EP0008006B1 - Indoor lighting fixture - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21V7/00—Reflectors for light sources
- F21V7/04—Optical design
- F21V7/06—Optical design with parabolic curvature
Definitions
- the invention relates to an interior lamp with a symmetrical, wide-angle channel mirror for a fluorescent lamp, which is arranged in the plane of symmetry of the channel mirror, with two parabolic side mirrors, the main radiation of which crosses the plane of symmetry, and with two roof mirrors, the radiation of which lies mainly on the same side of the plane of symmetry as the assigned roof mirror, the edge edges of the roof mirror and the upper edge edges of the side mirror lying above the lower horizontal tangential plane on the fluorescent lamp.
- the invention is based, without using an additional anti-glare mirror and without a prismatic plate or prismatic strip, to significantly improve the characteristic sizes of such an interior light: in particular, the maximum light intensity should be as close as possible to the glare limit angle, and the ratio of the maximum light intensity to that below 0 ° at least 2 and the efficiency is at least 70%:
- the importance of the glare limit angle lies in the fact that above this angle measured against the vertical no direct light of the lamp emerges from the interior light.
- the inventive solution to this problem is characterized in an interior lamp of the type mentioned in that the main axis of each side mirror with the vertical forms an angle between 30 ° and 45 °, in particular that of 40 °, that the focal length of the side mirror is given by the Quotients from half the diameter of the fluorescent lamp and the sine of the scattering angle, which is between 7 ° and 18 °, that the roof mirrors each have the shape of a parabola, the main axis of which is at an angle between 25 ° and 45 °, in particular 30 °, with the vertical , includes that the outer edge of each roof mirror lies on a center beam of the fluorescent lamp which is directed to such a boundary point of the adjacent side mirror from which it is reflected past the lamp that the focal length of the parabola of the roof mirror is chosen such that at least 80 % of the center rays of the Leu reflected by a roof mirror past the lamp Exit the fluorescent lamp without further reflection from the interior light, and that the focal points of the parabolas of the roof and
- the salient properties of the interior lamp according to the invention are based on the fact that the upward radiation of the lamp, which is no longer detected by the side mirrors, is deflected largely without loss through the roof mirror into the main emission zone, and on the optimization of several parameters.
- the smallest possible light scattering plays an important role:
- the focal points of the parabolas of side and roof mirrors were placed in the center of the lamp and the dimensions of the channel mirror were chosen to be very large in relation to the lamp diameter.
- the mirrors are arranged in such a way that the center beam just passing the edge of a roof mirror and reflected by the side mirror in the limit point can leave the lamp unhindered by a lamp or by further reflections.
- the required glare limit angle above which no direct light can emerge from the luminaire determines the position of the lower edge of each side mirror: it lies on the tangent to the lamp with this glare limit angle.
- the side mirrors extend at least up to these border tangents.
- each roof mirror preferably lies - by appropriate dimensioning of its focal length - also on the parallel to its main axis which runs through the lower edge of the side mirror adjacent to this roof mirror: in this case, 100% of the center rays passing by the lamp and reflected by the roof mirror pass the lamp without further reflection through a side mirror from the lamp.
- the limit point is one
- the side mirror lies on the boundary tangent to the fluorescent lamp which runs through the lower edge of the opposite side mirror and the side mirrors have such a focal length that each boundary tangent at the boundary point is perpendicular to the tangent to the parabola of the side mirror.
- the light cone lying below the connecting line from the center of the lamp to the boundary point of a side mirror and directed to the boundary point of the side mirror is just completely reflected past the lamp, so that even a high proportion of the scattered light can leave the lamp unhindered.
- the interior light shown in cross section has a channel mirror formed symmetrically to the plane of symmetry E with two mirror images of the same side mirror 1, 1 'and two mirror images of the same roof mirror 2, 2', each of which is parabolic.
- the main axes H1, H1 'of the side mirror 1, 1' each intersect at the center M of the fluorescent lamp 3 and have an angle ⁇ of 40 ° to the vertical.
