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Blendschutzvorrichtung für Leuchten, insbesondere für Straßenleuchten
Die Sicherheit des modernen Verkehrs verlangt eine blendungsfreie Straßenbeleuchtung.
Die gebräuchlichen und bekannten Straßenleuchten erfüllen diese Forderung nur unvollkommen,
weil schon aus großer Entfernung helle Lampenteile - gewöhnlich im Bereich der Lichtaustrittsöffnung
-sichtbar sind.
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Insbesondere bei ungünstigen Witterungsverhältnissen spiegeln sich
auf nassen, dunklen Straßenoberflächen alle im Blickfeld befindlichen Lampen, selbst
dann, wenn sie mit Diffusoren versehen sind, und bilden eine reflektierende Lichtbahn,
die die Sichtverhältnisse für den Verkehrsteilnehmer außerordentlich herabmindert.
Unter derartigen Umständen stellt sich das menschliche Auge automatisch aus naturgegebenen
Gründen auf den Helligkeitsgrad der hellsten Objekte im Sichtbereich, das sind die
Lampenöffnungen und ihre Spiegelbilder auf der Straßenoberfläche, ein und wird daran
gehindert, sich optimal dem Helligkeitsgrad der beleuchteten Straßenoberfläche bzw.
der sich darauf befindlichen Objekte anzupassen. Obwohl die Helligkeit auf der Straße
an sich eine gute Sicht gestatten würde, entsteht auf diese Weise infolge der begrenzten
Adaptationsfähigkeit des menschlichen Auges eine Sichtbehinderung, die im folgenden
- entsprechend dem allgemeinen Sprachgebrauch - als »Blendung« bezeichnet wird,
worunter aber keinesfalls die »Blendung« im eigentlichen Sinne zu verstehen ist,
die durch geradlinige, direkte Lichtstrahlen, z. B. aus Kraftfahrzeugscheinwerfern
oder Straßenleuchten, verursacht wird.
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Man hat versucht, dieses Problem durch indirekte oder halbdirekte
Beleuchtung zu lösen. Bei diesen Lampenkonstruktionen ist die Lichtquelle für das
Auge des Verkehrsteilnehmers verdeckt, aber sehr helle, weiße oder diffuse Flächen
im Bereich der Lichtaustrittsöffnung bleiben sichtbar. Hierdurch entsteht die einleitend
beschriebene Sichtbehinderung und Blendung, so daß diese Lampen den modernen Forderungen
nicht entsprechen.
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Man hat ferner versucht, im Lichtkegel ein Blendensystem anzuordnen,
das einerseits den Austritt der Lichtstrahlen aus dem Lampengehäuse gestattet, aber
andererseits die Blendung des Verkehrsteilnehmers verhindern soll, so z. B. bewegliche,
jalousieartige, parallele Abblendlamellen. Diese dünnen Lamellen können alle oder
teilweise über einen Bowdenzug mehr oder weniger gekrümmt werden, wodurch der Lichtaustritt
nach einer Seite verhindert werden soll, was zwar für die beabsichtigte Verwendung
als Kraftfahrzeugscheinwerfer denkbar ist, aber diese Konstruktion für die Verwendung
als Straßenleuchte ungeeignet macht, weil letztere unbedingt eine große Fläche möglichst
gleichmäßig ausleuchten muß.
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Man hat auch schon drehbare, plane und parallele Blenden im Lichtkegel
vorgesehen, die geeignet sind, die gesamte Öffnung des Lampengehäuses zu verschließen
und so den Lichtaustritt zu verhindern. Im geöffneten Zustand können die direkten
Lichtstrahlen - entgegen der Absicht der Erfinder -das Blendensystem nicht ungehindert
passieren, weil das Licht der punktförmigen Lichtquelle naturgemäß einen Kegel bildet
und die geraden, planen Lamellen zumindest in der Randzone des Kegels erhebliche
Schattenbildung verursachen, was eine befriedigende Ausleuchtung der Straßenoberfläche
unmöglich macht. Ferner haftet beiden Lampenkonstruktionen der schwerwiegende Nachteil
an, daß die Lamellen im geöffneten Zustand nicht konsequent den Einblick in das
Lampeninnere verwehren und somit aus einer gewissen Entfernung bereits helle Lampenteile
für den Verkehrsteilnehmer sichtbar werden.
