Scheinwerfer. Die vorliegende Erfindung betrifft einen Scheinwerfer mit einem Parabolspiegel und einer Glühlampe, deren Glühkörper aus einer im Brennpunkt des Spiegels angeordneten Drahtwendel besteht, und bezweekt, einen derartigen Scheinwerfer dureh geeignete Formgebung der Drahtwendel hinsichtlich der Bündelung des ausgestrahlten Lichtes ge- roenüber, bisherigen Scheinwerfern zu verbes sern.
Das gesamte von einem Scheinwerfer aus- feNandte Liehtbündel setzt sich zusammen aus den einzelnen von jedem Oberflächenpunkt des Spiegels ausgehenden Elementarlicht kegeln. Der öffnungswinkel eines jeden dieser Elementarlichtkegel ist bestimmt durch den- jenirenWinkel, unter dem. die Drahtwendel vors irgendeinem Spiegelpunkt aus erscheint.
Die Flankensteilheit. der von einem Schein- verfer zu erwartenden Lichtverteilungskurve längt nun wesentlich ab von der Gleiehmässig- keit des Öffnungswinkels der Elementa.rl.icht- kegel. Unterschiede der Öffnungswinkel der Elementarlichtkegel haben eine ungleich mässige Streuung und damit .eine Verflachung der Flanke der Lichtverteilungskurve des Scheinwerfers zur Folge.
['in scharf gebündeltes, parallelstrahliges Lieht zu erreichen, ist es bekanntlich vor allem erforderlich, einen Glühkörper von möglichst. geringer Ausdehnung vorzusehen. Bei gege benem Volumen des Glühkörpers ist die Flanke der Liehtverteilungskurve jedoch dann am steilsten, wenn sämtliche Elementarlieht- kegel den gleichen öffnungswinkel haben.
Die Berücksichtigung dieser Tatsache führt zur erfindungsgemässen Lösung der ein gangs gestellten Aufgabe. Danach weist die Wendel zur Erzielung einer gleichmässigen Streuung des vom Spiegel ausgesandten Licht bündels eine derartige Form auf, dass sie von jedem Punkt der Spiegeloberflä,ehe aus be trachtet unter wenigstens annähernd gleichem öffnungswinkel erscheint..
Die Bestimmung der Form der Drahtwen del bzw. der Projektion derselben in einer Ebene durch die Achse eines rotationssymme- trischen Spiegels erfolgt unter Berücksichti gung der verlangten Gesetzmässigkeit der Liehtintensitätsverteilung vorteilhaft an Hand einer analytiseh-graphischen Methode.
Hier nach wird für verschiedene Punkte eines 1VZeri- dians der Oberfläche eines gegebenen Parabol spiegels der Strahlengang auf Grund eines vorgegebenen Öffnungswinkels aufgezeichnet. Bei wiederholter Anwendung dieses Verfah rens erhält man die Tangenten der die Form der Wendel bestimmenden Umhüllungskurve. Die allgemeine Lösung liefert bei geeigneter Wahl des Verhältnisses von Spiegeldurchmes ser zur Brennweite als günstige Form für die Wendel die
Gestalt einer Tonne. Aus Gründen der einfacheren Herstellung ist es jedoch vor teilhaft, der Wendel die Form eines Doppel kegelstumpfes zu beben, welche der Tonnen form noch ziemlich nahe kommt. In der beiliegenden Zeichnung sind die Lichtverhältnisse bei einem Scheinwerfer der -enannten Art schematisch dargestellt, und zwar in Fig. 1 vergleichsweise bei Verwendung einer Drahtwendel von üblicher Gestalt und in Fig. 2 bei Verwendung einer Drahtwendel gemäss der Erfindung. In beiden Fällen ist die Drahtwendel zur Veranschaulichung ver hältnismässig zu gross gezeichnet.
Ferner sei das direkte Licht der Lampe durch eine ge eignete Vorrichtung ausgeblendet.
Die Fig. 3 und 4 zeigen im Prinzip die Diagramme der mit. den Anordnungen nach Fig. 1 bzw. 2 zu erwartenden Lichtinten- sitätsvert.eilung.
