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Reflektor für Scheinwerfer.
Bei den bekannten Reflektoren für Scheinwerfer ist entweder ein möglichst grosser Raumwinkel ausgenutzt, oder es ist bei geringerer Raumwinkelausnutzung für eine hohe Lichtkonzentration gesorgt.
Beides liess sich bisher nicht vereinigen.
Der im Brennpunkt eines Reflektors liegende Faden einer elektrischen Glühlampe stellt keinen mathematischen Punkt dar. Der Lampenfaden wird infolgedessen durch den Reflektor vergrössert.
Die Vergrösserung ist insbesondere in den Scheitelzonen sehr stark. In den Randzonen nimmt sie zunehmend mit zunehmender Verflachung des Spiegels ab. Je geringer die Brennweite des Reflektors, d. h. je näher der Lampenfaden den Scheitelzonen liegt, desto stärker ist die Vergrösserung des Lampenfadens.
Eine starke Vergrösserung des Lampenfadens für die Scheitelzonen verhindert die gewünschte Konzentrierung des Lichtes, da der Lampenfaden im oo, d. h. auf etwa 100 m und mehr Entfernung stark vergrössert abgebildet wird.
Um eine hohe Lichtkonzentration zu erhalten, ist man also bisher gezwungen gewesen, Reflektoren mit grosser Brennweite zu verwenden. Diese sind aber sehr flach und weisen eine geringe Raumwinkelausnutzung auf. Tief gezogene Reflektoren, d. h. solche mit kurzer Brennweite, zeigen zwar hohe Raumwinkelausnutzung, aber geringe Lichtkonzentration. Ellipsoidreflektoren mit grosser Brennweite sind aber auch deshalb nicht brauchbar, weil der Strahlengang aus der Ellipse zum Konvergenzpunkt in solchem Winkel zur optischen Achse liegt, dass eine ausserordentlich starke Linse, insbesondere an den Randzonen, zum Zwecke der Parallelrichtung der auf den Konvergenzpunkt gesammelten Strahlen erforderlich wäre. Derartig starke Linsen können aber die Strahlen nicht mehr korrigieren, da Abberationen und Eigenreflexionen, d. h. Lichtverluste im grossen Umfange auftreten.
Dazu kommt, dass starke Linsen aus Pressglas nicht mehr hergestellt werden können.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Scheinwerfer zu schaffen, der sowohl hohe Raumwinkelausnutzung als auch zufolge kleiner Abbildung des Lampenfadens hohe Lichtkonzentration zeigt. Der Scheinwerfer besteht in bekannter Weise aus mehreren, hintereinanderliegenden Teilen, welche gemeinsamen Brennpunkt besitzen und dessen Scheitelteil grössere Brennweite aufweist als die übrigen Teile.
Die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, dass alle Teile aus Paraboloiden und bzw. oder solchen Ellipsoiden bestehen, deren Konvergenzpunkt ausserhalb des Gesamtreflektors liegt. Die Lichtaustritts- öffnung des Reflektors kann im Strahlenbereiche der Ellipsoidteile mit einer Streulinse versehen sein. Zweckmässig ist der Scheitelteil lösbar mit den übrigen Teilen verbunden und als Lampenfassung ausgebildet.
Es sind Reflektoren bekannt, welche aus einem kugelförmigen Scheitelteil und einem sich daran anschliessenden paraboloiden Teil bestehen. Die Lichtquelle wird im Raumwinkel des Kugelspiegels zunächst durch diesen abgebildet und dabei vergrössert. Diese vergrösserte Abbildung wird auf den paraboloiden Teil unter Weitervergrösserung reflektiert, bis die Strahlen schliesslich von hier durch die gemeinsame Lichtaustrittsöffnung nach aussen treten.
Es ist ersichtlich, dass hier die Abbildung des Lampenfadens aus den Scheitelzonen eine weit grössere ist, als wenn ein einheitliches Paraboloid mit kurzer Brennweite verwendet wird.
Dasselbe gilt dann, wenn an Stelle des Kugelspiegels ein in seiner Form sich diesem nähernder Ellipsoidspiegel verwendet wird, dessen Brennpunkt und Konvergenzpunkt innerhalb des Reflektors
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liegen. Auch in diesem Falle wird der Lampenfaden über die ellipsoiden Scheitelteile und den paraboloiden Teil zweimal abgebildet, mit dem Erfolge einer ausserordentlich starken Vergrösserung.
Die Zeichnung zeigt drei verschiedene Ausführungsformen eines erfindungsgemässen Reflektors im Axialschnitt, u. zw.
Fig. 1 einen Reflektor, der sich aus zwei hintereinanderliegenden Paraboloidteilen zusammensetzt, Fig. 2 einen Reflektor, der sich aus zwei Ellipsoidteilen zusammensetzt, Fig. 3 einen Reflektor, der sich aus einem Ellipsoidteil und einem Paraboloidteil zusammensetzt.
Gemäss Fig. 1 besteht der Reflektor aus zwei Paraboloidteilen 1 und 2. Der Teil 2 umfasst den Seheitelbereich : Die Trennebene der beiden Teile 1 und 2 liegt vor dem in dem gemeinsamen Brennpunkt 3 liegenden Lampenfaden. Der Teil 1 besteht aus einer tief gezogenen Parabel mit kurzer Brennweite, während der Teil 2 aus einer Parabel mit grösserer Brennweite gebildet ist. Der Brennpunkt 3 ist für beide Teile 1 und 2 gemeinsam. Vor der Öffnung des Reflektors 2 ist eine Abdeckscheibe 4 angeordnet, welche auf ihrer ganzen Oberfläche lichtdurchlässig und zweckmässig mit Riffeln oder Zylinderlinsen 5 versehen ist.
