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Reflektor zur Erzeugung einer Lichtsäule mit Farbkorrektur (Zusatz
zu D.B0P. o Patentanmeldung P 14 97 286.2) Durch das Hauptpatent (D.B.P. ..... Patentanmeldung
P 14 97 286.2 (D 511 76) ) ist ein Reflektor für eine Quelle für Strahlungsenergie
geschützt, der durch eine durchsichtige Unterlage mit einer Anzahl von Schichten
aus selektiv reflektierendem Material gekennzeichnet ist, die dazu dienen, praktisch
die gesamte sichtbare Strahlungsenergie zu reflektieren und praktisch die gesamte
nicht sichtbare Strahlungsenergie auszusenden oder zu übertragen, und ferner denjenigen
Teil der sichtbaren Strahlungsenergie zu übertragen, der erforderlich ist, um eine
Lichtsäule mit einer Farbtemperatur im Bereich zwischen 3200 und 38000 Kelvin zu
erzeugen.
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Die vorliegende Zusatzerfindung betrifft eine Weiterbildung dieses
Reflektors.
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Der Zusatzerfindung liegt die aufgabe zugrunde, einen Reflektor zu
schaffen, der mit einer Quelle für Strahlungsenergie zusammenwirkt und in die Nahe
der Quelle gestellt wird; er
begrenzt eine Lichtsäule, die eine
bestimmte Menge sichtbarer Strahlungsenergie reflektiert. Dadurch wird sichtbare
und nicht sichtbare Strahlungsenergie direkt aus der Quelle ausgesendet, um auf
diese Weise eine Lichtsäule zu erzeugen, deren Farbtemperatur-Eigenschaft sich von
derjenigen der Strahlungsquelle unterscheidet.
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Die Erfindung betrifft im besonderen einen Reflektor, der in Verbindung
mit einer Quelle für Strahlungsenergie benutzt werden kann, um eine bestimmte Menge
von Strahlungsenergie zu reflektieren und um mit der Quelle zusammenwirken zu können
und eine Licht säule mit Farbkorrektur festzulegen, die eine vorbestimmte Farbtemperatur
aufweist. Der Reflektor nach der Erfindung kann entweder unabhängig von einer Quelle
für Strahlungsenergie oder unmittelbar bei einer Lampe angewendet werden, die eine
Quelle für Strahlungsenergie darstellt.
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Der Reflektor nach der Erfindung weist eine durchsichtige Unterlage
auf, die aus einer Vielzahl von Schichten eines selektiv reflektierenden Materials
auf einer oder auf beiden Seiten der Unterlage besteht, um vorbestimmte Wellenlängen
oder Prozentsätze bestimmter Wellenlängen von Strahlungsenergie zu reflektieren
und praktisch sämtliche anderen Wellenlängen oder Prozentsätze anderer Wellenlängen
von Strahlungsenergie zu übertragen, so dass die von der Quelle für die Strahlungsenergie
erzeugte Lichtsäule und der Reflektor sich von denjenigen unterscheiden, die nur
von der Quelle für Strahlungsenergie erzeugt werden und hinsichtlich der Farben
korrigiert sind, um eine gewünschte Farbtemperatur zu haben.
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Die Beläge oder Schichten selektiv reflektierenden Materials sind
vorzugsweise hart, chemisch stabil und bestehen entweder aus dielektrischen Metallen
oder anderen herkömmlichen verfügbaren Stoffen und werden auf eine durchsichtige
Unterlage mit Hilfe thermischer Verdampfung metallischer Elemente in einer Vakuumkammer
auf eine durchsichtige Unterlage aufgedzmpft. Derartige Beläge oder Schichten sind
insoweit als
zweifarbige Schichten bekannt, als sie die Strahlungsenergie
mit bestimmten Wellenlängen reflektieren und Strahlungsenergie mit anderen Wellenlängen
aussenden. Vorzugsweise besteht die Unterlage aus einem hitzebeständigen Material,
beispielsweise aus Glas, weil sie normalerweise erheblichen Wärmeenergien aus der
Quelle für Strahlungsenergie ausgesetzt ist. Wendet man die Erfindung beispielsweise
auf eine Vorrichtung an, die eine glühende Quelle für Strahlungsenergie mit einer
Farbtemperatur von 2950° K ist, dann würde diese mit der Quelle zusammenwirken und
eine farbkorrigierte Licht säule erzeugen, deren Temperatur zwischen 3200 und 38000
E liegen würde; dies würde ein sehr geeigneter Bereich für sichtbare Energie sein,
die mit dem Auge wahrnehmbar ist0 Auf ähnliche Weise könnte die Farbtemperatur irgendeiner
beliebigen Quelle um einen ähnlichen proportionalen Betrag nach den Lehren der Erfindung
angehoben oder abgesenkt werden.
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Die Erfindung kann auf eine Unterlage angewendet werden, die so angeordnet
ist, dass sie optisch von einer Quelle für Strahlungsenergie im Abstand angeordnet
ist, der Reflektor nach der Erfindung kann aber auch direkt auf die Aussenfläche
der Hülle einer gerade verfügbaren Lampe aufgelegt werden oder bei einigen Lampen
auf die Innenfläche der Hülle, wie beispielsweise bei der Wolfram-Jod-Lampe, einer
Lucalox-Lampe oder einer anderen Lampensorte a«tetragen werden. In jedem dieser
Fälle würde der Reflektor so dimensioniert sein, dass er den Glühfaden beeinflusst
und einen erwünschten Betrag der Energie reflektiert, die von dem Glühfaden ausgesendet
wird, so dass man eine ganz besondere Farbtemperatur erhält.
