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Scheinwerfer, insbesondere für Strassenfahrzeuge.
Es sind bereits Scheinwerfer für Kraftwagen bekannt, welche einen oberhalb der Lichtquelle liegenden, alle Lichtstrahlen über einer bestimmten waagrechten Ebene abblendenden Schirm, Reflektor od. dgl. aufweisen. Diese Bauarten haben jedoch den Nachteil, dass die auf die Innenseite des Schirmes od. dgl. geworfenen Lichtstrahlen für die Beleuchtung nicht oder nur ungenügend nutzbar gemacht werden.
Durch die vorliegende Erfindung wird dieser Mangel derartiger Scheinwerfer dadurch behoben, dass einem aus je einem Teil eines Ellipsoides und eines Hyperboloides mit gleichen Brennpunkten bestehenden Doppelreflektor eine optische Einrichtung, z. B. eine Sammellinse, vorgeschaltet ist, welche die von der Lichtquelle unmittelbar auf die Innenfläche des Ellipsoides geworfenen, von diesem über die Hyperboloidfläche reflektierten und dann durch den mit der Lichtquelle zusammenfallenden Brennpunkt hindurchgehenden Lichtstrahlen noch zur Gänze konzentrieren und eine vergrösserte Reichweite derselben ergeben.
Die Zeichnung veranschaulicht einige Ausführungsbeispiele der Erfindung : Fig. 1-2 zeigen lotrechte schematische Schnitte der ersten zwei Ausführungsformen. Fig. 3 und 4 zeigen schematisch die dritte Ausführungsform. Fig. 5 zeigt ein optisches System bzw. eine Linse, welche für die vierte Ausführungsform verwendbar ist, welch letztere in waagreehtem Schnitt in Fig. 6 dargestellt ist. Fig. 7 zeigt einen lotrechten Schnitt durch die fünfte Ausführungsform.
Der Scheinwerfer gemäss der Erfindung ist in bekannter Weise durch eine halbe Umdrehungsfläche gebildet, die als Erzeugende einen Teil einer Ellipse und einer Hyperbel mit gleichem Brennpunkt hat. Wie ersichtlich, sind die in dem Winkel ss des Bündels konzentrierten Strahlen sehr zahlreich, so dass infolge der vereinigten Wirkung der ellipsoidalen und der hyperboloidalen Reflektorfläche der Teil der Fahrstrasse vor dem Fahrzeug stark beleuchtet wird. Diese Strahlen sind jedoch im allgemeinen divergent, um eine genügende Beleuchtung von fernliegenden Gegenständen zu ermöglichen.
Um eine solche starke Beleuchtung von entfernten Gegenständen zu ermöglichen, wird gemäss Fig. 2 vor dem Scheinwerfer eine konvergente Linse L angeordnet, welche vorzugsweise derart verläuft, dass deren optische Achse mit der Ebene a-b des Scheinwerfers zusammenfällt und dass ihr Brennpunkt e im wesentlichen mit der Lichtquelle 11 des Scheinwerfers übereinstimmt. Befindet sich der Brennpunkt der Linse genau im Brennpunkt/\ so werden die im Winkel ss ausgesandten Strahlen durch die Linse genau parallel zu der optischen Achse der Linse konzentriert. Das durch die Linse gebildete Strahlenbündel wird alsdann ausserordentlich kräftig, jedoch sehr schmal sein und könnte somit nicht die ganze Breite der Fahrstrasse beleuchten. Es ist daher zweckmässig, dem Strahlenbündel eine geringe Divergenz zu verleihen bzw. aufrechtzuerhalten.
Zu diesem Zweck wird die Lage der Linse derart eingestellt, dass die Lichtquelle und der Brennpunkt f1 des Scheinwerfers sich zwischen dem Brennpunkt e der Linse und der Linse L befinden. Durch eine geringe Verstellung der Linse in der Achse a-b kann man beliebig die Divergenz des durch die Linse konvergierten Lichtbündels regeln.
