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Blenduigstreier Scheinwerfer.
Beim Vorliegen mehrerer, für das Auge wahrnehmbarer Lichthelligkeitswerte reagiert das Auge sofort auf den grössten Helligkeitswert, mit der Folge, dass die Wirkung der geringeren Helligkeitwerte dem Auge gegenüber erheblich vermindert wird. Darauf ist die Blendung des Auges zurückzuführen. Bewegt sich z. B. ein Kraftfahrzeug mit Scheinwerferlicht, etwa abgeblendet, auf einer beleuchteten Strasse, so reagiert das Auge auf die grösseren Helligkeitswerte der Strassenbeleuchtung und die Wirkung der eigenen Fahrzeugbeleuchtung ist auf ein Minimum herabgesetzt.
Bewegt sich dasselbe Fahrzeug mit gleichem Licht auf einer unbeleuchteten Strasse, so ist die Lichtwirkung der Fahrzeugscheinwerfer hundertprozentig ausgenutzt und genügt voll und ganz.
Ähnlich liegen die Verhältnisse bei gegenseitiger Begegnung zweier beleuchteter Kraftfahrzeuge.
Das Auge reagiert sofort auf die grossen Helligkeitswerte der Scheinwerferabdeckscheiben des Gegenfahrzeuges. Diese sind um das Vielfache grösser wie das vom eigenen Fahrzeug auf den Boden reflek- tierte Licht, und die Sicht wird naturgemäss sofort auf ein Minimum herabgesetzt.
Die vorliegende Erfindung fusst auf dieser Erkenntnis und stellt sich die Aufgabe, in der Wahr- nehmung unterschiedliche Helligkeitswerte bei einem blendungsfreien Scheinwerfer zu vermeiden, d. h. einerseits den Erblick eines entgegenkommenden Fahrzeuges in die Reflektoren, Lichtquellen,
Abdeckscheiben und Linsen eines Fahrzeugscheinwerfers unmöglich zu machen und anderseits aber dafür zu sorgen, dass das von einem Scheinwerfer auf die Fahrbahn gerichtete Licht möglichst gleiche
Helligkeitswerte in der Ausleuchtung der Fahrbahn aufweist, die unter keinen Umständen, z. B. kurz vor dem Fahrzeug, erheblich grösser sein dürfen als im übrigen. Hiebei ist darauf Rücksicht zu nehmen, dass die Lichtwirkung im Quadrat mit der Entfernung von der Liehtquelle abnimmt.
Die bekannten Scheinwerfer genügen diesen Anforderungen nicht. Z. B. sind Abblendschein- werfer bekannt, welche aus einer annähernden Ellipsoidhälfte bestehen, deren Reflektor sich nahe oder bis über den Konvergenzpunkt hinaus erstreckt. Im Konvergenzpunkt oder vor demselben des
Scheinwerfer ist eine Abdeckscheibe bzw. eine Linse angeordnet.
Ein Scheinwerfer dieser Art erfüllt die oben angegebenen Bedingungen nicht.
Die von der als Spiegel ausgebildeten Ellipsoidhälfte reflektierten Strahlen schneiden sich im
Konvergenzpunkt, von welchem aus sie sich zerstreuen. Die Folge davon ist, dass in der Mitte, also auf der Fahrbahn, ein kegelförmig sich erweiternder Schatten entsteht, der mit zunehmender Ent- fernung vom Scheinwerfer um so grösser wird. Einerseits ist also die Fahrbahn nicht beleuchtet, ander- seits reagiert das Auge auf das zur Seite der Fahrbahn unmittelbar vor den Wagen gerichtete Licht von grossem Helligkeitswert, so dass selbst die Fahrbahn nach vorne und in der Mitte unbeleuchtet bleibt.
Dazu kommt, dass wohl theoretisch ein Konvergenzpunkt vorliegt, in der Praxis aber man mit einer Konvergenzebene linearer Ausdehnung zu rechnen hat. Dies deshalb, weil der Lampenfaden der Lichtquelle einen mathematischen Punkt nicht darstellt, sondern räumliche Ausdehnung besitzt
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Die Konvergenzebene eines derartigen Scheinwerfers erstreckt sich also bei Verwendung einer Ellipsoidhälfte unter deren optische Achse, und die Abdeckscheibe bzw. die Linse, die bei diesem Scheinwerfer verwendet ist, muss ebenfalls sich unter die optische Achse hinaus erstrecken. Damit ist aber die Möglichkeit eines Einblickes in die Abdeckscheibe bzw. Linse gegeben, die erhebliche Blendwirkung hervorruft.
