EP0191264A2 - Einrichtung zum Entblenden von grossflächigen Leuchtmitteln - Google Patents

Einrichtung zum Entblenden von grossflächigen Leuchtmitteln Download PDF

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EP0191264A2
EP0191264A2 EP85730137A EP85730137A EP0191264A2 EP 0191264 A2 EP0191264 A2 EP 0191264A2 EP 85730137 A EP85730137 A EP 85730137A EP 85730137 A EP85730137 A EP 85730137A EP 0191264 A2 EP0191264 A2 EP 0191264A2
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glare
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radiation
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EP0191264B2 (de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V5/00—Refractors for light sources
    • F21V5/02—Refractors for light sources of prismatic shape

Definitions

  • the present invention relates to a device for removing glare from large-area lamps of the type specified in the preamble of the main claim.
  • the lamps used which have a high intrinsic luminance, must be glare-free. This is particularly the case with large-area lamps such as frosted incandescent lamps, high pressure mercury lamps or fluorescent lamps.
  • Known anti-glare measures are the arrangement of simple screens, mirror systems and prism systems. Mirror systems and prism systems generally have the advantage that the light is not destroyed by absorption, but can be directed in the desired directions.
  • a disadvantage of conventional prism systems has been that the light sources are very close to the prisms due to their construction, which makes it inevitable that the light rays not only shine on the prisms from a wide variety of angles, but that they can also radiate in an uncontrolled manner, which has the intended effect is badly deteriorated.
  • the invention has for its object to provide a prism system in which, despite the arrangement of large-area lamps or large-area illuminants close to a prism, a controlled beam path is made possible, which in particular allows lateral light rays to emerge without glare in the range up to approximately 30 ° relative to the horizontal.
  • the three-sided prism 1 shown in Fig. 1 shows a cross section in which the one side surface 2 is arranged vertically and the other side surface 3 horizontally, the side surfaces 2 and 3 forming an angle of 90 ° with each other and the horizontal side surface 3 with the Base 4 forms a wedge angle of 40 °. Glare control and light guidance is achieved by total reflection inside the prism and by refraction of the light rays. From the large-area illuminant 5, which is indicated by a dash-dotted vertical line, the light beams 6 impinge on the prism 1 from a wide variety of angles. A strong radiation 7 then takes place from the prism 1 in the lower region and a weak radiation 8 in the upper region, while a lateral region 9 extends in between, from which no radiation takes place at all without light being destroyed by absorption.
  • the glare reduction achieved is as detailed in Test series has shown, best in the wedge angle range around 40 °, with a slight scatter in the efficiency depends on the respective refractive index of the material used.
  • the material for the prisms is crystal-clear plastics or mineral glass.
  • a large-area illuminant can also be fully glare-free in this way. It would of course be possible in principle to get by with a prism, but it would have to be the size of the illuminant. Theoretically, such a prism would cause the smallest possible interference due to rounding radii of the prism edges that are unavoidable in practice, but for reasons of material savings and manufacturing possibilities, prism rings or squares, rectangles and the like will be used. use composite prism poles.
  • the stacked prisms preferably enclose the standing or lying illuminant symmetrically.
  • 3 shows a standing ellipsoidal illuminant 5 in a system of prism rings 1 stacked one above the other.
  • the ellipsoid lamp 5 is fastened in a socket 10 and this is connected to the prisms in the usual way by fastening means 11.
  • Such an ellipsoidal lamp 5 can, of course, also be mounted horizontally in a rectangular prism system (FIGS. 4a and 4b).
  • the rectangular prism system is composed of prism poles 1.
  • Fluorescent lamps 12 can also be used in the same way are glare-free, as can be seen from FIGS. 5a and 5b.
  • the prism system has the same structure as in the horizontal ellipsoid lamp in FIGS. 4a and 4b.
  • the same glare control advantages also result in the recessed ceiling spotlight shown in FIG. 6.
  • an ellipsoid lamp 5 with socket 10 is arranged in the ceiling such that part of the lamp protrudes below a ceiling plate 13.
  • This protruding part is in turn surrounded by annular prisms 1 stacked one on top of the other.
  • annular prisms 1 stacked one on top of the other.
  • Fig. 7 shows a pendant lamp that hangs from a ceiling 13.
  • the large-area illuminant 5 is surrounded in a cylindrical manner by a prism system consisting of prisms stacked on top of one another, wherein the prisms stacked on top of one another can also be made in one piece. No side radiation occurs with this anti-glare variant either.
  • the rays 14 originating from the illuminant can strike the base 4 of the prism in such a way that a small surface reflection portion 15 reflects off the base 4 and passes through the horizontal side surface 3 of the prism located above it and then through the base vertical side surface 2 emerges in radiation 16.
  • Such an unwanted risk of glare is countered either by roughening or blackening the horizontal side surfaces of the prisms, so that the reflection portion 15 cannot enter the prism above.
  • an opaque intermediate ring 17 can be attached below the horizontal side surface 3. In this way, complete lateral glare reduction is achieved even at high light intensities.
  • the stacked prisms can be manufactured, for example, as one-piece cylinders. Better results are achieved, however, if the stacked prism rings or rods 1 are connected by threaded rods in a manner known per se, because in this way the unavoidable rounding radii due to the manufacture can be obtained with greater precision at the prism edges, ie they are smaller than in one one-piece cylinder.
  • 10 shows details of such an arrangement, again with the illuminant 5 in a socket 10 and fastening means 11, the prism rings 1 being connected by threaded rods 19 are. 10 also shows that additional top covers can be attached by means of head mirrors or heat shields 20. This is useful if you elle visited the bulbs with the Prism systems in clear plastic moldings, for example, as Ku g was used.
  • the diameter of the prism rings 1 can be variable, so that the view of the prism system from the side no longer has a cylindrical shape.
  • Such embodiments are also interesting anti-glare variants, particularly for spherical lights.

