Reflektor-Entwicklung - Dipl.-Ing. Karl Happe

Das internationale Software-Paket zur
Reflektor-Entwicklung
Das Entwicklungs-Projekt:
Rotationssymmetrischer Reflektor
mit Halogen-Metalldampflampe
35 W bis 150 W
Reflektoren für Leuchten sind hochwertige
technische Optiken, die über ihre Form Licht
lenken und mit ihrer Ästhetik überzeugendes
Leuchtendesign begründen.
Die sichere Beherrschung der
Reflektorentwicklung von der Planung
lichttechnischer Aufgaben bis zur
Entwicklung der Optik ist eine
Schlüsseltechnologie.
Sie bestätigt die lichttechnische Kompetenz
des Leuchten-Entwicklers und gibt ihm die
notwendige Flexibilität für lichttechnische
Projekte.
Vollständige Modellrechnung mit
FollowBeam • AutoCad 2000 • Photopia
Seit April 2001 gibt es eine Zusammenarbeit
zwischen:
LIGHTING TECHNOLOGIES Inc.
1630 Welton Street, Suite 400
Denver, Colorado 80202 USA
Photopia, Lumen-Micro und Simply-Lighting
Series
Exclusiv für Deutschland, Luxemburg und
Österreich:
Dipl.-Ing. Karl Happe
An der Schanz 2
50735 Köln
Dipl.-Ing. Karl Happe • An der Schanz 2 • 50735 Köln

Die Software von.
• Dipl.-Ing. Karl Happe,
Köln
• Lighting Technologies,
Colorado
arbeitet als funktionelle
Produktlinie mit folgenden
Komponenten:
• FollowBeam
• AUTOCad
• Photopia
• Simply Lighting
Efiziente Werkzeuge:
• Reflektor-Entwicklung
• Photometrie
• Lichtberechnung für
Innen und Außen-
Anwendung
Komplexe Aufgaben schnell
und sicher zu bearbeiten -
das gelingt!
Dieses Beispiel erläutert
die Sytematik der
Reflektorentwicklung.
Sie beginnt im CAD-System
mit den Physikalischen
Eigenschaften der Lampe.
Photopia hat zur Zeit 173
3D Lampenmodelle in der
Lampenbibliothek.
Dazu gehören auch die
Lichtverteilungen.
DAS INTERNATIONALE SOFTWARE-PAKET ZUR REFLEKTOR-ENTWICKLUNG
Das Software-Paket
FollowBeam und Photopia sind ein sehr
leistungsfähiges Software-Paket zur
Entwicklung von Reflektoren.
Der Bericht zeigt als vollständige
Modellrechnung die Entwicklung eines
rotationssymmetrischen Reflektors.
Die Methodik setzt eine handelsübliche
CAD-Software. vorzugsweise AUTOCAD
2000 voraus.
Der Bericht beginnt mit einer Skizze der
Lichttechnik für das Projekt im CAD-
System. Ergebnisse hieraus sind die
Dateneingaben für FollowBeam.
FollowBeam rechnet das Reflektor-Profil.
und gibt seine Ergebnisse, die
Konstruktionsdaten tabellarisch aus.
Das CAD-System übernimmt die
FollowBeam Konstruktions-Daten. Es
zeichnet zunächst eine Polylinie des
Reflektorprofils. Durch Rotation entsteht
eine dreidimensionale Darstellung, die
Form des Reflektors.
Photopia analysiert die Reflektorform aus
dem CAD-System photometrisch,
einschließlich Reflektor-Material, Qualität
der Oberfläche, der Geometrie und
Lichtverteilung der Lampe.
Ergebnisse aus FollowBeam und Photopia
sind Reflektoren, die kontrollierte
lichttechnische Ergebnisse erreichen.
