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Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere für Straßenbeleuchtung Die vorliegende
Erfindung bezieht sich auf Beleuchtungsvorrichtungen, und zwar vornehmlich auf Vorrichtungen
für Straßenbeleuchtung.
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Die durch die Erfindung gelöste Aufgabe besteht darin, eine Straßenbeleuchtungsvorrichtung
zu schaffen, die bei völliger Abblendung nach oben und: zur Seite hin ein Lichtbündel
von so großem Streuwinkel aussendet, daß zwischen zwei benachbarten Beleuchtungskörpern
kein schlecht beleuchteter Straßenraum entstehen kann.
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Bei den bisher üblichen Beleuchtungskörpern für Straßenbeleuchtung
sind bisher zur Abblenidung nach oben. und zur Seite hin Reflektorschaleri verwendet
worden. Damit die Abblendung zur Seite hin ausreichte, mußte die Reflektorschale
so weit über die Lichtquelle nach unten hinausgehen, daß das austretende Lichtbündel
einen verhältnismäßig kleinen Streuwinkel besaß. In der Mitte zwischen zwei benachbarten
Beleuchtungskörpern entstand infolgedessen auf der Straße ein dunkler Raum, und
der größte Teil des austretenden Lichtes wurde unter die Lampe geworfen.
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Bei dem -erfindungsgemäßen Beleuchtungskörper wird zur völligen Abblendung
nach oben und zur Seite hin eine Reflektorschale verwendet, deren Austrittsöffnung
verhältnismäßig klein ist und sich vor allem so weit unterhalb der Lichtquelle befindet,
daß das aus dem Reflektor austretende Lichtbüedel
ei'neni' für
-Straßenbeleuchtungszwecke nicht hinreichend großen öffnungs- oder Streuwinkel besitzt.
Zur Erzielung eines zur Straßenbeleuchtung hinreichend großen Streitwinkels ist.
unterhalb der Reflektorschale ein, Refraktor vorgesehen, der so ausgebildet ist,
daß die aus dem Reflektor ausfretend-en, Lichtstrahlen, d. "h. sowohl die unmittelbar
von der Lichtquelle als auch die vom Reflektor zurückgeworfenlen Lichtstrahlen,
von der vertikalen Achse weggebrochen werden, und zwar zum Teil so weit, daß ein
Lichtbündel von gleichmäßiger Lichtverteilung bei genügend großem Streuwinkel entsteht.
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Um die vorliegende Erfindung zu erläutern, zeigen die Zeichnungen
eine der vielen Formen, in denen die Erfindung ausgeführt werden kann, und gleichzeitig
Abänderungen gewisser Teile, wobei betont wird, daß die Zeichnungen der Erläuterung
der Erfindung und nicht ihrer Eingrenzung dienen sollen.
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Fig. i ist ein, Diagramm, daß die Änderungen in der Wirksamkeit eines
schirmförmigen. Reflektors unter verschiedenen Streuwinkeln höchster Beleuchtungsstärke
zeigt; Fig. 2 ist ein Aufriß mit Teilschnitten der Fig. 3, q. und 5 nach Linie 2-2;
Fig. 3 bis 7 sind Grundrisse von verschiedenen -Formen des Refraktors; Fig. 8 ist
ein Schnitt durch Fig. 5 nach Linie 8-8 in vergrößertem Maßstäbe.
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Fig. i zeigt die Konzentrationsmerkmale und Begrenzungen eines tief
schaligen . oder schirmförmigen Reflektors. Der Reflektor ist mit io bezeichnet,
dlie Lichtquelle mit o.
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In diesem Diagramm .geben Linien-, die unter irgendeinem gewünschten
Winkel höchster Beleuchtungsstärke ,gezogen sind, das Verhältnis der Reflektorfläche
an, welche zur Lenkung des Lichtes in dies-en, Winkelraum ausgenutzt werden kann.
Bei großem Streuwinkel des Lichtbündels fängt die Kante des Reflektors das Licht
auf, das von dem oberen Teil der gegenüberliegenden Seite des Reflektors in,die
Richtung des Lichtbündels zurückgeworfen werden, könnte, und dieser obere Teil des
Reflektors kann nur dazu benutzt werden, Licht in das Strablenbünidel zu lenken.
