DE633111C

DE633111C - Equipment for illuminating areas

Info

Publication number: DE633111C
Application number: DEG85756D
Authority: DE
Original assignee: HEINRICH GEFFCKEN DR
Current assignee: HEINRICH GEFFCKEN DR
Priority date: 1933-06-17
Filing date: 1933-06-17
Publication date: 1936-07-21

Description

Einrichtung zur Ausleuchtung von Flächen Zur Ausleuchtung von Flächen, insbesondere von Reklameflächen und Transparenten, pflegt man Leuchten mit linearer Lichtquelle (sog. Soffittenlampen o. dgl.) seitlich von diesen Flächen anzubringen. Eine Anordnung dieser Art mit den Leuchten G, und G2 zeigt Abb. i. Man erkennt auf Grund des quadratischen Abstandsgesetzes ohne weiteres, daß mit diesen Mitteln eine gleichmäßige Ausleuchtung des Feldes nicht zu erzielen ist; vielmehr wird der den Lampen nahestehende Rand sehr hell ausgeleuchtet, während in der Mitte des Feldes F eine in Abb. i durch Schraffur angedeutete dunklere Zone entsteht.Device for illuminating surfaces For illuminating surfaces, Especially for billboards and banners, lights are maintained with linear Light source (so-called festoon lamps or the like) to be attached to the side of these surfaces. An arrangement of this type with lights G and G2 is shown in Fig. I. One recognizes Reason of the square law of distance without further ado that with these means a uniform illumination of the field cannot be achieved; rather, it becomes the Lamps near the edge are very brightly lit, while in the middle of the field F a darker zone, indicated by hatching in Fig. I, is created.

Im Patent 615 i 2o wurde vorgeschlagen, diesen Nachteil der üblichen Anordnungen durch Einschaltung einer Zylinderstufenlins.e zwischen Lichtquelle und auszuleuchtender Fläche zu beseitigen, die so geformt ist, daß sie die von der Lichtquelle ausgehenden Strahlen vorwiegend nach den entfernteren Teilen der auszuleuchtenden Fläche hinlenkt. Mit derartigen Anordnungen gelang jedoch die Erzielung einer wirklich gleichmäßigen Flächenausleuchtung zunächst nur für einen jeweils genau vorbestimmten Abstand zwischen Leuchte und auszuleuchtender Fläche, während bei Abweichungen von diesem der Linsenberechnung zugrunde gelegten Abstande wieder mehr oder minder umfangreiche Schatten im ausgeleuchteten Felde auftraten.In the patent 615 i 2o was proposed this disadvantage of the usual Arrangements by switching on a cylindrical step lens between the light source and to eliminate the area to be illuminated which is shaped so that it is exposed to that of the light source outgoing rays mainly to the more distant parts of the to be illuminated Surface limps. However, such arrangements really succeeded in achieving one uniform surface illumination initially only for a precisely predetermined one Distance between luminaire and surface to be illuminated, while deviations from this spacing on which the lens calculation is based is again more or less extensive Shadows appeared in the illuminated field.

Die Erfindung beseitigt diesen Nachteil und ermöglicht infolgedessen bei optischen Anordnungen gemäß dem Hauptpatent auch für beliebig gewählte Abstände zwischen Lampe und ausgeleuchteter Fläche die Erhaltung der Ausleuchtungsgleichmäßigkeit. Es hat sich nämlich gezeigt, daß das Auftreten der beschriebenen Unregelmäßigkeiten durch Strahlenkreuzungen verursacht wird und daß man unter völliger Erhaltung der im Hauptpatent gegebenen Lehren diese Strahlenkreuzungen durch eine derartige Bemessung der einzelnen Linsenstufen vermeiden kann, daß zwischen dem Winkel a, den der von der Lichtquelle auf die Linse auftreffende Strahl mit dem von der Lichtquelle auf die auszuleuchtende Fläche gefällten Lot einschließt, und dem Winkels, den der gleiche Strahl nach erfolgter Umlenkung in der Linse mit dem obengenannten Lot einschließt, die Beziehung tg e = k # a mit einer für alle Punkte der Linse genau oder wenigstens angenähert gleichen Konstante k gilt.The invention overcomes this disadvantage and consequently enables in the case of optical arrangements according to the main patent, also for any chosen spacing the maintenance of the uniformity of illumination between the lamp and the illuminated surface. It has been shown that the occurrence of the irregularities described caused by crossings of rays and that one under complete preservation of the teachings given in the main patent these ray crossings by such a dimensioning of the individual lens steps can avoid that between the angle α, which of of the light source impinging on the lens with that of the light source the surface to be illuminated includes precipitated solder, and the angle that the same Encloses the beam after deflection in the lens with the above-mentioned plumb line, the relation tg e = k # a with one for all points of the lens exactly or at least approximately the same constant k applies.

