DE2357060C3 - Streuscheibe für beleuchtungstechnische Zwecke - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Streuscheibe für beleuchtungstechnische Zwecke, bei der auf einer Seite ein Muster von ebenflächig begrenzten Vorsprüngen in Form von regelmäßigen dreiflächigen Pyramiden mit in einer gemeinsamen Ebene liegenden Grundflächen angeordnet ist, wobei die Grundflächen-Begrenzungslinien von zwei benachbarten Vorsprüngen paarweise im wesentlichen zusammenfallen.

Bekanntlich ist die günstige und kontrastreiche Ausleuchtung von Arbeitsplätzen und auf diesen befindlichen Schriftstücken nicht allein von der Beleuchtungsstärke, sondern vor allem auch von den Lichteinfallwinkeln und der Abstrahlcharakteristik des Beleuch- so tungssystems abhängig. Wenn Schriftstücke von einer über dem Arbeitsplatz angeordneten Lichtquelle bestrahlt werden, so wird ein wesentlicher Anteil des auf das Schriftstück auffallenden Lichts von dessen Oberfläche in die Augen des Betrachters reflektiert. Derartige Reflexionen führen zu einer beträchtlichen Aufhellung des Drucks unter Anpassung an die hellere Farbe des Druckhintergrundes. Dadurch geht der normale Kontrast des Schriftbildes verloren, und im Extremfalle werden die Schriftzeichen verschwommen oder sogar unleserlich. Derartige Reflexionsschleier können vermieden werden, wenn das Licht von der Seite, der Rückseite und/oder bei ausreichendem Abstand der Lichtquelle von der Vorderseite des Lesers einfällt.

Aus der US-PS 30 01 062 ist eine Streuscheibe der eingangs genannten Art für Deckenbeleuchtungssysteme bekannt, die zu einer gleichmäßigeren Lichtverteilung führen solL Der Winkel zwischen den Pyramidenflächen und der gemeinsamen Grundfläche ist bei dieser bekannten Streuscheibe angenähert 34°. Dadurch wird das Licht in einer allgemein vertikalen Richtung konzentriert, wobei eine maximale Lichtstärke im Bereich zwischen 0° und 30° zur Vertikalen erreicht wird, während die Lichtstärke über diesen Winkelbereich hinaus relativ rasch und stark abnimmt und bei 60° einen vergleichsweise niedrigen Wert erreicht Demzufolge treten vor allem vertikale Lichtstrahlen ungebrochen aus der bekannten Streuscheibe aus, wodurch ungünstige Reflexionsschleier verbunden mit einer starken Belastung des Auges und einem entsprechenden Kontrastverlust entstehen können.

Eine entsprechende Streuscheibe ist auch aus der DE-AS 1101318 bekannt, bei der die Böschungswinkel der Pyramidenoberflächen je nach dem Brechungsindex des Streuscheibenmatcrials zwischen 16° und 37° liegen.

Aus der US-PS 26 01 127 ist ferner eine Abdeckung bekannt, bei der mit Hilfe dachkantartiger Prismenflächen das Licht zur Unterdrückung von Reflexionsschleiern richtungsmäßig gesteuert werden soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Streuscheibe der eingangs angegebenen Art so zu verbessern, daß sie weitgehend unabhängig von ihrer Relativliage zu einer sie bestrahlenden Lichtquelle eine vertikale oder angenähert vertikale Abstrahlung von Licht unterdrückt und die Lichtstärke in von der Vertikalen abweichenden Richtungen verstärkt, um Streureflexionen oder Reflexionsschleier zu vermeiden.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung darin, daß der Winkel zwischen jeder Pyramidenseitenflächc und der Grundflächenebene im Bereich zwischen 50° und 60° liegt

Mit Hilfe dieser Pyramidengestaltung wird der Anteil des vertikal oder angenähert vertikal ausgestrahlten Lichts beträchtlich reduziert, während die Lichtstärke im Bereich von 20° bis 40° zur Vertikalen erheblich erhöht wird. Dadurch wird der Rcflexionsschleier, der zur Blendung und Überanstrengung des Auges und zum Kontrastverlust führt, weitgehend beseitigt. Ein Lichtverlust tritt bei dieser Streuscheibe nicht oder in nur unerheblichem Umfang auf, da das Licht aus der Vertikalrichtung in eine mehr seitliche Richtung umgelenkt wird. Der auf einen Arbeitsbereich oder einen Arbeitsplatz blickende Benutzer nimmt die Reflexionsstrahlung vom Arbeitsplatz nicht wahr, da diese unter einem relativ ritzen Winkel liegt.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäß ausgebildeten Streuscheibe liegt darin, daß diese für von außen senkrecht einfallendes Licht als optimaler Reflektor wirkt und verhindert, daß von außen eindringendes Licht die Streuscheibe durchdringt.