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Die reflektierenden Eigenschaften des in dem Reflektor enthaltenen
Belags und die Abmessungen des Reflektors, die das Mass der ausgesendeten Energie
festlegen, die reflektiert werden soll, müssen koordiniert werden, um eine bestimmte
Farbtemperatur in der Lichtsäule festzulegen. Gemäss einem besonderen Brfindungsgedanken
soll die Hülle einer Lampe so
geformt werden können, dass man die
gewünschten optischen Eigenschaiten der Lichtsäule erhält, wenn der Reflektor unmittelbar
auf die Hülle aufgebracht wird. Es ist zwar bekannt, dass man bereits Lampenhüllen
so geformt und so überzogen hat, dass ein Reflektor begrenzt wurde, der ganz bestimmte
optische Eigenschaften hat; derartige Reflektoren weisen aber keinerlei Farbkorrekturen
auf wie der Reflektor nach der Erfindung. Die Technik der Verwendung zweifarbiger
Beläge ist an sich allgemein bekannt, bisher haben aber zweifarbige Spiegel oder
zweifarbige Reflektoren immer nur praktisch alle Wellenlängen der Strahlungsenergie
im sichtbaren Bereich reflektiert, während praktisch die gesamte Strahlungsenergie
mit den Wellenlängen in unsichtbaren Bereichen übertragen wurde (siehe beispielsweise
die USA-Patentschrift 3 099 403 von Strawick).
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Der Reflektor nach der Erfindung, der zur Erzeugung einer Lichtsäule
mit Farbkorrektur dient, soll folgende Zwecke erfüllen: 1.) Er soll in der Lage
sein, mit einer Quelle für Strahlungsenergie zusammenzuwirken, um eine Lichtsäule
mit farbkorrigiertem Licht zu erzeugen.
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2.) Der neue Reflektor, der eine durchsichtige Unterlage mit einer
Anzahl von auf ihr aufgebrachten Schichten selektiv reflektierenden Materials aufweist,
soll bestimmte Wellenlängen der Energie reflektieren und andere Wellenlängen dieser
Energie aussenden, so dass man eine farbkorrigierte Lichtsäule erhält.
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30) Er soll mit einer Quelle für Strahlungsenergie zusammenwirken
können, um eine farbkorrigierte Lichtsäule mit einem grossen Anteil daraus abgeleiteter
Wärmeenergie zu bekommen0
4.) Erfindungsgemäss soll ein Reflektor
mit farbkorrigierten kalten Spiegelüberzügen geschaffen werden.
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So) Es soll ein Reflektor mit einer durchsichtigen Unterlage aus hitzebeständigem
Material und mit einer Anzahl von Schichten selektiv reflektierenden Materials geschaffen
werden, die auf der Unterlage aufgebracht sind, um in vollem Umfang und mit hohem
Wirkungsgrad im Spektrum ausgeglichene Energie zu reflektieren und die nicht sichtbaren
Energien auszusenden oder zu übertragen.
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6.) Der Reflektor soll in der Lage sein, mit einer Quelle für Strahlungsenergie
zusammenzuwirken, um eine Lichtsäule zu definieren, deren Farbtemperatur höher oder
niedriger ist als diejenige der Quelle für Strahlungsenergie.
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7.) Der neue Reflektor soll direkt auf die Hülle einer Lampe aufgebracht
werden können, so dass eine Quelle für Strahlungsenergie definiert wird und die
von der Lampe erzeugte Lichtsäule eine vorbestimmte Farbtemperatur hat, die sich
von der Farbtemperatur der Lampe unterscheidet.
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8.) Durch die Erfindung soll gleichzeitig eine Lampe geschaffen werden,
die als Quelle für die Aussendung von Strahlungsenergie dient, wobei die Lampe eine
Hülle umfasst, die in besonderer Weise geformt ist, um in Verbindung mit einem farbkorrigierenden
reflektierenden tberzug auf dieser Hülle ein reflektierendes optisches System für
die Lampe zu bilden, das unabhängig ist von jedem weiteren Reflektor.
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9.) Schliesslich soll der Reflektor ßach der Erfindung noch in Verbindung
mit einer Wolfram-Jod-Lampe verwendet werden können, deren Farbtemperatur etwa 29500
K beträgt, um eine farbkorrigierte Lichtsäule zu bekommen, deren Farbtemperatur
etwa 33ovo K beträgt, wobei auf den Reflektor etwa 50 % der Strahlungsenergien auftreffen,
die
aus der Lampe emittiert werden, so dass eine spektrale Kurve
für das Reflexionsvermögen gewonnen wird, bei welcher das Reflexionsvermögen in
Ausdrücken der ausgewählten Längen 95 % oder mehr beträgt, und zwar zwischen 4200
und 2700 i , 95 bis herab auf 90 * zwischen 5700 und 600 A Einheiten, 90 bis 75
O/o zwischen 6000 und 6500 k Einheiten, 75 bis 50 * zwischen 6500 und 7000 A Einheiten
und 50 bis 20 % zwischen 7000 und 7500 i Einheiten, wenn die Toleranz für die selektiv
ausgewählten Wellenlängen plus oder minus 100 i Einheiten beträgt.
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Weitere Zwecke, Merkmale und Vorteile des Erfindungsgegenstandes werden
nun aus der ins einzelne gehenden Beschreibung hervorgehen, in welcher auf die Zeichnung
Bezug genommen ist; in den einzelnen Figuren der Zeichnung tragen gleiche oder ähnliche
Teile gleiche oder ähnliche Bezugszeichen.