Die Erfindung sei zunächst an Hand von Abb.2 näher erläutert, die den erfindungsgemäß zu erzielenden Strahlengang schematisch wiedergibt. In Abb. 2 sei A die Lichtquelle, die von der auszuleuchtenden Fläche F den Abstand A B besitzt. Zwischen Lichtquelle A und auszuleuchtender Fläche F befinde -'sich`-eine 'diircli -"den Bogen L angedeutete @ylinderstufenlinse, deren Stufen ,er" findungsgerhäß- so -b-erechnet sein sollen,,e!,äß die Tangente des Abstrahlungswinkels, d. h. des Winkels s zwischen dem die Linse verlassenden Strahl C D und dem von der Licht= quelle A auf die Fläche F gefällten Lot A B,_ dem Einstrahlungswinkel, d. h. dem Winkel a zwischen dem genannten Lot AB und dem dem abgehenden Strahl C D zugeordneten Strahl A C, einander in jedem Pünkte proportional sind (tg e = h # a). Ist diese Bedingung erfüllt, so müssen offenbar erstens alle abgehenden Strahlen einen gemeinsamen virtuellen Quellpunkt E besitzeng so daß Strahlenkreuzungen grundsätzlich ausgeschlossen sind. Zweitens müssen die einem gleichen' Zuwachs des Einstrahlungswinkels a zugeordneten Flächenstücke a gleiche Größe besitzen. Da gleichen Zuwachsen des Einstrahlungswinkels a gleiche Lichtströme zugehören, bedeutet dies, daß die Fläche F einer in allen Punkten gleichen Ausleuchtung unterworfen wird.The invention will first be explained in more detail with reference to FIG. 2, which schematically reproduces the beam path to be achieved according to the invention. In Fig. 2, let A be the light source, which is at a distance AB from the surface F to be illuminated. Between the light source A and the surface F to be illuminated, there is a 'diircli -' the arc L indicated cylindrical stepped lens, the steps of which, according to the invention, should be calculated according to the tangent of the radiation angle, ie the angle s between the beam CD leaving the lens and the perpendicular A B falling from the light source A onto the surface F, the angle of incidence, ie the angle a between said perpendicular AB and the beam AC assigned to the outgoing beam CD , are proportional to each other in every point (tg e = h # a). If this condition is met, all outgoing rays must obviously have a common virtual source point E , so that ray crossings are fundamentally excluded. Second, the patches of area a assigned to an equal increase in the angle of incidence a must have the same size. Since the same increases in the angle of incidence a correspond to the same luminous fluxes, this means that the surface F is subjected to the same illumination in all points.

Den Querschnitt einer nach diesen Gesichtspunkten berechneten. Zylinderstufenlinse zeigt Abb. 3. Durch Vereinigung einer solchen Stufenlinse mit einer Soffittenlampe, die im richtigen Abstande steht, gelingt es, eine restlos =gleichmäßige. _ Ausleuchtung von Flächen bis zu einem Verhältnis AB: BD = 1:5 zu. erhalten, .Zwobei infolge - der 'Vermeidung von: -Strahlenkreuzungen -der absolute Wert der -:Entfernung A B .beliebig gewählt werden. ,kann--- .The cross-section of a calculated according to these criteria. Cylindrical stepped lens is shown in Fig. 3. By combining such a stepped lens with a festoon lamp, which is at the correct distance, it is possible to achieve a completely = even one. _ Illumination of areas up to a ratio AB: BD = 1: 5 to. Obtained, .Which as a result of - the 'avoidance of: -beam crossings -the absolute value of the -: distance AB .be chosen arbitrarily. , can-- - .

