<Desc/Clms Page number 1>
Signalscheinwerfer mit einer Einrichtung zur Beseitigung von Phantomlicht
EMI1.1
<Desc/Clms Page number 2>
das Phantomlicht entsprechend mindern. Infolge der Umkehrbarkeit der optischen Wege bewirkt eine solche Filterscheibe aber auch eine Schwächnung des Signallichts, so dass nur ein ungünstiger Kompromiss zwischen Phantomlichtbekämpfung und Lichtausbeute des Scheinwerfers erreichbar ist.
Schliesslich ist (britische Patentschrift Nr. 246, 433) ein Signalscheinwerfer mit einem innerhalb seines Gehäuses untergebrachten fresnelschen Doppellinsensystem bekannt, in dessen im
Gehäuseinneren liegender Brennebene sich die Signallampe befindet. Zur Ausschaltung von
Phantomlicht sind zwischen den beiden Stufenlinsen Blenden vorgesehen, die verhindern sollen, dass schräg zur Achse einfallendes Aussenlicht zur hinteren Linse bzw. zur Lampe gelangt. Daher kann auch der Signalscheinwerfer in mit der optischen Achse einen Winkel einschliessenden Richtungen kein Licht abstrahlen und eignet sich nur zur Abstrahlung von Fernlicht. überdies kann z.
B. bei untergehender
Sonne parallel einfallendes Licht auf die Hinterlinse und die Lampe auftreffen und eine
Phantomanzeige verursachen. überhaupt schliesst die extrafokale Blendenanordnung das Abfangen von aus einem vorgegebenen Raumwinkelbereich einfallendem Licht aus.
Im Gegensatz zu diesen bekannten Versuchen zur Ausschaltung von Phantomlicht nutzt die
Erfindung den Umstand aus, dass das phantomlichterzeugende Sonnenlicht nur unter einem bestimmten
Winkel auf den Signalscheinwerfer auffallen kann und dass die geometrische Optik die Möglichkeit bietet, die am Reflektorspiegel auftretende Reflexion des einfallenden Sonnenlichtes in den gewünschten Beobachtungskreis hinein zu verhindern. Dieser Raumwinkelbereich bestimmt sich aus dem höchsten und tiefsten Sonnenstand, der an dem Ort des Signals möglich ist. Bei Verkehrssignalen wird in gemässigten geographischen Breiten allgemein ein Winkelbereich von 70 bis 660 gegenüber der
Horizontalen angenommen. Bei Scheinwerfern, die nicht der Verkehrsregelung dienen, errechnet sich dieser Winkelbereich aus dem gewünschten Bereich z.
B. der Blendungsfreiheit.
Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Signalscheinwerfers, bei dem von aus einem vorgegebenen Raumwinkel einfallenden Strahlen herrührendes Phantomlicht ausgeschaltet oder wenigstens auf ein unschädliches Mass herabgedrückt ist. Bei einem Signalscheinwerfer der eingangs umrissenen Art lässt sich dieses Ziel erreichen, wenn erfindungsgemäss die Blenden auf einer Blendenscheibe liegen, die in der Brennebene oder in deren Nähe angeordnet ist, und nur jene Bereiche abdecken, in welchen die Abschlussscheibe innerhalb eines vorgegebenen Raumwinkels einfallendes paralleles Licht sammelt.
Aus praktischen Erwägungen sollte die Abschlussscheibe eines derartigen Scheinwerfers ein Öffnungsverhältnis von mindestens 1 : 1 und vorzugsweise von 1 : 0, 2 besitzen.
Die Erfindung bezieht sich im übrigen nicht nur auf den vorstehend gekennzeichneten Aufbau eines Signalscheinwerfers als Ganzes, sondern auch auf die Ausbildung der Abschlussscheibe und der Blendenscheibe für derartige Scheinwerfer an sich.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand beispielsweiser Ausführungsformen näher erläutert, die in den Zeichnungen veranschaulicht sind. Dabei werden sich weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben. In den Zeichnungen zeigt in schematisierter Darstellung Fig. 1 im Schaubild den Strahlengang durch eine Sammellinse, wie sie bei einem Signalscheinwerfer verwendet wird, Fig. 2 einen Schnitt durch einen Scheinwerfer mit den Merkmalen der Erfindung, Fig. 3 einen Schnitt durch eine besonders ausgestaltete Blendenscheibe, Fig. 4 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemässen Scheinwerfers, Fig. 5 eine Draufsicht auf die Abschlussscheibe gemäss Fig. 4 und Fig. 6 eine Draufsicht auf eine Blendenscheibe mit eingezeichneten lichtundurchlässigen Bereichen.
Fig. 1 dient zur Erläuterung des Grundgedankens der Erfindung. Eine Linse-l-besitzt die Fokalebene--2--, in der die Vereinigungspunkte aller parallelen Strahlenbündel liegen. Beispielsweise wird ein einfallendes paralleles Strahlenbündel mit den Randstrahlen --3a und 3c-und dem Mittelpunktstrahl--3b--im Punkt--4--vereinigt. Sind diese Strahlen--3--Sonnenstrahlen, so entsteht im Punkt-4-ein verkleinertes Bild der Sonne. Für die weitere Diskussion sei angenommen, dass die Strahlen--3a bis 3c--unter dem Winkel einfallen, der dem tiefsten Sonnenstand von 7 entspricht, während die Strahlen--3'a, 3'b und 3'c-den höchsten zu berücksichtigenden Sonnenstand von 660 wiedergeben sollen.