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In der Zeichnung ist: Fig. 1 die Ansicht eines Schnitts durch eine
schematisch gezeichnete Beleuchtungsarmatur mit einem Reflektor nach der Erfindung;
Fig. 2 eine graphische Darstellung der Reflexionsfähigkeit und Aussendefähigkeit
einer bevorzugten Ausführungsform des Reflektors nach der Erfindung; Fig. 3 eine
graphische Darstellung der spektralen Energieverteilung, die von einer Quelle von
Strahlungsenergie und von einem Reflektor nach der Erfindung erzeugt worden ist,
sowie die Kurve für die spektrale Energieverteilung, die von der Quelle für Strahlungsenergie
unter Weglassung eines Reflektors nach der Erfindung oder unter Verwendung eines
herkömmlichen Reflektors erzeugt worden ist, der die Gesamtstrahlungsenergie reflektiert;
Fig.
4 eine graphische Darstellung, die den Farbgehalt einer Lichtsäule zeigt, die von
einer Quelle für Strahlungsenergie in Verbindung mit einem Reflektor nach der Erfindung
erzeugt worden ist bzw. von der Quelle für Strahlungsenergie allein oder in Verbindung
mit einem Reflektor, der die gesamte Strahlungsenergie reflektiert; Fig. 5 eine
graphische Darstellung, welche die spektrale Verteilung der Energie für eine Wolfram-Jod-Lampe
mit einer Farbtemperatur von etwa 29500 K aufweist; Fig. 6 eine graphische Darstellung
der spektralen Reflexionsfähigkeit eines Reflektors nach der-Erfindung, der zusammen
mit einer Wolfram-Jod-Lampe benutzt werden kann, welche die Energieverteilung nach
Fig. 5 aufweist und bei welcher annähernd 50% der ausgesendeten Energie auf den
Reflektor auftrifft, so dass die Licht säule eine Farbtemperatur von etwa 33000
K aufweist; Fig. 7 die Draufsicht auf eine schematisch gezeichnete Lampenarmatur
mit einem Reflektor nach der Erfindung und einer Quelle für Strahlungsenergie, in
welcher etwa 50 im der ausgesendeten Energie auf den Reflektor auftreffen; Fig.
8 die Ansicht eines Querschnitts im wesentlichen nach Linie 8-8 der Fig. 7; Fig.
9 die Seitenansicht einer Lampe mit einem reflektierenden Belag der Hülle, der nach
den Lehren der Erfindung hergestellt ist; Fig. 10 die Ansicht eines auerschnitts
nach Linie 10-10 der Fig. 9, jedoch in vergrössertem Maßstab;
Fig.
11 die Ansicht eines schematischen Querschnitts durch eine Lampe mit einer Hülle,
die so geformt ist, dass sie zum mindesten teilweise mit reflektierendem Material
bedeckt ist, um ein optisches System zur Erzeugung einer speziellen Lichtsäule mit
einer speziellen Farbtemperatur zu gewinnen; Fig. 12 eine der Fig. 11 ähnliche Ansicht
eines Schnitts durch eine abgeänderte Form von Lampenhülle und Reflektoranordnung;
Fig. 13 eine der Fig. 11 ähnliche Ansicht eines Schnitts durch eine weitere Ausführungsform
von Hülle und Reflektorandrdnung; Fig. 14 eine der Fig. 11 ähnliche Ansicht eines
Schnitts durch eine weitere abgeänderte Ausführungsform für Hülle und Reflektoranordnung;
Fig. 15 die Ansicht eines Schnitts durch eine herkömmliche Punktstrahllampe mit
einem Reflektor nach der Erfindung und Fig. 16 eine der Fig. 11 ähnliche Schnittansicht
einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bei welcher eine Lampe mit einer reflektierend
ausgeführten Hülle zusammen mit einem weiteren Reflektor in einer Lichtarmatur untergebracht
ist.
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Die Fig. 1 der Zeichnung zeigt die Ansicht eines Schnittes durch eine
Lampenarmatur 10, welcher der Brfindungsgegenstand untergebracht ist. Die Armatur
weist ein Gehäuse 11 auf, welches zur Aufnahme eines Reflektors 12 und einer Quelle
für Strahlungsenergie 13 dient. Das dargestellte Ausführungsbeispiel für den Reflektor
12 besteht aus einzelnen Reflektorsegmenten 12a und 12b, die im wesentlichen parabolische
lengliche Segmente sind. elbsverstnndlich können die Refektorsegmente
auch
jede beliebige andere geometrische Form aufweisen oder der Reflektor kann aus einem
einzigen Stück bestehen.
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Der Reflektor 12 trägt eine durchsichtige Unterlage 14, auf der eine
Anzahl von Schichten selektiv reflektierenden Materials 15 aufgebracht sind. Die
Unterlage kann zwar aus irgendeinem beliebigen geeigneten Material bestehen, es
sollte aber ein hitzebeständiges Material, beispielsweise ein hitzebeständiges Glas
sein, insbesondere dann, wenn die Quelle für Strahlungsenergie einen hohen Wärmeausgang
zeigt. Die Beläge oder Schichten 15 können entweder auf der Vorderseite oder auf
der Rückseite der Unterlage oder auf beiden Flächen angebracht sein, vorzugsweise
sind sie aber auf der Vorderseite der Unterlage angebracht, wie dies Fig. 1 zeigt,
um alle Verluste derjenigen Wellenlängen der Strahlungsenergie zu vermeiden, die
man zu reflektieren wünscht und die sonst von der Unterlage absorbiert würden.
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Die Schichten des selektiv reflektierenden Materials werden vorzugsweise
mit Hilfe der an sich bekannten Methoden der thermischen Verdampfung metallischer
Elemente im Vakuum aufgebracht, so dass man einen reflektierenden Belag bekommt,
der ausserordentlich wirksam für die Reflexion ganz bestimmter Wellenlängen der
Strahlungsenergie ist.
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Der Reflektor nach der Erfindung erzeugt eine Licht säule farbkorrigierten
Lichts ohne die unsichtbaren Energien, die auf die Vorrichtung auftreffen und die
sehr viel mehr der Ansprechempfindlichkeit des menschlichen Auges gegenüber Farben
entspricht, so dass farbige Gegenstände, die man mit dem Auge beobachtet, leicht
und einfach unterschieden werden können, und dass insbesondere Schattierungen irgendeiner
Farbe leicht unterschieden werden können. Ausserdem werden unsichtbare strahlende
Energien, die für die Feststellung von Farbtönen unwichtig sind, von dem Reflektor
nach der Erfindung nicht reflektiert, so dass dadurch ein Teil der Wärmeenergie,
der
in dem infraroten Teil des Spektrums enthalten ist, wegfällt.
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Wie Fig. 1 zeigt, werden die nicht erwünschten Wellenlängen der Strahlungsenergie,
die aus der Quelle 13 herauskommen und auf den Reflektor 12 auftreffen, durch den
Reflektor hindurch übertragen, wie dies die ausgezogenen Teile 16 erkennen lassen;
dagegen werden die erwünschten Wellenlängen der Strahlungsenergie, die aus der Quelle
herauskommen und auf den Reflektor 12 auftreffen, so in die Lichtsäule hineinreflektiert,
wie dies durch die hohlen Teile 17 gekennzeichnet ist.
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In Fig. 2 der Zeichnung ist das spezifische Reflexionsvermögen und
das spezifische Ubertragungsvermögen oder Aussendevermögen eines Reflektors nach
der Erfindung, der mit einer Quelle für Strahlungsenergie mit einer Farbtemperatur
von etwa 29500 K zusanenwirkt, dargestellt; es kann sich also beispielsweise um
eine normale Quarz-Jod-Glühlampe handeln, die mit einer bestimmt bemessenen Spannung
und mit einer bestimmt bemessenen Farbteiperatur arbeitet, und für welche die beiden
Kurven 18 in gestricheltem Linienzug und 19 in ausgezogenem Linienzug charakteristisch
sind. Insbesondere sind die wesentlichen Merkmale des in Fig. 2 gekennzeichneten
Reflektors so gewählt, dass praktisch die gesamte sichtbare Strahlungsenergie zwischen
4000 und 6000 kngström-Einheiten reflektiert wird, während praktisch keine Strahlungsenergie
übertragen wird, und ungefähr die Hälfte der sichtbaren Strahlungsenergie zwischen
6000 und 7500 4 ström-Einheiten reflektiert wird und ungefähr die Hälfte davon ausgesendet
wird. Ein Reflektor mit diesen charakteristischen Eigenschaften, der mit einer Quelle
für Strahlungsenergie mit einer Farbtemperatur von 2950 E zusammenarbeitet, erzeugt
eine Lichtsäule mit einer Farbtemperatur im Bereich von 3200 und 38000 K, insbesondere
von ungefähr 34000 S. Bei einer Ausführungsform, die ähnlich der in Fig. 1 dargestellten
Ausführungsform ist, sieht man ohne weiteres, dass ein Teil der aus der Quelle 13
herauskommenden
Strahlungsenergie auf den Reflektor 12 auftrifft
und dass hierauf ein Teil dieser Energie in die Lichtsäule hineinreflektiert wird,
während ein Teil der Strahlungsenergie, die aus der Lichtquelle 13 herauskommt,
direkt in die Lichtsäule hineingelangt0 Beträgt die Farbtemperatur der Strahlungsenergie,
die direkt aus der Quelle 13 herauskommt, etwa 29500 K, dann wird diese Strahlungsenergie,
die direkt in die Lichtsäule hineingelangt, mit derjenigen Strahlungsenergie gemischt,
die von dem Reflektor 12 reflektiert worden ist und eine sehr viel höhere Farbtemperatur
hat, so dass die aus der Lichtsäule herauskommende Mischung strahlender Energie
eine resultierende Farbtemperatur aufweist, die im Bereich zwischen 3200 und 580um
K liegt.
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Eine graphische Darstellung der Wellenlängen strahlender Energie,
die von einem Reflektor nach der Erfindung und entsprechend der Kurve 18 für das
spezifische Reflexionsvermögen und nach der Ubertragungskurve 19 reflektiert worden
ist, zeigt Fig. 3 im Verhältnis zu der Strahlungsenergie einer Glühlampe mit einer
Farbtemperatur von 29500 K. In dieser Figur kennzeichnet die gestrichelte Kurve
20 die von dem Reflektor nach Fig. 2 reflektierte-Energie, während die ausgezogene
Kurve 21 die Energie in der Glühlampe darstellt, wenn sie direkt aus der Glühlampe
herauskommt oder wenn sie von einem Reflektor reflektiert worden ist, beispielsweise
von einem Reflektor aus Alzak-Aluminium, welcher sämtliche Wellenlängen der Strahlungsenergie
reflektieren soll, aber tatsächlich nur 70 bis 85 zur der Energien reflektiert,
den Rest aber absorbiert. Man sieht deutlich, dass die gestrichelte Kurve 20 eine
mehr oder minder mehr im Gleicligewicht befindliche Farbenergie darstellt als die
Kurve 21, die weit in das unsichtbare infrarot Gebiet hineingreift.