Das Entwicklungs-Projekt
Der Reflektor soll folgende Eigenschaften
erhalten:
• Bestwert für lichtoptischen
Wirkungsgrad
• Halbstreuwinkel der LVK 2 x 30°
• Herstellerdaten für die Lichtverteilung
der Lampe verwenden
• Keine Mehrfachreflexion
• Keine Rückreflexion Lampenbrenner-
Reflektor-Lampenbrenner
• Lichtstromanteil in Richtung
Lampensockel so gering, wie möglich
• Abschirmwinkel 45°
Leuchtmittel
Bild 1
Halogen-Metalldampflampen mit
Keramikbrenner der Fabrikate
• OSRAM, HCI-T 35 bis 150 W
• PHILIPS, CDM-T 35 W bis 150 W
Kenndaten der Leuchtmittel
Bild 2
Die Lichtverteilungen der Lampen sind
erheblich asymmetrisch, mit Maxima unter
90° und 270° und Minima unter 150° bis
210° sowie 330° bis 30°.
Im Bereich -10° bis +10° haben die
Lichtverteilungen eine Spitze.
Diese Charakteristika der Lichtverteilungen
der Lampe bestimmen die Lichtstärke-
verteilung des Reflektors und müssen bei
der Reflektor-Entwicklung berücksichtigt
werden.
Die Lichtstärke-Verteilung des
Reflektors
Aus der Forderung nach einem Bestwert
für den lichtoptischen Wirkungsgrad und
der Berücksichtigung der Herstellerdaten
der Lampe resultieren die ersten
Arbeitspunkte für die Reflektor-
Entwicklung.
Beginn der Reflektor-
Entwicklung
Die Reflektorentwicklung beginnt im CAD-
System mit der Zusammenführung der
Zeichnung der Lampe (Bild 1) und den
Lampenkenndaten (Bild 2).
Bild 3
- 2 -

Der wichtigste Bereich für
die Optimierung des
Reflektors in Richtung
höchster lichtoptischer
Wirkungsgrad ist hinter der
Lampe, in Richtung
Reflektorboden.
Das Entwicklungsziel
hierfür ist es, das Maß von
29 mm (Bild 4) zwischen
Lampenbrennpunkt und
Reflektor-Boden über einen
optimalen Reflektor-
Durchmesser zu erreichen.
Mit FollowBeam gelingt das
schnell, sicher und
komfortabel!
Ergebnis der ersten CAD-
Zeichnung ist das Werte-
Paar für die FollowBeam-
Dateneingabe.
• Winkel vom Brennpunkt
zum Reflektorboden =
158°
• Winkel vom Brennpunkt
zum Reflektorflansch =
45°
DAS INTERNATIONALE SOFTWARE-PAKET ZUR REFLEKTOR-ENTWICKLUNG
Bild 3 zeigt das Polardiagramm der
Lichtverteilung der Lampe, hier sind die
Winkel der Lichtstromgrenzen bemaßt.
Die Übertragung dieser Lichtstromgrenzen
in das Photometrische Zentrum
der Lampe (Brennpunkt) zeigt die
physikalische Anwendung.
Bild 4
Bild 4 zeigt die 3D-Darstellung der Lampe,
die Winkel aus Bild 3 sind als
charakteristische Merkmale der Lampe
dargestellt. Die senkrechte Linie zeigt den
Lochdurchmesser im Reflektor-Boden zur
Aufnahme der Lampe.
Die obere Lichtstromgrenze aus Bild 4 hat
eine Neigung von 158° gegen die Achse
der Lampe. Der Lochdurchmesser im
Reflektorboden beträgt 24 mm, sein
Schnittpunkt mit der Lichtstromgrenze hat
die Koordinaten: Winkel 158° und 29 mm.
Diese Koordinaten sind Bestwerte.
Information:
• Eine tiefere Position führt zu
Wirkungsgrad-Verlusten
• Eine höhere Position führt nicht zu
einem größerem Wirkungsgrad.
Ein größerer Lochdurchmesser führt mit
dem Winkel von 158° zu einem größeren
Reflektor.
Die Außendurchmesser der Glasrohre der
Lampen sind bei OSRAM 19 mm und bei
Philips 20 mm.