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Abstract

Bei einer Einrichtung zum Entblenden von großflächigen Leuchtmitteln für Innen- und Außenbeleuchtung unter Verwendung von Prismen sind dreiseitige Prismen (1) mit einer ihrer Seitenflächen (2) senkrecht, mit der anderen Seitenfläche (3) waagerecht angeordnet, wobei die Seitenflächen (2, 3) einen Winkel von 90° bilden und die waagerechte Seitenfläche (3) mit der Grundfläche (4) einen Keilwinkel von 35° bis 45°, vorzugsweise 40°, bildet.

Description

  • Die vorliegenden Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Entblenden von großflächigen Leuchtmitteln der im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen Art.
  • Bei der Innen- und Außenbeleuchtung ist man bestrebt, einen hohen Beleuchtungskomfort bzw. Sehkomfort zu erreichen. Deshalb müssen die verwendeten Lampen, die eine hohe Eigenleuchtdichte aufweisen, entblendet werden. Dies ist insbesondere der Fall bei großflächigen Leuchtmitteln wie z.B. mattierten Glühlampen, Quecksilberdampf-Hochdrucklampen oder Leuchtstofflampen. Bekannte Entblendungmaßnahmen sind die Anordnung von einfachen Schirmen, Spiegelsystemen und Prismensystemen. Spiegelsysteme und Prismensysteme haben allgemein den Vorteil, daß das Licht nicht durch Absorption vernichtet wird, sondern in die gewünschten Richtungen gelenkt werden kann. Nachteilig hat sich bei üblichen Prismensystemen ausgewirkt, daß die Leuchtmittel konstruktionsbedingt sehr dicht an den Prismen liegen, wodurch es unvermeidbar wird, daß die Lichtstrahlen nicht nur aus den unterschiedlichsten Winkeln auf die Prismen einstrahlen, sondern daß sie auch unkontrolliert abstrahlen können, wodurch die beabsichtigte Wirkung stark verschlechtert wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Prismensystem zu schaffen, bei welchem trotz Anordnung großflächiger Lampen oder großflächiger Leuchtmittel dicht vor einem Prisma ein kontrollierter Strahlengang ermöglicht wird, der insbesondere seitliche Lichtstrahlen in dem Bereich bis zu etwa 30° gegen die Waagerechte blendungsfrei austreten läßt.
  • Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß mit den im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Mitteln gelöst.
  • Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen des Erfindungsgegenstandes näher erläutert. Es zeigen
    • Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Prisma, das erfindungsgemäß ausgebildet ist, mit von dem Leuchtmittel ausgehender Einstrahlung und vom Prisma verursachter Abstrahlung;
    • Fig. 2 eine schematische Ansicht eines großflächigen Leuchtmittels mit zugehörigem Prismensystem;
    • Fig. 3 ein stehendes ellipsoides Leuchtmittel in einem Prismenringsystem;
    • Fig. 4a und 4b Vorder- und Seitenansicht einer liegenden Ellipsoidlampe in einem rechteckigen Prismensystem;
    • Fig. 5a und 5b Vorder- und Seitenansicht einer Leuchtstofflampe in einem rechteckigen Prismensystem;
    • Fig. 6 einen Deckeneinbaustrahler in einem zylinderförmigen Prismensystem;
    • Fig. 7 einen Pendelstrahler in einem zylinderförmigen Prismensystem;
    • Fig. 8 eine schematische Strahlenführung mit Blendungsgefahr;
    • Fig. 9 die Wirkung von Zwischenringen bei der Strahlenführung in Fig. 8;
    • Fig.10 bei einer Fig. 3 ähnlichen Anordnung die Verbindung der Prismenringe und die Verwendung von Kopfspiegeln;
    • Fig. 11a und 11b den Aufbau von ringförmigen Prismen verschiedenen Durchmessers.
  • Das in Fig. 1 dargestellte dreiseitige Prisma 1 läßt einen Querschnitt erkennen, bei dem die eine Seitenfläche 2 senkrecht und die andere Seitenfläche 3 waagerecht angeordnet sind, wobei die Seitenflächen 2 und 3 einen Winkel von 90° miteinander bilden und die waagerechte Seitenfläche 3 mit der Grundfläche 4 einen Keilwinkel von 40° bildet. Die Entblendung und Lichtführung wird durch Totalreflexion im Inneren des Prismas und durch Brechung der Lichtstrahlen erreicht. Von dem großflächigen Leuchtmittel 5, welches durch eine strichpunktierte senkrechte Linie angedeutet ist, treffen die Lichtstrahlen 6 aus den unterschiedlichsten Winkeln auf das Prisma 1 auf. Vom Prisma 1 findet dann eine starke Abstrahlung 7 in den unteren Bereich sowie eine schwache Abstrahlung 8 in den oberen Bereich statt, während sich dazwischen ein seitlicher Bereich 9 erstreckt, aus welchem überhaupt keine Abstrahlung erfolgt, ohne daß Licht durch Absorption vernichtet wird.
  • Der erzielte Entblendungseffekt ist, wie sich in eingehenden Versuchsreihen herausgestellt hat, im Keilwinkelbereich um 40° am besten, wobei eine geringfügige Streuung des Wirkungsgrades vom jeweiligen Brechungsindex des verwendeten Materials abhängt. Als Werkstoff für die Prismen bieten sich glasklare Kunststoffe oder auch Mineralglas an.