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Die grayliisclie Darstellung in Filze 4 zeigt einen gestrichelten
Linienzug 22 für eine Lichtsäules die von einer zelle fiir Strahlungsenergie und
einem Reflektcr nach der Erfindung
erzeugt worden ist; der Reflektor
hat ein spezifisches Reflexionsvermögen und ein spezifisches Ubertragungsvermögen
gemäss den Verhältnissen nach Fig. 2; ein ausgezogener Kurvenzug 23 gilt für die
gleiche Quelle für Strahlungsenergie, jedoch in Verbindung mit einem herkömmlichen
Reflektor, beispielsweise einem Reflektor aus Alzak-Aluminium, der die Gesamtheit
der ausgestrahlten Energien reflektiert0 In diesem Schaubild ist auch ein strichpunktierter
Linienzu324 wiedergegeben, der die Kurve für die normale Empfindlichkeit des menschlichen
Auges wiedergibt. Die Werte, die in die graphische Darstellung mit den Kurven 22
und 23 eingetragen sind, kennzeichnen die relativen Energiebeträge in jedem Farbbereich,
und man sieht ohne weiteres, dass die Kurve 22, welche die von dem Reflektor nach
der Erfindung erzeugte Energie darstellt, eine Kurve für ausgeglichene Energie darstellt.
Wie man sieht, liegt die gestrichelte Kurve 22 sehr viel dichter bei der Kurve 24
für die Empfindlichkeit des menschlichen Auges als die ausgezogene Kurve 23, und
der Reflektor nach der Erfindung reflektiert stärker im Bereich der blauen Farben
(4000 bis 5500 Ångström-Einheiten) und weniger im roten Bereich (5500 bis 7000 ingström-Einheiten).
Von besonderer Bedeutung ist der Wegfall des schraffiert gezeichneten Energiebetrages
im roten Bereich.
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In der obigen Beschreibung ist die Wirkung des Reflektors nach der
Erfindung in Verbindung mit einer glühenden Quelle für Strahlungsenergie oder mit
einer Quelle für Strahlungsenergie mit einer Temperatur von etwa 29500 E erläutert
worden, die Erfindung kann aber auch in analoger Weise auf andere Quellen für Strahlungsenergie
angewendet werden, also beispielsweise auf QuecksilberdamIflamnen oder ähnliche
Röhren, deren Strahlungsenergie zum überwiegenden Teil im blauen Spektralbereich
liegt. Ausserdein kann die Erfindung auf eine Strahlungsquelle angewendet werden,
die in dem Gelb-QrP-Lerej eh Strahlungsenergie aussendet, wie drr
beispielsweise
bei der Lucalox-Lampe der Fall ist. Es ist allgemein bekannt, dass eine Gluhemi
ssionsquel le für Strahlungsenergie zum überwiegenden Teil in dem roten Spektralbereich
Strahlung aussendet; liegt dagegen die Strahlung einer Quelle vorwiegend im sichtbaren
Blau-Bereich, dann würde der Reflektor nach der Erfindung selektiv nur einen Teil
der blauen Strahlung, aber die gesamte Strahlung des roten Spektralbereichs selektiv
reflektieren, während er nur einen Teil der Blaustrahlung übertragen würde, um tatsächlich
eine farbkorrigierte Licht säule zu erzeugen. Ein Reflektor nach der Erfindung würde
also Schichten selektiv reflektierenden Materials aufweisen müssen, die dazu dienen,
die sichtbare Strahlungsenergie zu reflektieren, damit die gewünschte Farbtemperatur
entsteht, und er müsste praktisch die gesamte übrige Strahlungsenergie übertragen.
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Besondere Ausführungsformen des Reflektors nach der Erfindung sollen
nunmehr an Hand der Figuren 5 bis 8 näher erläutert werden, denen eine Wolfram-Jod-Lampe
oder eine Quelle für Strahlungsenergie mit einer Farbtemperatur von etwa 29500 E
in Verbindung mit einem Reflektor nach der Erfindung zugrunde gelegt worden ist,
der sehr genau definierte Charakteristiken des spezifischen spektralen Reflexionsvermögens
aufweist und bei dem etwa 50 % der von der Lampe ausgesendeten Energie auf den Reflektor
auftrifft , wodurch eine Licht säule definiert ist, deren Farbtemperatur etwa 33000
E beträgt.