- the lower marginal edges 12, 12 'of the side mirrors lie on boundary tangents T, T' on the fluorescent lamp 3, the inclination of which towards the vertical is predetermined by the required glare boundary angle 8; here it is 55 ° and means that no direct light from the lamp emerges from the lamp above.
- this limit point can - as shown here - also be the upper edge. The latter can also be above this limit point.
- the focal length of the parabolas of the side mirrors, whose focal points F1 lie in the center M of the fluorescent lamp 3, depends on the diameter D of the lamp and, in the interest of a sufficiently small scatter, is equal to the quotient of half the diameter D of the lamp 3 and the sine of the Scattering angle • ⁇ between the main axis H1 'and a tangent to the lamp 3 running through the apex S1'; this angle is 12 °.
- the boundary tangent at the boundary point 11, 11 ' is then perpendicular to the tangent to the' parabola at this point, and the width of the light exit opening between the lower edge edges 12, 12 'is 280 mm.
- the main axes H2, H2 'of the roof mirrors 2, 2' also intersect at the center M of the lamp 3 and form an angle -y of 30 ° with the plane of symmetry E; in contrast to the side mirrors, however, the main radiation direction of each roof mirror lies on that side of the plane of symmetry E on which this roof mirror is located.
- the edge edges 21, 21 'of the roof mirror lie on the connecting lines V, V' between the center M of the lamp 3 and the boundary points 11, 11 'of the side mirror.
- the section 4, 4 'lying between the boundary points 11, 11' of the side mirrors 1, 1 'and the edge edges 21, 21' of the roof mirror is not very visually active since it only receives some scattered light; it can therefore be omitted in whole or in part or, for example, serve as a slot for the exhaust air duct. Accordingly, the side reflectors can also extend somewhat beyond the boundary points 11, 11 'and the sections 4, 4' correspondingly somewhat steeper than shown.
- sections 4, 4 'can also consist of reflective material, the greatest effectiveness resulting from the length shown in the figure.
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Description
Die Erfindung betrifft eine Innenleuchte mit symmetrischem, breitstrahlendem Rinnenspiegel für eine Leuchtstofflampe, die in der Symmetrieebene des Rinnenspiegels angeordnet ist, mit zwei parabelförmigen Seitenspiegeln, deren Hauptstrahlung jeweils die Symmetrieebene kreuzt, und mit zwei Dachspiegeln, deren Strahlung hauptsächlich auf derselben Seite der Symmetrieebene liegt wie der zugeordnete Dachspiegel, wobei die Randkanten der Dachspiegel und die oberen Randkanten der Seitenspiegel oberhalb der unteren horizontalen Tangentialebene an die Leuchtstofflampe liegen.The invention relates to an interior lamp with a symmetrical, wide-angle channel mirror for a fluorescent lamp, which is arranged in the plane of symmetry of the channel mirror, with two parabolic side mirrors, the main radiation of which crosses the plane of symmetry, and with two roof mirrors, the radiation of which lies mainly on the same side of the plane of symmetry as the assigned roof mirror, the edge edges of the roof mirror and the upper edge edges of the side mirror lying above the lower horizontal tangential plane on the fluorescent lamp.