  • Wenn die Prismen übereinander geschichtet werden (Fig.2), kann auf diese Weise auch ein großflächiges Leuchtmittel voll entblendet werden. Es wäre natürlich möglich, im Prinzip mit einem Prisma auszukommen, das aber die Größe des Leuchtmittels haben müßte. Theoretisch würde ein solches Prisma den kleinstmöglichen Störeinfluß durch in der Praxis unvermeidbare Verrundungsradien der Prismenkanten entstehen lassen, doch wird man aus Gründen der Materialeinsparung und der Herstellungsmöglichkeiten Prismenringe oder zu Quadraten, Rechtecken u.dgl. zusammengesetzte Prismenstangen verwenden.
  • Die übereinander geschichteten Prismen umschließen das stehende oder liegende Leuchtmittel vorzugsweise symmetrisch. So zeigt Fig. 3 ein stehendes ellipsoides Leuchtmittel 5 in einem System aus übereinander geschichteten Prismenringen 1. Dabei ist die Ellipsoidlampe 5 in einer Fassung 10 befestigt und diese mit den Prismen in üblicher Weise durch Befestigungsmittel 11 verbunden.
  • Eine solche Ellipsoidlampe 5 kann natürlich auch liegend in einem rechteckigen Prismensystem angebracht werden (Fig. 4a und 4b). Das rechteckige Prismensystem ist aus Prismenstangen 1 zusammengesetzt.
  • Auf die gleiche Weise können auch Leuchtstofflampen 12 entblendet werden, wie sich aus Fig. 5a und 5b ergibt. Das Prismensystem hat dabei den gleichen Aufbau wie bei der liegenden Ellipsoidlampe in Fig. 4a und 4b. Die gleichen Entblendungsvorteile ergeben sich auch bei dem in Fig. 6 dargestellten Deckeneinbaustrahler. Hier ist eine Ellipsoidlampe 5 mit Fassung 10 derart in der Decke angeordnet, daß ein Teil der Lampe unterhalb einer Deckenplatte 13 herausragt. Dieser herausragende Teil ist wiederum von übereinander geschichteten ringförmigen Prismen 1 umgeben. Auch hier ist deutlich erkennbar, daß keine Abstrahlung im Seitenbereich erfolgt, sondern lediglich die Hauptabstrahlung 7 nach unten und die Nebenabstrahlung 8 nach oben, wobei letztere zur Aufhellung der Decke 13 beiträgt.
  • Fig. 7 zeigt einen Pendelstrahler, der von einer Decke 13 herabhängt. Das großflächige Leuchtmittel 5 ist von einem aus übereinander geschichteten Prismen bestehenden Prismensystem zylinderförmig umgeben,, wobei die übereinander geschichteten Prismen auch einstückig ausgeführt sein können. Auch bei dieser Entblendungsvariante tritt keine seitliche Abstrahlung auf.
  • Bei der übereinanderschichtung der Prismen 1 kann bei hohen auftretenden Lichtstärken ein unerwünschter Effekt entstehen, der in Fig. 8 angedeutet ist und insbesondere bei Außenleuchteinrichtungen eine gewisse Blendungsgefahr mit sich bringt. Die vom Leuchtmittel herrührenden Strahlen 14 können so auf die Grundfläche 4 des Prismas auftreffen,daß ein kleiner Oberflächenreflexionsanteil 15 von der Grundfläche 4 reflektiert und durch die waagerechte Seitenfläche 3 des darüber befindlichen Prismas an dessen Grundfläche gelangt und dann durch die senkrechte Seitenfläche 2 in Strahlung 16 austritt. Einer solchen ungewollten Blendungsgefahr begegnet man entweder dadurch, daß die waagerechten Seitenflächen der Prismen aufgerauht oder geschwärzt werden, so daß der Reflexionsanteil 15 nicht in das darüberliegende Prisma eintreten kann. Stattdessen kann man aber auch, wie in Fig. 9 gezeigt, einen lichtundurchlässigen Zwischenring 17 unterhalb der waagerechten Seitenfläche 3 anbringen. Auf diese Weise wird auch bei hohen auftretenden Lichtstärken eine vollkommene seitliche Entblendang erzielt.
  • Es ist aber auch möglich, diese Entblendung etwa für Farbeffekte auszunutzen, indem man farbige transparente Zwischenlagen 17 verwendet, um eine Färbung der Prismen zu erreichen, obwohl in den eigentlichen Abstrahlbereichen 7 und 8 das Lampenlicht ohne Farbverschiebung das Prisma 1 verläßt. Ein solcher farbiger Lichtaustritt erfolgt in einem relativ kleinen Winkelbereich, wie in Fig. 9 bei 18 angedeutet. Die Zwischenlagen 17 können insbesondere im Außenbereich auch als dünne Dichtungsscheiben ohne weitere Schutzeinrichtung eingesetzt werden.
  • Wie weiter oben erwähnt, können die übereinander geschichteten Prismen z.B. als einstückige Zylinder hergestellt werden. Bessere Ergebnisse erzielt man jedoch, wenn die übereinander geschichteten Prismenringe oder -stangen 1 durch Gewindestangen in an sich bekannter Weise verbunden werden, weil auf diese Weise die unvermeidbaren, herstellungsbedingten Verrundungsradien an den Prismenkanten mit größerer Präzision zu erhalten sind, d.h. kleiner ausfallen als bei einem einstückigen Zylinder. So zeigt Fig. 10 Einzelheiten einer solchen Anordnung, und zwar wiederum mit dem Leuchtmittel 5 in einer Fassung 10 und Befestigungsmitteln 11, wobei die Prismenringe 1 durch Gewindestangen 19 verbunden sind. Außerdem aber läßt Fig. 10 erkennen, daß man auch zusätzliche obere Abdeckungen durch Kopfspiegel oder Hitzeschilde 20 anbringen kann. Dies empfiehlt sich, wenn man die Leuchtmittel mit den Prismensystemen in klaren Kunststoff- Formkörpern, z.B. als Kugelleuchten, verwendet.
  • Aus Fig. 11a und 11b ist ersichtlich, daß die Durchmesser der Prismenringe 1 veränderlich sein können, so daß die Ansicht des Prismensystems von der Seite her nicht mehr Zylinderform aufweist. Auch solche Ausführungsformen sind interessante Entblendungsvarianten, insbesondere für Kugelleuchten.

