DE4205069A1 - Reflektorsystem fuer einen beleuchtungskoerper - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Reflektorsystem für einen Beleuchtungskörper, insbesondere zur gleichmäßigen Ausleuchtung besonderer Nutzungsflächen unter Berücksichtigung der Blendungsbegrenzung. Die Erfindung betrifft besonders ein Reflektorsystem, in das eine Lampe von unten einsetzbar ist.

Der Bedarf zur Schaffung neuer Reflektorsysteme liegt beleuch­ tungstechnisch vor allem in architektonisch repräsentativen Bereichen, wo einerseits ein großer Lichtkomfort bezüglich Blendungsfreiheit und hoher Farbwiedergabequalität und andererseits die dekorative Komponente des Beleuchtungskörpers selbst vordergründig sind. Derartige Beleuchtungskörper sind einzeln zur Beleuchtung eines Objektes, aber auch zusammengefaßt zu einem Ensemble zur Ausleuchtung von Räumen unterschiedlicher Größe und dergleichen einsetzbar.

Die dabei gebräuchlichsten Reflektoren besitzen bei Verwendung in Leuchten, die einen großen Ausstrahlungswinkel aufweisen sollen, Ellipsenform und bei Nutzung in Leuchten, die einen relativ kleinen Ausstrahlungswinkel aufweisen sollen, Parabelform. Auch Kombinationen beider Formen sind bekannt, wobei in allen Fällen die Möglichkeiten, die Verteilung des aus der jeweiligen Leuchte austretenden Lichtes nach Bedarf zu gestalten, durch festgelegte Parameter der Ellipse bzw. Parabel und Leuchtenrandbedingungen, wie Art der Lichtquelle, Öffnungsdurchmesser, Tiefe, erheblich eingeschränkt sind.

Zur Realisierung eines einfachen Lampenwechsels wurde bereits vorgeschlagen, daß die Lampe von unten in den Reflektor ragt. Dies bewirkt aber in nachteiliger Folge, daß bei Gebrauch zuvor beschriebener Reflektoren das ausgestrahlte Licht zur Lampe zurückgeworfen wird und die Lampenfassung einen Schatten auf die Nutzungsebene wirft.

Der aus der EP-A 02 86 333 bekannte Reflektor, der aus einem elliptischen und einem halbkugelförmigen Teil zusammengefügt ist, streift vorstehendes Problem zwar auch, ordnet seine Konstruktion aber fast ausnahmslos dem Einkoppeln von Licht in ein Lichtleitkabel unter, so daß die Form der Reflektorabschnitte zur Erzielung einer gleichmäßigen Beleuchtungsstärke über eine zu beleuchtende Fläche nicht genauer definiert zu werden bräuchte.

Des weiteren ist aus der EP-A 00 76 243 ein Reflektor bekannt, der umfänglich in wenigstens drei Teilbereiche aufgeteilt ist, die ineinander greifen, wobei der Reflektor einer Kurve (K) in der vertikalen Ebene im mittleren Bereich der verschiedenen Teilbereiche folgt. Jeder der Teilbereiche besteht aus zwei relativ entgegengesetzten Sektoren, die ausgehend von der Kurve (K) in den horizontalen Ebenen in Form kreisförmiger Bögen gebogen sind, so daß letztendlich alles Licht neben dem Zentrum des Reflektors reflektiert wird.

Obwohl die Kurve (K) nicht näher beschrieben ist, ist deutlich erkennbar, daß mit diesem Reflektor nur eine horizontale Ablenkung erfolgt. Offensichtlich ist dabei der Reflektor in Form eines Parabelabschnittes so gestaltet, daß eine parallele Abstrahlung erfolgt. Damit kann keine gleichmäßige Flächenauslegung erhalten werden.

Beide vorstehende Lösungen besitzen die gemeinsamen Nachteile einer relativ aufwendigen Herstellung und der Nichtgewährleistung einer gleichmäßigen Lichtverteilung auf Nutzungsflächen mit bedarfsweise hoher Lichtausbeute.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Reflektorsystem zur Verfügung zu stellen, das unabhängig von Leuchtenrandbedingungen eine stets gleichmäßige Ausleuchtung der Nutzungsebene gewährleistet. Auch soll damit vermieden werden, daß eine Verschattung auf der Nutzungsebene durch eine von unten in den Reflektor ragende, leicht auswechselbare Lampe einschließlich Fassung auftritt. Von der Lampe ausgestrahltes Licht soll nicht auf diese zurückgeworfen und damit eine gleichmäßige Beleuchtungsstärke - bei Halogenlicht mit hoher Farbwiedergabequalität - über die zu beleuchtende Fläche gewährleistet werden.

Diese Aufgabe wird mit einem Reflektorsystem gelöst, bei dem sich die Geometrie des Reflektors 3 unter Erfassung des zonalen Lampenlichtstromes gemäß der Formel

γ (n+1) = arctan (((tan γ (n))ˆ2+/-dphi/(π _* hˆ2 _* Em))ˆ(1/2))

bestimmt.