Diese Strahlen werden in der Fokalebene im Punkt--4'--vereinigt. Dem gesamten Raumwinkel, in welchem die Sonnenstrahlung einfallen kann, entspricht daher eine ganz bestimmte Fläche der Fokalebene, d. h. es können nur Sonnenbilder in einem bestimmten und begrenzten Bereich der Fokalebene auftreten. Der Erfindung liegt nunmehr der Gedanke zugrunde, diesen Bereich als eine absorbierende Blende auszubilden, so dass kein Sonnenlicht durch die Fokalebene --2-- hindurchtreten kann. Der Bereich, der zur Erreichung dieses Zwecks als absorbierende Blende ausgebildet werden muss, wird im Verhältnis zur Grösse der Linsenfläche um so kleiner, je kleiner die Brennweite, d. h. je grösser das öffnungsverhältnis der Linse bei gegebenem
<Desc/Clms Page number 3>
Linsendurchmesser ist.
Beispielsweise ergibt sich für den eingangs genannten Raumwinkelbereich, der von den einfallenden Strahlen von 7 und von 660 begrenzt ist, und einer Abdeckung der Fokalebene von 25 % bei gleichem Durchmesser von Blendenscheibe und Abdecklinse ein öffnungsverhältnis der Linse von 1 : 0, 2. Derartige und noch grössere Öffnungsverhältnissse lassen sich ohne Schwierigkeit beispielsweise mit Hilfe von Fresnelschen Stufenlinsen erreichen.
In Fig. 2 ist ein auf diesem Grundprinzip aufgebauter Scheinwerfer schematisch im Schnitt dargestellt, von dem lediglich die als Stufenlinse ausgebildete Abschlussscheibe --11--, die in der Fokalebene dieser Linse liegende Blendenscheibe-12--, die Lichtquelle --15-- und der Reflektor - eingezeichnet sind. Die Abschlussscheibe-11-kann dabei die gleiche Krümmung der Oberfläche wie die heute üblichen Signalscheiben besitzen.
Die den Raumwinkelbereich von 7 bis 66 begrenzenden Strahlen sind mit-13 bzw. 13'-bezeichnet. Ersichtlicherweise kann aus dem genannten Raumwinkelbereich kein Licht auf den Reflektor --16-- fallen, wenn die Blendenscheibe --12-- im Bereich --12'-- lichtundurchlässig gemacht wird, wobei zu beachten ist, dass es sich in der Praxis um ein dreidimensionales Problem handelt.
Dieser Effekt lässt sich z. B. in einfacher Weise dadurch erreichen, dass die Blendenscheibe --12-- im Bereich --12'-- mit einem lichtundurchlässigen Belag versehen wird. Zweckmässigerweise verwendet man hiefür eine einseitig reflektierende Schicht, die das von der Lichtquelle --15-- her auf den Bereich --12'-- auffallende Licht nach dem Reflektor-16hin zurückwirft. Hiedurch wird der durch die Blendenscheibe --12-- bewirkte Verlust an direktem Signallicht weitgehend verringert.
Um eine gleichmässige Ausleuchtung der Abschlussscheibe --11-- zu erzielen, kann die Blendenscheibe --12-- mit Streuelementen versehen sein, wie sie häufig für die Abschlussscheiben von Strassenverkehrssignalen verwendet werden. Hiedurch wird gleichzeitig die Seiten- und Tiefenstreuung des Signalscheinwerfers veränderbar, ohne dass sich die entsprechenden absorbierenden Bereiche auf der Blendenscheibe selbst verändern. Gemäss Fig. 3 kann der Bereich --12'-- nach einem
EMI3.1
einen lichtdurchlässigen Bereich der Blendenscheibe--12--lenkt.
Eine Blendenscheibe, wie sie bei einem Signalscheinwerfer nach der Erfindung verwendbar ist, lässt sich beispielsweise dadurch herstellen, dass eine lichtdurchlässige Scheibe in den lichtundurchlässig zu machenden Bereichen-12'--, beispielsweise durch eine Pressung, erhaben ausgebildet wird, dort also eine erhöhte Wandstärke aufweist, die durchlässig bleibenden Bereiche durch eine aufgelegte Maske abgedeckt werden und anschliessend die Blendenscheibe als Ganzes mit der lichtundurchlässig machenden Substanz behandelt wird, die sich infolgedessen nur auf dem Bereich --12'-- ablagert.