Mit einer derartigen, aus der DE-A 2 502 361 bekannten Innenleuchte läßt sich eine Lichtverteilungskurve mit zwei ausgeprägten Maxima und einem Minimum bei Ausstrahlungswinkeln in der Umgebung von 0° - gemessen gegen die Vertikale - erzielen. Derartige Lichtverteilungen sind erwünscht, um Reflexblendungen auf den Arbeitstischen zu vermeiden, was umso leichter möglich ist, je größer der gegen die Vertikale gemessene Einfallwinkel des Lichtes und je geringer die Lichtstärke in der Umgebung von 0° ist. In dem bekannten Fall liegen die Maxima bei etwa 29° und das Verhältnis der maximalen Lichtstärke bei 29° zu der geringsten Lichtstärke bei 0° beträgt etwa 1 : 1,7. Ferner ist der Wirkungsgrad dieser Leuchte dadurch beeinträchtigt, daß die Absenkung der Lichtstärke in der Umgebung von 0° durch einen unter der Lampe angeordneten Abblendspiegel erzielt wird.With such an interior light known from DE-A 2 502 361, a light distribution curve with two pronounced maxima and a minimum at radiation angles in the vicinity of 0 ° - measured against the vertical - can be achieved. Such light distributions are desirable in order to avoid reflective glare on the work tables, which is easier, the larger the angle of incidence of the light measured against the vertical and the lower the light intensity in the vicinity of 0 °. In the known case, the maxima are approximately 29 ° and the ratio of the maximum light intensity at 29 ° to the lowest light intensity at 0 ° is approximately 1: 1.7. Furthermore, the efficiency of this lamp is adversely affected by the fact that the reduction in light intensity in the vicinity of 0 ° is achieved by a dipped mirror arranged under the lamp.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ohne Verwendung eines zusätzlichen Abblendspiegels und ohne Prismenplatte oder Prismenstreifen die angesprochenen charakteristischen Größen einer derartigen Innenleuchte wesentlich zu verbessern : Insbesondere soll das Maximum der Lichtstärke möglichst nahe an dem Blendungsgrenzwinkel liegen, und das Verhältnis der maximalen Lichtstärke zu der unter 0° mindestens 2 und der Wirkungsgrad mindestens 70% betragen : Die Bedeutung des Blendungsgrenzwinkels liegt darin, daß oberhalb dieses gegen die Vertikale gemessenen Winkels kein Direktlicht der Lampe aus der Innenleuchte austritt.The invention is based, without using an additional anti-glare mirror and without a prismatic plate or prismatic strip, to significantly improve the characteristic sizes of such an interior light: in particular, the maximum light intensity should be as close as possible to the glare limit angle, and the ratio of the maximum light intensity to that below 0 ° at least 2 and the efficiency is at least 70%: The importance of the glare limit angle lies in the fact that above this angle measured against the vertical no direct light of the lamp emerges from the interior light.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Innenleuchte der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptachse jedes Seitenspiegels mit der Senkrechten einen Winkel zwischen 30° und 45°, insbesondere dere von 40°, einschließt, daß die Brennweite der Seitenspiegei gegeben ist durch den Quotienten aus dem halben Durchmesser der Leuchtstofflampe und dem Sinus des Streuwinkels, der zwischen 7° und 18° liegt, daß die Dachspiegel jeweils die Form einer Parabel haben, deren Hauptachse mit der Senkrechten einen Winkel zwischen 25° und 45°, insbesondere von 30°, einschließt, daß die äussere Randkante jedes Dachspiegels auf einem Mittelpunktstrahl der Leuchtstofflampe liegt, der auf einen solchen Grenzpunkt des benachbarten Seitenspiegels gerichtet ist, von dem er an der Lampe vorbeireflektiert wird, daß die Brennweite der Parabel der Dachspiegel so gewählt ist, daß mindestens 80 % der von einem Dachspiegel an der Lampe vorbeireflektierten Mittelpunktstrahlen der Leuchtstofflampe ohne weitere Reflexion aus der Innenleuchte austreten, und daß die Brennpunkte der Parabeln von Dach- und Seitenspiegeln mit dem Mittelpunkt der Leuchtstofflampe zusammenfallen.The inventive solution to this problem is characterized in an interior lamp of the type mentioned in that the main axis of each side mirror with the vertical forms an angle between 30 ° and 45 °, in particular that of 40 °, that the focal length of the side mirror is given by the Quotients from half the diameter of the fluorescent lamp and the sine of the scattering angle, which is between 7 ° and 18 °, that the roof mirrors each have the shape of a parabola, the main axis of which is at an angle between 25 ° and 45 °, in particular 30 °, with the vertical , includes that the outer edge of each roof mirror lies on a center beam of the fluorescent lamp which is directed to such a boundary point of the adjacent side mirror from which it is reflected past the lamp that the focal length of the parabola of the roof mirror is chosen such that at least 80 % of the center rays of the Leu reflected by a roof mirror past the lamp Exit the fluorescent lamp without further reflection from the interior light, and that the focal points of the parabolas of the roof and side mirrors coincide with the center of the fluorescent lamp.