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Eine andere bekannte Scheinwerferkonstruktion sieht einen Reflektor
mit hyperboloider oder paraboloider Form vor, dem entweder ringförmige, konzentrisch
ineinander angeordnete oder plane, nahezu horizontal verlaufende Blenden vorgeschaltet
sind. Dabei sind die Schräge und Richtung der Blenden so gewählt, daß die vom Reflektorhohlspiegel
reflektierten Strahlen ungehindert zwischen den Blenden hindurchfallen können, was
aber tatsächlich nur für die Leuchte mit rundem, konzentrischem Blendensystem zutrifft.
Obwohl bei dieser Konstruktion für einen Beobachter in der konstruktiv festgelegten
Entfernung sämtliche hellen Lampenteile unsichtbar
bleiben, haften
ihr schwerwiegende Nachteile an. Das von der Lichtquelle ausgestrahlte direkte Licht
kann das Blendensystem nur durch den innersten Blendenring ungehindert und geradlinig
passieren. Rechnet man den Anteil direkten Lichtes und den Anteil des vom Hohlspiegel
reflektierten Lichtes, welches durch den innersten Blendring austritt, zusammen,
so zeigt sich, daß mindestens 40 bis 50°/o der gesamten, von der Lichtquelle ausgestrahlten
Lichtmenge, nur durch den innersten Blendring hindurchfällt. Damit ergibt sich eine
Lichtkonzentration in der Mitte des Kegels, die für einenScheinwerferunterUmständenwünschenswert
ist, die aber die Anwendung dieser Konstruktion als Straßenleuchte in Frage stellt,
weil eine Straßenleuchte aus relativ geringer Höhe eine größtmögliche Fläche möglichst
gleichmäßig ausleuchten soll. Abgesehen von der ungünstigen Lichtverteilung ist
der relativ geringe Öffnungswinkel des Lichtkegels, der durch die hyperboloide bzw.
paraboloide Lampenform und die dementsprechenden Ringblenden bedingt ist, äußerst
nachteilig, weil nur kleine Flächen beleuchtet werden können. Deshalb würde die
vollständige Ausleuchtung einer Straße eine sehr große Anzahl Lampen erfordern und
damit äußerst unwirtschaftlich sein.
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Die genannten Nachteile werden durch die Erfindung beseitigt, bei
der ausgegangen wird von einer Blendschutzvorrichtung für Leuchten, insbesondere
Straßenleuchten, mit einer Lichtquelle in einem lichtundurchlässigen Gehäuse und
mit vor der Lichtaustrittsöffnung angeordneten, dünnwandigen, lichtundurchlässigen
und lichtabsorbierenden Lamellen, deren Flächen derartig zu der Leuchtenachse geneigt
sind, daß sie parallel zu den die Austrittsöffnung verlassenden, das ausgesandte
divergierende Bündel bildenden Lichtstrahlen liegen. Die Erfindung besteht darin,
daß die auf beiden Seiten lichtabsorbierenden, parallel zu den Lichtstrahlen des
von der Lichtquelle ausgesandten direkten Lichtbündels verlaufenden Lamellenflächen
zur Leuchtenachse derart geneigt und in ihrer Lage zur Lichtquelle und Lichtaustrittsöffnung
derart gestaffelt sind, daß innerhalb eines etwa durch die Neigung der äußersten
Lamellenfläche gegebenen Öffnungswinkels die zu beleuchtende Fläche unabgeschirmt,
im wesentlichen nur von den direkten Lichtstrahlen der Lichtquelle beleuchtet ist,
während außerhalb dieses Öffnungswinkels die Leuchte praktisch vollständig abgeblendet
ist.
