Reflektorer og afskærmning

Transmitterende armaturdele

I forbindelse med udviklingen af et armaturs lysstyrende komponenter, kan det være ønskeligt at benytte andre principper end refleksion. Et andet og hyppigt anvendt princip er brydning af lyset i transmitterende dele.

Lys, der passerer grænselaget mellem to forskellige materialer med forskellige brydningsforhold skifter retning. Dette fænomen kaldes brydning. Et af de steder, hvor vi oplever fænomenet er i forbindelse med vand, hvor f.eks. armen ser ud som om den får et 'knæk', når vi dypper den i vand. Brydningen af lyset sker i dette tilfælde i grænselaget mellem vand og luft.

I denne sammenhæng dækker begrebet brydende systemer de armaturdele, der udnytter brydningsprincippet, dvs. afskærmninger, linser mv.

Lysbrydende systemer
I lysbrydende systemer udnyttes den refraktion, der finder sted, når en lysstråle passerer grænsefladen mellem to klare materialer med forskelligt brydningsforhold. Det ene af de to materialer er som regel luft.

Brydning udnyttes ved afbøjning i prismer. Afbøjningen resulterer i, at man gennem prismet ser et forskudt billede af rummet bag prismet.

Når der ses bort fra tabene ved refraktionen, gælder ligesom ved den spejlende refleksion, at luminansen af lyskildens billede er lig med lyskildens luminans. Tabene består dels af absorption ved lysets passage gennem materialet, og dels af refleksion ved grænsefladerne. I modsætning til hvad der er tilfældet ved de spejlende reflektorer, afhænger refleksionsfaktoren af lysets indfaldsvinkel og af brydningsforholdet. På figuren er vist, hvordan denne afhængighed er for overgangen luft-glas og for glas-luft. Hvis brydende systemer konstrueres med for store indfaldsvinkler, kan dette forhold bevirke en betragtelig nedgang i luminansen.

Figuren viser en klassisk anvendelse af et lysbrydende system, en projektør bestående af en lyskilde og en samlelinse. Hvis der ses bort fra absorption i linsen, er projektorens lysstyrke:

I = L · A'

hvor L er lyskildens luminans og A' linsens tilsyneladende areal.

En samlelinse er som regel plan på den ene side, men kraftigt krummende på den anden, så den dækker en størst mulig andel af rumvinklen omkring lyskilden, der anbringes i eller i nærheden af brændpunktet. Linsens brændvidde har ingen betydning for projektorens maksimale lysstyrke. Derimod har den betydning for, hvor stor projektørens spredning er.

Linser med lille brændvidde og stor diameter bliver nødvendigvis meget tykke på midten. Derfor har samlelinsen den ulempe, at den i stor udgave bliver tung og dyr.

En materialebesparelse kan opnås ved at benytte en Fresnellinse. En projektør med Fresnellinse kan dog ikke give samme lysstyrke, som en projektor med normal linse med samme diameter.

 

kl-120-50-10-dcl-projektør-med-samlelinse-low.jpg     kl-120-50-20-dcl-projektør-med-fresnellinse-low.jpg

Lysets vej gennem samlelinse (tv) og Fresnellinse (th). Figur: DCL. 

 

Til ændring af lysets retning anvendes såkaldte refraktorplader eller prismekontrol plader. Refraktorplader vil som oftest være plane på den ene side, mens prismerne ligger som en profilering på den anden. Virkningen af en refraktorplade afhænger af, om prismerne vender mod lyskilden eller bort fra den.

I figuren ses en refraktorplade, hvis prismer vender bort fra lyskilden. Som det fremgår af tegningen, vil systemet kunne afbøje alt indfaldende lys i den ønskede retning (bortset fra det, der reflekteres fra overfladerne). Dog er det ikke hele prismesystemets overflade der virker lysende i denne retning, idet der bliver "blinde" områder. Ved beregning af et prismesystems lysstyrke i en given retning må der tages hensyn til denne nedgang i størrelsen af det effektive, lysende areal.

I figuren er vist, hvorledes en refraktorplade fungerer, hvis prismer vender mod lyskilden. I dette tilfælde kan hele prismesystemets tilsyneladende areal gøres lysende i den ønskede retning, men det kan ikke undgås, at noget af lyset afbøjes i andre retninger. Kun i det grænsetilfælde, hvor der er tale om retvinklede prismer og lysets indfaldsvinkel er 0o, kan denne, som regel uønskede, sekundære afbøjning undgås.

I det foregående er det forudsat, at lysets indfaldsvinkel for hvert prisme er den, prismet er beregnet for. Hvis lyskilden har stor udstrækning i forhold til afstanden fra prismet og prismets størrelse, vil lyset imidlertid ramme prismet under forskellige indfaldsvinkler, hvorved der på grund af refleksion fra prismernes flader kan fremkomme en betydelig spredning.

Ved beregning af lysfordelingen fra et armatur med prismesystemer må hvert prisme behandles for sig, idet der tages hensyn til det tilsyneladende lysende areal, til den nedgang i lyskildens luminans, der forårsages af refleksion fra prismernes overflader samt til det lys, der udgår i andre retninger på grund af denne refleksion.

Af hensyn til rengøring bør prismer o.lign. kunne anbringes på indersiden af en skærm. Som illustreret fører dette dog ofte til uacceptable tab på grund af belysning på prismets tredje flade. Prismer anbringes derfor ofte på ydersiden, hvor de optisk set fungerer bedst.

 

(Indholdet i dette afsnit er baseret på hæftet Armaturer, Ib Ovesen, 1967)

 

Relaterede emner: