DE806001C

DE806001C - Reflecktor fuer leuchtende Flaechen

Info

Publication number: DE806001C
Application number: DEP22078A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Gerhart Rudolph
Original assignee: HOERNER FA EUGEN
Current assignee: HOERNER FA EUGEN
Priority date: 1948-11-19
Filing date: 1948-11-19
Publication date: 1951-06-11

Description

Reflektor für leuchtende Flächen Für viele beleuchtungstechnische Zwecke ist das Ideal eine mit gleichmäßiger Leuchtdichte leuchtende ebene Fläche, die in den zu beleuchtenden Raum hineinstrahlt. Man hat sich diesem Ideal durch rückseitig beleuchtete Opal- oder Mattglasscheiben oder durch Anordnung von vielen dicht beieinanderstehenden Lampen zu nähern gesucht, allerdings stets mit großem Energieverlust.
Der im folgenden beschriebene erfindungsgemäße Reflektor ist dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Querschnitte des Reflektors Evolventen oder näherungsweise Evolventen des in gleicher Ebene liegenden Querschnittes der leuchtenden Fläche oder einer sie umgebenden Fläche sind; er hat gegenüber den bekannten Anordnungen den Vorteil, eine an sich beliebig gestaltete konvexe, mit gleichmäßiger Leuchtdichte leuchtende Oberfläche (z. B. eine Leuchtstoffröhre) optisch in eine ebene Fläche auszubreiten, die, bei vollkommenem Reflexionsvermögen des Reflektors, mit der gleichen bziv. bei näherungsweiser Evolventenform annähernd der gleichen Leuchtdichte wie die konvexe Ausgangsfläche strahlt und gleichzeitig den gleichen bzw. nahezu gleichen Flächeninhalt wie diese besitzt, so daß man außer der beleuchtungstechnisch zweckmäßigen ebenen strahlenden Fläche eine optimale Lichtausbeute erhält.
In Abb. i ist der Querschnitt einer röhrenförmigen Leuchte i mit einem bekannten Reflektor a, wie er weithin in der Technik eingeführt ist, dargestellt. Die die Lampe durch die Fläche U-V verlassende Strahlung besitzt jedoch, wie man leicht sieht, keine gleichmäßige Leuchtdichte. Die Leuchtdichte der Strahlung im Punkt P ist beispielsweise in der Richtung A-P gleich der Leuchtdichte der Röhre, in Richtung B-P bei vollkommenem Reflexionsvermögen ebenfalls, da dieser Strahl vom Punkt C der Röhre ausgeht. In Richtung D-P ist sie jedoch Null, da der Strahl nicht von einem Punkt der Röhre ausgeht.
Andererseits gibt es bei dieser Anordnung Strahlen, die von der leuchtenden Fläche ausgehen und nach Reflexion am Reflektor wieder auf die leuchtende Fläche treffen und dort weitgehend verschluckt werden und damit für die Beleuchtung verlorengehen (z. B. C-E-F).
Der erfindungsgemäße Reflektor, von dem in Abb. 2 ein Ausführungsbeispiel mit kreisförmigem Leuchtkörperquerschnitt gezeigt wird, hat demgegenüber diel Eigenschaft; daß sämtliche Strahlen, die (durch jeden Punkt und in *jeder Richtung) aus der Fläche U-V heraustreten, von der leuchtenden Röhre ausgehen. Bei vollkommenem Reflexionsvermögen ist deshalb wegen der Invarianz der Leuchtdichte im Strahlengang die Leuchtdichte der durch die Fläche U-V gehenden Strahlung die gleiche wie die der leuchtenden Röhre selbst.
Außerdem hat der erfindungsgemäße Reflektor die Eigenschaft, daß kein Strahl, der von der Röhre ausgeht, wieder auf diese zurückreflektiert wird, sondern alle in den zu beleuchtenden Raum laufen, so daß bei vollkommenem Reflexionsvermögen die Energieausbeute vollständig ist.
Jeder Strahl A-B, der von dem leuchtenden Umfang des in Abb. 2 dargestellten Leuchtkörperquerschnittes i tangential ausgeht, trifft infolge der geometrischen Eigenschaften der Evolvente 2 senkrecht auf diese auf und wird somit in sich selbst zurückreflektiert. Er ist gleichzeitig das Einfallslot für das Evolventenelement B, das er durchstößt. Damit ist aus Abb. 2 sofort ersichtlich, daß alle im Punkt B reflektierten Strahlen, die rechts von der Linie A-B durch die Linie U-V treten, von dem leuchtenden Kurvenstück A-0 stammen. Da man die Tangente A-B mit dem gleichen Ergebnis ganz beliebig ziehen kann, kann man keinen Strahl durch die Linie U-V finden, der nicht entweder direkt oder über die reflektierende Evolvente auf die leuchtende Kurve trifft. Damit ist nachgewiesen, daß bei Verwendung eines vollkommenen Reflektors 2 in der erfindungsgemäßen Form die ebene Fläche U-V mit der gleichen Leuchtdichte wie der Leuchtkörper i strahlt. Die.Länge U-V ist gleich der Länge der leuchtenden Kurve i. Sie ist somit beleuchtungstechnisch in eine gerade Linie bzw. die gesamte leuchtende Fläche in eine ebene Fläche ausgebreitet worden.
Gleichzeitig geht aus Abb. 2 hervor, daß kein Strahl, der vom Leuchtkörper im Punkt B ausgeht und reflektiert wird, wieder auf den Leuchtkörper zurückkommt. Die Energieausnutzung ist somit bei der erfindungsgemäßen Anordnung die bestmögliche. Ist es aus technischen Gründen nicht möglich, die Spitze des Evolventenreflektors auf das Leuchtrohr aufzusetzen, oder muß man den Reflektor größer, als es der Evolvente des Leuchtkörpers entspricht, machen, so kann man ebenfalls die gesamte Lichtenergie ausnutzen, wenn man als Reflektor die Evolvente einer den Leuchtkörper umgebenden konvexen Fläche verwendet. In Abb. 3 ist eine solche Anordnung dargestellt. Jeder Strahl (z. B. C-B-D), der von einer solchen umhüllenden Fläche ja ausgehen würde, geht, wie oben gezeigt wurde, nach der Reflexion an der Evolvente 2 dieser Fläche an der Fläche ja selbst vorbei. Da alle von der inneren, leuchtenden Fläche i ausgehenden Strahlen durch die sie umhüllende Fläche ja hindurchtreten, gehen auch alle diese Strahlen (z. B. C'-C-B-D) nach der Reflexion an der Evolvente der äußeren Fläche ja an dieser vorbei und somit mit Sicherheit in den zu beleuchtenden Raum.
Bei mehr als einem Leuchtkörper setzt man die Reflektoren entsprechend aus Evolventenstücken zusammen. Dabei ist es zweckmäßig, die Abstände der Leuchtkörper mindestens so groß zu wählen, daß die in die Ebene senkrecht zur Beleuchtungsrichtung abgewickelten Leuchtkörperumfänge gerade zusammenstoßen. Ein Beispiel für zwei kreisförmige Rohre ist in Abb. 4 gezeigt. Die Evolventenreflektoren 2 sind hierbei so angeordnet, daß die Umfänge dn der Leuchtrohre i und i' vom Durchmesser d gerade zusammenstoßen. .
Bei einfach gekrümmten Leuchtflächen ist der erfindungsgemäße Reflektor ebenfalls einfach gekrümmt. Der Reflektorquerschnitt senkrecht zur Achse der ebenen Abwicklung ist die Evolvente des Leuchtflächenquerschnittes. Bei doppelt gekrümmten leuchtenden Flächen, die die Form einer Drehfläche haben; muß in jeder Schnittebene, die durch die Drehachse geht, der Reflektorquerschnitt die Evolvente des Querschnittes der leuchtenden Fläche sein.
Reflektorformen, bei denen die Evolvente infolge herstellungstechnischer Vereinfachungen nur näherungsweise nachgebildet ist, z. B. Verzicht auf die theoretisch notwendige Evolventenspitze, geben ebenfalls gegenüber den bisher üblichen Reflektoren bedeutende Verbesserung der Lichtausbeute.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Reflektor für leuchtende Flächen, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Querschnitte des Reflektors Evolventen oder näherungsweise Evolventen des in der gleichen Ebene liegenden Querschnittes der leuchtenden Fläche oder einer die leuchtende Fläche umgebenden konvexen Fläche sind.
2. Reflektor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Querschnitte des Reflektors Evolv entenstücke sind. .
3. Reflektor nach Anspruch i oder 2 für abwickelbare, leuchtende Flächen, insbesondere Röhren, dadurch gekennzeichnet, daß der senkrecht zur Abwickelachse bzw. Rohrachse liegende Querschnitt Evolventenform hat.
4. Reflektor nach Anspruch i und 2 für doppelt gekrümmte leuchtende Drehflächen, dadurch gekennzeichnet, daB die durch die Drehachse gehenden Querschnitte des Reflektors Evolventenform haben.
5. Reflektor nach einem der Ansprüche i bis 4 für aus mehreren Stücken bestehende Leuchtkörper, dadurch gekennzeichnet, daB seine Querschnitte aus zu den einzelnen Leuchtkörpern gehörenden Evolventenstücken bestehen.
6. Reflektor nach Anspruch 3 und 5 für Leuchtröhren, dadurch gekennzeichnet, daB der Abstand der Evolventenachsen gleich oder nahezu gleich dem Umfang der Leuchtröhren ist.