Die hervorstechenden Eigenschaften der erfindungsgemäßen Innenleuchte beruhen darauf, daß die nach oben gerichtete und von den Seitenspiegeln nicht mehr erfaßte Strahlung der LampedurchdieDachspiegelweitgehend verlustfrei in die Hauptausstrahlungszone umgelenkt wird, sowie auf der Optimierung mehrerer Parameter. Unter ihnen spielt eine möglichst kleine Lichtstreuung eine wesentliche Rolle : Hierzu wurden die Brennpunkte der Parabeln von Seiten- und Dachspiegeln in den Mittelpunkt der Lampe gelegt und die Abmessungen des Rinnenspiegels im Verhältnis zum Lampendurchmesser sehr groß gewählt. Dadurch wird es ermöglicht, einerseits einen großen Winkel für das Strahlungsmaximum zu erreichen und andererseits den Streulichtanteil in dem Bereich von + 10° sehr klein zu halten, so daß die Lichtstärke in diesem Winkelbereich praktisch ausschließlich von der Direktstrahlung der Lampe herrührt.The salient properties of the interior lamp according to the invention are based on the fact that the upward radiation of the lamp, which is no longer detected by the side mirrors, is deflected largely without loss through the roof mirror into the main emission zone, and on the optimization of several parameters. Among them, the smallest possible light scattering plays an important role: For this purpose, the focal points of the parabolas of side and roof mirrors were placed in the center of the lamp and the dimensions of the channel mirror were chosen to be very large in relation to the lamp diameter. This makes it possible, on the one hand, to achieve a large angle for the radiation maximum and, on the other hand, to keep the scattered light component very small in the range of + 10 °, so that the light intensity in this angular range comes practically exclusively from the direct radiation of the lamp.
Im Interesse eines möglichst großen Wirkungsgrades sind die Spiegel so angeordnet, daß der an der Randkante eines Dachspiegels gerade noch vorbeigehende und vom Seitenspiegel in dem Grenzpunkt reflektierte Mittelpunktstrahl die Leuchte ungehindert durch Lampe oder durch weitere Reflexionen verlassen kann.In the interest of the greatest possible efficiency, the mirrors are arranged in such a way that the center beam just passing the edge of a roof mirror and reflected by the side mirror in the limit point can leave the lamp unhindered by a lamp or by further reflections.
Dabei bestimmt der jeweils geforderte Blendungsgrenzwinkel, oberhalb dessen kein Direktlicht aus der Leuchte austreten kann, die Lage der unteren Randkante jedes Seitenspiegels : Sie liegt auf der Grenztangente an die Lampe mit diesem Blendungsgrenzwinkel. Nach oben erstrecken sich die Seitenspiegel mindestens bis an diese Grenztangenten.The required glare limit angle above which no direct light can emerge from the luminaire determines the position of the lower edge of each side mirror: it lies on the tangent to the lamp with this glare limit angle. The side mirrors extend at least up to these border tangents.
Vorzugsweise liegt die äußere Randkante jedes Dachspiegels - durch entsprechende Bemessung seiner Brennweite - auch auf derjenigen Parallelen zu seiner Hauptachse, die durch die untere Randkante des diesem Dachspiegel benachbarten Seitenspiegels verläuft : In diesem Fall treten 100 % der an der Lampe vorbeigehenden, vom Dachspiegel reflektierten Mittelpunktstrahlen der Lampe ohne weitere Reflexion durch einen Seitenspiegel aus der Leuchte aus.The outer edge of each roof mirror preferably lies - by appropriate dimensioning of its focal length - also on the parallel to its main axis which runs through the lower edge of the side mirror adjacent to this roof mirror: in this case, 100% of the center rays passing by the lamp and reflected by the roof mirror pass the lamp without further reflection through a side mirror from the lamp.