Die besten Ergebnisse lassen sich dann erreichen, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Seitenflächen jeder Pyramide rechtwinklig zueinander angeordnet sind.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts einer üblichen Decke, die mit einer Vielzahl von mit Leuchtstofflampen bestückten Leuchtstoffkörpern versehen ist,

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 in Fig. I, aus der die Anordnung ier Beleuchtungskörper hervorgeht.

F i g. 3 eine Draufsicht auf einen Teil der Streuscheibenoberfläche,

Fig.4 eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 in Fig. 3.

F i g. 5 eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts der Streuscheibe zur Veranschaulichung des Vorsprung-Musters auf deren Oberseite,

Fig.6 ein Polarkoordinaten-Diagramm der Lichtstärke über der Lichtrichtung für das von der Streuscheibe abgestrahlte Licht, wobei die Streuscheibe in einen Beleuchtungskörper, wie er beispielsweise in F i g. 2 gezeigt ist, eingebaut ist, und

Fig.7 eine schematische Veranschaulichung der Beleuchtungsverhältnisse, wie sie bei Verwendung einer Vielzahl von mit den erfindungsgemäßen Streuscheiben versehenen Beleuchtungskörpern, gemäß F i g. 2, erzielt werden.

Zunächst wird auf F i g. 1 Bezug genommen, in der eine perspektivische Ansicht von zwei mit Leuchtstofflampen bestückten Beleuchtungskörpern dargestellt ist, wobei zu erkennen ist, daß die Beleuchtungskörper in charakteristischer Weise in der Decke eines Raums angeordnet sind. Solche Beleuchtungskörper sind üblicherweise in einem im gesamten Deckenbereich verteilt angeordneten Muster vorgesehen, so daß der gesamte Raum in möglichst gleichförmiger Weise ausgeleuchtet wird. Vom Raum aus betrachtet weist der Beleuchtungskörper ein Front-Formteil oder einen Vorderrahmen 20 und eine Streuscheibe 22 auf, mit der sich die Erfindung befaßt

In F i g. 2 ist eine Schnittansicht eines der in F i g. 1 gezeigten Beleuchtungskörper entlang der Linie 2-2 dieser Figur gezeigt Der Beleuchtungskörper weist einen Rahmen 24, eine oder mehrere in geeigneten Fassungen 28 gehalterte Leuchtstoffröhren 26, einen vorderen Formteil 20 und eine vom Formteil 20 unterhalb der Leuchtstoffröhren gehaltene Streuscheibe 30 auf. Die Funktion der Streuscheibe 3D liegt darin, die von den Leuchtstoffröhren ausgehende Lichtstrahlung so zu brechen oder zu streuen, daß der annähernd vertikal abgestrahlte Anteil verringert und ein Teil dieses Lichts zur Seite abgelenkt wird, wodurch die seitliche Bestrahlung verstärkt und der die Streuscheibe im wesentlichen abwärts durchlaufende Anteil des Lichts verringert wird. Die Streuscheibe 30 ist im allgemeinen eine Kunststoffplatte mit einem auf der Platte eingeprägten Muster, wobei ein Muster von pyramidenförmigen Prismen entsteht, durch die das von Leuchtstoffröhren auftreffende Licht in der gewünschten Weise abgelenkt wird.

Nachstehend wird auf die Fig.3, 4 und 5 Bezug genommen, in denen das auf der Oberseite der beschriebenen Streuscheibe, d. h. auf der der Lichtquelle zugewandten Seite, vorgesehene Muster ersichtlich ist. Fig.3 ist eine Ansicht in Richtung der Pfeile 3-3 in F i g. 2 mit abwärts auf die Streuscheibe 30 gerichteter Blickrichtung. F ig. 4 ist eine Schnittansicht der Streuscheibe entlang der Linien 4-4 in Fig.3. Fig.5 zeigt eine perspektivische Ansicht der Streuscheibe, aus der die Form ihrer Oberseite hervorgeht. Das Muster kann am einfachsten durch Kennzeichnung seiner charakteristischen Begrenzungslinien, Flächen und Punkte beschrieben werden.