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Eine Kurve für die spektrale Energieverteilung ist in Fig. 5 für den
Fall einer Wolfram-Jod-Lampe wiedergegebens deren Farbtemperatur etwa 29500 K beträgt;
in diesem Schaubild ist die Energiekurve mit der Bezugsziffer 30 bezeichnet, die
Wellenlängen in S gström-Einheiten sind auf der Abszissenachse aufgetragen, während
auf der Ordinatenachse die prozentuale relative Energie aufgetragen ist. Aus dem
Schaubild ersieht man ohne weiteres, dass ein grösserer Teil der Energie
in
dem Rot-Bereich zwischen 6300 und 7600 ingström-Einheiten liegt. Die spektrale Verteilung
des spezifischen Reflexionsvermögens des Reflektors, der mit der Wolfram-Jod-Quelle
von 29500 E zusammenwirkt, ist in Fig. 6 dargestellt. In dieser Figur sind die Wellenlängen
in ingström-Einheiten auf der kbszissenachse aufgetragen, während das Reflexionsvermögen
in Prozent auf der Ordinate aufgetragen ist. Die Kurve trägt die Bezugsziffer 31
und zeigt 95 % oder mehr spezifisches Reflexionsvermögen zwischen 4200 und 5700
95 bis herunter zu 90 % spezifisches Reflexionsvermögen zwischen 5700 und 6000 i,
90 * bis zu 75 zwischen 6000 und 6500 i, 75 % bis 50 % zwischen 6500 und 7000 i
und 50 * bis 20 % zwischen 7000 und 7500 i. Bei diesem Ausführungsbeispiel, bei
welchem für die selektiven Wellenlängen eine Toleranz von plus oder minus 100 8
Toleranz gilt, gilt für die Zusammenarbeit mit der Wolfram-Jod-Lampe zum Zwecke
der Erzeugung einet Farbtemperatur von etwa 33000 K, wobei 50 96 der Energie aus
der Lampe von dem Reflektor geliefert werden.
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Die Figuren 7 und 8 zeigen typische Lampenarmaturen mit einem Reflektor
nach der Erfindung, dessen Segmente 32a und 32b miteinander zusammenwirken, um einen
Reflektor abzugeben, der in Verbindung mit der Wolfram-Jod-Quelle 33 benutzt werden
kann, die relativ zu dem Reflektor so angeordnet ist, dass etwa 50 der aus der Lampe
abgestrahlten Energie auf den Reflektor auftreffen. Die übrigen 50 96 der emittierten
Strahlungsenergie gelangen unmittelbar in die Licht säule, die von der Armatur erzeugt
wird, man kann also sagen, dass etwa 50 % der Energie direkt abgestrahlt werden
und etwa 50 % der Strahlungsenergie für die Zwecke der Lichtsäule reflektiert werden.
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An dieser Stelle sei ausdrücklich bemerkt, dass die Kurve für das
spezifische Reflexionsvermögen in Fig. 6 den Betrag der Energie im Gelb-Orange-Bereich
darstellt, der aus der
Lichtsäule entfernt worden ist, relativ
zu derjenigen Menge von Strahlungsenergie, die auf den Reflektor auftrifft, und
dass für den Fall, dass ein höherer Prozentsatz von Strahlungsenergie reflektiert
wird, die mit Hilfe des Reflektors weggenommene Energiemenge kleiner sein müsste,
um eine Farbtemperatur von 33000 E in der Licht säule aufrechtzuerhalten.
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Soll also beispielsweise eine Beleuchtungsarmatur mit einer Wolfram-Jod-Quelle
arbeiten, für die eine Kurve der spektralen Energieverteilung vorliegen soll, wie
sie in Fig. 5 dargestellt ist, und die eine Farbtemperatur von etwa 29500 K erzeugt,
dann müsste ein Reflektor nach der Erfindung, der mit der Lampe verbunden wird,
etwa 75 % der aus dieser Quelle emittierten Energie reflektieren können; d.h, es
müsste dann die Kurve für die spektrale Verteilung des spezifischen Reflexionsvermögens
des Reflektors gegenüber der in Fig. 6 gezeigten Verteilung derart abgeändert werden,
so dass ein kleinerer Betrag von Energie im Bereich der gelb-orange-roten Wellenlängen
entweder von dem Reflektor aus der Lichtäule entfernt werden oder durch den reflektierenden
Belag übertragen werden gegenüber dem Betrag, der in Fig. 6 gezeichnet ist. Sollen
dagegen nur 25 «o der emittierten Energie reflektiert werden und 75 % direkt ausgestrahlt
werden, dann müsste ein grösserer prozentualer Anteil der gelb-orange-roten Wellenlängen
von dem Reflektor herausgesiebt werden, um eine Farbtemperatur von 33000 K in der
Licht säule aufrechtzuerhalten.
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Fei den Ausführungsformen nach den Fig. 9 und 10 der Zeichnung befindet
sich im Innern einer Lampe 34 ein Glihfaden oder eine Lichtquelle 35, die im Innern
einer durchsichtigen Glashülle 36 angeordnet und elektrisch an ein Gewinde oder
an einen J.amensockel 37 angeschlossen ist. Diese Lampe änhelt weitge@end der Lucaloxlampe,
die eine Farbtemperatur von unge@@r 2400° K besitzt und einen extrem holen @@@t
von Lumen @att @@spa@gsleistung aufweist. Die Hulle 38
hat die
Gestalt eines Kreiszylinders, könnte aber ebenso gut irgendeine andere Querschnittsform
haben, wie im folgenden noch näher erläutert werden soll. Ein Reflektor 38 für die
Farbkorrektur nach der Erfindung ist längs der einen Seite des Glühfadens 35 angeordnet
und auf die Aussenfläche des laampengehäuses 36 aufgebracht. In diesem Falle weist
der Reflektor 38 eine Anzahl von Schichten selektiv reflektierenden Materials auf,
die in der oben beschriebenen Weise, beispielsweise bei 15 in Fig. 1, unmittelbar
auf die Aussenfläche der Hülle aufgelegt sind. Wie man am besten aus Fig. 10 ersieht,
erstreckt sich der Reflektor 38 über einen Winkel von etwa 1200 um die Hülle 36
herum, obwohl er auch jeden beliebigen anderen Winkel um die Hülle herum bedecken
könnte. Bei einem Winkel von 1200 ergibt sich eine Behandlung von etwa einem Drittel
der Strahlungsenergie, die aus dem Glühfaden 35 herauskommt, während zwei Drittel
dieser Energie direkt ausgestrahlt werden. In jedem Falle ist es lediglich erforderlich,
dass die Länge des Reflektors 38 in der Längsrichtung der Lampe annähernd gleich
der Längsausdehnung des Glühfadens 35 ist und mit diesem ausgerichtet wird, um den
höchsten Wirkungsgrad zu erzielen.
