit konvexen Flächen abgegrenzten Austrittsspalt. Die dem Austrittsspalt entgegengesetzten Ränder der Seitenreflektoren lassen einen Abstand zwischen sich, der von dem Dachreflektor überspannt wird.

Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, daß das entgegengesetzt zum Austrittsspalt emittierte Licht an dem Dachreflektor, dessen Wölbung einen größeren Radius als die die Lampen umschließenden Schenkel der Seitenreflektoren aufweist, direkt auf den Austrittsspalt reflektiert wird. Dabei wird durch den größeren Radius des Dachreflektors und durch den definierten Abstand der Reflektorober­ fläche vom Leuchtzentrum der Lampe der Austritts­ voll ausgeleuchtet, Diese optimierte und konzen­ trierte Strahlenbündel wird dann am Austrittsspalt durch die von den konvexen Reflektorflächen der Sei­ tenreflektoren kommenden Lichtstrahlen überlagert, wodurch die Helligkeit weiter gesteigert wird.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel können gemäß Anspruch 5 die Seitenreflektoren aus auf der Lampe fixierten Folien gebildet sein.

Gemäß dem Anspruch 6 findet ein derartig ausgebil­ deter Beleuchtungskörper bevorzugt Verwendung in von einer Videokamera überwachten Sortieranlagen für Stückgüter.

So werden auf einem Förderband unter der Kamera z. B. Schrauben vorbeigeführt. Die Videokamera detektiert dabei die Schrauben, die Mängel aufwei­ sen, die dann ausgesondert werden.

Hierfür ist eine Lichtquelle erforderlich, die eine hohe Lichtausbeute garantiert, damit das Sichtfeld der Kamera optimal auf der gesamten Förderband­ breite ausgeleuchtet ist, sowie eine weiche, schat­ tenarme Beleuchtung ergibt, die dafür sorgt, daß jede einzelne Schraube ohne störenden Schattenwurf durch benachbarte Schrauben von der Kamera erkannt werden kann. Diese beiden Kriterien werden von einer Leuchtstofflampe zwar erfüllt, aber erst durch die Ausgestaltung des Reflektors gemäß der Erfindung ist auch das Kriterium der hohen Leucht­ dichte erfüllt.

Dabei ist alternativ vorgesehen, daß sich Kamera und Lichtaustrittsspalt gegenüberstehen und die Meßobjekte wie z. B. die Schrauben sich zwischen ihnen bewegen.

Oder Kamera und Beleuchtungskörper sind schräg nebeneinander angeordnet, wobei sich die optische Achse der Kamera und das auf den Austrittsspalt ge­ fällte Lot am Ort des Meßobjektes schneiden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeich­ nung dargestellt und näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung und schema­ tisiert einen Beleuchtungskörper gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 einen Querschnitt des Beleuchtungskörpers,

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform der Erfindung im Querschnitt und

Fig. 4 und 5 alternative Anordnungen des erfin­ dungsgemäßen Beleuchtungskörpers gemäß Fig. 1 in einer optischen Sortieranlage.

In den Figuren ist der Beleuchtungskörper allgemein mit dem Bezugszeichen (1) bezeichnet. Schematisch ist eine stabförmige Lampe (2) dargestellt, z. B. eine Leuchtstofflampe.

Um den Umfang der Lampe (2) herum ist ein Reflektor (3) angeordnet, der im Schnitt etwa hufeisenförmig ausge­ bildet ist. Während sich der Reflektor (3) über einen großen Winkelbereich (4) konzentrisch zur Lampenlängs­ achse erstreckt, entfernen sich die Schenkel (5) und (6) des Reflektors (3) von der Lampenoberfläche, laufen aufeinander zu, um sich dann in einem Abstand (a) wieder voneinander zu entfernen. Die dabei entstehenden konvexen Reflektorflächen (7 und 8) begrenzen einen Lichtaustritts­ spalt (9). Die Krümmung der konvexen Flächen (7 und 8) weist dabei einen wesentlich geringeren Radius auf als die Krümmung des sich konzentrisch um die Längsachse der Lampe (2) erstreckenden Reflektorteils. Die von der Licht­ quelle (2) emittierten Lichtstrahlen werden nun teils direkt durch den Spalt (9) gesandt, teils nach vorheriger Reflektion am konzentrischen Teil des Reflektors (3). Dabei werden die Randstrahlen so von den konvexen Flächen (7, 8) des Austrittsspalts (9) reflektiert, als wenn sie von aus zwei neben dem Beleuchtungskörper (1) angeord­ neten Lichtquellen stammen würden. Das aus dem Spalt (9) austretende Licht setzt sich somit aus drei Teilbündeln zusammen, was zu einer erheblich erhöhten Helligkeit führt.