Um eine gleichmässigere Ausleuchtung der Abschlussscheibe zu erzielen und bei gleichbleibendem Öffnungsverhältnis die Linsenbrennweite zu verkleinern, kann es sich empfehlen, die Abschlussscheibe, wie an sich bekannt, aus mehreren einzelnen Linsensegmenten aufzubauen. In Fig. 4 ist ein entsprechend aufgebauter Scheinwerfer schematisch dargestellt, der wieder aus einer Lichtquelle - -15--, einem Reflektor-16-, einer Blendenscheibe --12-- und einer Abschlussscheibe - besteht. Bei dieser Ausführungsform setzt sich die Scheibe-11-gemäss Fig. 5 aus mehreren einzelnen Stufenlinsen-lla bis llg-zusammen, von denen in Fig. 4 beispielsweise die Linsen-llb, lla und lle-im Schnitt sichtbar sind.
Dementsprechend teilt sich der Bereich --12'-- der Blendenscheibe-12-in mehrere Bereiche-12'a bis 12'g-auf. In Fig. 6 sind diese Bereiche für den Fall eingezeichnet, dass das Scheinwerfergehäuse an seiner Oberseite mit einer an sich bekannten Schute versehen ist, die die Abschlussscheibe nicht nur gegen Witterungseinflüsse, Verschmutzung usw. schützt, sondern gleichzeitig auch insbesondere im oberen Teil auffallendes Sonnenlicht fernhält. Diese Ausbildung der Abschlussscheibe hat den weiteren Vorteil, dass die Mittellinse eine andere, nämlich längere Brennweite als die der andern Linsen erhalten und hiedurch die Richtwirkung des Signalscheinwerfers wesentlich erhöht werden kann. Dies wird möglich, weil auf die Mittellinse auffallendes Sonnenlicht nicht den Reflektor, sondern zuerst die Lichtquelle erreicht.
Man kann also nach einem Merkmal der Erfindung der Mittellinse eine im Vergleich zu den äusseren Einzellinsen grössere, u. zw. eine solche Brennweite geben, dass die Lichtquelle im Linsenbrennpunkt liegt.
Da bekanntlich die Abstrahlungscharakteristik eines Signalscheinwerfers im wesentlichen durch die Art des Reflektors, die Stellung der Lichtquelle innerhalb des Scheinwerfers und die Ausbildung der Abschlussscheibe festgelegt ist, gibt es in Anpassung an die mannigfachen Bedürfnisse der Praxis sehr viele bekannte Konstruktionen von Signalscheinwerfern, welche unter Anwendung des
<Desc/Clms Page number 4>
erfindungsgemässen Prinzips phantomfrei gemacht werden können. Die Erfindung ist daher nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern unabhängig von der Ausbildung der Lichtquelle und des Reflektors bei vielen bekannten Scheinwerferkonstruktionen anwendbar.
Insbesondere kann die Ausleuchtung der Abschlussscheibe mit einem parabolischen, elliptischen oder sphärischen Reflektor bei jeweils entsprechend angeordneter Lichtquelle erfolgen. Bei Verwendung eines elliptischen Spiegels kann man die Richtwirkung des Signalscheinwerfers wesentlich erhöhen, wenn man den Reflektor aus einzelnen Spiegelsegmenten zusammensetzt und diese Segmente so anordnet, dass der eine Brennpunkt jedes Segmentes mit der Lichtquelle und der andere Brennpunkt mit dem Brennpunkt einer bestimmten, zugeordneten Stufenlinse der Abschlussscheibe zusammenfällt.
Damit entstehen auf der Blendenscheibe mehrere Bilder der Lichtquelle, wobei das von diesen Bildern ausgehende Licht von den Stufenlinsen parallel abgestrahlt wird.
Da ein aus mehreren elliptischen Einzelspiegeln geformter Reflektor Herstellungsschwierigkeiten bereitet und ein derartiger Reflektor bei grossem Offnungsverhältnis einen hohen Astigmatismus zeigt, die Lichtquelle also strichförmig verzerrt abbildet, empfiehlt es sich, den Reflektor als Rotationskörper auszubilden, der durch Rotation einer Ellipse um die optische Achse des Signalscheinwerfers entsteht, wobei der eine Ellipsenbrennpunkt mit der Lichtquelle und der andere Brennpunkt mit dem Brennpunkt einer Stufenlinse der Vielstufenlinsen-Abschlussscheibe z. B. gemäss Fig. 5 zusammenfällt. In diesem Fall kann man aber auch an Stelle der einzelnen, äusseren Stufenlinsen --l1b bis llg-eine Stufenringlinse verwenden, die durch Rotation des in Fig. 4 sichtbaren Querschnittes z.
B. der Linse - -11b-- um die optische Achse des Signalscheinwerfers entsteht. Bei solchen torisch gestalteten Linsen wird das Sonnenlicht längs eines Kreisringes auf der Blendenscheibe gesammelt, die dann zur Vermeidung von Phantomlicht in diesem Bereich lichtundurchlässig gemacht werden muss.
Bei der Anwendung der Erfindung auf Farbsignalscheinwerfer kann die Blendenscheibe, wie an sich bekannt, zumindest in den lichtdurchlässigen Bereichen farbig sein.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Signalscheinwerfer mit einer Einrichtung zum Beseitigen von Phantomlicht, bei welcher das einfallende Phantomlicht hinter einer optisch sammelnden, z. B. als sphärische oder als Fresnel-Linse
EMI4.1