Die Grundlage für die erste Entscheidung
ist der Lochdurchmesser im Reflektor-
Boden für die Lampe.
Empfehlung: Lochdurchmesser so klein wie
möglich unter Berücksichtigung der Form-
und Lagetoleranzen der Befestigung
von Reflektor und Lampe.
In der Regel sollte ein Spaltmaß von ca. 2
mm zwischen Lampenrohr und
Lochdurchmesser im Reflektorboden
realisierbar sein.
Die ersten Winkel zur Dateneingabe für
FollowBeam folgen aus den Koordinaten
der Lampen-Lichtstromgrenzen (Bild 4)
mit dem Lochdurchmesser im
Reflektorboden von 24 mm.
Die untere Lichtstromgrenze aus Bild 5 hat
eine Neigung von 36° gegen die vertikale
Achse der Lampe.
Dieser Winkel kann als Winkel zum
Reflektor-Flansch verwendet werden. Das
ist das lichttechnische Maximum, da in
diesem Fall praktisch der gesamte
Lichtstrom der Lampe den Reflektor
erreicht.
Die Leuchtenbranche unterscheidet jedoch
nicht zwischen den Anteilen Reflektor-
Lichtstrom und Direktlicht-Lichtstrom.
Falls eine Photo-Goniometer-Messung
durchgeführt wird, integriert der Meßkopf
ebenfalls den Gesamtlichtstrom.
Aus diesem Grund kann der Reflektor
niedriger werden, als bei Anwendung der
unteren Lichtstromgrenze zum Reflektor-
Flansch.
Gewählt wird ein Winkel von 45° zwischen
Lampenbrennpunkt, Lampenachse und
Reflektor-Flansch.
Diese Ergebnisse sind Dateneingaben aus
dem CAD-System für FollowBeam.
Die nächsten Dateneingaben sind:
• Leuchtmittel-Durchmesser, gemeint ist
der Brenner-Hüllkreis innen nach
Hersteller-Kenndaten = 7 mm.
• Halbstreuwinkel = 30°
• Anzahl Datensätze = 25 Stück
FollowBeam informiert über die ersten
Reflektor-Kenndaten, das sind
• Lampen-Brennpunkt
• Abschirmwinkel
Für die Berechnung mit FollowBeam fehlt
noch der Reflektor-Durchmesser.
Mit der Dateneingabe des Reflektordurchmessers
kann FollowBeam
Ergebnisse liefern, die in den Grenzen der
Lampeneigenschaften proportional sind.
Die Reflektortiefe ändert sich proportional
zum Reflektordurchmesser, die Lichtwinkel
nach außen bleiben gleich.
Die Bestimmung des Reflektordurchmessers
zur Erreichung der
Bestwerte für die Koordinaten Winkel 158°
und 29 mm nach Bild 4 gelingt sehr
einfach durch eine iterative Änderung des
Reflektordurchmessers.
- 3 -

FollowBeam hat folgende
Anwender-Vorteile:
• Dateneingaben - und
Datenausgaben folgen
klaren lichtoptischen
Regeln und sind CADkompatibel.
• Berechnung der 2D
Lichtstärkeverteilung
unter Berücksichtigung
von Leuchtmittel,
Reflektoroberfläche
und Reflektorprofil
• Direkte Eingabe des
Halbstreuwinkels
• Auswahl der Form der
Reflektor-LVK über
eine Kennzahl
FollowBeam zählt zu den
leistungsfähigsten und
komfortabelsten Software -
Programmen für die
Reflektor-Entwicklung, die
es zur Zeit gibt.
DAS INTERNATIONALE SOFTWARE-PAKET ZUR REFLEKTOR-ENTWICKLUNG
Der Reflektordurchmesser wird mit der
Dateneingabe geändert, bis das Ergebnis
erreicht ist. Hierbei ist zu beachten, daß
nur der Reflektordurchmesser geändert
wird und sonst nichts.