Claims (9)

1. Einrichtung zum Entblenden von großflächigen Leuchtmitteln für Innen- und Außenbeleuchtung unter Verwendung von Prismen, dadurch gekennzeichnet, daß dreiseitige Prismen (1) mit einer ihrer Seitenflächen (2) senkrecht, mit der anderen ihrer Seitenflächen (3) waagerecht angeordnet sind, wobei die Seitenflächen (2,3) einen Winkel von 90° bilden, und daß die waagerechte Seitenfläche (3) mit der Grundfläche (4) einen Keilwinkel von 350 bis 45°, vorzugsweise 40°, bildet.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prismen (1) das stehende oder liegende Leuchtmittel (5) symmetrisch umschließen.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Prismen (1) übereinander geschichtet und lösbar oder unlösbar miteinander verbunden sind.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Prismen (1) als kreisförmige oder ovale Ringe ausgebildet sind.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Prismen (1) aus Stangen bestehen, die zu Quadraten, Rechtecken oder anderen Vielecken zusammengesetzt sind.
6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die waagerechten Seitenflächen (3) der Prismen (1) aufgerauht oder geschwärzt sind.
7. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Prismen (1) lichtundurchlässige Folien (15) angeordnet sind.
8. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Prismen (1) lichtundurchlässige farbige Folien angeordnet sind.
9. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser der ringförmigen Prismen (1) verschieden groß sind.
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