Die Fig. 5 und 6 zeigen die mit je einem praktisch ausgeführten Scheinwerfer gemäss den Anordnungen nach Fig. 1 bzw. 2 durch Messung erhaltenen Diagramme der Licht intensitätsverteilung. In allen Diagrammen ist die Lichtintensität in Funktion des halben Öffnungswinkels (p aufgetragen.
In Fig. 7 ist. eine Drahtwendel dargestellt, welche die Form eines Doppelkegelstumpfes aufweist.
Fig. 1 zeigt schematisch die Anordnung eines Scheinwerfers mit einem Parabolspiegel 1 und einer in seinem Brennpunkt koaxial zur Spiegelachse 2 angeordneten Drahtwendel 3 von zylindrischer Gestalt. Die Ungleich mässigkeit der auftretenden Streuung lä,sst sich deutlich erkennen.
Während für einen Punkt A am Rande des Spiegels der öff- nungswinkel u des Elementarkegels, entspre chend dem Winkel a', unter dem die Wendel 3 erscheint, relativ gross ist, ergibt sich für den Punkt B im Zentrum des Spiegels ein verhältnismässig kleiner Öffnungswinkel (; (entsprechend ss'). Demzufolge verläuft die Liehtintensitätsverteilung etwa nach dem Diagramm in Fig. 3.
Der Anteil des Stren- liehtes am ausgestrahlten Gesamtlicht gegen über dem durch die. schraffierte Fläche ange deuteten Nutzlicht ist. bei dieser Form und Anordnung der Drahtwendel beträchtlich. Es hat, sich aber gezeigt, dass derartige Lichtver hältnisse bei den meisten bisherigen Schein- \vierfern in mehr oder @venif,,er starkem Masse vorherrschen.
Fig. 2 stellt dieselbe Anordnung des Scheinwerfers mit einer tonnenförmigen Drahtwendel 4 dar. Der Strahlengan- für die beiden Punkte A und B zeigt, dass die Öff nungswinkel a und N der entsprechenden Ele mentarlichtkegel gleich sind. Die hierbei er zielbare Lichtintensitä.tsverteilung geht aus dem Diagramm in Fi"-,;. 4 hervor. Man sieht, dass das noch auftretende Streulicht infolge der gleichmässigen Streuung der Elementar lichtkegel vernachlässigbar gering ist und somit eine scharfe Bündelung des Licht strahles erzielt wird.
Das Diagramm nach Fig. 6 zeigt quanti tativ die mit einem Scheinwerfer gemäss der Erfindung beispielsweise erhaltene Licht intensitätsverteilung. Der verwendete Para bolspiegel hatte einen Durchmesser von 600 mm und eine Brennweite von 250 mm. Die Drahtwendel aus 2 mm dickem Wolfram draht war im Brennpunkt des Parabolspiegels und koaxial zur Achse desselben angeordnet und hatte die Form eines Doppelkegelstump fes (wie sie in Fig. 7 ungefähr in natürlicher Grösse dargestellt ist) mit den Aussendurch messern 6,5/12./8 mm und einer Länge von 15 mm. Die Leistung der Wendel betrug 1500 W.
Die Verbesserung hinsielitlieh der Bünde- lung des ausgestrahlten Lichtes wird offenbar beim Vergleich dieses Ergebnisses mit. der Lichtverteilungskurve nach. Fig. 5 eines bis her verwendeten Scheinwerfers. Beim Ver gleichsobjekt war im Brennpunkt eines Para bolspiegels von 600 mm Durchmesser und einer Brennweite von 68,5 mm eine zylinder- förmige Drahtwendel koaxial angeordnet. Sie wies einen Durchmesser von 7 mm und eine Länge von 15 mm. auf. Die Leistung dieser Wendel betrug 750 W.
Headlights. The present invention relates to a headlight with a parabolic mirror and an incandescent lamp, the incandescent body of which consists of a wire coil arranged in the focal point of the mirror, and aims to provide such a headlight by suitable shaping of the wire coil with regard to the bundling of the emitted light over previous headlights sern.
The entire bundle of light emitted by a headlight is composed of the individual cones of elementary light emanating from each surface point of the mirror. The opening angle of each of these elementary light cones is determined by the angle at which. the wire coil appears in front of any mirror point.