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Die Kennlinien für das spezifische Reflexionsvermögen des Reflektors
38 müssen natürlich mit dem Energiebetrag im Einklang stehen, der von diesem verarbeitet
wird, andererseits aber auch mit der erwünschten Farbtemperatur der Lichtsäule,
die durch die Lampe eindeutig festgelegt ist. Würde es sich beispielsweise um eine
"Lucaloxlampe'2 der General Electric handeln, dann müsste ein hoher Prozentsatz
der Strahlungsenergie im Gelb-Orange-Bereich der Strahlungsenergie entfernt werden,
um die Farbtemperatur über diejenige hinaus anzuheben, die der Lampe zugeordnet
ist. Die optischen Eigenschaften für die Kombination aus Lampe und Reflektor sind
einerseits gegeben durch die Form des Reflektors und andererseits durch die räumliche
Lage und Anordnung des Glibfadens relativ zu dem Reflektor Die Ausführunsform nach
den
Fig. 9 und 10 liefert eine Licht säule, wie sie für Flutlichtanlagen
benötigt werden.
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Selbstverständlich müssen die optischen Eigenschaften einer Lampe
mit einem Reflektor, der auf ihrer Hülle angebracht ist, dadurch in weitem Umfang
geändert werden, dass man die Querschnittsform der Lampenhülle ändert So zeigt z.3.
die Fige 11 der Zeichnung eine abgeänderte Ausführungsform der Hülle 34A, bei der
ein Reflektorteil mit einem ebenen Teil 39 unmittelbar hinter dem Glühfaden 35 angeordnet
ist, der seinerseits mit schräg dazu stehenden ebenen Teilen 40 und 41 ausgestattet
ist. Ein gebogener Teil 42 verbindet die äusseren freien Enden der divergierenden
ebenen Teile 40 und 41, die klar bleiben und tatsächlich wie eine Frontlinse wirken,
während die Teile 39, 40 und 41 mit Schichten eines selektiv reflektierenden Materials
bedeckt sind, um einen Reflektor 43 entstehen zu lassen. Vorzugsweise besteht die
Wirkung des Reflektors 43 darin, die Farbtemperatur des Heiz- oder Glühdrahts 35
hinsichtlich der richtigen Farben zu korrigieren.
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Die Form des Reflektors und seine Zuordnung zu dem Heizfaden 35 sollte
so gewählt sein, dass etwa die Hälfte der aus dem Heizdraht ausgesendeten Strahlungsenergie
weiterbehandelt wird und auf diese Weise eine abgeänderte Form eines Flutlichtstrahls
festgelegt ist.
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Es sei erwähnt, dass die Aussenfläche des gebogenen Teils 34 mit einem
kompatiblen "heissen" Spiegel bedeckt sein kann, um die Wärme in der Lichtsäule
zu verringern und insbesondere die übertragung eines infraroten Strahlungsanteils
in der Strahlungsenergie zu verhindern, die aus dem Heizdraht 35 direkt ausgesendet
wird. Es können auch noch andere Arten von Reflektoren auf den gebogenen Teil 42
aufgebracht werden, so dass entweder eine bestimmte Farbe oder eine Kombination
von Farben durchgelassen werden kann.
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Die Fig. 12, 13 und 14 zeigen in Schnittansicht weitere Ausführungsformen
für die Hülle einer Lampe, deren Zweck darin besteht, die gewünschten optischen
Eigenschaften für eine Anordnung aus Reflektor und Lampe zu bekommen. Die Hülle
343 nach Fig. 12 ist so gestaltet, dass sich ein V-förmiger Reflektorteil mit flachen
Abschnitten 44, 45 ergibt, auf denen sich ein Reflektor 46 nach der Erfindung befindet,
während der Vorderteil der Hülle von einer gebogenen Linse 47 gebildet wird. Die
Hülle 34C in Fig. 13 enthält einen Reflektorteil mit einem gebogenen Abschnitt 48,
auf dem sich ein Reflektor 49 befindet, und einen vorderen Linsenteil, der durch
einen gebogenen Abschnitt 50 gebildet ist, der dem Reflektorteil gegenüber angeordnet
ist und auch den ebenen Seitenteilen 51 und 52 gegenübersteht. Die Ausführungsform
nach Fig. 13 ergibt eine breite Lichtsäule. Die Hülle 34D, die in Fig. 14 gezeigt
ist, enthält einen parabolisch gekriinsten Reflektorteil 53, der auf der Hülle 34D
aufgebracht ist, sowie eine gekrümmte Frontlinse 55. Selbstverständlich sind noch
zahlreiche andere Querschnittsformen für die Lampenhülle ausführbar, um die gewünschten
optischen Systeme zu erhalten.