Wenn der Streuwinkel des Lichtbündels kleiner wird, wird- der Teil -des Reflektors,
der zur Lenkung des Lichtes in :das Lichtbündel dient, länger. Die Änderung ,der
Konzentration des Lichtes mit einer Veränderung des Streuwinkels ist sprunghaft.
Für ein Lichtbündel von gö° (Fig. i) ist der schirmförmige Reflektor völlig unwirksam
da unter diesem Winkel kein Licht nutzbar verwendet werden kann.. Bei 8o1 ist der
Teil des Reflektors (zwischen Punkt i i und 12), der zu diesem Lichtbündel beisteuert,
verhältnismäßig sehr klein:. Bei 7a°' hat sich dieser Teil bis Punkt 13 erweitert,
während bei 6o° der Bereich i i bis 14 des Reflektors bei der Erzeugung eines so
starken Lichtbündels, wie es im allgemeinen zut Straßenbeleuchtung erforderlich
ist, sehr wirksam sein kann. Der Schirmreflektor ist eine wirklich sinnreiche Vorrichtung
zur Erreichung der notwendigen Lichtkonzentration -bei verhältnismäßig kleinen Streuwinkeln,
und seineWirksamkeit nimmt sehr rasch ab, wenn -der Streuwinkel des Lichtbündels
größer wird.
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Der Schirmreflektor an. sich ist nicht wirksam genug, um bei 75°'
Streuwinkel eine ausreichende Straßenbeleuchtung zu gewähren, was heute der gebräuchliche
Streuwinkel mit den besten Erfahrungen ist. Der mit einem seitlich wirkenden Refraktor
kombinierte Reflektor beeinfi.ußt das Reflektorlic'htbündel von 75° und konzentriert
es seitlich, so daß eine ausreichende Lichtverteilung auf der Straße mit hoher Beleuchtungsstärke
bis- 75'
erzielt wird. Indessen tritt einVerlust in, derLichtverteilung längs
der Straße ein, im Vergleich zu der, welche bei Verwendung von Refraktoren mit üblichen
Zwischenräumen erreicht wird. So kann z. B'. ein Schalenrefraktor auf eine Weite
vom Achtfachen der Aufhängehöhe eine ausreichende Lichtverteilung ergeben,- und
um eine ähnliche Lichtverteilung durch dem Reflektor mit seitlich wirkendem Refraktor
zu erhalten, muß die Weite etwas weniger als das Siebenfache der Aufhängehöhe betragen.
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Die hierin gezeigte Konstruktion zieht dadurch größten Vorteil aus
den möglichen Wirksamkeiten des Schirmreflektors, .daß sie das Licht unter einem
verhältnismäßig kleinen Winkel konzentriert und dann durch einen Schalenrefraktor
hindurchgehen läßt, um so den auf die Straße fallenden Teil des Lichtbündels auf
einen geeigneten Streuwinkel zu bringen und den Rest des .Lichtes nach der Straße
zu in das Lichtbündel zu lenken. Die Gestalt der Schale kann: so gewählt werden,
daß die den Streuwinkel vergrößernde Wirkung auf einen Teil des Lichtes und die
seitliche Wiederverteilung der Reste des Lichtes durch einen. zusammenhängenden
Satz von Prismen auf der Innenseite bewirkt,wird. Hierdurch ist es möglich, einen
schalenförmigen Refraktor mit glatter Außenseite aus einem Stück herzustellen. Als
Beispiel soll ein Reflektor, der das Licht bei 55° konzentriert,. und eine Schale,
welche .den Streuwinkel bei einem Teil des Lichtes auf 75° erhöht und außerdem .den
Rest des Lichtes in die'Straße zurücklenkt, erklärt werden.
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Der Beleuchtungskörper hat eine Lichtquelle o und einen umgestülpten
Spiegelreflektor 2o. Er ist gewöhnlich schalenförmig, entweder kreisrund oder elliptisch,
oder er kann eine umgestülpte Wanne sein. Er hat einen Abblendwinkel von 55°, und
sein Profil ist grundsätzlich eine Parabel, um einander parallele Strahlen 21 zu
erzeugen, doch kann .das Profil auch derart sein, daß eine leichte Konvergenz oder
Divergenz eintritt. Er fängt die Strahlen aus einem Lichtbereich von mehr als 6ö°
über und 35° unterhalb der Horizontalem auf, so daß ein sehr bedeutender Teil des
aus der Lichtquelle austretenden Lichtes zurückgelenkt wird.. Ein Lichtstreifen
von ungefähr 7o° Breite kann in. Winkelräume von. rund 55° über dem tiefsten Punkt
ausgestrahlt werden. Der obere Teil des Reflektorgehäuses lenkt Strahlen mehr in
die Richtung der Vertikalen, wie in 22 gezeigt ist. Direkte.Strahl,en
gehen
durch die Öffnung des Reflektors, wie in, 23 gezeigt ist. Der Reflektor kann aus
Metall, prismatischem oder spiegelndem Glas, oder aus einem anderen formbaren Material
sein.