Da der Teil 1 aus einer tief gezogenen Parabel mit sehr kurzer Brennweite besteht, so liegt eine hohe Raumwinkelausnutzung vor, die keineswegs dadurch beeinträchtigt wird, dass der die Scheitelzonen erfassende Paraboloidteil 2 grössere Brennweite besitzt. Da letzteres der Fall, ist die im Brennpunkt 3 liegende Lichtquelle der Lampe 6 von den Scheitelzonen, also vom Paraboloidteil 2, verhältnismässig entfernt angeordnet, so dass im Scheitelteil 2 der im Brennpunkt liegende Lampenfaden keineswegs stark vergrössert abgebildet wird. Im Paraboloidteil kann eine starke Abbildung des Lampenfadens an sich schon nicht erfolgen, weil dieser bereits sehr flach verläuft.
Es ist ersichtlich, dass der Reflektor sowohl eine hohe Raumwinkelausnutzung als auch eine hohe Lichtkonzentration aufweist. Für letztere ist es natürlich erforderlich, dass der Scheitelteil 2 eine bestimmte Ausdehnung besitzt, mindestens so, dass die Trennebene zwischen den Teilen 1 und 2 vor dem gemeinsamen Brennpunkt 3 liegt, wie dargestellt.
Die beiden Teile 1 und 2 besitzen an den einander zugekehrten Enden zylindrische Ansätze 7, welche aufeinandergesteckt sind. Der Teil 2 ist somit lösbar an dem Teil 1 befestigt, so dass es möglich ist, den Teil 2 unmittelbar als Fassung für den Sockel der Lampe 6 auszubilden, da die Lampe nach abgenommenem Teil 2 von der Innenseite des Spiegelteiles 2 in die Fassung eingeführt werden kann. Bei den bekannten Reflektoren ist die Fassung lösbar am Reflektor befestigt und die Lampe 6 wird von hinten in den Hohlspiegel eingeführt.
Die hintere Öffnung des Hohlspiegels muss in ihrem Querschnitt infolgedessen dem grössten Umfang der Lampe 6 entsprechen und man ist zum nachträglichen Verschluss dieser grossen Öffnung gezwungen, an der Fassung einen gesonderten Reflektor anzubringen, der natürlich niemals so genau gearbeitet sein kann und infolgedessen Lichtverluste und Streuung verursacht.
Die lösbare Verbindung der beiden Teile 1 und 2 weist noch den Vorteil auf, dass die Reflektorteile weit einfacher hergestellt und genauer bearbeitet werden können. Bei tief gezogenen Hohlspiegeln wird, sofern sie aus einem einzigen Stück bestehen, das Material. am Scheitelbereiche beim Ziehen stark gequält, so dass nachträgliche Verzerrungen auftreten, die die Lichtausbeute vermindern und Streuung verursachen. Wird der Reflektor aus zwei Teilen hergestellt, so wird das Material im Scheitelbereiche keineswegs in dem Masse gequält. Das nachträgliche Polieren der beiden gesonderten Reflektorteile ist ausserordentlich erleichtert, weil alle Teile ohne weiteres bearbeitet werden können.
Gemäss Fig. 2 ist der Reflektor ebenfalls aus zwei Teilen 1 und 2 gebildet. Beide Teile bestehen aus Ellipsoiden und besitzen den gemeinsamen Brennpunkt 3. Der Teil 1 stellt ein tief gezogenes Ellipsoid mit kurzer Brennweite und somit hoher Raumwinkelausnutzung dar, während der Teil 2 eine grössere Brennweite besitzt, um den Faden der Lampe 6 nicht stark vergrössert abzubilden. Die Reflektoröffnung 4 ist durch eine mit Stufen versehene Streulinse 8 abgedeckt, welche die durch die beiden Reflektorteile 1 und 2 auf den gemeinsamen Konvergenzpunkt gesammelten Strahlen ganz oder annähernd parallel aufteilen. Es ist aus der Fig. 2 ersichtlich, dass die durch die Ellipsoidteile 1 und 2 reflektierten Strahlen in einem brauchbaren Winkel auf die Streulinse 8 auffallen, in solchem Winkel, dass Eigenreflexionen und Abberationen nahezu ausgeschlossen sind.
Gemäss Fig. 3 besteht der Teil 1 aus einem tief gezogenen Paraboloid mit kurzer Brennweite, während der Teil 2 aus einem Ellipsoid von grösserer Brennweite besteht. In dem gemeinsamen Brennpunkt 3 liegt der Faden der Glühlampe 6. Durch den Paraboloidteil 1 werden die Strahlen parallel gerichtet und treten über die mit Riffeln 5 versehene Abdeckscheibe 4 nach aussen. Im Bereiche der durch den Ellipsoidteil 3 reflektierten Strahlen ist die Abdeckscheibe 4 als Streulinse 8 ausgebildet, derart, dass die auf den Konvergenzpunkt des Ellipsoidteiles 2 gerichteten Strahlen annähernd parallel aufgeteilt werden. Auch gemäss Fig. 2 und 3 sind die Teile 1 und 2 lösbar miteinander verbunden.
In beiden Fällen sind auch die Teile 2 als Fassung für den Sockel der Lampe 6 ausgebildet.
Es wäre ohne weiteres möglich, die Teile 1 und 2 der Fig. 3 in der Weise zu vertauschen, dass der Scheitelteil 2 aus einem Paraboloid mit grosser und der Teil 1 aus einem Ellipsoid mit kurzer Brennweite besteht.