Zunächst wird speziell auf F i g. 3 und die Ausbildung des in ihr dargestellten Musters von regelmäßigen dreiflächigen Pyramiden Bezug genommen. Die verschiedenen Pyramidenseitenflächen des Musters stimmen überein, so daß sie eine sich wiederholende Schar von Grundflächen-Begrenzungslinien bilden, die in einer gemeinsamen Ebene liegen. Die erste Schar von Begrenzungslinien sind die Linien A-A mit paralleler horizontaler Anordnung. Eine zweite als ß-ß-Linien S bezeichnete Schar von parallelen Begrenzungslinien liegt in einer Ebene mit der ersten Schar von Linien und hat die gleiche Entfernung voneinander, wobei sie die erste Linienreihe unter einem Winkel von 60° schneidet Eine dritte Schar von parallelen Begrenzungsiinien, die

to ,ils C-C Linien bezeichnet sind, liegen ebenfalls in einer Ebene mit den A-A- und ö-ß-Linien und haben den gleichen Abstand voneinander. Darüber hinaus haben die C-C-LJnien den gleichen Schnittpunkt mit den A -A -Linien wie die ß-ß-Linien und verlaufen unter 60° sowohl zu den A-A- als auch den B-B-Linien. Diese Begrenzungslinien entstehen an den Schnittlinien der dreieckigen ebenen Pyramidenseitenflächen, deren Scheitelpunkte mit D bezeichnet sind Jede der Pyramidenseitenflächen ist im wesentlichen rechtwinklig zu den beiden zum gleichen Scheitel gehörenden benachbarten Seitenflächen angeordnet

Fig.4 ist eine Schnittansicht der Streuscheibe mit Blickrichtung entlang der ß-ß-Linien, wobei die Linienenden in dieser Figur durch den Buchstaben B bezeichnet sind. Es ist ersichtlich (vgl. auch F i g. 5), daß die zwischen jeweils zwei ß-ß-Linien liegenden Scheitel nicht in einer, sondern in zwei Reihen liegen. Die als DX bezeichneten Scheitel liegen rechts von den als Dl bezeichneten Scheiteln. Die in Fig.4 gezeigten, die Scheitel und die Linien ß-ß verbindenden Linien E sind die Seitenansicht der dreieckigen Pyramiden^eitenflächen, deren Grundflächen-Begrenzungslinien von den Linien ß-ß gebildet werden, während die Linien F in Fig.4 die von der Linien B-B zu den Scheiteln verlaufenden Pyramidenkanten der anderen beiden Seitenflächen des zugehörigen Vorsprungs sine'.

Das hier beschriebene Muster von ebenflächig begrenzten Vorsprüngen kann in einer Kunststoffplatte gebildet werden, indem parallele äquidistante V-Nuten mit einem bestimmten Nutwinkel in einer ersten Richtung, in einer gegenüber der ersten Richtung um 60° gedrehten zweiten Richtung und in einer gegenüber der ersten Richtung entgegengesetzt um 60° gedrehten dritten Richtung derart eingeformt werden, daß die Schnitte der beiden Seiten der zweiten und dritten V-Nut-Schar die Schnitte der beiden Seiten der ersten V-Nut-Schar in den gleichen Punkten treffen.

Um zu erreichen, daß die drei Seitenflächen jeder Pyramide im wesentlichen rechtwinklig zueinander verlaufen, d. h. die geometrischen Eigenschaften einer Ecke eines Würfels haben, muß jede Seite der V-Nuten unter einem Winkel von 50 bis 60° zur Grundflächenebene aufwärts verlaufen, so daß die V-Nuten einen Nutwinkel von 80 bis 60° aufweisen. Die in F i g. 4 mit dem Buchstaben F bezeichneten Pyramidenkanten bilden daher mit der Grundflächenebene den Komplemenlärwinkel von 40 bis 30°. Bei dem in Fig.4 angegebenen Nutwinkel von 70,6° verlaufen die Seitenflächen jeder Pyramide genau rechtwinklig zueinander und bilden mit der Grundflächenebene jeweils einen Winkel von 54,7°. !n einem gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiel verläuft jede Fläche der V-Nuten unter einem Winkel von 57° zur Grundflächenebene, was zu einem Nutwinkel von 66° führ», so daß die Kantenlinien F-Fin F i g. 4 unter einem Winkel von 33° zur Grundflächenebene verlaufen.