Bei einer Änderung des Reflektor-
Durchmessers in Stufen erhält man das
gewünschte Ergebnis mühelos mit wenigen
Arbeitsschritten.
Die Dateneingabe für FollowBeam ist mit
Hilfe der Lampen-Kenndaten, der
Refllektor-Planungsdaten und einer ersten
iterativen Berechnung des optimalen
Reflektor-Durchmessers abgeschlossen.
Ergebnisse der Reflektor-
Entwicklung mit FollowBeam
Der optimale Reflektor-Durchmesser, der
die Bedingung von Bild 4 Lochdurchmesser
im Reflektorboden 24 mm bei 158° erfüllt,
ist 150 mm.
FollowBeam-Ausgabe der
Konstruktions-Daten
Bild 5
Die Tabelle hat folgende Spalten:
• Pos.
• Reflektor X-Koordinaten in mm
• Reflektor-Y-Koordinaten in mm
• Reflektor-Formschräge in °DEG
• Lichtwinkel vom Reflektor nach aussen
FollowBeam hat für die Tabelle der
Konstruktionsdaten folgende
Ausgabeformate:
• Bildschirm
• Direkte Ausgabe an den Drucker
• Datenspeicherung in externe Datei für
das CAD-System
Das CAD-System, zum Beispiel AUTOCad
200, benötigt eine X-Y-Tabelle.
Das Format für X und Y ist zweispaltig,
Spaltentrennung durch Komma. Das
Dezimal-Trennzeichen ist der Punkt.
Kein Leerzeichen. FollowBeam hat für
diese Datentabelle eine Textdatei. Die
Unterschiede im Datenformat zwischen
zum Beispiel der deutschen Ländereinstellung
und USA-Datenformaten bei
Dezimaltrennzeichen können sehr einfach
mit Bearbeiten, Ersetzen ausgeglichen
werden.
FollowBeam Ausgabe der
Reflektor-Grafik
Bild 6
FollowBeam zeigt als Ergebnis der
Reflektor-Berechnung eine grafische
Darstellung des Reflektorprofils.
Der Leuchtmitteldurchmesser ist der
Durchmesser des Brenners der
Metalldampf-Halogenlampe.
Die Lichtpunkthöhe ist bei diesem Beispiel
von 0,13 m bis 12,5 m einstellbar, um das
Ergebnis zu veranschaulichen.
Technologiedaten der
Reflektor-Oberfläche
Bild 7
FollowBeam berechnet die Lichtstärke-
Verteilung des Reflektorprofils in 2D.
Hierfür wird die optisch wirksame
Oberfläche des Reflektors benötigt.
Intern gespeichert ist eine Palette von 8
Oberflächen, die Praxisbeispiele darstellen.
- 4 -

Für die 2D Lichtstärkeverteilung
des Reflektors
bietet Ihnen FollowBeam
eine erste schnelle
Arbeitshilfe.
Für die 3D Lichtstärkeverteilung
bietet Ihnen
Photopia die Photometrische
Analyse mit Text- und
Grafikausgabe.
Für die LVK berechnet
FollowBeam die Ergebnisse
aus ca. 500.000
Datensätzen in ca. 30
Sekunden.
Die Darstellung
lichttechnischer
Alternativen ist mit dieser
kurzen Rechenzeit kein
Problem.
DAS INTERNATIONALE SOFTWARE-PAKET ZUR REFLEKTOR-ENTWICKLUNG
Der Anwender kann diese Palette durch
eine Tabelle eigener Technologiedaten
ergänzen und in einer eigenen Datei
speichern.
Reflektor-Oberfläche als
Bildschirmgrafik
Bild 8
Die Bildschirmgrafik zeigt Spreizung und
Reflexionsgrad des Reflektormaterials in
der Mikro-Lichtstromverteilung des
Polardiagramms im Bild 8.
