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Leuchte, bei der das Spektrum des von einer künstlichen Lichtquelle
ausgesandten Lichtes verändert wird Die Erfindung betrifft eine Leuchte, bei der
das Spektrum des von einem Glühfaden ausgestrahlten Lichtes durch einen die MIellenlänge
der Lichtstrahlen verändernden Spiegelreflektor geändert wird. Ein solcher zu diesem
Zweck gefärbter Reflektor ist insbesondere zur Erzielung eines möglichst weißen,
dem Tageslicht nahekommenden künstlichen Lichtes vorgeschlagen worden, wobei also
ein an kurz#velligen Strahlen armes Licht derart ge"iii(le-.t #%Ird, daß der Reflektor
I>evorzu--t oder ausschließlicli Strahlen, also Blau und Violett, zurückwirft. Da
nun hei solchen selektiven Reflektoren im allgemeinen die auf sie auffallenden und
die von ihnen zurückgeworfenen Strahlen verschiedene 1-,'.iclittingeii aufweisen,
tritt der schwerwiegende Nachteil auf, daß die in das Lichtfeld der Leuchte ein,-ebrachten
Gegenstände farbige Schlagschatten werfen, welcher Nachteil bisher die Einführung
solcher Leuchten in die Praxis verhinderte.
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Gemäß der Erfindung ist der Spiegelreflektor derart geformt, daß er
die Lichtstrahlen zumindest zum Großtell gegen die Lichtquelle hin zurückwirft.
Wenn die auf den Reflektor auffallenden und von
diesem zurückgeworfenen
Strahlen zusammenfallen, wird der obengenannte Mangel vermieden. Diese Bedingung
ist bei punktförmigen Lichtquellen für sämtliche Strahlen erfüllt, wenn der Reflektor
kugelig ausgebildet ist und die Lichtquelle sich im Mittelpunkt der Kugelfläche
befindet.
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In der Praxis weist der Glühfaden allerdings eine gewisse Ausdehnung
auf, und der Reflektor kann daher nicht eine solche Formerhalten, daß die obengenannte
Bedingung für sämtliche Strahlen erfüllt ist. Es genügt jedoch praktisch, wenn ein
Großteil der reflektierten Strahlen durch die Lichtquelle hindurchgehen. Hierbei
wird der obere glatte Reflektorteil kugelig ausgebildet und an diesen Teil ein gleichfalls
reflektierender, jedoch nicht glatter, nach einer Drehfläche geformter Teil angesetzt.
Dieser letztgenannte Teil kann mit Buckeln, Vertiefungen, Riefen od. dgl. versehen
sein, die einen möglichst großen Anteil der Strahlen gleichfalls gegen die Lichtquelle
zurückwerfen.
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Die Kugelforrn ist bei Reflektoren an sich bekannt, jedoch wird sie
gemäß der Erfindung nur bei solchen Reflektoren in Anwendung gebracht, d#ie eine
Änderung des Spektrums bewirk-en. Anderseits ist bereits eine Quecksilberdampflampe
vorgeschlagen worden, deren röhrenförinige Lichtquelle von einem zylindrischen Reflektorschirm
umgeben ist, der aus derart gefärbtem Glas besteht, daß ultraviolette und sichtbare
kurzwellige Strahlen absorbiert werden. Abgesehen davon, daß die Erfindung sich
vor allem mit dem gegenteiligen Problem befaßt, das Spektrum mit kurzwel
' ligen Strahlen anzureichern, besteht noch der wesentliche Unterschied,
daß die Erfindung Leuchten mit Glühfäden, nicht aber Gasentladungsröhren betrifft.
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111 der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise
dargestellt, und zwar mit Ausnahme der AJ)b. 6, 8 und i i im Schnitt.
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Abb. i zeigt einen Kugelreflektor mit einer punktförmigen Lichtquelle;
Abb. 2 zeigt eine besondere Ausführungsforrn eines solchen Reflektors; Abb.
3, 4 und 5 veranschaulichen den Strahlen-gang eines von einer
nicht punktförmigen Lichtl# 21 quelle ausgehenden Lichtbündels; Abh. 6 zeigt
eine höcktrige Ausbildung der unteren Reflektorwand; Abb. 7 zeigt im Schnitt
nach der Linie VII-VII der Abb. 8 eine in der.Reflektorfläche ausgebildete
Vertiefung; Abb. 8 ist eine Vorderansicht einer solchen Vertiefung; Abb.
9 und io zeigen zwei weitere Reflektorformen, und Abb. t i zeigt einen
Glühfaden für einen mit einem Ktigelteil versehenen Reflektor.