Einen noch besseren Wirkungsgrad und ein höheres Verhältnis von maximaler zu minimaler Lichtstärke der Lichtverteilungskurve erhält man gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Innenleuchte, wenn der Grenzpunkt eines Seitenspiegels auf der durch die untere Randkante des gegenüberliegenden Seitenspiegels verlaufenden Grenztangente an die Leuchtstofflampe liegt und die Seitenspiegel eine solche Brennweite haben, daß jede Grenztangente in dem Grenzpunkt senkrecht auf der Tangente an die Parabel des Seitenspiegels steht.According to a further development of the interior lamp according to the invention, an even better efficiency and a higher ratio of maximum to minimum light intensity of the light distribution curve are obtained if the limit point is one The side mirror lies on the boundary tangent to the fluorescent lamp which runs through the lower edge of the opposite side mirror and the side mirrors have such a focal length that each boundary tangent at the boundary point is perpendicular to the tangent to the parabola of the side mirror.
Bei dieser Ausführungsform wird der unterhalb der Verbindungslinie vom Mittelpunkt der Lampe zum Grenzpunkt eines Seitenspiegels liegende, auf den Grenzpunkt des Seitenspiegels gerichtete Lichtkegel gerade noch vollständig an der Lampe vorbeireflektiert, so daß auch noch ein hoher Anteil des Streulichtes die Leuchte ungehindert verlassen kann.In this embodiment, the light cone lying below the connecting line from the center of the lamp to the boundary point of a side mirror and directed to the boundary point of the side mirror is just completely reflected past the lamp, so that even a high proportion of the scattered light can leave the lamp unhindered.
Eine derartige Ausführungsform der Erfindung wird anhand der Figur näher erläutert :Such an embodiment of the invention is explained in more detail with reference to the figure:
Die im Querschnitt dargestellte Innenleuchte hat einen symmetrisch zur Symmetrieebene E ausgebildeten Rinnenspiegel mit zwei spiegelbildlich gleichen Seitenspiegeln 1, 1' und zwei spiegelbildlich gleichen Dachspiegeln 2, 2', die jeweils parabelförmig ausgebildet sind. Die Hauptachsen H1, H1' derSeitenspiegei 1,1' kreuzen sich jeweils im Mittelpunkt M der Leuchtstofflampe 3 und weisen gegen die Vertikale einen Winkel β von 40° auf.The interior light shown in cross section has a channel mirror formed symmetrically to the plane of symmetry E with two mirror images of the same side mirror 1, 1 'and two mirror images of the
Die unteren Randkanten 12, 12' der Seitenspiegel liegen auf Grenztangenten T, T' an die Leuchtstofflampe 3, deren Neigung gegen die Vertikale durch den geforderten Blendungsgrenzwinkel 8 vorgegeben ist ; er liegt hier bei 55° und bedeutet, daß darüber kein Direktlicht der Lampe aus der Leuchte austritt.The lower
Auf der durch die untere Randkante eines Seitenspiegels gehenden Grenztangente liegt jeweils auch ein Grenzpunkt 11, 11' des zweiten Seitenspiegels ; dieser Grenzpunkt kann - wie hier dargestellt - zugleich obere Randkante sein. Letztere kann aber auch oberhalb dieses Grenzpunktes liegen.On the border tangent passing through the lower edge of a side mirror there is also a