Reflektor-
Lichtstärkeverteilung als
Ergebnis von FollowBeam
Bild 9
Die Lichtstärkeverteilung in 2D ist das
Ergebnis aus:
• Dateneingabe für das Reflektorprofil
• Durchmesser des Lampenbrenners
• Lichttechnisch wirksame
Reflektoroberflächenstruktur
Reflektor-Konstruktion im
CAD-System
Die Schnittstelle von FollowBeam zum
CAD-System ist die gespeicherte
Reflektor-Tabelle mit den X-Y-Koordinaten
(Bild 5).
Diese Koordinaten müssen das CAD-
Dateiformat haben, zum Beispiel für
AUTOCad 2000 eine zweispaltige Tabelle,
in der das Dezimaltrennzeichen nach der
USA-Norm ein Punkt ist. Das Trennzeichen
zwischen den Spalten für X-und X ist nach
der gleichen Norm ein Komma.
Leerzeichen sind nicht zugelassen.
Diese Tabelle wird aus der FollowBeam-
Datei in den Windows-Zwischenspeicher
kopiert.
Die Übergabe vom Windows-
Zwischenspeicher in das CAD-System
erfolgt in zwei Stufen:
• Polyline auswählen
• FollowBeam Tabelle aus dem Windows-
Zwischenspeicher, in der
Kommandozeile, einfügen.
Reflektor-Profil aus
FollowBeam im CAD-System
Bild 10
Das Bild zeigt die Metalldampf-
Halogenlampe und das Reflektor-Profil aus
FollowBeam, exportiert in das CAD-
System.
Die Maße zeigen die Übereinstimmung mit
den FollowBeam Planungsdaten aus Bild 4
Der Koordinatenursprung der Zeichnung
ist der Lampen-Brennpunkt.
Dieser wird in Photopia als photometrisches
Zentrum verwendet. Aus
diesem Grund ist das Reflektorprofil um
das Brennpunkt-Maß von 75 mm in der
Senkrechten nach unten verschoben.
- 5 -

Die lichtoptische Kontrolle
des Reflektors im CAD-
System mit der virtuellen
Lampe informiert darüber,
ob der Reflektor
Problemzonen hat.
Sie informiert über
Mehrfachreflexionen,
Leuchtdichte-Spitzen und
die unterschiedliche
Lichtstromspreizung an den
einzelnen Kontrollpunkten
im Reflektor.
Diese Kontrolle ist für jede
Reflektorentwicklung
eigentlich unverzichtbar.
DAS INTERNATIONALE SOFTWARE-PAKET ZUR REFLEKTOR-ENTWICKLUNG
Kontrolle mit der virtuellen
Lampe
Eine wichtige Kontrolle des Reflektorprofils
ist die Spiegelung des Lampenbrenners
vom Reflektorspline nach außen.
Bild 11
Hierzu bestimmt man einige Punkte auf
dem Reflektorspline und errichtet in jedem
der ausgewählten Punkte die Normale.
Vom Schnittpunkt jeder Normalen mit dem
Reflektorspline zeichnet man Linien zum
Lampen-Brennpunkt und an die Brenner-
Diagonalen.
Die Lampenbrenner werden nach außen
aus dem Reflektor herausgespiegelt.
Hierzu ist die zugehörige Normale an den
Reflektorspline, die Spiegelachse. Der
herausgespiegelte Lampenbrenner ist der
virtuelle Lampenbrenner.
Zu kontrollieren ist hier, ob es
Mehrfachreflexionen nach dem
Herausspiegeln der virtuellen Lampe gibt.
Das ist bei diesem Projekt in keinem Punkt
möglich.
Der Punkt an der Reflektor-Bohrung, für
die Lampe verlangt Aufmerksamkeit, da
die virtuelle und die reale Lampe sehr eng
zueinander stehen.
Eine Rückstrahlung der Wärmestrahlung
von der virtuellen zur realen Lampe findet
nicht statt. Das Reflektor-Profil ist
lichtoptisch einwandfrei.