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Die Leuchte nach Abb. i besitzt einen Reflektor 4, dessen reflektierender
Teil unter den von der punktfiirmigen Lichtquelle i aufgefangenen Strahlen eine
solche Auswahl treffen soll, daß bloß Strahlen mit bestimmter Wellenlänge reflektiert
werden, um so das von der Lichtquelle i ausgesandte Lichtspektrum züi korrigieren.
Wenn z. B. mit einer gewöhnlichen Glühbirne dem Tageslicht möglichst angenähertes
Licht erhalten werden soll, so soll der Reflektor von den aufgefangenen Strahlen
bloß jene mit einer Wellenlänge zwischen 4000 und 6oooA reflektieren, wobei das
Maximum z. B. nahe 55oo A liegt. Eine für dessen Zweck geeignete Reflektorfläche
kann durch einen Spiegel gebildet werden, der z. B. durch Einverleibung bestimmter
Kobaltsalze od. dgl. blauviolett gefärbt ist.
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Die Form des Reflektors ist erfindungsgemäß derart gewählt, daß die
von der Lichtquelle direkt ausgehenden Strahlen mit den reflektierten, d.h. vom
virtuellen Bild der Lichtquelle kommenden Strahlen zusammenfallen. Bei dem Reflektor
nach Fig. i ist diese Forderung für sämtliche von der Lichtquelle ausgehende Strahlen
erfüllt, so daß eine Färbung der Schatten eines beliebigen, in das Beleuchtungsfeld
der Leuchte eingebrachten Gegenstandes verinieden wird.
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Da dl e Lichtquelle i punktförmig angenommen ist, genügt zur
Erfüllung dieser Bedingung, wenn der Reflektor 4 durch eine Halbkugel mit dem Mittelpunkt
in i gebildet ist. Beispielsweise wird ein Strahl i-C nach C reflektiert,
wobei der reflektierte Strahl durch i geht. Es ist somit ersichtlich, daß die direkten
und reflektierten Strahlen für sämtliche Schlagschatten zusammenfallen und somit
eine einwandfr,eie Homogenisierung der unmittelbar von der Lichtquelle ausgehenden
und vom Reflektor ausgewählten Strahlen erhalten wird.
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Abb. 2 zeigt eine Abwandlung der Abb. i, bei welcher der Kugelreflektor
4 nicht auf seiner ganzen Fläche reflektierend ausgebildet, sondern, abwechselnd
in reflektierende Kugelzweitcke 5a, 5b, 51
und durchsichtige Kugelzweiecke
6a, 6b, 6c unterteilt ist, wobei jedes reflektierende Kugelz-%veieck einem
durchsichtigen Kugelzweleck gleicher Abmessung egenüberliegt. Man ersieht aus der
Abbildung, daß j eder direkte, auf den reflektierenden Sektor 511 fallende Strahl
i-C nach G' zurückgeworfen wird und durch den durchsichtigen Sektor hindurchgeht.
Es findet also auch in diesem Fall eine homogene Mischung der direkten Strahlen
und der durch den Reflektor korrigierten Strahlen statt.
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Wie bereits eingangs bemerkt, können die erfindungsgemäßen Reflektoren
mit einer elektrischen Glühbirne kombiniert werden, anstatt von dieser unabhängig
zu sein. Hierzu genügt eine kugelige elektrische Glühbirne, die in ihrem Mittelpunkt
den Glühfaden aufweist und auf der Hälfte ihrer Oberfläche als Reflektor ausgebildet
ist. Dieser Reflektor kann jedoch auch außen oder innen aufgesetzt sein. In letzterem
Fall genügt es, den halbkugeligen oder halbelliptischen Reflektor an das Glas der
Glühbirne anzuschmelz,en. Falls der Reflektor seitlich der Fassung liegt, kann er
auch mit dem mittleren, den Faden tragenden Arm durch starre Drähte oder durchsichtige
Arme verbunden sein. Die E-Instellung eines solchenReflektors gegenüber derFassung
ist natürlich verschieden, je nachdern, ob die Lampe in lotrecliter oder
in waagerechter Lage benutzt werden soll.
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Ein kugeliger Reflektor erfüllt bei im wesentlichen punktförmiger
Lichtquelle einwandfrei seinen
Zweck. Jedoch die Lichtquelle in
Richtung der Reflektorachse verhältnismäßig große Abmessungen aufweist, wie dies
bei Lampen mit Glühfäden der Fall ist, so wirft die Lichtquelle auf die Reflektorfläche
ein Lichtbündel, von dem nur ein Teil zur Lichtquelle zurück-geworfen wird und aus
dem Reflektor austreten kann. In gewissen Fällen wird ein anderer Teil Mehrmals
in dem Reflektor reflektiert und schließlich ausgelöscht, ohne auszutreten und somit
ohne nutzbar gemacht zu werden.