Daraus geht hervor, dass mit Hilfe der bisherigen Erkenntnisse und Konstruktionen die Lösung des Blendproblems nicht erfolgen konnte und infolgedessen solche Scheinwerfer auf dem Markt auch nicht erschienen sind.
Das Problem der Blendungsfreiheit wird durch die vorliegende Erfindung gelöst.
Dieselbe geht aus von einem optischen sammelnden Reflektorsystem, das einen Brennpunkt und einen Konvergenzpunkt aufweist und dessen wirksame Reflektorfläche zur einen Seite einer die optische Achse schneidenden Ebene liegt. Im Abstand vor dem Reflektor ist ein vor dem Konvergenzpunkt liegender Schirm zur selben Seite der Sehnittebene angeordnet, dazu bestimmt, die in diesem Bereich etwa über die Schnittebene austretenden diffusen Strahlen abzuschirmen.
Die Erfindung besteht hiebei darin, dass bei einem bekannten Scheinwerfer dieser Art ein die Strahlen des Reflektorsystems richtendes Linsensystem, durch den Schirm vollkommen abgedeckt, zwischen dem Brennpunkt und dem Konvergenzpunkt angeordnet ist.
Mit einem Scheinwerfer dieser Art ist nicht nur, da jegliche Einsicht in den Reflektor bzw.
Abdeckscheibe und Linse unmöglich ist, die absolute Blendfreiheit gegeben, sondern es ist noch der
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den Fahrzeug keine grösseren Helligkeitswerte wahrnimmt als diejenigen, die von beiden optischen Systemen der beiden Fahrzeuge auf die Fahrbahn geworfen und von dieser reflektiert werden. Dieser ungemein wichtige Umstand hat zur Folge, dass den Wagenführern die hundertprozentige Wahrnehmungsmöglichkeit des ausstrahlenden eigenen und des ausstrahlenden entgegenkommenden Lichtes erhalten bleibt. Hiedurch werden auf Blendstörung zurückzuführende Unfälle vollkommen ausgeschlossen, und der grosse Vorteil ist vorhanden, dass beim Begegnen zweier Fahrzeuge eine Strecke beleuchtet wird, die also dem Doppel der eigenen Fahrzeugbeleuchtung entspricht.
Die beiliegenden Zeichnungen zeigen Ausführungsformen eines Scheinwerfers nach der Erfindung, u. zw. Fig. 1 einen Scheinwerfer im Schnitt ohne Linse, Fig. 2 einen Schnitt durch das von dem Scheinwerfer der Fig. 1 erzeugte Strahlenbündel, Fig. 3 einen Scheinwerfer mit Linsenanordnung im waagrechten Schnitt, Fig. 4 einen Schnitt durch das von dem Scheinwerfer der Fig. 3 erzeugte Strahlenbündel, Fig. 5 einen Reflektor im Schnitt samt Strahlenbündel, Fig. 6 einen Reflektor mit Linse für sich allein im waagrechten Schnitt, Fig. 7 den Scheinwerfer der Fig. 6 im Aufriss, Fig. 8 eine weitere Ausführungsform eines Scheinwerfers im Aufriss, Fig. 9 einen Schnitt durch das Strahlenbündel des Scheinwerfers der Fig. 8, Fig. 10,11, 12 und 13 weitere Ausführungsformen eines Reflektors im Aufriss, Fig.
14 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform eines Scheinwerfers, Fig. 15 die Ver- dunkelungsblende des Scheinwerfer der Fig. 14 in Stirnansicht, Fig. 16 eine letzte Ausführungsform eines Scheinwerfers im Vertikalschnitt.
Gemäss Fig. 1 ist ein aus einem Ellipsoidviertel bestehender Reflektor 1 in einem Gehäuse 2 untergebracht. Im Brennpunkt F des Ellipsoidviertels ist eine Lampe angeordnet. Der Konvergenzpunkt des Ellipsoids ist mit pI bezeichnet. Das Gehäuse 2 besitzt einen als Blende oder Schirm
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und welcher unten annähernd begrenzt ist durch eine durch die optische Achse A, Al bestimmte, senkrecht zur Zeichenebene stehende Ebene. Die Lichtaustrittsöffnung 4 des Ellipsoidviertels ist mit einer Glasscheibe 5 abgedeckt, die somit einerseits hinter dem Schirm 3 und anderseits zwischen dem Brennpunkt F und dem Konvergenzpunkt pI liegt. Die Lage dieser Abdeckscheibe kann eine verschiedene sein, wie punktiert angedeutet.