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Im Gegensatz zu dem oben beschriebenen Stand der Technik handelt es
sich bei der erfindungsgemäßen Blendschutzvorrichtung, deren vorteilhafte Weiterbildungen
in den Patentansprüchen im .einzelnen gekennzeichnet sind, um ein Blendensystem,
das die direkten, von der Lichtquelle ausgehenden Strahlen ungehindert und ungebrochen
in dem ganzen Bereich der Lampenöffnung austreten läßt, wobei der öff nungswinkel
des Lichtkegels mehr als 120° betragen kann. Gleichzeitig gewährleistet die erfindungsgemäße
Ausbildung der Blenden, daß sämtliche hellen oder reflektierenden Teile für einen
außerhalb des Lichtkegels befindlichen Beobachter völlig unsichtbar bleiben. Auf
diese Weise bleiben Leuchten mit der erfindungsgemäßen Blendschutzvorrichtung- obwohl
deren direkte Strahlen eine Straßenoberfläche kontinuierlich ausleuchten - für das
menschliche Auge sowohl aus größerer als auch aus geringer Entfernung unsichtbar.
Diese beiden Voraussetzungen gestatten dem menschlichen Auge, sich - ohne durch
helle Lichtpunkte irritiert zu werden - dem jeweiligen Helligkeitsgrad der beleuchteten
Straße und der Verkehrsobjekte anzupassen.
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Die erfindungsgemäße Blendschutzvorrichtung kann naturgemäß nur in
Verbindung mit allseitig geschlossenen, lichtundurchlässigen Lampengehäusen angewendet
werden. Im Bereich der Lichtaustrittsöffnung befinden sich Blenden aus dünnem, lichtundurchlässigem
Material mit allseitig tiefschwarzer, lichtabsorbierender Oberfläche. Die jeweils
äußerste Blende ist mit dem Rand der Lampenöffnung fest verbunden.
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Die Blendschutzvorrichtung kann sowohl für Leuchten mit birnenförmigen
als auch mit röhrenförmigen Lichtquellen verwendet werden. Im ersteren Fall erhält
das Gehäuse eine runde Form und die erfindungsgemäßen Blendenelemente weisen die
Gestalt einer Kegelstumpfmantelfläche auf. Für Leuchtröhren wird in bekannter Weise
ein längliches kastenförmiges Gehäuse mit erfindungsgemäßen planen Blenden in der
Lichtaustrittsöffnung benutzt.
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Das Prinzip der erfindungsgemäßen Blendschutzvorrichtung wird im folgenden
für den Fall, daß eine übliche, birnenförmige Lichtquelle Verwendung findet, an
Hand der Zeichnungen erläutert.
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Der obere Teil 1 des Lampengehäuses in Abb. 1 ist in bekannter Weise
als halbkugeliger oder parabolischer Reflektor ausgebildet, in dessen Mittelpunkt
bzw. Brennpunkt die elektrische Glühlampe 2 befestigt ist. Nach unten ist der Reflektor
mit einem kegelstumpfmantelförmigen Ring 3 fest verbunden. Erfindungsgemäß muß die
theoretische Spitze dieses kegeligen Ringes 3 genau im Mittelpunkt der Lichtquelle
liegen.
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Konzentrisch in dem Ring 3 sind weitere kegelstumpfmantelförmige Ringblenden
4, 5 und 6 in zweckmäßiger Anzahl angeordnet, deren theoretische Kegelspitzen
ebenfalls genau mit dem Mittelpunkt der Lichtquelle 2 zusammenfallen. Die erwähnten
Teile, Leuchtengehäuse und ringförmige Blenden, bestehen aus lichtundurchlässigem
Werkstoff mit tiefschwarzer, lichtabsorbierender Oberfläche. Die Wanddicke der ringförmigen
Blenden ist so gering wie möglich, um konzentrische Ringschatten im Lichtkegel auf
ein Minimum zu reduzieren.
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Somit kann das von der Lichtquelle 2 ausstrahlende, direkte Licht
durch die zwischen den kegeligen Ringen 3 bis 6 verbleibenden Ringspalten hindurchtreten
und an den äußeren und inneren Mantelflächen der kegeligen Ringe entlangstreichen.