.::Auch bei strengster -Einhaltung der genännten-- Bedingungen erscheinen jedoch die srori - der --.Leuchte weiter entferinten Teile der Fläche F_ weniger hell als, die, ihr näherliegenden. Teile-.. Der Grund hierfür liegt einerseits- in dbr unvermeidlichen Seitenstreuung, andererseits ni den größeren. Lichtverlusten in..den stark ,gestuften. Linsenteilen und dem. F-ingehen = des Sinusgesetzes,' auf- . Grund dessen: von, den: flach einfallenden Strahlen auch bei--gleicUer Dichte der . pro Flächeneinheit aüffältenden- Stiahlungsenergie ein kleinerer Präzentsatz -in das -Auge des meist senkrecht oder- nahezu senkrecht vor der Fläche stehen-. den Betrachters xeflektiart wird als von den steil:. -.auffallenden Strahlen. Infolgedessen wird -' . die y. @ Leuchtdichte der entfernteren Flächenteile geringer. -.Um diesen Fehler auszugleichen, hat es sich als zweckmäßig erwiesen,. ;die -.optische Anordnung so zu - wählerr@_.:daß-..-die. Tangente des Abstrahlungswinkels s_ in -einem.. etwas geringeren Maße zxiüirrimt, -als- der.. Eizistrahltingswinkel a, so daß. -den -entfernteren Flächenteilen zur. .Erzielimg- einer- gleichmäßigen Leuchtdichte sogar ein stärkerer Lichtstrom pro Flächeneinheit zugeführt wird als den der Lampe benachbarten Flächenteilen.. :: Appear even if the conditions mentioned are strictly adhered to however, the srori - the -. luminaire further distant parts of the surface F_ less bright than those closer to her. Part- .. The reason for this is on the one hand- in the unavoidable side scatter, on the other hand ni the larger. Light losses in..the strong, tiered. Lens parts and the. F-in = the sine law, ' on- . Reason for this: from, the: shallowly incident rays even with the same density the . per unit area of the radiative radiation energy a smaller percentage -in the -eye of the mostly vertical or-almost vertical standing in front of the surface-. the viewer xeflektiart is considered by the steep :. -. incident rays. Consequently will -' . the y. @ Luminance of the more distant parts of the surface lower. -.To this one It has proven to be useful to compensate for errors. ; the -.optical arrangement so to - voter @_ .: that -..- the. Tangent of the radiation angle s_ in -a ... something lesser extent zxiüirrimt, -as- the .. Eizistrahlingswinkel a, so that. -the -farther Area parts for. .Achieve a uniform luminance even a stronger one Luminous flux per unit area is supplied than the area parts adjacent to the lamp.

Bei Benutzung einer Zylinderstufenlinse ergeben sich durch die glastechnisch notwendige Abrundung der Stufenkanten und ähnlicher Fehler unter Umständen gewisse Schatten auf der ausgeleuchteten Fläche. Diese können nach der Erfindung dadurch beseitigt werden, daß man die theoretisch berechnete Form der Zylinderlinse durch kleine Unebenheiten, insbesondere durch linsenförmige Narben oder durch eine Riffelung etwas verwäscht, um eine gewisse Streuung und Abmittelung zu erzeugen. Dem gleichen Zweck kann eine ganz oder teilweise durchgeführte Mattierung der Linse dienen.When using a cylindrical stepped lens, the glass technology results in necessary rounding of the step edges and similar errors under certain circumstances certain Shadows on the illuminated area. According to the invention, these can thereby eliminated that one can use the theoretically calculated shape of the cylinder lens small bumps, especially due to lenticular scars or corrugations somewhat washed out in order to produce a certain spread and averaging. The same The purpose can be a fully or partially matting of the lens.

Da bei erfindungsgemäß gestalteten Einrichtungen die Lage der Lampe zur optischen Anordnung sehr genau bestimmt sein muß, hat .es sich als zweckmäßig erwiesen, diese optische Anordnung mit dem zugehörigen Lampensockel durch ein elastisches Glied (federnde Brücke o. del.) zu verbinden. Zweckmäßig wird hierbei der Lampensockel innerhalb der Leuchte axial drehbar angeordnet. Sieht man fernerhin an der die Linse tragenden Kalotte einstellbare Distanzbolzen für die Lampenglocke vor, so wird es stets möglich, die Lampe jeweils in ihre optimale Lage zu bringen, in welcher der ' Faden genau in der vorgesehenen Lichtquellachse liegt und der ausgenutzte Lichtkegel frei von Schatten (Stützdrähten o. dgl,) ist. Als Distanzbolzen können z. B. zwei oder drei gegeneinander versetzte Druckschrauben dienen.Since with devices designed according to the invention, the position of the lamp must be determined very precisely for the optical arrangement, it has proven to be useful proved this optical arrangement with the associated lamp base by an elastic Link (resilient bridge or del.) To connect. The lamp base is useful here arranged axially rotatable within the lamp. You can also see the lens bearing dome adjustable spacer bolts for the lamp bell in front, so it will always possible to bring the lamp into its optimal position in which the 'The thread lies exactly in the intended light source axis and the light cone used is free of shadows (support wires or the like). As spacer bolts z. B. two or three offset pressure screws are used.