Die Wirkungsweise des Vorsprungs-Musters auf der Streuscheibe kann in der foleenden Weise beschrieben

werden: Von oben auf die Streuscheibe gerichtetes Licht trifft auf die Seitenflächen der Vorsprünge unter einem Winkel von 33° auf, da alle Seitenflächen relativ zur Senkrechten um diesen Winkel geneigt verlaufen. Da das Licht in ein Medium mit höherem Brechungsindex eintritt, wird jeder Lichtstrahl zum Flächenlot hin gebrochen und daher im Vergleich zur ursprünglichen senkrechten Richtung zur Seite abgelenkt. Die Unterseite der Streuscheibe ist, wie in den Fig.4 und 5 gezeigt ist, eben, wodurch die Lichtstrahlen unter einem merklichen V/inkel auf die Unterseite auftreffen und beim Austritt in ein Medium mit niedrigerem Brechungsindex (Luft) vom Flächelot weg gebrochen und daher noch weiter von der Senkrechten weg abgelenkt werden. Wenn die Streuscheibe beispielsweise aus einer Polystyrolplailte mit einem Brechungsindex von etwa 1,6 hergestellt wird, durchdringt der größte Teil des auf die Seitenflächen der Pyramiden auftreffenden Lichts die Scheibe in der beschriebenen Weise und wird nicht reflektiert, und die aus der Unterseite der Streuscheibe austretenden Lichtstrahlen haben eine Gesamtablenkung gegen die Senkrechte \on etwa 57° erfahren. Die Richtung eines speziellen Lichtstrahls hängt davon ab, auf welche der dreieckigen Seitenflächen im Muster er zunächst aufgetroffen ist, und ganz allgemein kann gesagt werden, daß Lichtstrahlen, die zunächst genau senkrecht zur Streuscheibe verlaufen, in sechs gegeneinander um etwa 60° gedrehte Richtungen abgelenkt werden. Es ist klar erkennbar, daß die schräg zur Seite gerichtete Lichtstrahlung in jeder azimutalen Ebene erheblich stärker als in senkrechter Richtung ist.

Darüber hinaus ist die Strahlung scweit gestreut, daß Reflexionsschleier unabhängig von der Anordnung des Arbeitsplatzes weitgehend vermieden werden.

In F i g. 7 ist eine schematische Ansicht einer an einem Arbeitsticch sitzenden Person 54 gezeigt, der von an der Decke angeordneten Beleuchtungskörpern durch die beschriebene Streuscheibe beleuchtet wird. Die Lichtverteilung gemäß F i g. 6 ist in etwa durch die Länge der die Lichtstrahlen in Fig. 7 darstellenden Linien angezeigt. Es ist erkennbar, daß der Arbeitstisch 52 vor der Person 54 stärker durch die seitlich angeordneten Beleuchtungskörper 56 und 60 als vom unmittelbar über ihm befindlichen Beleuchtungskörper 58 erhellt wird.

Unter bestimmten Umständen wird auf der mit Vorsprüngen versehenen Seite der Streuscheibe 30 eine hochdurchlässige Abdeckung aufgebracht, um ein sichtbares Bild der Lampe zu unterdrücken. Beim gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiel wird eine hoch lichtdurchlässige Acryl-Deckplatte mit einer Dicke zwischen etwa 1 und 1,5 mm aus opalisierendem oder trübem Acrylmaterial verwendet. Hierdurch wird die oben beschriebene Lichtverteilung nicht beeinträchtigt.

Zur weiteren Verminderung von Reflexionsschleiern (und zu Dekorationszwecken) kann eine zweite Scheibe 31 auf die dem Vorsprungsmuster gegenüberliegende Seite der Streuscheibe, d.h. auf die Unterseite der Streuscheibe aufgebracht werden. Ebenfalls zur weiteren Verringerung von Reflexionsschleiern und günstigen Lichtverteilung kann auch in die Unterseite der Streuscheibe 30 ein Muster eingeprägt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Streuscheibe für beleuchtungstechnische Zwekke, bei der auf einer Seite ein Muster von ebenflächig begrenzten Vorsprängen in Form von regelmäßigen dreiflächigen Pyramiden mit in einer gemeinsamen Ebene liegenden Grundflächen angeordnet ist, wobei die Grundflächen-Begrenzungslinien von zwei benachbarten Vorsprüngen paarweise im ι ο wesentlichen zusammenfallen, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel jeder Pyramidenseitenfläche (E) und der Grundflächenebene im Bereich zwischen 50° und 60° liegt

2. Streuscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen jeder Pyramide rechtwinklig zueinander angeordnet sind.

3. Streuscheibe nach Anspruch t oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Vorsprungsmuster gegenüberliegenden Seite der Streuscheibe (30) eine Acrylscheibe (31) zur weiteren Verminderung von Reflexionsschleiern angeordnet ist

4. Streuscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der mit den Vorsprängen (D, E, F) versehenen ersten Seite der Streuscheibe (30) eine hochdurchlässige Abdeckung zur Verringerung von durch die Streuscheibe (30) sichtbaren Lampenbildern aufgebracht ist

5. Streuscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die der ersten Seite gegenüberliegende Seite der Streuscheibe (30) zur weiteren Verringerung von Reflexionsschleiern ebenfalls ein Muster eingeprägt ist