In der Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform der Erfin­ dung dargestellt. Im Unterschied zum Beleuchtungskörper nach Fig. 1 und 2 ist der Reflektor (3) mehrteilig ausge­ bildet. Er besteht aus zwei symmetrischen Seitenreflek­ toren (10 und 11), die im Querschnitt in etwa die gleiche Ausgestaltung wie der Reflektor gemäß Fig. 1 und 2 aufwei­ sen. Die dem Austrittsspalt (9) entgegengesetzten Ränder (12 und 13) der Seitenreflektoren (10 und 11) lassen einen Spalt (14) zwischen sich, der von einem sattelför­ migen Dachreflektor (15) im Abstand zu den Seitenreflek­ torrändern (12 und 13) überdeckt wird. Der Krümmungsra­ dius des Dachreflektors (15) ist größer als der Krümmungs­ radius der zur Lampenachse konzentrischen Seitenreflektor­ teile (10 und 11). Das bewirkt, daß das durch den Spalt (14) emittierte Licht an der konkaven Fläche des Dachre­ flektors (15) so reflektiert wird, daß es ein Bündel bildet, das im Lichtaustrittsspalt (9) eine Breite auf­ weist, die der Breite (a) des Spaltes (9) entspricht. In erster Näherung kann somit gesagt werden, daß sich dem direkt durch den Austrittsspalt (9) emittierten Licht neben den von den konvexen Reflektoroberflächen (7, 8) reflektierten Lichtstrahlen noch das vom Dachreflektor (15) kommende Licht überlagert, so daß die zur Verfügung gestellte Helligkeit noch verstärkt wird.

Wie aus der Fig. 4 hervorgeht, kann ein derartiger Be­ leuchtungskörper (1) einer Videokamera (16) gegenüber aufgestellt sein, die zu sortierende Gegenstände detek­ tiert, die sich zwischen Kamera (16) und Beleuchtungs­ körper (1) am Objektiv der Kamera (16) vorbeibewegen.

In der Fig. 5 ist eine alternative Anordnung von Beleuchtungskörper (1) und Kamera (16) dargestellt, bei der der Beleuchtungskörper (1) schräg seitlich neben der Kamera (16) angeordnet ist, derart, daß sich die optische Achse der Kamera (16) und das auf den Austrittsspalt (9) gefällte Lot am Ort des Gegenstandes (10) schneiden.

Claims (6)

1. Beleuchtungskörper mit einer stabförmigen Lampe, wie z. B. Leuchtstofflampe und einem die emittierten Lichtstrahlen ausrichtenden Reflektor, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Reflektor (3) die stabförmige Lampe (2) in axialer Richtung umgibt und eine schlitzförmige Lichtaustrittsöffnung (9) aufweist, die sich parallel zur Längsachse der Lampe (2) er­ streckt und durch die aufeinander zulaufenden Schen­ kel des Reflektors (3) gebildet ist, die an ihren Enden (7, 8) im Anschluß an die größte Annäherung (a) der Schenkel unter einem Radius, der kleiner als der Krüm­ mungsradius des Reflektors (3) ist, entgegengesetzt zu dieser Krümmung umgebogen sind.

2. Beleuchtungskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Reflektor (3) einstückig ausgebildet ist.

3. Beleuchtungskörper nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Reflektor (3) aus einer auf der Lampe (2) fixierten Folie besteht.

4. Beleuchtungskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Reflektor (10, 11, 15) mehrteilig ausge­ bildet ist und aus einem sattelförmigen Dachreflektor­ teil (15) und zwei zueinander symmetrischen, im Schnitt in etwa S-förmigen Seitenreflektoren (10, 11) gebil­ deten schlitzförmigen Lichtaustrittsöffnung (9) in ei­ ner durch die Längsachse der Lampe und die Längsachse des Dachreflektors (15) aufgespannten Ebene liegt und der Dachreflektor (15) mit seinen Seitenkanten die der schlitzförmigen Lichtaustrittsöffnung (9) entgegen­ gesetzten Ränder (12, 13) der Seitenreflektoren über­ lappt, wobei der Krümmungsradius des Dachreflektors (15) größer ist als der Krümmmungsradius der Seitenre­ flektoren (10, 11).

5. Beleuchtungskörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Seitenreflektoren von teilweise auf dem Umfang der Lampe aufgebrachten Folien gebildet sind.

6. Verwendung des Beleuchtungskörpers nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 als Lichtquelle in einer von einer Videokamera überwachten Anlage zur optischen Oberflächenprüfung, Geometrieerfassung und Vollständigkeitsprüfung.