Da in der Praxis die Lichtquelle 2 nicht punktförmig ist, sondern eine gewisse Dimension
hat, ist die Schattenbildung der Ringe 4, 5 und 6 minimal. Der äußere,
am Reflektor 1
befindliche kegelige Ring 3 begrenzt die von der Lampe beleuchtete
Fläche.
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Die erfindungsgemäße, völlige Abschirmung der Lichtquelle und hieraus
resultierende Blendfreiheit wird durch die Ausbildung der kegeligen Ringe 3 bis
6 gewährleistet. Die axiale Höhe und Anordnung der kegelstumpfmantelförmigen Ringe
3 bis 6 ist erfindungsgemäß so bemessen, daß der Blick eines Betrachters, welcher
aus einer gewissen Entfernung zu der Lampe emporsieht, nur auf die äußeren und inneren
Mantelflächen der kegeligen Ringe 3 bis 6 fallen kann. Diese Mantelflächen sind
tiefschwarz, matt und mit rauher Oberfläche ausgeführt, so daß Reflexe oder Spiegelung
wirksam verhindert sind.
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Diese Wirkung tritt naturgemäß nur dann ein, wenn der Blickwinkel
des Betrachters oberhalb der Horizontalen
geringer ist als derjenige,
der für die Konstruktion der Leuchte mit Blendschutzvorrichtung zugrunde gelegt
wurde. Dieser Mangel ist jedoch in der Praxis zu vernachlässigen, weil das menschliche
Auge nur einen sehr kleinen Blickwinkel umfaßt, so daß ein Betrachter (Verkehrsteilnehmer),
der sich nahe am oder im Lichtkreis der Lampe befindet, bereits unter derselben
vorbeisieht. vorausgesetzt, daß er seinen Blick auf den Straßenverkehr und nicht
willkürlich nach oben richtet (s. Abb. 4). Da z. B. das Blickfeld eines Kraftwagenfahrers
nach oben durch das Wagendach begrenzt wird, wirkt sich der geschilderte Nachteil
zumindest nicht für Fahrer in geschlossenen Kraftwagen aus.
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In Abb. 1 ist beispielsweise eine Leuchte mit Blendschutzvorrichtung
für einen zulässigen Blickwinkel von etwa 25° gezeichnet. Abb. 2 zeigt dagegen eine
Leuchte, bei der noch unter einem Blickwinkel von 40° oberhalb der Horizontalen
sämtliche heller. Innenteile unsichtbar bleiben. Naturgemäß ist der größtmögliche
Winkel für den aus der Leuchte austretenden Lichtkegel um so kleiner, je größer
der Blickwinkel gewählt wird, unter welchem die Blendfreiheit erreicht werden soll.
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Die Wirkungsweise der blendungsfreien Leuchte mit röhren- oder stabförmiger
Lichtquelle, welche im Falle einer Straßenleuchte mit ihrer Längsachse vorzugsweise
quer zur Straßenrichtung angeordnet wird, ist analog der vorstehend beschriebenen,
runden Leuchte. Zusätzlich müssen die in Abb. 3 mit 7 bezeichneten Querrippen, die
hauptsächlich zur Halterung der verschiedenen Blendenelemente dienen, so ausgebildet
und in Anzahl und Anordnung so gewählt werden, daß auch für einen Beobachter, welcher
sich etwa in der Längsrichtung der Leuchte befindet, der Blick in beleuchtete Lampenteile
abgeschirmt ist.
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Die Anwendung der erfindungsgemäßen Blendschutzvorrichtung ist nicht
auf solche Anwendungsfälle beschränkt, in denen sich die Leuchte oberhalb des Beobachters
(Verkehrsteilnehmers) befindet. Die Leuchte kann auch, bei entsprechender zweckmäßiger
Ausbildung, gleich hoch oder tiefer als das Auge des Beobachters installiert sein,
wie beispielsweise in Abb. 5 gezeigt.
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Dieses Ausführungsbeispiel der Blendschutzvorrichtung ist in vorzugsweiser
Verbindung mit Leuchtröhrenlampen geeignet, Fahrbahnen auf Brücken vom Geländer
aus, oder Autobahnen vom Mittelstreifen aus zu beleuchten, wobei jegliche hohen
Lampenmasten entbehrlich sind.