HU204121B

HU204121B - Reflective internal mirror with arrangement and multi-section light source

Info

Publication number: HU204121B
Application number: HU864254A
Authority: HU
Inventors: Tamas Barna; Gabor Biro; Tivadar Foeldi; Imre Nagy; Oszkar Rihmer; Laszlo Vincze
Original assignee: Tamas Barna; Gabor Biro; Tivadar Foeldi; Imre Nagy; Laszlo Vincze; Rihmer Aurel; Rihmer Edit
Priority date: 1986-10-13
Filing date: 1986-10-13
Publication date: 1991-11-28
Also published as: CN87107021A; EP0264245B1; HUT45763A; CN1013701B; JPS63164104A; US4965876A; AU7958387A; DE3771637D1; ES2023910B3; AU600312B2; EP0264245A3; EP0264245A2

Description

A találmány tárgya fényvető belső tükör elrendezéssel és többtagúfényforrással, amelynekforgásszimmetrikus külső tükre és a külső tükör tükröző felülete előtt, vele koaxiális külső és belső körvonalak között szimmetrikusan elrendezett N fényforrása van, ahol a külső tükör előtt a fényforrásokat befogadó külső körvonalon belül elhelyezkedő, keresztmetszetben D_N típusú szimmetriát mutató, 2N számú görbevonalú szegmensből álló hengerszimmetrikus testként kialakított belső tükör van, amelyen a belső körvonalon belül a fényf orrásokközéppontját és a külső tükör szimmetriatengelyét összekötő egyenesekenfekvő belső csúcsok vannak kiképezve, (itt és a továbbiakban Dj^ a N tengelyes forgásszimmetriát jelenti, vagyis az a test jellemezhető ilyen típusú szimmetriával, amelynél egymással 3607N szöget bezáró Nszimmetriasík jelölhető ki, így egy görbeszakasz Ν’ számú forgatásával és tükrözéssel a test keresztmetszete meghatározható).

Különböző világítási feladatok megoldására kiterjedten alkalmazzák a fényvetőket, amelyek külső tükör belső tükröző felülete előtt beépített általában több fényforrást tartalmaznak. A fényforrások fényét a két tükröző felület továbbítja a kívánt irányba.

A fényvetők teljesítményét általában a fényforrások által okozott termikus terhelés csökkenti: a fényforrások által termelt hőmennyiség a tükröző felületek intenzív terhelése melett csökkenti a fényforrás, saját élettartamát, működési hatékonyságát lerontja. Ezért a fényvetők teljesítményének növelése előtt a fényforrások hőterhelésének ezzel járó növekedése komoly akadályt jelent.

A filmkészítés és a televíziós műsorszórás során alkalmazott világítástechnikai megoldásokban általános követelmény, hogy a fényvetők jól meghatározott árnyékot, lényegében kúpszerű fényintenzitás-eloszlást produkáljanak, ami általában egyetlen fényforrás alkalmazását igényli. Ez annyit jelent, hogy a fényvető által biztosított nyaláb egy középponti tartományban erőteljes, ezen kívül viszonylag gyenge, de még jó láthatóságot tegyen lehetővé. Ha egyetlen fényforrást használunk, ez éppen a hőterhelés miatt a fényvető maximális teljesítményénekkorlátjátadja.

Megvilágításhoz létrehozott fénynyaláh egy előre meghatározott, lényegében körvonalszerű intenzitáseloszlást biztosító fényvetőt mutat be a DE-A12 27 404 sz. német közzétételi irat. Az itt ismertetett fényvetőnek egy adott tengelyre forgásszimmetrikus külső tükre és a külső tükröző felülete előtt, vele koaxiálisán elrendezett, több fényforrás befogadására alkalmasan kiképzett hengerszimmetrikus, gyűrűszerű foglalata van. A foglalatban a fényforrások szintén a külső tükörrel koaxiálisán helyezkednek el, az általuk határolt téren belül tükröző szegmensekből összeállított, a fényforrások fényét a külső tükör felületére irányító belső tükörvan, aholabelső tüköregyenes vagy körvonal alakú szegmenseit úgy méretezik és építikbe, hogy két szomszédos fényforrás között mindig egy-egy fényforrás képéthozzáklétre.