Hierin bedeuten:

γ (n+1) Steigung der algorithmisch folgenden Reflektortangente
γ (n) Steigung der bekannten bzw. vorgegebenen Reflektortangente
dphi Lichtstrom der Lampe im zur Berechnung stehenden Raumwinkelbereich entsprechend Leuchtmittelkatalog
π Kreiszahl 3,1415 . . .
h Entfernung der Nutzungsebene und
Em gewünschte mittlere Beleuchtungsstärke bzw. Ergebnis aus max. Strahlungswinkel und Entfernung h der Nutzungsebene.

Mit einem Reflektorsystem der angegebenen Art wird eine stets gleichförmige Ausleuchtung der Nutzungsebene gewährleistet.

Dieses Reflektorsystem eignet sich insbesondere in Verbindung mit einem Beleuchtungskörper, bei dem die Lampe von unten in den Reflektor hineinragt.

Besonders günstig dabei ist, daß eventuelle Fertigungsfehler in einem Abschnitt vom anderen kompensierbar sind.

Für eine optimale Lichtverteilung bedingt die Unterteilung in zwei Reflektorabschnitte, daß sich die Vorzeichen im Klammerausdruck unter der Wurzel entsprechend ändern.

Aus dem Schnitt der jeweiligen Reflektortangentengleichung mit den Lampenstrahlen und der darin enthaltenen Lichtmenge sind von einem Lampenkonstrukteur die konkreten Reflektorkoordinaten errechenbar. Weiters ist bei Anwendung vorstehender erfinderischer Lehre durch entsprechende Wahl der Reflektortangentengleichung die reflektierte Strahlung in der Weise beeinflußt, daß sie an der Lampenfassung vorbei geht, wobei die normalerweise gegebene Verschattung aufgehoben wird.

Da gemäß der Erfindung der beschriebene Reflektor insbesondere Bestandteil eines dekorativen Beleuchtungskörpers sein soll, ist bei Anbringung eines Dekorelementes, vorzugsweise aus geschliffenem Bleikristall, unterhalb der Lampenfassung die darauf gerichtete Strahlung auf dieselbe Art dosierbar, so daß sowohl die gewünschte Dispersion (Farbzerlegung) als auch die entsprechende Helligkeit ohne Blendungseffekte auftritt.

Im folgenden wird der erfindungsgemäße Reflektor als Bestandteil eines dekorativen Beleuchtungskörpers anhand der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Dabei ist gemäß der Zeichnung der dekorative Beleuchtungskörper, welcher eine gleichmäßige Ausleuchtung der Nutzungsfläche unter Berücksichtigung der Blendungsbegrenzung ermöglicht, in seiner Gesamtheit schematisch dargestellt und mit dem Bezugszeichen 1 versehen. Dieser besteht im wesentlichen aus einem Lampengehäuse 2, dessen offene Seite der darin eingesetzte, optimal gestaltete Reflektor 3 überragt. Die Reflektorform entsteht durch Rotation einer speziellen, weiter unten näher beschriebenen, Kurve um die op­ tische Achse 4. Die auf der optischen Achse 4 befindliche Lampe 5 - hier eine Halogenlampe - ragt mit ihrer Fassung 6 von unten - ausgehend vom Mittelpunkt des größten Reflektoröffnungsdurchmessers bis kurz unterhalb des Scheitelpunktes - in den Reflektor 3 hinein und ist mit Hilfe eines Lampenbügels 7 mit dem Lampengehäuse 2 lösbar verbunden. Dazu sind für einen einfachen Lampen-wechsel in bevorzugter Weise Magnethalter 8 über Isolierhülsen 9 angebracht, welche in sich nach außen erstreckende Schenkel des Lampengehäuses 2 eingepaßt sind und mit Permanentmagneten des Lampenbügels 7 korrespondieren. Während der so zu befestigende Lampenbügel 7 gleichzeitig zur Stromversorgung der Lampe 5 dient, fungieren die Isolierhülsen 9 als Zentrierelemente, wodurch eine ausreichend genaue Brennpunktlage der Lampe 5 im Reflektor 3 sichergestellt ist.

Da die besagten konstruktionsbedingten Vorteile, wie beispielsweise werkzeugloser Lampenwechsel durch Abziehen des Lampenbügels 7 mit der Hand, verbunden mit deutlich verringertem Aufwand in der Wartung bei wesentlich niedrigeren Betriebskosten, nicht zu Lasten einer ebenfalls gewünschten gleichmäßigen Lichtverteilung mit hoher Lichtausbeute gehen dürfen, muß die normalerweise durch das Einsetzen der Lampe 5 von unten bei Betrieb des Beleuchtungskörpers gegebene Verschattung überwunden werden. Demzufolge ist der Reflektor 3 im gezeigten Ausführungsbeispiel geometrisch so gestaltet, daß die ursprünglich von der Lampe 5 abgegebenen und an speziell geformten Reflektorabschnitten reflektierten Lichtstrahlen an dieser vorbeiführen, wie dies in der Zeichnung links neben der optischen Achse 4 gezeigt ist.