Wenn jedoch die optische Achse der Linse genau mit der Achse a-b des Scheinwerfers übereinstimmt, so wird kein einziger Strahl des Bündels sich oberhalb dieser Achse erheben, so dass, wenn diese Achse waagrecht verläuft und sich in einer Ebene befindet, die tiefer liegt als die Augen der die Strasse begehenden Personen, eine störende Scheinwerferwirkung nicht eintreten kann,
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Bei dieser Anordnung ist es jedoch ersichtlich, dass in der Nachbarschaft des Fahrzeuges dunkle Zonen entstehen müssen, wodurch der Fiihrer bei Wendungen unsicher gemacht wird. Ausserdem ist die Beleuchtung des Bodens hinter dem Fahrzeug bedeutend weniger intensiv als vorn, und entsteht durch die Kontrastwirkung eine dunkle Zone unmittelbar hinter dem Fahrzeug.
Um diesen Übelstand abzuhelfen, kann das optische System, welches in dem Strahlenbündel vorn angeordnet ist, derart ausgebildet sein, dass die Konvergenz von der optischen Achse an bis zum Umfang der Linse stetig abnimmt, während ein zweites optisches System von ähnlicher Beschaffenheit wie das erstgenannte hinter dem Scheinwerfer angeordnet sein kann, um die Beleuchtung hinter dem Fahrzeug zu vergrössern. Dieses zweite optische System kann bestimmte farbige Zonen aufweisen, um bei den hinten fahrenden oder gehenden Personen jeden Irrtum in bezug auf die Fahrtrichtung auszuschliessen.
In Fig. 1-4 enthält der Scheinwerfer vor der Reflektorfläche Ri eine konvergierende Linse L.
Dabei entsteht, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, vorn zwischen dem Lichtbündel A, welches durch die Linse L hindurchgegangen ist, und dem Strahlenbündel 0 (Fig. 4), welches die Fahrstrasse an den beiden Seiten des Fahrzeuges beleuchtet, eine dunkle Zone B, welche in einigen Fällen genügt, um die Sicht zu verdunkeln, insbesondere wenn das Fahrzeug eine Wendung ausführen soll. Die Beleuchtung des Bodens hinter dem Fahrzeug in der Zone D (Fig. 3 und 4) ist bedeutend weniger intensiv als diejenige bei A, und durch die Kontrastwirkung erscheint diese Zone D fast unbeleuchtet denjenigen Fahrzeugen, die in umgekehrtem Sinne kommen.
Das weisse Licht, welches nach rückwärts ausgesandt wird, kann infolgedessen die Beobachter, welche sich hinter dem Scheinwerfer befinden und in gleichem Sinne wie das Fahrzeug fortschreiten, in bezug auf die Fahrtrichtung des Fahrzeuges in Irrtum setzen. Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird anstatt eines optischen Systems, bestehend aus einer einfachen konvergierenden Linse, vorn an dem Scheinwerfer ein optisches System mit abgestufter Konvergenz ange-
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allmählich abnimmt. Derartige Linsensysteme sind in Kombination mit parabolischen Reflektoren bei Eisenbahnlicht-Signallampeneinrichtungen bereits zu andern Zwecken vorgeschlagen worden. u. zw. soll bei diesen Einrichtungen um einen inneren Lichtkegel ein wesentlich hellerer äusserer Strahlenmantel erzeugt werden.
Gemäss der Erfindung wird z. B. eine einzelne Linse verwendet, deren axialer Schnitt in Fig. 5 dargestellt ist. t 0 ist die optische Achse der Linse, deren rückwärtige Fläche A eine Ebene sein kann. Die wirksame Fläche B wird in dem mittleren Teil durch eine sphäroidale Fläche a a'gebildet, deren Halbmesser l'ist, während an dem Umfang der Linse eine ebene ringförmige Fläche b c-b'c'vorgesehen ist und die beiden durch eine Zwischenfläche a b-d b'vereinigt sind, derart, dass sich die gesamte Brechungsfläehe ohne Störung der Kontinuität aus einer ebenen ringförmigen Fläche und einer mittleren sphäroidalen zusammengesetzt.
Eine so zusammengesetzte Linse besitzt in-ihrer Achse den Brennpunkt t, d. h. dass solche Strahlen, die durch eine Lichtquelle in 1 ausgesandt werden, parallel zu der Achse t 0 refraktiert werden, nachdem sie durch den mittleren sphäroidalen Teil der Linse hindurchgegangen sind. Im Gegensatz dazu werden die von der Lichtquelle jf ausgesandten Strahlen, welche durch die
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abgelenkt, je mehr sie sich von der Achse t 0 entfernen. Auf diese Weise wird sich das Lichtbündel zwischen den Punkten a und b aus Strahlen zusammensetzen, die in der Richtung nach b in bezug auf die optische Achse t 0 in der Divergenz immer mehr zunehmen.