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Das aus dem Reflektor austretende Licht wird von einer das Licht regulierenden,
allgemein mit24 bezeichneten prismatischen Schicht aufgefangen. Sie hat meistens
die Gestalt einer flachen Schale oderWanne mit glatterAußenseite und prismatisch
gerippter Innenseite. Diese Rippen haben eine Reihe von optisch aktiven Flächen
25, welche die reflektierten Strahlen 21 und die direkten Strahlen 23 auffangen,
und: die reflektierten Strahlen bis zu einem Winkel von 75Q, wie in 26 angegeben,
und die direkten Strahlen zu geringerer Höhe, wie in angegeben, heben. Die anderen
Flächen 2@8 der Rippen sollen nur ein Minimum von Licht aufnehmen.
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Wird eine symmetrische Lichtverteilung gewünscht, so ist der Reflektor
kreisförmig und der Refraktor eine runde Schale mit Prismenringen, wie bei
25" in Fig. 3 gezeigt ist.
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Wird eine unsymmetrische Lichtverteilung in zwei Lichtbündeln, die
miteinander einen Winkel von i8o° bilden, gewünscht, so sind die Prismen 25b einander
parallel und symmetrisch in bezug auf eine Mittellinie 2g, wie in Fig. d. zu sehen
ist. Wenn diese Art Lichtverteilung gewünscht wird, so kann der B'eleuc'htungskörper
von der Form einer Ellipse oder einer Abart einer solchen sein.
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Wird eine unsymmetrische Lichtverteilung mit zwei Lichtbündeln, die
einen anderen Winkel als t8o' miteinander bilden, gewünscht, z. B. wenn der Beleuchtungskörper
seitlich von der Straßenmitte montiert werden. soll, so sind diePrismen inReilien
angeordnet, wie unter 25c und 25d in Fig. 5 angegeben ist.
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Wird eine Verteilung in vier Richtungen unter Winkeln von 9o" gegeneinander
gewünscht, so können die Prismen 25e, wie in Fig. 6 gezeigt, angeordnet werden.
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Fig.7 zeigt einen abgeänderten Refraktor mit parallelen Prismen,3o
auf der Straßenseite, radialen Prismen 3 i auf der Häuserseite und dazwischenliegenden
auseinanderlaufenden Prismen 32.
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Um ein geringes seitlich von Linie 2-2 (Fig. 4. und 5) wird das Licht
noch fast so viel gehoben wie auf Linie 2-2. Weiter weg von dieser Linie zum Rande
des Refraktors hin wird indessen die Hebung des Lichtes immer geringer, und eine
immer stärkere Rücklenkung tritt ein. 9o°` von Linie 2-2 wird das Prisma 30 (Fig.
5) radial. Ein radiales Prisma ergibt seitliche Rücklenkung des Lichtes, und zwar
meistens ohne Hebung, aber seitliche Rücklenkung bei einem schrägen Prisma, wie
dieses hier, bewirkt auch gleichzeitig Hebung um einige Grad. Daher gehen die Prismen
allmählich vom reinen Erhebungsprisma, z. B. i5o° vom Rand ab (Linie 2-2) zu seitlich
rücklenkenden und an ihren Enden hebenden Prismen über. So wird das 55'-Lichtbündel
desReflektors durch verschieden,-Teile des Refraktors in den Richtungen straßenauf-
und -abwärts bis zu 75' gehoben, während es in den anderen seitlichenRichtungen
inverschiedernenAusmaßen unter 75' gehoben und seitlichzurückgelenkt wird.
Die höchste Hebung wird straßenlauf- und -abwärts erhalten, wo diese auch am meisten
benötigt wird. Die stärkste seitliche Rücklenkung wird häuserwärts erzielt, wo sie
ja auch am nötigsten ist.