Ein Ausführungsbeispiel dieser Art zeigt Abb. 4 im Querschnitt. Die Kalotte r trägt auf ihrer rechten Seite die Linse 2. Der mit der Kalotte r federnd verbundene und drehbar (vgl, Abb.3) angeordnete Lampensockel liegt unterhalb der Zeichenebene. Zur Fixierung des in zwei möglichen Größen 3a und 3b gezeichneten Lampenkolbens dienen die als Distanzbolzen wirksamen Schrauben 4 und 5.An embodiment of this kind is shown in Fig. 4 in cross section. the The dome r carries the lens 2 on its right side. The one with the dome r is resilient connected and rotatable (see, Fig.3) arranged lamp base is below the Drawing plane. To fix the drawn in two possible sizes 3a and 3b The screws 4 and 5, which act as spacer bolts, serve as the lamp bulbs.

Als Lichtquelle wird vorzugsweise eine Glühlampe mit langgestrecktem Wendel benutzt. An Stelle einer solchen Soffittenlampe kann natürlich auch jede andere Lampe mit linearer Lichtquelle Verwendung finden, also z. B. eine Bandlampe, eine helle Leuchtröhre, eine Natriumbogenlampe o: dgl. Die Benutzung der letzteren bringt auf Grund des von ihr ausgestrahlten, nahezu monochromatischen Lichtes den Vorteil, daß jegliche farbigen Beugungserscheinungen in Wegfall kommen.The light source is preferably an incandescent lamp with an elongated Helix used. Instead of such a festoon lamp, any one can of course be used find other lamp with linear light source use, so z. B. a tape lamp, a bright fluorescent tube, a sodium arc lamp or the like. The use of the latter brings the, due to the almost monochromatic light emitted by it The advantage is that there are no colored diffraction phenomena.

Es ist zwar schon vorgeschlagen worden, eine gleichmäßige Ausleuchtung von Flächen durch geeignet geformte, über den betreffenden Flächen aufgehängte Reflektoren herbeizuführen. Hierbei konnte jedoch stets nur eine gleichmäßige Verteilung des reflektierten Lichtes herbeigeführt werden, dem sich dann die ungleichmäßig verteilte, unmittelbare Strahlung der Lichtquelle überlagerte. Versuchte man diese durch Gegenspiegel zu unterdrücken, so bildeten diese Spiegel für die reflektierte Strahlung wiederum störende Schattenkörper, deren Wirkung nur durch Strahlenkreuzungen ausgeglichen werden konnte, eine Maßnahme, deren Folge stets darin besteht, daß die Gleichmäßigkeit der Ausleuchtung nur in einem einzigen, vorgegebenen Abstande wirklich erfüllt sein kann. Bei erfindungsgemäßen Anordnungen hingegen ist sie in jedem beliebigen Abstande erfüllt.Although it has already been suggested, uniform illumination of surfaces by appropriately shaped, over the relevant Surfaces bring about suspended reflectors. Here, however, could only ever be a uniform Distribution of the reflected light are brought about, which is then the unevenly distributed, direct radiation of the light source superimposed. You tried this by suppressing counter mirrors, these mirrors formed for the reflected Radiation, in turn, disruptive shadow bodies, whose effect is only through the intersection of rays could be compensated, a measure, the consequence of which is always that the uniformity of the illumination only in a single, predetermined distance can really be fulfilled. In the case of arrangements according to the invention, however, it is in met any distance.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for illuminating surfaces, in particular advertising spaces, by means of a linear light source (e.g. festoon lamp or sodium lamp) arranged to the side of the surface in question in conjunction with a stepped cylindrical lens according to patent, which deflects the rays emanating from this light source and is arranged between the light source and the surface to be illuminated - 615 120, characterized by such a dimensioning of the individual lens steps that between the angle which the beam (AC) impinging on the lens from the light source (A) forms with the perpendicular (AB) falling from the light source (A) onto the surface to be illuminated (Angle of incidence a) and the angle (angle of radiation E) formed by the same beam (CD) with the above-mentioned plumb line (AB) after deflection has taken place, the equation tg s = h # a with one for all points of the lens exactly or approximately the same constant (k) applies.

2. Device according to claim i, characterized in that the tangents of the radiation angle (s) to generate approximately the same illuminance increase to a lesser extent than the angle of incidence (a).

3. Establishment according to claim i or 2, characterized in that the carrier (i) is the one for deflecting the rays serving optical arrangement (2) with the base for the associated lamp (3) an elastic intermediate member is connected, which a readjustment of the screwed Lamp allows.

4. Device according to claim 3, characterized in that the carrier ( i) is equipped with spacer bolts (4,5) for precise adjustment of the lamp. which attack directly on the lamp bell.