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Die nachstehend beschriebenen Ausführungsforinen nach den Abb.
3 bis i i haben zum Zweck, diesem Cbelstand abzuhelfen und die Lichtausbeute
der Leuchte zu vergrößern.
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Der Reflektor nach den Abb. 3, 4 und 5 besteht aus einem
halbkugeli Il# gen Spiegel 12, der an einen zylindrischen Spiegel13 angeschlossen
ist und in seinein NI ittelpunkt 14 einen Leuchtfaden 15 der üblichen Bauart aufweist.
Dieser Leuchtfaden ist schematisch in Form eines Halbkreises dargestellt, praktisch
kann er die in Abb. ir i dargestellte Form haben.
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Die verschiedenen Punkte des Fadens15 fallen nicht mit (lern optischen
\littelpunkt zusammen, und die reflektierten Strahlen fallen daher nicht mit den
einfallenden Strahlen zusammen. Hieraus ergibt sich, (laß jeder Punkt des Reflektors
ein konisches Bündel von einfallenden Strahlen empfängt und ein anderes kon;sches
Strahlenbündel zurückwirft, welchem, zu (lern ersten in bezug auf den zu dem betreffenden
Punkt führenden Halbmesser der Kugel symmetrisch ist.
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HinsichtlichderZurückwerfungderLichtstrahlen ge gen die
1 Lichtquelle %-erhalten sich die verschiedenen Punkte der Kugel nicht gleich,
indem gewisse das reflektierte l#Ündel ganz nach außerhalb des Reflektors zurückwerfen,
während andere es nur teilweise zurückwerfen und schließlich wieder andere (las
reflektierte Bündel zur Gänze auf die des lZeflektors selbst zurückwerfen. Für jedem,
besondere Ausführungsbeispiel und insbesondere für jede Höhe des zylindrischen
Teils 13 und für jede Abmessung des Glühfaderis 15 kann inan die Punkte des
Reflektors bestimmen, welche die vollkommene oder teilweise Zurückwerfung nach außen
durch die Lichtquelle hindurch oder die vollständige Zurückwerfun.- nach innerhalb
des Reflektors und oberhalb der Lichtquelle begrenzen.
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Nach Abb. 3 trifft ein von dem Faden 15 kommendes Lichtbündel
auf die Kugelfläche in einem Punkt 16 auf, von wo es vollständig nach außen im wesentlichen
durch die Lichtquelle hindurch zurückgeworfen wird. Nach Abb. 14 wird hingegen das
den lZeflektor bei 17 treffende Lichtbündel vollständig oberhalb der Lichtquelle
auf die Reflektorwand zurückgeworfen.
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5 zeigt einen Sonderfall, bei dem die Winkel gegenüber der
optischen Achse von dem Reflektorscheitel 18 aus --ezählt sind und der Zylinderspiegel
13 eine sOlche ilolie hat, daß sein Rand mit dieser Achse einen Winkel von
103' einschließt.
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13ei der Konstruktion der die reflektierten Bündel begrenzenden Strahlen
für die verschiedenen Punkte des Reflektors ergibt sich, daß der Reflektor zwischen
zi o und etwa 57'3o' die reflektierten Strahlen zur Gänze nach außerhalb des Reflektors
und fast zur Gänze gegen die Lichtquelle zurückwirft. Zwischen 57"30' und
71 " ist der Teil der gegen die Lichtquelle reflektierten Strahlen größer
als der Teil der oberhalf) gegen die Innenfläche des Reflektors zurückgeworfenen
Strahlen. Zwischen 71 und 103' werden hingegen die Strahlen zum großen Teil von
einer z# Seite des Reflektors auf die andere zurückgeworfen, so daß fast die Gesamtheit
des Lichtes verlorengeht. Im folgenden wird daher der Winkel zwischen
71 und 103' der tote Winkel genannt. Er ändert sich el je nach
der Höhe des zylindrisc'hen Teils 13 und der Ausdehnung des Fadens 15, jedoch
sind diese Änderungen erfahrungsgemäß geringfügig.
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Es wurde also festgestellt, daß, werindieeinfallenden Strahlen auf
den Reflektor unterhalb des bei 71' liegenden Kreises auftreffen, nur ein geringer
Lichtanteil aus dem Reflektor austritt. Zur Vergrößerung diesesLichtanteils und
um die reflektierten Lichtstrahlen zum Durchgang durch die Lichtquelle zu veranlassen,
ist eine Ablenkung bzw. Richtungsänderung der reflektierten Strahlen erforderlich.