Unter dem Reflektor 1 befindet sich innerhalb des Gehäuses 2 ein Halbkugelspiegel 6, dessen Brennpunkt mit dem Brennpunkt F des Ellipsoidviertels 1 zusammenfällt. Das Gehäuse 2 erstreckt sich unter die die optische Achse A, Al schneidende Ebene und kann in ihrem unter der Achse A, Al liegenden Bereiche mit einer Blende oder einem Schirm 7 versehen sein. Die angedeuteten Strahlen durchsetzen die Glasscheibe 5 und treten durch die waagrecht liegende, zwischen dem unteren Ende der Scheibe 5 und dem vordersten Ende des Schirmes. 3 liegende Öffnung 8 aus.
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nach vorne und unten austreten, ohne dass die Glasscheibe 5 oder der Reflektor 1 oder auch die Lichtquelle von einem Entgegenkommenden gesehen werden können.
Der Scheinwerfer wäre also an sich blendungsfrei, aber es entsteht, zufolge der Kreuzung der Strahlen im Konvergenzpunkt jF, in der Mitte vor dem Scheinwerfer ein Sehattenkegel, wie er in Fig. 2 im Schnitt, durch Schraffur angedeutet, dargestellt ist.
Kurz vor dem Scheinwerfer, also etwa vor dem den Scheinwerfer tragenden Fahrzeug, fällt auf den Boden sehr helles Licht, und der dunkle Schattenkegel in grösserer Entfernung vom Fahrzeug behindert eine Sicht nach vorne.
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Um diesen Schattenkegel zu beseitigen, ist, wie aus Fig. 3 ersichtlich, die Glasscheibe 5 mit einer Vielzahl nebeneinander liegender Zylinderlinsen 9 versehen, welche senkrecht zu der den Reflektor an seiner Unterseite 1 begrenzenden Schnittebene A, J stehen. Die senkrecht verlaufenden Zylinderlinsen 9 strecken den Konvergenzpunkt F zu einer Konvergenzlinie F2, so dass die Strahlen, in Draufsicht betrachtet, in den strichpunktierten Linien verlaufen, während sie, ohne die Verwendung der Zylinderlinsen 9, im Sinne der gestrichelt gezeichneten Linien verlaufen würden. In Seitenansicht betrachtet schneiden sich sämtliche Strahlen auf der Konvergenzlinie F2, wie z. B. in Fig. 7 dargestellt.
Durch diese Verteilung des Lichtes entsteht, wenn man das Strahlenbündel im Schnitt betrachtet, ein Lichtbild gemäss Fig. 4. Die grössten Helligkeitswerte liegen unter der Dunkelgrenze im Teil 10 und das Streulicht im Teil 11. Der Schattenkegel (Fig. 2) ist somit vernichtet. Ein Einblick in die Linsen 9 durch einen Entgegenkommenden ist ausgeschlossen. Die Aufteilung des Lichtes erfolgt also vor dem Konvergenzpunkt Fl bzw. der Konvergenzlinie p2, so dass also ein Einblick in die Linsen 9 und damit eine Blendung in jeder Beziehung ausgeschlossen ist.
In Fig. 5 ist im besonderen der Strahlengang eines Ellipsoidscheinwerfers dargestellt. Es ist gezeigt, dass die Strahlen der im Brennpunkt F liegenden Lichtquelle sich im Konvergenzpunkt Fl kreuzen und dass damit der Schattenkegel ? gebildet wird, der eine Sicht im Mittel vor dem Scheinwerfer auf grössere Entfernung unmöglich macht.
Wenn schon mit Hilfe der vertikal verlaufenden Zylinderlinsen 9 der vor dem Scheinwerfer liegende Schattenkegel beseitigt werden kann, so liegt doch noch, wie sich aus dem angedeuteten Strahlengang der Fig. 3 ergibt, eine Seitenstreuung vor. Da jedoch das Licht im Quadrat mit der Entfernung von der Lichtquelle an Stärke abnimmt, so ist es für eine möglichst weite Sicht und für eine gleichmässige Aufhellung der Bodenfläche, d. h. der Fahrbahn, erforderlich, nach vorne die grössten Helligkeitswerte zu konzentrieren und das Licht nach den Seiten und zum Scheinwerfer selbst allmählich abfallen zu lassen.
