CH310970A - Headlights. - Google Patents

Headlights.

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CH310970A
CH310970A CH310970DA CH310970A CH 310970 A CH310970 A CH 310970A CH 310970D A CH310970D A CH 310970DA CH 310970 A CH310970 A CH 310970A
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CH
Switzerland
Prior art keywords
mirror
shape
light
helix
opening angle
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Application number
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German (de)
Inventor
Ag Albiswerk Zuerich
Original Assignee
Siemens Ag Albis
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01KELECTRIC INCANDESCENT LAMPS
    • H01K7/00Lamps for purposes other than general lighting
    • H01K7/02Lamps for purposes other than general lighting for producing a narrow beam of light; for approximating a point-like source of light, e.g. for searchlight, for cinematographic projector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01KELECTRIC INCANDESCENT LAMPS
    • H01K1/00Details
    • H01K1/02Incandescent bodies
    • H01K1/14Incandescent bodies characterised by the shape

Description

  

  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.

 

Claims (1)

<B>PATENTANSPRUCH:</B> Scheinwerfer mit. einem Parabolspiegel und einer Glühlampe, deren Glühkörper aus einer im Brennpunkt des Spiegels angeord- rieten Drahtwendel besteht, dadurch gekenn zeichnet, dass die Wendel zur Erzielung einer gleichmässigen Streuung des vom Spiegel aus gesandten Lichtbündels eine derartige Form aufweist, dass sie von jedem, Punkt der Spie- eloberfläche aus betrachtet unter wenigstens annähernd gleichem Öffnungswinkel erscheint. <B> PATENT CLAIM: </B> Headlights with. a parabolic mirror and an incandescent lamp, the incandescent body of which consists of a wire helix arranged in the focal point of the mirror, characterized in that the helix, in order to achieve a uniform scattering of the light beam sent by the mirror, has a shape such that it can be removed from each point of the When viewed from the mirror surface appears at at least approximately the same opening angle. UNTERANSPRÜCHE: 1. Scheinwerfer nach Patentanspruch, da durch ,gekennzeichnet, dass die Wendel die Form einer Tonne aufweist. 2. Scheinwerfer nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Wendel die Form eines Doppelkegelstumpfes aufweist. SUBClaims: 1. Headlight according to claim, characterized in that the filament has the shape of a barrel. 2. Headlight according to claim, characterized in that the helix has the shape of a double truncated cone.
CH310970D 1952-11-17 1952-11-17 Headlights. CH310970A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0168015A2 (en) * 1984-07-09 1986-01-15 GTE Products Corporation Low wattage double filament tungsten-halogen lamp
EP0232843A2 (en) * 1986-02-06 1987-08-19 GTE Products Corporation Motor vehicle headlight

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