Diese Abbildung des Reflektor-Splines mit
Lampe, virtuellen Lampenbrennern und
den Randstrahlen von den Diagonalen des
Lampenbrenners über die Spiegelung an
den Normalen nach außen, informiert auch
über die lichttechnischen Eigenschaften
des Reflektors.
Die Spreizwinkel, mit denen der virtuelle
Lampenbrenner nach außen gespiegelt
wird ist eine Funktion des Abstandes
Brennpunkt der Lampe zur jeweiligen
Normalen auf dem Reflektorspline.
Der Spreizwinkel ist im Reflektorzentrum
deutlich größer, als außen.
Bild 11 zeigt auch, daß im Reflektorzentrum
das Glasrohr der Lampe von der
Projektion der virtuellen Lampe
geschnitten wird.
Die Winkel hierfür sind sehr flach. Hier ist
zu erwarten, daß auf der äußeren
Glasoberfläche Totalreflexion auftritt. Das
bedeutet, nur ein sehr geringer Teil des
Lichtstromes der virtuellen Lampe kann
das Glasrohr durchdringen. Das
Lampenrohr spiegelt den überwiegende
Teil des Lichtstromes nach außen.
Reflektorprofil als CAD-
Rotationskörper
Bild 12
Das Bild zeigt die Bildschirmgrafik von Bild
10. Durch Rotation um die senkrechte
Achse (Z) entsteht ein dreidimensionales
Gittermodell des Reflektorprofils mit
Lampe.
Photometrische Kontrolle mit
Photopia
Photopia verwendet die 3D-Darstellung
aus dem CAD-System für die Analyse.
Die Reflektorentwicklung mit FollowBeam,
die Übergabe an ein CAD-System und die
lichttechnische Kontrolle des Reflektors mit
Photopia der Lighting Technologies aus
Colorado/USA ist ohne Schnittstellen-
Probleme möglich.
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Der Arbeitsablauf in
Photopia folgt lichtoptischen
Arbeitstechniken:
• Reflektorprofil zur
Photometrie wählen
• Reflektoroberfläche als
Vorder/Rückseite
definieren und in
Richtung der
lichttechnischen Aufgabe
zum photometrischen
Zentrum ausrichten
• Lampe auswählen und in
Arbeitsposition im
Reflektor einfügen
• Daten von
Sicherheitsscheibe,
Linsen oder äußeren
Spiegelsystemen,
einschließlich Material
festlegen
• Photometrische Variable,
wie Lichtpunktabstand,
Koordinaten der Flächen
für die Isolux-
Diagramme festlegen
• Datenausgabeformate
von Photopia-
Ergebnissen festlegen
• Photometrie rechnen
• Ergebnisse als
Photometer-Protokoll
und Grafiken in 2D oder
3D am Bildschirm, zum
Drucker oder als
Ergebnis-Datei
speichern.
DAS INTERNATIONALE SOFTWARE-PAKET ZUR REFLEKTOR-ENTWICKLUNG
Photopia übernimmt 3D-Datei aus dem
CAD-Sytem.
Bild 13
Für die Analyse sind die Inhalte folgender
Bildschirmseiten zu ergänzen:
• Importierte CAD Datei
• Material der Reflektor-Oberfläche
festlegen
• Charakteristik der Photometerdaten
festlegen
• Charakteristik der Photometer-
Darstellung festlegen
Photopia quittiert die Vollständigkeit durch
eine Markierung.
Photopia importiert CAD-Datei
Bild 14
Photopia bildet die 3D-CAD-Darstellung im
Raytracing-Fenster ab. CAD-Layer können
mit der Maus markiert werden.
Es gibt Einstellungsoptionen für:
• Darstellung in 2D oder 3D-Isometrisch
• Bildschirmmaßstab (Zoomen)
• Abbildungs-Typ, Gitter oder Oberfläche
• Dynamische Bildansicht, Drehen,
Ziehen
• Darstellung aktualisieren
• Display-Koordinaten mit Maus abfragen
• Bildschirmachsen zeigen
Zuordnung der
Reflektoroberfläche
Bild 15
Die photometrische Analyse erfordert die
Bestimmungen der lichtoptischen
Aufgaben der Konstruktionselemente der
Leuchte soweit diese Lichtstrom
reflektieren (Reflektor-Elemente),
transmittieren (Glas), oder absorbieren
(Befestigungsteile) sollen. Hierzu können
die CAD-Layer aktiviert sein. Für jeden
Layer bestimmt der Anwender die
Richtung der lichtoptischen Oberfläche.