Zur Erzielung der gleichmäßigen Ausleuchtung einer Nutzungsfläche wird im Rahmen der Erfindung der Reflektor 3 mathematisch in zwei Abschnitte zerlegt, die jeweils den ganzen Strahlungsbereich überstreichen. Generell läßt sich mit der angegebenen Formel die Geometrie des Reflektors beliebig und unabhängig davon bestimmen, wie die Lampe eingesetzt ist. Das Reflektorsystem kann in ein, zwei oder mehrere Abschnitte zerlegt werden. Bei den hier gezeigten Einbaustrahlern ergibt sich das Optimum bei zwei Abschnitten. Gemäß der erfindungsgemäßen Lehre sind diese Abschnitte nach folgender Raumwinkeltransformation der von der Lampe 5 abgegebenen Strahlung und unter Erfassung des zonalen Lampenlichtstromes definiert:

γ (n+1) = arctan (((tan γ (n))ˆ2+/-dphi/(π _* hˆ2 _* Em))ˆ(1/2))

Hierin bedeuten:

γ (n+1) Steigung der algorithmisch folgenden Reflektortangente
γ (n) Steigung der bekannten bzw. vorgegebenen Reflektortangente
dphi Lichtstrom der Lampe im zur Berechnung stehenden Raumwinkelbereich entspr. Leuchtmittelkatalog
π Kreiszahl 3,1415 . . .
h Entfernung der Nutzungsebene und
Em gewünschte mittlere Beleuchtungsstärke bzw. Ergebnis aus max. Strahlungswinkel und Entfernung h der Nutzungsebene.

Das in der dargestellten Ausführungsform unterhalb der Lampenfassung 6 befestigte Dekorelement 10 aus geschliffenem Bleikristall ermöglicht, die durch die "Darklight"-Technik gegebenen Nachteile mit einer entsprechend dosierten Verteilung des Lichtes auf Vertikalflächen aufzuheben.

Claims (8)

1. Reflektorsystem für Beleuchtungskörper, bei dem ein Reflektor innerhalb eines Lampengehäuses angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Geometrie des Reflektors (3) unter Erfassung des zonalen Lampenlichtstromes, gemäß der Formel γ (n+1) = arctan (((tan γ (n))ˆ2+/-dphi/(π _* hˆ2 _* Em))ˆ(1/2)),worin
γ (n+1) Steigung der algorithmisch folgenden Reflektortangente
γ n Steigung der bekannten bzw. vorgegebenen Reflektortangente
dphi Lichtstrom der Lampe im zur Berechnung stehenden Raumwinkelbereich entsprechend Leuchtmittelkatalog
π Kreiszahl 3,1415 . . .
h Entfernung der Nutzungsebene und
Em gewünschte mittlere Beleuchtungsstärke bzw. Ergebnis aus max. Strahlungswinkel und Entfernung h der Nutzungsebene
bedeuten, bestimmt.

2. Reflektorsystem für einen Beleuchtungskörper (1), bei dem ein Reflektor (3) innerhalb eines Lampengehäuses (2) angeordnet ist und in den von unten eine Lampe (5) hineinragt, welche mittels eines Lampenbügels (7) im Mittelpunkt des größten Öffnungsdurchmessers gefaßt ist, wobei sich die Geometrie des Reflektors (3) unter Erfassung des zonalen Lampenlichtstromes, gemäß der Formel γ (n+1) = arctan (((tan γ (n))ˆ2+/-dphi/(π _* hˆ2 _* Em))ˆ(1/2))worin
γ (n+1) Steigung der algorithmisch folgenden Reflektortangente
γ n Steigung der bekannten bzw. vorgegebenen Reflektortangente
dphi Lichtstrom der Lampe im zur Berechnung stehenden Raumwinkelbereich entsprechend Leuchtmittelkatalog
π Kreiszahl 3,1415 . . .
h Entfernung der Nutzungsebene und
Em gewünschte mittlere Beleuchtungsstärke bzw. Ergebnis aus max. Strahlungswinkel und Entfernung h der Nutzungsebene
bedeuten, bestimmt.

3. Reflektorsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (3) annähernd ellipsen­ und/oder parabelförmig ist.

4. Reflektorsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lampe (5) eine Niedervoltlampe ist.

5. Reflektorsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Rotation einer Kurve um die optische Achse (4) entstehende Form des Reflektors (3) durch zwei Abschnitte determiniert ist, die jeweils den gesamten Strahlungsbereich überstreichen.

6. Reflektorsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lampenbügel (7) sowohl die elektrische Verbindung zur Lampe (5) als auch die lösbar mechanische Verbindung zum Lampengehäuse (2) herstellt.

7. Reflektorsystem nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Lampenfassung (6) am Lampenbügel (7) mindestens ein Dekorelement (10) angebracht ist.

8. Reflektorsystem, nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Dekorelement (10) aus geschliffenem Bleikristall besteht.