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Fig. 15 zeigt die Ansicht eines Querschnitts durch eine typische Punktstrahllampe
60 mit einer schalenförmigen kleinen parabolischen Hülle 61, die an ihrem äusseren
Ende mit Hilfe einer Frontlinse 62 verschlossen ist und an ihrem inneren Ende eingeschnürt
ists um einen Schraubsockel 63 daran befestigen zu können. In diesem Fall handelt
es sich um eine Glühlampe mit einem Wolframfaden 64, der die Quelle für die Strahlungsenergie
darstellt. Ein Reflektor 65 nach der Erfindung ist auf die Innenfläche der Hülle
61 aufgebracht, um praktisch die gesamte sichtbare Strahlungsenergie zu reflektieren
und die unsichtbaren Anteile der Strahlungsenergie einschliesslich eines Teils der
sichtbaren Strahlungnergie zu übertragen, um so eine Lichtsäule zu erzeugen, die
eine vorbestinte Farbtemperatur hat. Diese
Ausführungsform ist
typisch für die zahllosen Anwendungsmöglichkeiten eines Reflektors nach der Erfindung
auf diese Art von Lampentypen.
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Die Ausführungsform nach Fig. 16 zeigt eine Lampe 66 der Art, wie
sie in den Fig. 9 und 10 dargestellt ist, jedoch in Verbindung mit einem Reflektor
67 derjenigen Ausführungsform, die in Fig0 7 und 8 wiedergegeben ist0 Diese Ausführungsform
ist immer dann nützlich, wenn man eine Lampe benötigt, die einen grossen Anteil
der gesamten Energie in einem wesentlich engeren oder schmaleren Wellenlängenband
ausstrahlen soll. So liegt beispielsweise der grössere Teil der son einer Lucaloxlampe
ausgestrahlten Energie in dem Gelb-Orange-Bereich zwischen annähernd 5500 bis 6000
S röm-Einheiten.
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Ein Reflektor 68 ist auf die Aussenfläche der Lampenhülle 69 aufgebracht,
so dass etwa 33 % der von dem Glühfaden 70 ausgestrahlten Energie auf den Reflektor
68 auftrifft. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung müsste der Reflektor 68 also
so ausgelegt werden, dass er praktisch die gesamte Energie in dem schmalen Snergieband
zwischen annähernd 5500 und 6000 Ångström-Einheiten überträgt, während er gleichzeitig
die gesamte übrige sichtbare Energie reflektiert. Auf diese Weise würde also die
sichtbare Energie aus dem Bereich von 4000 bis 5500 Å und von 6000 Å bis etwa 7200
Å von dem Reflektor 68 reflektiert werden.
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Der gesonderte Reflektor 67 enthält die übliche Glasunterlage mit
dem reflektierenden Material auf der Vorderfläche, die mit der Bezugsziffer 72 versehen
ist. In diesem Fall reflektiert der reflektierende Belag 72 praktisch die gesamte
sichtbare Energie zwischen 4000 und 5500 i , praktisch die gesamte sichtbare Energie
etwa im Bereich von 6000 i bis 7400 i und einen selektiv ausgewählten Prozentsatz
sichtbarer Energie zwischer 5500 und 6000 ß , um eine vorbestimmte und/oder eine
erwünschte Farbtemperatnr in der IJiQhtsäule
zu erzeugen. Ausserdem
ist der Reflektor 67 in diesem Fall so dimensioniert, dass er jeden beliebigen Prozentgehalt
der von der Lampe und durch den Reflektor 68 emittierten Energie verarbeitet. Der
Belag 72 ist sehr viel stärker abgeändert als der reflektierende Belag 68 und muss
so ausgelegt werden, dass er mit der Lampe 66 in einer Armatur derart zusammenwirkt,
dass er jede beliebige Farbtemperatur, also beispielsweise 29000 K, 30000 K 32000
K oder 33000 E oder aber jede beliebige andere gewünschte Temperatur hervorruft.
Der Belag 72 muss so wirken, dass er alle unsichtbare Strahlungsenergie, die auf
ihn auftrifft, abzieht.
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Es würde also ein relativ billiger Belag unmittelbar auf die Lampe
aufgebracht werden können, derart, dass auch die Ersatzteile so billig wie möglich
würde, während der die Farbe korrigierende Reflektor 67 ein permanent wirkender
Bestandteil der Leuchtarmatur ist. Bei dieser Ausführungsform dient der Reflektor
67 dazu, die verschiedenen Prozentanteile bestirmnter Wellenlängen zu dem Zweck
zu reflektieren, dass die Mischung in der Licht säule dieser Strahlungsenergie gewonnen
wird, um eine vorbestimmte Farbtemperatur zu erzielen.
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Handelt es sich bei der Lampe um eine Quecksilberdanipflampe, dann
muss der Belag auf der Lampenhülle für das schmale Band so angeordnet werden, dass
es den Spitzenwerten der verfügbaren Energie für eine solche Lampe entspricht. Auch
in diesem Falle würde der Reflektor 67 einen Belag auf seiner Oberfläche tragen,
um mit der reflektierenden Quecksilberdampflampe zusammenzuwirken und die gewünschte
Farbtemperatur zu erzeugen. Es würde insbesondere die Spitzenenergie von etwa 4500
bis 5500 i durch den Reflektor auf der Lampenhülle durchgelassen werden. Selbstverständlich
kann Jede andere Art reflektierend ausgeführter Lampen in einer Gesamtanordnung
verwendet werden i6tDs=, wie sie die Fig. 16 zeigt.
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In der obigen Beschreibung ist der Erfindungsgegenstand unter Bezugnahme
auf die Zeichnung an Hand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert. Für den
Fachmann auf diesem Spezialgebiet der Technik sind jedoch zahlreiche Modifikationen
und Änderungen denkbar, die dieser an dem Erfindungsgegenstand vornehmen kann, ohne
deshalb den Rahmen der Erfindung verlassen zu müssen.