Dem trägt die Ausführungsform der Fig. 6 in besonderer Weise Rechnung. Die Glasscheibe 5 der Fig. 1 ist in diesem Falle durch eine Zylinderlinse 13 ersetzt, deren Zylinderachse senkrecht zur
Schnittebene A, Al steht. Durch diese einzige Zylinderlinse 13 werden die Strahlen, in der Waag- rechten betrachtet, parallel gerichtet, wobei allerdings eine Kreuzung der Strahlen in der Konver- genzlinie F2 vorliegt. Es ist erkenntlich, dass eine Seitenstreuung gegenüber der Ausführungsform der
Fig. 3 nicht mehr vorliegt.
Die Zylinderlinse 10 kann aber, um eine gewisse leichte Seitenstreuung noch herbeizuführen, auf einer Seite mit einer Vielzahl von Zylinderlinsen 9 kleinen Radius ver- sehen sein, deren Achsen natürlich ebenfalls senkrecht zur Schnittebene dz und A. 1 stehen. In Fig. 7 ist der Strahlengang des Scheinwerfers der Fig. 6 im Aufriss gezeigt, und es ist ersichtlich, dass sich die
Strahlen, die in der Fig. 6 als parallel laufend erscheinen, in der Konvergenzlinie F2 schneiden.
Ein Teil der Lichtaustrittsöffnung 4 kann auch durch eine Zylinderlinse mit der Schnittebene A, parallel liegender Achse abgedeckt sein, um die steil auf dem Boden fallenden Strahlen, insbesondere der Spiegelrandzonen, etwas zu heben, d. h. mehr nach vorne zu richten.
Die Lichtquelle braucht nun bei Verwendung eines Ellipsoidabschnittes nicht notwendig im Brennpunkt F zu sitzen.
In Fig. 8 z. B. ist angenommen, dass die Lichtquelle gegenüber dem Brennpunkt F des Reflektors 1 defokusiert sitzt, während sie natürlich notwendig im Brennpunkt des Kugelspiegels 6 sitzen muss. Durch die Defokusierung der Lichtquelle ist erreicht, dass eine Vielzahl von Kbnvergenzpunkten F3, F4, F entsteht. Dabei ergibt sich, u. zw. ohne Verwendung einer Linse, ein Schnittbild durch die Strahlen, wie. es in Fig. 9 dargestellt ist. Der Kegelschatten, besser gesagt die schraffiert gezeichnete Dunkelzone 12, ist gegenüber der Fig. 2 und 5 ausserordentlich verkleinert.
Notwendig ist im Falle der Ausführungsform der Fig. 6, dass der Schirm oder die Blende 3 unbedingt vor dem vordersten Konvergenzpunkt F"liegt.
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vergenzpunkten einen einzigen Konvergenzpunkt F zu. erhalten. Naturlich ist auch in diesem Fall, wie aus Fig. 13 ersichtlich, nur der über der Schnittebene A, liegende Teil des Parabolspiegels 14 und der Zylinderlinse 15 ausgenutzt.
Der erfindungsgemässe Scheinwerfer weist also, um es kurz zusammenzufassen, folgende Eigenschaften auf :
1. Er erzeugt ein absolut blendfreies Licht.
2. Durch die Zerstreuung des Lichtes vor dem Konvergenzpunkt und Anordnung der Streuelemente (Glasscheibe, Linse usw.) hinter der Blende 3 wird ein Einblick in die Abdeckscheibe oder Linse unbedingt verhindert.
3. Durch die entsprechende Anordnung und Gestaltung der Linsen werden Helligkeitswerte erzeugt, die nach vorne am stärksten und seitlich und nach dem Wagen zu ständig abfallen.
Wie aus Fig. 14 ersichtlich ist, welche einen Scheinwerfer im Vertikallängsschnitt zeigt, kann eine annähernde Ellipsoidhällte zur Anwendung kommen, wenn man mit dem Scheinwerfer auch Fernlicht erzeugen will.
In diesem Fall erstreckt sich also der Ellipsoidreflektor 1 in demselben Masse auch nach der andern Seite der Schnittebene A,. : 11 oder auch ein Paraboloidabschnitt, wie gestrichelt eingezeichnet.