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Das direkte Licht wird durch diese Prismen in fast derselben Weise
geleitet, wie das reflektierte Licht, aber da das direkte Licht unter einem noch
kleineren Streuwinkel als 55' auf den Refraktor auftrifft, wird es nur so
weit gehobern und wieder verteilt, daß es in Winkelräumen von unter 75'v auf die
Straße fällt.
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Das Verfahren ist noch nicht vollständig bei Beleuchtungskörpern,
welche für unsymmetrische Lichtverteilung bestimmt sind, wenn jedes Prisma seine
ganze Länge .unter demselben Winkel durchläuft. Der Winkel irgendeines Prismas wird
für die gewünschte He'bun'g in der Mitte aufLinie 2-2 nicht immer genau der Winkel
für seitliche Rücklenkung sein, wenn das Prisma den Rand des Refraktors erreicht
hat. Es wird daher notwendig sein, den Prismawinkel im Verlauf des Prismas etwas
zu ändern. Dies kann am besten dadurch geschehen, daß man an einem oder mehreren
Punkten längs jedem Prisma von einem Prism@enwinkel zu einem anderen übergeht, wie
dies in Fig. 8 gezeigt wird, wo die vollausgezogene Linie die Prismenschnittlimie
auf Linie 8-8' von Fig. 5 bedeutet und die punktierte Linde dasselbe in Fig. 2.
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Während die in Fig. 2 angegebenen senkrechten Winkelräume vom Reflektor
ausgehend 55° und vom Refraktor ausgehend 75' betragen, können diese in vernünftigen
Grenzen geändert werden. So ' könnte der Streuwinkel eines Lichtbündels von den
Prismen aus 70' für einen Raum von sechsfacher Größe der Aufhängehöhe betragen,
an Stelle von 75' bei einem Raum vorn achtfacher Größe der Aufhängehöhe.
Der beste Streuwinkel eines vom Reflektor ausgehenden Lichtbündels hängt vom Zweck
ab und muß in jedem Fall nach besonderen Erwägungen bestimmt werden.
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Die Form der Schale wird in weitem Maße durch den Erhebungsgrad bestimmt,
der von dem unteren Teil der Außenfläche abhängt. Dies braucht in .-dessen die Form
nicht ganz genau zu bestimmen. Beim Herstellen der Form und beim Ausschneiden der
Innenprismen, die in verschiedenen Richtungen verlaufen., ist es wünschenswert,
einen kugelförmigen, oder einen aus zwei kugelförmigen Teilen hergestellten Umriß
zu haben, indessen ist eine Abweichung von einer solchen Umrißform nach einer konischen
oder anderen Form hin möglich, wenn sie wichtig genug ist, um die hinzutretenden
SchwierigkeitenbeimHerstellenderForm zu rechtfertigen.
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Eine Abblendungsvorrichtung wird im allgemeinerr nicht notwendig sein.
Der Reflektor erstreckt sich weit genug über die Lichtquelle hinaus, um eine hinreichende
Abblendung nach den Häusern hin zu gewährleisten.
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Bei einer im wesentlichen punktförmigen Lichtquelle werden die das
Licht regulierenden Bestandteile
gewöhnlich kreisförmig sein, aber
auch ein elliptischer oder ein anderer Reflektor, der nach allen Seiten zur Lichtquelle
hin konkav ist, kann in manchem Fällen verwendet werden.
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Für manche B,eleuchtungs#zwecke kann es wünscheriswert sein, die ganze
Vorrichtung als geneigte Konstruktion auszubilden. Wenn z. B. die Vorrichtung um
I5° zur Straße geneigt würde, würde die Abblendung hauswärts um tI5' gesenkt. Damit
im Zusammenhang würde die Abblendung straßenwärt@s r5° höher liegen; da dies aber
quer zur Straße sein würde, so würde die Abblendung straßenauf- und -abwärts im
wesentlichen die gleiche bleiben, als wenn die Vorrichtung nicht geneigt wäre.
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Selbstverständlich kann dieErfin:dung invielerlei Formen und Konstruktionen
im Rahmen, der Patentansprüche verkörpert werden, und es soll hervorgehoben werden,
daß die gezeigte Sonderform nur eine der vielen möglichen Formen ist. Zahlreiche
Abänderungen und Abweichungen sind möglich, und in dieser Beziehung soll. keine
Einschränkung erfolgen.