Die Brennweite der Parabeln der Seitenspiegel, deren Brennpunkte F1 im Mittelpunkt M der Leuchtstofflampe 3 liegen, hängt von dem Durchmesser D der Lampe ab und ist im Interesse einer ausreichend kleinen Streuung gleich dem Quotienten aus dem halben Durchmesser D der Lampe 3 und dem Sinus des « Streuwinkels • α zwischen der Hauptachse H1' und einer durch den Scheitelpunkt S1' verlaufenden Tangente an die Lampe 3 ; dieser Winkel liegt bei 12°. Dabei steht dann die Grenztangente im Grenzpunkt 11, 11' senkrecht auf der Tangente an die'Parabel in diesem Punkt, und die Breite der Lichtaustritts- öffnung zwischen den unteren Randkanten 12, 12' liegt bei 280 mm.The focal length of the parabolas of the side mirrors, whose focal points F1 lie in the center M of the fluorescent lamp 3, depends on the diameter D of the lamp and, in the interest of a sufficiently small scatter, is equal to the quotient of half the diameter D of the lamp 3 and the sine of the Scattering angle • α between the main axis H1 'and a tangent to the lamp 3 running through the apex S1'; this angle is 12 °. The boundary tangent at the
Die Hauptachsen H2, H2' der Dachspiegel 2, 2' kreuzen sich ebenfalls im Mittelpunkt M der Lampe 3 und schliessen mit der Symmetrieebene E eine Winkel -y von 30° ein ; im Gegensatz zu den Seitenspiegeln liegt jedoch die Hauptausstrahlungsrichtung jedes Dachspiegels auf derjenigen Seite der Symmetrieebene E, auf der sich dieser Dachspiegel befindet. Die beiden Dachspiegel 2, 2' stoßen im Punkt 22 in der Symmetrieebene E aufeinander. Die Randkanten 21, 21' der Dachspiegel liegen auf den Verbindungslinien V, V' zwischen dem Mittelpunkt M der Lampe 3 und den Grenzpunkten 11, 11' der Seitenspiegel. Die genaue Lage auf diesen Verbindungslinien ist durch die Brennweite der Parabeln der Dachspiegel bestimmt, die so gewählt ist, daß jede Randkante 21, 21' zugleich auch auf der Geraden P, P' liegt, die parallel zu der Hauptachse dieses Dachspiegels und durch die untere Randkante 12, 12' des benachbarten Seitenspiegels verläuft.The main axes H2, H2 'of the
Der zwischen den Grenzpunkten 11, 11' der Seitenspiegel 1, 1' und den Randkanten 21, 21' der Dachspiegel liegende Abschnitt 4, 4' ist optisch wenig aktiv, da er lediglich etwas Streulicht erhält ; er kann daher ganz oder teilweise entfallen oder beispielsweise als Schlitz für die Abluftführung dienen. Dementsprechend können die Seitenreflektoren auch etwas über die Grenzpunkte 11, 11' hinaus und die Abschnitte 4, 4' entsprechend etwas steiler als gezeichnet verlaufen.The section 4, 4 'lying between the
Selbstverständlich können die Abschnitte 4, 4' auch aus spiegelndem Material bestehen, wobei sich die größte Wirksamkeit bei der in der Figur dargestellten Länge ergibt.Of course, the sections 4, 4 'can also consist of reflective material, the greatest effectiveness resulting from the length shown in the figure.
Mit einer Innenleuchte der beschriebenen Art wurde in Verbindung mit einer Leuchtstofflampe mit 38 mm Durchmesser und Brennweiten der Seitenspiegel von 90 mm und der Dachspiegel von 25 mm ein Wirkungsgrad von 78 % und eine Lichtverteilungskurve erzielt, deren Lichtstärkemaxima bei 40° liegen und bei der das Verhältnis der maximalen Lichtstärke zu der minimalen unter 0° gemessen bei 3 liegt. Dabei werden in Verbindung mit einer 40-Watt-Lampe die nach DIN 5035 für die Güteklasse G1 bei 2 000 Lux geltenden Grenzwerte der Leuchtdichte in dem kritischen Winkelbereich oberhalb von 45° nicht überschritten und im Bereich oberhalb 55° tritt überhaupt kein Direktlicht der Lampe mehr aus der Innenleuchte aus.With an interior lamp of the type described, in conjunction with a fluorescent lamp with a diameter of 38 mm and focal lengths, the side mirrors of 90 mm and the roof mirror of 25 mm, an efficiency of 78% and a light distribution curve were achieved, the maximum light intensity of which was 40 ° and the ratio the maximum light intensity to the minimum measured below 0 ° is 3. In connection with a 40 watt lamp, the limit values of luminance in the critical angular range above 45 ° according to DIN 5035 for quality class G1 at 2,000 lux are not exceeded and in the range above 55 ° there is no direct light from the lamp at all from the interior light.
Claims (3)
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