The slope. the light distribution curve to be expected from a dummy now depends significantly on the uniformity of the opening angle of the elementary light cones. Differences in the opening angle of the elementary light cones result in an uneven spread and thus a flattening of the flank of the light distribution curve of the headlamp.
['To achieve a sharply bundled, parallel-ray beam, it is known above all to use an incandescent body of. small expansion. With a given volume of the incandescent body, the flank of the light distribution curve is steepest when all elementary light cones have the same opening angle.
Taking this fact into account leads to the inventive solution of the task set at the beginning. According to this, in order to achieve uniform scattering of the light beam emitted by the mirror, the shape of the filament is such that it appears from every point on the mirror surface before being viewed at at least approximately the same aperture angle.
The determination of the shape of the wire helix or the projection of the same in a plane through the axis of a rotationally symmetrical mirror takes place, taking into account the required regularity of the light intensity distribution, advantageously using an analytical-graphic method.
According to this, the beam path is recorded for various points of a 1VZeridian on the surface of a given parabolic mirror on the basis of a given opening angle. Repeated application of this method gives the tangents of the envelope curve that determines the shape of the helix. With a suitable choice of the ratio of mirror diameter to the focal length, the general solution provides a favorable shape for the filament
Shape of a barrel. For reasons of simpler manufacture, however, it is advantageous to shake the coil in the shape of a double truncated cone, which is still quite close to the shape of the barrel. In the accompanying drawing, the lighting conditions in a headlight of the type mentioned are shown schematically, in FIG. 1 comparatively when using a wire helix of the usual shape and in FIG. 2 when using a wire helix according to the invention. In both cases, the wire helix is drawn too large for illustration.
Furthermore, the direct light of the lamp is masked out by a suitable device.
3 and 4 show in principle the diagrams of with. The light intensity distribution to be expected in accordance with the arrangements according to FIGS. 1 and 2.
5 and 6 show the diagrams of the light intensity distribution obtained by measurement, each with a practically designed headlight according to the arrangements according to FIG. 1 and 2, respectively. In all diagrams, the light intensity is plotted as a function of half the opening angle (p.
In Fig. 7 is. a wire helix is shown, which has the shape of a double truncated cone.
1 shows schematically the arrangement of a headlight with a parabolic mirror 1 and a wire helix 3 of cylindrical shape which is arranged at its focal point coaxially to the mirror axis 2. The unevenness of the scattering that occurs can be clearly seen.
While for a point A on the edge of the mirror the opening angle u of the elementary cone, corresponding to the angle a 'at which the helix 3 appears, is relatively large, the opening angle for point B in the center of the mirror is relatively small ( ; (corresponding to ss'). Accordingly, the light intensity distribution runs approximately according to the diagram in FIG. 3.
The proportion of the light borrowed from the total light emitted compared to that caused by the. hatched area is indicated useful light. with this shape and arrangement of the wire helix considerably. It has been shown, however, that such lighting conditions predominate to a greater or greater extent in most of the previous fictitious areas.
Fig. 2 shows the same arrangement of the headlamp with a barrel-shaped wire coil 4. The beam path for the two points A and B shows that the opening angles a and N of the corresponding ele mentary light cones are the same. The light intensity distribution that can be achieved here is shown in the diagram in Fi "-,;. 4. It can be seen that the still occurring scattered light is negligibly small as a result of the uniform scattering of the elementary light cones and thus a sharp focus of the light beam is achieved.
The diagram according to FIG. 6 shows quanti tatively the light intensity distribution obtained with a headlight according to the invention, for example. The Para bolspiegel used had a diameter of 600 mm and a focal length of 250 mm. The wire coil made of 2 mm thick tungsten wire was arranged at the focal point of the parabolic mirror and coaxially to the axis of the same and had the shape of a double truncated cone fes (as shown in Fig. 7 approximately in natural size) with the outer diameter 6.5 / 12. / 8 mm and a length of 15 mm. The output of the filament was 1500 W.
The improvement with regard to the bundling of the emitted light becomes evident when comparing this result with. according to the light distribution curve. 5 of a headlight used up to now. In the comparison object, a cylindrical wire coil was arranged coaxially at the focal point of a parabolic mirror with a diameter of 600 mm and a focal length of 68.5 mm. It had a diameter of 7 mm and a length of 15 mm. on. The power of this filament was 750 W.