Zu diese m Zweck kann der Unterteil des Reflektors gemäß Abb. 6 höckerig
ausgebildet, d. li. mit größeren konkaven Kalotten ig und zwischen-,geschalteten
kleineren konkaven Kalottell 20 versehen sein. Die Abmessungen und Tiefe der Kalotten
können sehr veränderlich sein. Ein beispielsweiser Durchmesser von 7 MM für
die großen und von 2 MM für die kleinen Kalotten hat sich als zweckmäßig erwiesen.
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Nach den Abb. 7 und 8 werden Vertiefungen mit dem Profil
21, 22,23 (Abb. 7) vorgesehen. Die einfallenden Strahlen sind im wesentlichen
parallel zum Pfeil 24 Sowie im wesentlichen parallel zu der durch die beiden parallelen
Kanten 22 und 23 bestimmten Ebene. Es ist ersichtlich, daß die einfallenden
Strahlen stets zu der Öffnung des Reflektors zurückgeworfen werden und daß kein
Strahl auf die Fläche 22, 23 einer jeden Vertiefung fallen kann. da
ja die Strahlen zu dieser Fläche parallel sind.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann man zur Zurückwerfung der
in dem toten Winkel liegenden einfallenden Strahlen gegen die Lichtquelle hin Streifen
oder zylindrische Riefen be-
nutzen, die in dem toten Winkel waagerecht über-Z,
einanderliegen. Der Querschnitt einer solchen Riefe kann z. B. die Form nach Abb.
7 haben.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach #\bl). 9 kann der
tote Winkel durch eine Kombitiation von Kugelflächen unterdrückt werden. Ein kugeliger
Spiegelteil 25 ist an seinem unteren Teil durcheinen den Rand des toten Winkels
bestimmenden Kreis 26 begrenzt. An den Teil 25 schließt sich eine
KugelfläChe 27 an, deren Mittelpunkt 28 am tiefsten Punkt des Glühfadens
15 liegt. Die Fläche 27
ist nach unten z. B. durch einen konischen
Teil 29 verlängert.
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Schließlich kann nach Abb. io der Reflektor nach einer Drelifläche
geformt sein, deren Erzeugende in folgender Weise erhalten wird. Wenn eine Gerade
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von konstanter Länge mit ihrem inneren Ende entlang der
AchsC31 der Drehiläche um ein Stück verschoben wird, das der Höhe des Leuchtfadens
gleich ist, und wenn diese Gerade gleichzeitig in der Zwischenebene derart um dieses
Ende geschwenkt wird, daß ihr Winkel gegenüber der Achse 31 sich stetig und
gleichsinnig verändert, so beschreibt das äußere Ende dieser Geraden eine Kurve,
welche die Erzeugende der Drehfläch-e bildet. Eine solche Fläche ist einer Kugelfläche
ziemlich ähnlich, hat jedoch keinen ausgeprägten Mittelpunkt wie diese. Sie ist
se#hr gut für nicht punktfärmige Lichtquellen geeignet und kann durch einen Zylinder
oder einen Kegel verlängert werden, dessen Fläche gegebenenfalls zur Erzielung einer
Lichtdiffusion in geeigneter Weise behandelt ist.
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Bei den Ausführungsformen nach den Abb. 3 bis io ist die nicht
punktförmige Lichtquelle in bezug auf den Kugelmittelpunkt auf der dem Scheitel
der Kug,elfläche gegenüberliegenden Seite angeordnet. Diese Anordnung vermeidet
jegliche Bildung eines reellen Bildes durch den Reflektor, das z. B. auf einen Arbeitstisch
geworfen werden und stören könnte. Bei Anordnung der Lichtquelle in dem Reflektor
unterhalb des Kugelmittelpunkt#es ist das Bild der nicht punktförmigen Lichtquelle
virtuell und bildet sich hinter diesem Mittelpunkt, so daß es für den Benutzer der
Leuchte nicht sichtbar ist.
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Da übrigens die üblichen Lichtquellen im allgemeinen mehr als einen
Halbkreis bilden, kann man sie nicht genau unter dem Kugelmittelpunkt anordnen.
Es genügt daher (Abb. i i), den Mittelpunkt 34 des Glühfadens 32 im wesentlichen
in den optischen Mittelpunkt des Kugelspiegels zu verlegen, wobei dann die Enden
33 etwas über der waagerechten Diametralebene der Kugel liegen. Der Reflektor
kann mit einem Regelorgan versehen werden, welches gestattet, den Faden in die gewünschte
Lage zu bringeA und seine Höhe gegenüber dem optischen Mittelpunkt des Kügelspiegels
einzustellen. Der Glühfaden kann je nach Bedarf lotrecht oder geneigt sein,
wobei es nur darauf ankommt, daß er stets unterhalb der waagerechten Diametralebene
der Kugel bleibt.