Diejenigen Strahlen schliesslich, welche durch die ringförmige Zone b c-b c'hindurchgehen, erhalten keine Ablenkung, weil sie eine Glasplatte mit parallelen ebenen Flächen durchdringen.
Befindet sich die Lichtquelle zwischen dem Brennpunkt t und der Linse, so ist das mittlere Strahlenbündel, welches die Fläche a er : durchdringt, nicht ganz genau zu der Achse/0 parallel, sondern zeigt eine leichte Divergenz. Immerhin zeigt die Gesamtheit der Lichtbündel, welche durch die Linse hindurchgehen, stets ein und dieselbe Beschaffenheit, d. h. eine steigende Konzentration der einzelnen Lichtstrahlen, gerechnet von dem Umfang nach der optischen Achse zu. Wird eine derartige Linse oder ein gleichwertiges optisches System anstatt der einfachen Linse L in Fig. 3 eingesetzt, so wird die Wirkung sein, dass die dunkle Zone B gemäss Fig. 4 so gut wie vollständig verschwindet. Die Fahrstrasse wird auf diese Weise auch bei Wendungen vollkommen genügend beleuchtet.
Um die Beleuchtung des Bodens selbst zu steigern, u. zw. hinter dem Fahrzeug, genügt es, hinter dem Scheinwerfer eine Linse L2 (Fig. 6) anzuordnen, welche in ähnlicher Weise mit abgestufter Konvergenz versehen ist wie die vor dem Scheinwerfer angeordnete Linse L.
Um die Fahrzeuge, welche das mit dem Scheinwerfer gemäss der Erfindung versehene Fahrzeug überholen wollen, nicht in Irrtum zu versetzen, genügt es, einen Teil der Fläche der hinteren Linse L, z. B. in roter Farbe, zu färben. Beispielsweise wird ein Ring oder eine ringförmige Zone m m'der Linse L2 mit einem durchsichtigen Farbstofflack überzogen. Dieser farbige Ring ist von weitem für Fahrzeuge sichtbar, welche von hinten kommen und sich gegen das Fahrzeug bewegen. Diese farbige Zone vermindert praktisch die Beleuchtung des Bodens hinter dem Fahrzeug nicht, da die durch den Glühdraht F ausgestrahlten Lichtbündel die rote Zone m m'schräg durchdringen und somit das rote Strahlenbündel R sehr schmal ist.
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Will man die Beleuchtung vorn ohne Zuhilfenahme einer Linse verstärken, so wird die hintere reflektierende Fläche bzw. Ebene R2 nach abwärts unterhalb der waagrechten Ebene a-b (Fig. 7) verlängert und derselben eine solche Gestalt verliehen, dass die Strahlen, welche von ihr reflektiert werden, nach abwärts gerichtet werden. Diese reflektierende Fläche ist beispielsweise gemäss Fig. 7 als eine die Ebene fortsetzende Ebene ausgestaltet. Die Beleuchtung rückwärts des Fahrzeuges wird zwar dadurch ausgeschaltet, man verstärkt jedoch gleichzeitig die nach vorn gerichteten Strahlenbündel wesentlich, ohne dass irgendein Strahl sich oberhalb der Ebene a-b erheben kann.
Selbstverständlich kann diese Einrichtung auch mit einer konvergierenden Linse vorn an dem Scheinwerfer kombiniert werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Scheinwerfer, insbesondere für Strassenfahrzeuge, bei welchem eine Lichtquelle unter einem Reflektor angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass einem aus je einem Teil eines Ellipsoides und eines Hyperboloides mit gleichen Brennpunkten bestehenden Doppelreflektor eine optische Einrichtung, z. B. eine Sammellinse, vorgeschaltet ist, welche die von der Lichtquelle unmittelbar auf die Innenfläche des Ellipsoides geworfenen, von diesem über die Hyperboloidfläche reflektierten und dann durch den mit der Lichtquelle zusammenfallenden Brennpunkt hindurchgehenden Lichtstrahlen noch zur Gänze konzentrieren und eine vergrösserte Reichweite derselben ergeben.