Photopia quittiert diese Zuordnung mit
einem Farbwechsel.
In Bild 15 ist die Wirkungsrichtung der
Reflektoroberfläche innen, in Richtung der
negativen Z-Achse.
Lampe auswählen und auf
Position einfügen
Bild 16
Die Bibliothek für Lampen hat bei Photopia
zur Zeit 173 Stück.
Die Lampe Philips CDM-T 70W 830 ist mit
der Maustaste aufgerufen und montiert.
Die Lage der Lampe in Bezug auf den
Reflektor mußte nicht verändert werden,
da diese Positionierung bereits im CAD-
System festgelegt wurde.
Eine nachträgliche Fokussierung ist
möglich und auch nützlich, da
Feinkorrekturen hierdurch analysierbar
werden.
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Empfehlung:
Beginn der Photometrie mit
Hochglanzmaterial für den
Reflektor.
Das Ergebnis informiert
quantitativ über die lichtoptischen
Eigenschaften der
Reflektor-Form.
• Eine Berechnung mit
dem später verwendeten
Reflektormaterial und
der Reflektor-Oberfläche
informiert quantitativ
und qualitativ über die
lichtoptischen Eigenschaften
des Systems
• Lampe
• Reflektorform,
• Reflektoroberfläche
• Zubehörteile
DAS INTERNATIONALE SOFTWARE-PAKET ZUR REFLEKTOR-ENTWICKLUNG
Reflektor-Material/Oberfläche
bestimmen
Bild 17
Die Bibliothek für Reflektormaterialien hat
bei Photopia zur Zeit 132 Alternativen.
Hieraus wurde die Qualität 402 G/S
gewählt. Das Basismaterial ist AL 99,4. Es
ist plattiert mit Al 99,99.
Die lichtoptischen Eigenschaften dieses
Materials sind:
• Totalreflexion: 91%
• Diffuse Reflexion 09%
Mit dieser Hochglanz Reflektoroberfläche
ist eine erste photometrische Bewertung
der Reflektorform möglich.
In der Praxis wird man allerdings für die
Metalldampf-Halogenlampe eine rauhe
(Sandstrahl) Oberfläche einsetzen.
Das Plasma des Lampenbrenners verlangt
eine Oberflächenstruktur, damit der
austretende Lichtstrom qualitativ eine
gleichmäßige Beleuchtungsstärke erzielt.
Photometrie-Ausgabeformate
festlegen
Bild 18
Photopia analysiert lichtoptische Systeme
für Innenbeleuchtung, Flutlicht und auch
für Straßenleuchten.
Es sind zu bestimmen:
• Die lichttechnische Norm
• Ebenen der Photometer-Ausgabe
• Photometrisches Zentrum
Für die Ausgabe der Photometrischen
Daten ist als C-Ebene nur 0° festgelegt.
Für die A-Ebenen gilt eine Berechnung in
5° Stufen in den Grenzen zwischen 0 bis
90°
Das Photometrische Zentrum ist
unverändert, es wurde bereits im CAD-
Modell festgelegt.
Isolux-Diagramm Ausgabe-
Formate festlegen
Bild 19
Photopia kann Beleuchtungsstärke-
Diagramme berechnen, numerisch und
grafisch darstellen.
Hierzu müssen die lichttechnischen
Arbeitsflächen festgelegt werden.
Im Beispiel ein Quadrat mit der
Kantenlänge von 8 m in 3 m
Lichtpunktabstand.