A tapasztalat szerint az említett közzétételi irat szerinti fényvetőben a korábban ismert megoldásokhoz képest a fényforrások hőterhélése csökken, de még mindig nem kielégítő mértékben, így a belső tükör alkalmazásának ellenére a fényforrások által okozott hőterhelés a teljesítmény növelésének akadályát je5 lenti. További problémát jelent, hogy a fényintenzitás eloszlása nem felel meg a film- és tévétechnika által igényelt követelményeknek

A találmány feladata a fentieknek megfelelően olyan fényvető létrehozása, amelynél a fényforrások10 ra és a fényvető alkotórészeire eső hőterhelés olyan mértékben csökkenthető, hogy ezzel a fényvető fényteljesítményének növelése elé a hőterhelés által állított korlátok gyakorlatilag megszüntethetők és egyúttal a film- és televíziós technika által igényelt fényin15 tenzitás-eloszlás biztosítható.

Akitűzöttfeladat megoldásaként olyan belső tükör elrendezéssel és többtagúfényforrásai ellátott fényvetőt dolgoztunkká amelynekforgásszimmetrikus külső tükre és a külső tükör tükröző felülete előtt, véle koa20 xiális külső és belső körvonalak között szimmetrikusan elrendezett N fényforrása van, ahol a külső tükör előtt a fényforrásokat befogadó külső körvonalon belül elhelyezkedő, keresztmetszetben Dj^ típusú szimmetriát mutató, 2N számú görbevonalú szegmensből 25 álló hengerszimmetrikus testként kialakított belső tükörvan, amelyenabelsőkörvonalonbelül a fényforrásokközéppontját és a külső tükör szimmetriatengelyét összekötő egyeneseken fekvő belső csúcsokvannak kiképezve, és a találmány szerint a belső tükör afényfor30 rások között a belső körvonalat átlépd, a külső tükörnek a fényforrások közötti felezővonalon fekvő sugarán külső csúcsokat kijelölő görbe vonalú szegmensekkel van kialakítva, ahol a görbe vonalú szegmensek a szomszédos fényforrásokat egymástól legalább rész35 ben árnyékolják.

A találmány szerinti fényvető egy célszerű kiviteli alakjában a külső csúcsok, a fényforrások helyét kijelölő belső és külső körvonal közötti távolságnak legalább a felét elérőén vannak elrendezve.

Különösen előnyös az a kiviteli alakja a találmány szerinti fényetőnek, amelynél a görbe vonalú szegmensek keresztmetszetben színuszgörbe alakú testekként vannak kiképezve, ahol célszerűen a színuszgörbe amplitúdója nagyobb a belső és külső körvonal távol45 ságinál és hullámhossza nagyobb két szomszédos fényforrás középpontjaközöttí távolságfelénél.

Ugyancsak előnyös a találmány szerinti fényvetőnek az a megvalósítása, amelynél a görbe vonalú szegmensek keresztmetszetben körevolvens alakú testek50 ként vannak kiképezve, ahol célszerűen a körevolvens alapkörének átmérője nagyobb a belső és a külső körvonal távolságánál.

A kisugárzott fény eloszlásának egyenletességét adott esetben javítani lehet, ha a találmány szerinti 55 fényvetőben a belső tükör tükröző felületének egy része diffúz felületként van kiképezve.

A találmány szerinti fényvető a kisugárzott fényt olyan, a célkitűzésnek megfelelő térbeli eloszlásban bocsátja ld, amikoris egy középponti tartományban a 60 megvilágítás intenzitása jóval nagyobb, mint a szom2

HU 204121 Β szédos tartományban, de éles árnyék nem alakul ki, vagyis a megvilágított objektum melletti részletek többé-kevésbé felismerhetők. A fényvető belső elemeinek hőterhelése szinte elhanyagolhatóan kicsivé válik, így az élettartam az ismert megoldásokhoz képest növekszik.

A találmány tárgyát a továbbiakban példakénti kiviteli alakok kapcsán, a csatolt rajzra hivatkozással ismertetjük részletesen. Arajzon az

1. ábra a találmány szerinti fényvető keresztmetszeti nézete, a

2. ábra az 1. ábrán bemutatott fényvető felülnézee, míg a

3. ábra a találmány szerinti fényvetőben alkalmazott belső tükör egy előnyös megvalósításának részlete felületnézetben.

A jelen találmány értelmében javasolt fényvető paraboloid vagy hasonló forgástest alakú 1 külső tükörrel és ennek belső terében elhelyezkedő részelemekkel van megvalósítva. Az 1 külső tükör tükröző felülete előtt képzeletbeli gyűrű alakban, tehát belső és külső körvonal között - a két körvonal középpontja egybeesik az 1 külső tükör szimmetriatengelyével - 2 fényforrások vannak középpontjaikkal szabályos sokszög csúcsainál elrendezve. A 2 fényforrásokat befogadó gyűrű külső körvonalán belül henger szimmetrikus testet alkotó 3 belső tükör helyezkedik el, amelynek szimmetriatengelye (hossztengelye) az 1 külső tükör szimmetriatengelyével egybeesik (1. és 2. ábra). A 3 belső tükör 4 és 5 görbe vonalú szegmensekből épül fel (3. ábra), amelyek 6 síkokra vonatkoztatva egymás tükörképei. A 6 síkok a 2 fényforrások közötti felezőpontot az 1 külső tükör középpontjával összekötő egyenessel és az 1 külső tükör szimmetriatengelyével meghatározott síkok. A 2 fényforrások középpontjain és az 1 külső tükör szimmetriatengelyén át hasonló módon 6’ síkok fektethetők le. A 3 belső tükör D_N szimmetriájú, ahol N a 2 fényforrások számát jelenti, vagyis a 3 belső tükör olyan forgásszimmetriájú test, amelynél a 4 és 5 görbe vonalú szegmensek keresztmetszetét meghatározó síkbeli alakzatok N-szeres elforgatásával a 3 belső tükör keresztmetszete előállítható.

A találmány értelmében a 3 belső tükör olyan hengerszimmetrikus testet képez, amelyet 8 belső és 9 külső csúcsok jellemeznek. A 8 belső csúcsok a 6’ síkokban, a 9 külső csúcsok a 6 síkokban fekszenek, közöttük a 4 és 5 görbe vonalú szegmensek teremtenek kapcsolatot. Ez utóbbiak keresztmetszetét általában színuszgörbe vagy körevolvens határozza meg, de adott esetben parabolaevolvensvagymag' 'bbrendűmatematikai görbe evolvense is választható a keresztmetszet kialakításához. Igen célszerűnek bizonyult a színuszgörbe és a körevolvens alkalmazása.

A 8 belső csúcsok, mint az a 3. ábrán is látható, a 2 fényforrásokat befogadó képzeletbeli gyűrű belső körvonalán belül helyezkednek el, míg a 9 külső csúcsokat a belső körvonalon túl, általában a belső és a külső körvonal közötti távolság legalább felét elérő távolságon hozzuk létre, amivel lényegében az egymással szomszédos 2 fényforrásokat egymástól leárnyékoljuk.

Ha a 4 és 5 görbe vonalú szegmensek alakját (az 1 külső tükör szimmetriatengelyére merőleges metszetét) színuszgörbe határozza meg, a tapasztalat a legjobb eredményeket akkor mutatja, ha transzformált színuszgörbét alkalmazunk, amelyet 7 inflexiós pont jellemez és amplitúdója nagyobb, mint a belső és külső körvonal távolsága, vagyislényegében a 2 fényforrás jellemző átmérője, míg hullámhossza két szomszédos 2 fényforrás középpontja közötti távolság felénél nagyobb. A transzformált színuszgörbét általában a változó amplitúdó és/vagy hullámhossz jellemzi, ahol a változást az adott elrendezésnek megfelelően lehet megválasztani. Ha a 4 és 5 görbe vonalú szegmensek körevolvens alakúak, az alapkör átmérője célszerűen a 2 fényforrás jellemző átmérőjénél nagyobb.

A kísérleti tapasztalatok azt bizonyították, hogy a 3 belső tükör tükröző felületén célszerű lehet diffúz részletek kialakítása. Ez esetben a fényvető hatásfoka kis, de elfogadható mértékben csökken, míg a fényeloszlás még jobban közelíthető a kívánt alakú görbéhez, mint diffúz felületek alkalmazása nélkül.

A javasolt alakú hengerszimmetrikus 3 belső tükör beépítésével a fényvető működése során a 2 fényforrások emittált fényének mindössze 3-4%-a sugárzódik vissza a 2 fényforrásokba, ezért ez utóbbiak hőterhelése (túlmelegedése) lényegében megszűnik. Ezt az adatot a 3 belső tükör különböző alakjainál végzett vizsgálatok igazolták. Mivel a javasolt elrendezéssel elérhető, hogy a 2 fényforrások a termikus szempontokat figyelembe véve is optimális tartományban üzemeljenek, így a fényvető hatásfoka 15% körüli javulást mutat és ennek eredményeként a megvilágított objektumra jutó fényáram akár 30%-kal megnövelhető.

Claims

SZABADALMIIGÉNYPONTOK

1. Fényvető belső tükör elrendezéssel és többtagú fényforrással, amelynek forgásszimmetrikus külső tükre (1) és a külső tükör (1) tükröző felülete előtt, vele koaxiális külső és belső körvonalak között szimmetrikusan elrendezett N fényforrásokat (2) befogadó külső körvonalon belül elhelyezkedő, keresztmetszetben típusú szimmetriát mutató, 2N számú görbevonalú szegmensből (4, 5) álló hengerszimmetrikus testként kialakított belső tükör (3) van, amelyen a belső körvonalon belül a fényforrások (2) középpontját és a külső tükör (1) szimmetriatengelyét összekötő egyeneseken fekvő belső csúcsok (8) vannak kiképezve, azzal jellemezve, hogy a belső tükör (3) a fényforrások (2) között a belső körvonalon fekvő sugarán külső csúcsokat (9) kijelölő görbe vonalú szegmensekkel (4,5) van kialakítva, ahol a görbe vonalú szegmensek (4,5) a szomszédos fényforrásokat (2) egymástól legalább részben árnyékolják.
2. Az 1. igénypont szerinti fényvezető, azzal jellemezve, hogy a külső csúcsok (9) a fényforrások (2) helyét kijelölő belső és külső körvonal közötti távolságnak legalább a felét elérőén vannak elrendezve.
3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti fényvető, azzal jellemezve, hogy a görbe vonalú szegmensek (4,5) ke3

HU 204121 Β resztmetszetben szmuszgörbe alakú testekként vannak kiképezve.
4. A 3. igénypont szerinti fényvető, azzal jellemezve, hogy a görbe vonalú szegmenseket (4,5) meghatározó színuszgörbe amplitúdója nagyobb a belső és kiil- 5 ső körvonal távolságánál és hullámhossza nagyobb két szomszédos fényforrás (2) középpontja közötti távolságfelénéL
5. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti fényvető, azzal jellemezve, hogy a görbe vonalú szegmensek (4,5) ke- 10 resztmetszetben körevolvens alakú testekként vannak kiképezve.
6. Az5. igénypontszerintifényvető, azzal jellemezve, hqgyagörbevonalúszegmensefcet(4, ^meghatározó körevolvens alapkörének átmérője nagyobb a belső és a külső körvonal távolságánál
7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti fényvető, azzal jellemezve, hogy a belső tükör (3) tükröző felületének egyrészediffúzfelületkéntvan kiképezve.