Der Halbkugelspiegel 6 ist um eine annähernd in der Schnittebene liegende Achse 16 verschwenkbar.
Zu diesem Zweck durchsetzt diese Achse vorteilhaft beidseitig den Reflektor. An der Aussenseite ist dieser mit Elektromagneten 17 versehen, die eine Verschwenkung des Halbkugelspiegels in die punktiert gezeichnete Stellung ermöglichen.
Nimmt der Halbkugelspiegel die in Fig. 14 ausgezogen gezeichnete Lage ein, so blendet er die im Brennpunkt F sitzende Lichtquelle gegenüber dem unter der Schnittebene 1, A'liegenden Reflektorteil ab und es wird, wie oben beschrieben, das abgeblendete Licht über die Linse 18 erzeugt.
In ausgeschwenkter Lage (gestrichelt) dagegen wird der untere Reflektorteil gegenüber der Lichtquelle nicht abgedeckt, so dass aus dem unteren Reflektorteil Fernlicht erzeugt wird. Im Falle der Verwendung eines Ellipsoidteiles als unteren Reflektor ist dessen Austrittsöffnung mit einer parallel richtenden Streulinse versehen.
Des weiteren ist in dem Reflektor der Fig. 14 eine Blende 19 angeordnet, die um eine in der Schnittebene A, Al liegende Achse verschwenkbar ist. Die Schwenkblende 19 kann entweder, wie gestrichelt gezeichnet, die horizontale oder, wie ausgezogen gezeichnet, die senkrechte Lage annehmen, in welcher sie als Blende wirkt, u. zw. zum Schutz gegen Fliegersicht. Dabei besteht die Blende 19 entweder aus entsprechend gefärbtem, durchsichtigem Material oder sie besteht aus undurchsichtigem Material und ist dann, nie aus Fig. 15 ersichtlich, mit einem Schlitz 20 versehen. Durch diesen Schlitz tritt nur ein Teil des Lichtstroms aus, der aber nur ein sehr schmales Licht erzeugt und die Fahrsicherheit beeinträchtigt.
Aus diesem Grund ist der Schlitz noch mit zusätzlichen Zylinderlinsen 21 versehen, die eine Zerstreuung erzeugen, welche der Streubreite des normalen Lichtstroms annähernd angepasst ist. Die Verdunkelung ist auch mit einem in den Stromkreis der Glühlampe schaltbaren Widerstand möglich. Die Blende 19 kann natürlich in eben derselben Weise bei einem Scheinwerfer der Fig. 1-13 angeordnet sein, also bei einem solchen, der nicht mit einem Fernstrahler kombiniert ist. Die Betätigung des Halbkugelspiegels 6 und der Blende 19 kann in beliebiger Weise vom Führersitz aus erfolgen.
Gemäss der Ausführungsform der Fig. 16 ist ein in dem Gehäuse 2 angeordneter Ellipsoidreflektor 21, der der Fernbeleuchtung dient, mit einem Abblendreflektor 1 versehen. Der Ellipsoidreflektor 21 trägt im Brennpunkt die Glühlampe 22 und ist mit einer die reflektierten Strahlen sammelnden Zerstreuungslinse 23 versehen, welche. die aus dem Reflektor austretenden Strahlen parallel richtet. Der Ellipsoidreflektor 21 ist in seinem oberen Teil offen und an diesen offenen Teil schliesst sich der aus einem Ellipsoidabschnitt bestehende Abblendreflektor 1 an, der in oben genannter Weise das Abblendlicht erzeugt. Ein Halbkugelspiegel 6 ist ebenfalls vorgesehen.
Die Kombinierung eines Abblendscheinwerfers der genannten Art mit einem Fernstrahler gemäss Fig. 14 und 16 ist besonders vorteilhaft.
Bisher wird Abblendlicht und Fernlicht in ein und demselben Scheinwerfer mit Hilfe einer Speziallampe (Billuxlampe) erzeugt, welche zwei gesonderte Fäden enthält unter dessen einem sich eine Abblendkappe befindet. Die Erzeugung zweier Lichtarten in ein und demselben Scheinwerfer mit Hilfe einer einzigen zweifadigen Lampe, bei der nur ein Faden im Brennpunkt liegen kann, lässt sich jedoch das Abblendproblem nicht einwandfrei lösen, denn die Optik ist strengen Gesetzmässigkeiten unterworfen, die in diesem Falle nicht eingehalten werden können.
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