Die Darstellung mehrerer Arbeitsflächen
ist möglich
Raytracing Datensätze
festlegen
Photopia benötigt Informationen über die
Anzahl Datensätze, mit der die
photometrische Analyse gerechnet wird.
Die Analyse-Genauigkeit steigt mit einer
größeren Anzahl von Lichtstrahlen.
Hier ist ein geeigneter Kompromiß zu
finden. Für ein Ergebnis in wenigen
Minuten sind 50.000 Lichtstrahlen
wählbar. Bei einer Einstellung auf
1.000.000 Lichtstrahlen steigt die
Rechenzeit erheblich.
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Die Anzahl der Lichtstrahlen
für die Photometrie ist
einstellbar. Typisch sind
500.000 Stück
Die Anzahl von
ausgewerteten Reflexionen
kann begrenzt werden.
Typisch ist 5 Stück.
Falls äußere Konstruktions-
Elemente lichttechnisch
ausgewertet werden
müssen, akzeptiert
Photopia eine
entsprechende Einstellung.
Die Zeit für die Auswertung
der Photometrie steigt mit
der Anzahl Datensätze, die
berechnet werden müssen.
Sehr genau dauert länger.
Eine Einstellung für
Entwurf und hohe
Genauigkeit ist möglich.
Die Datenausgaben von
Photopia sind nach IES oder
TM 14 Norm.
Hier ist die Schnittstelle zu
den weiterführenden
Lichttechnik-Programmen
der Lighting Technologies,
Inc. Colorado für Innen-
Außen- und Straßen-
Beleuchtung mit den
Programmen
• Lumen Micro
• Simply Lighting
Lieferant und
Anwendungsberatung:
Dipl.-Ing. Karl Happe
An der Schanz 2
D-50735 Köln
Tel: 0221-976343-0
Fax: 0221-976343-1
Email und Internet:
k.happe@reflector-optic.de
www.reflector-optic.de
DAS INTERNATIONALE SOFTWARE-PAKET ZUR REFLEKTOR-ENTWICKLUNG
Die Begrenzung auf eine maximale Anzahl
Reflexionen könnte in diesem Beispiel auf
1 eingestellt werden. Die Kontrolle fand
bereits innerhalb des CAD-Systems statt.
Bild 20
Die Optimierung für eine offene Leuchte
betrifft eventuelle vorgelagerte Elemente
wie Querlamellen. Im Beispiel ist die
Leuchte nach außen offen.
Lichtstärkeverteilung als
Isolux-Diagramm
Bild 21
Reflektor-Grafik aus Photopia
Bild 22
Lichtstärkeverteilung als
Polardiagramm
Bild 23
Das Polardiagramm zeigt das Ergebnis der
Analyse des Reflektor-Profils.
In der numerischen Datenausgabe
informiert Photopia darüber, daß die hier
gewählte Methode, die Reflektorgeometrie
auf die Lichtverteilung der Lampe (siehe
Bilder 2+3) abzustimmen, richtig und
erfolgreich war.
Der Lichtstrom der Lampe erreicht die
Reflektoroptik praktisch ohne Verluste,
zum Beispiel im Loch des Reflektorboden.
Die Reflektor Proportionen sind so
gewählt, daß keine Mehrfachreflexionen
auftreten.
Der Betriebsbedingungen für den
Lampenbrenner sind einwandfrei, da es bei
der Kontrolle über die virtuelle Lampe (Bild
11) keine Rückreflexion der
Wärmestrahlung Lampe-Reflektor-Lampe
gibt.
Der Wirkungsgrad des Reflektors erreicht,
aufgrund der präzisen FollowBeam-
Datenplanung vor Beginn der Berechnung
und der Kontrolle im CAD-System,
lichttechnische Bestwerte.
Das Reflektor-Materials bestimmt
wesentlich den lichtoptischen
Wirkungsgrad, der 85% bis 91° erreichen
kann.
Für den Betriebswirkungsgrad der Leuchte
sind noch die Eigenschaften des
Vorschaltgerätes zu berücksichtigen.
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