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Scheinwerfer mit Spiegeloptik Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer
mit einem optischen Spiegelsystem und einer mit diesem zusammenwirkenden, in der
Nähe des Brennpunktes angeordneten Lichtquelle, die senkrecht zur Spiegelachse steht
und derart abgeschirmt ist, daß aus dem Scheinwerfer nur von dem Spiegelsystem reflektierte
Lichtstrahlen austreten können, und die aus einem langgestreckten, lichtausstrahlenden
Element besteht, das in einem länglichen, vorzugsweise zylindrischen Kolben mit
einem Höchstdurchmesser von 15 mm untergebracht ist.
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Bei den bekannten Scheinwerfern dieser Art wird ein weit streuendes,
nicht scharf begrenztes Lichtbündel erzeugt. In der Lichttechnik tritt aber in bestimmten
Fällen der Wunsch auf, über einen Scheinwerfer zu verfügen, der in größeren Abständen,
z. B. Abständen von 25 bis 100 m, vom Scheinwerfer befindliche Flächen mit großer
Helligkeit zu beleuchten vermag, und zwar in der Weise, daß der Licht-Dunkel-Übergang
an der Stelle der Begrenzung der Oberfläche sehr scharf ist.
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Die Erfindung schafft einen solchen Scheinwerfer dadurch, daß der
Kolben der Lichtquelle an einen zwischen der Lichtquelle und dem Spiegel angeordneten
Schirm anliegt, der eine oder mehrere schlitzförmige, lichtdurchlässige, an der
Stelle der Brennfläche des Spiegels liegende Öffnungen aufweist.
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Bei diesem Scheinwerfer wird somit von der Erkenntnis ausgegangen,
daß durch Benutzung der Ränder der im Schirm vorhandenen schlitzförmigen Öffnung
des lichtausstrahlenden Elementes der Lichtquelle eine leuchtende Fläche verhältnismäßig
konstanter Helligkeit an der Stelle der Brennfläche des Spiegels erzeugt werden
kann. Diese leuchtende Fläche wird dann vom Spiegel an der Stelle der zu beleuchtenden
Oberfläche abgebildet. Infolge des engen Durchmessers des Kolbens der Lichtquelle
besteht die Sicherheit, daß das lichtausstrahlende Element der Lichtquelle möglichst
nahe an den Rändern des Schlitzes liegt.
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Bei einer günstigen Ausführungsform des Scheinwerfers nach der Erfindung
sind diejenigen Ränder des Schirmes, die zusammen die schmalste Begrenzung des Schlitzes
bilden, in Richtung der optischen Achse abgeschrägt. Auf diese Weise ergibt sich
eine eindeutige Stelle der vom optischen System abzubildenden Ränder des Schlitzes
im Schirm.
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Ferner ist es günstig, den Scheinwerfer mit Mitteln zu versehen, die
den Kolben der Lichtquelle gegen den Schirm drücken. Auf diese Weise spielen etwaige
Ungenauigkeiten in der gegenseitigen Lage zwischen dem Kolben der Lichtquelle und
dem auf ihm befestigten Lampensockel keine Rolle bei der Bestimmung der Stelle,
an der die Lichtquelle im Scheinwerfer zu liegen kommt.
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Man kann als Lichtquelle eine Glühlampe benutzen, bei der das lichtausstrahlende
Element aus einem Glühfaden besteht. Jedoch wegen der hohen Lichtausbeute je Einheit
der zugeführten Energie verwendet man im allgemeinen vorzugsweise eine Hochdruckmetalldampfentladungsröhre,
die bekanntlich in einem Kolben sehr kleiner Abmessungen, z. B. mit einer Länge
von 40 mm und einem Durchmesser von 12 mm, untergebracht werden kann. Obwohl man
bei Anwendung einer Flüssigkeitskühlung zu noch kleineren Kolbendurchmessern gelangen
könnte, begnügt man sich wegen der baulichen Einfachheit im Scheinwerfer nach der
Erfindung vielfach mit einer luftgekühlten Hochdruckmetalldampfentladungsröhre,
die sich - wie es sich bei Versuchen ergeben hat - trotz ihres etwas größeren Durchmessers
dennoch ausgezeichnet zum beabsichtigten Zweck eignet.
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Vorzugsweise bestehen nach der Erfindung bei Verwendung einer luftgekühlten
I-lochdruckmetalldampfentladungsröhre der Schirm und diejenigen Teil der Andruckmittel,
die am Kolben der Lichtquelle anliegen, aus keramischem Material. Dieses Material
ist nicht nur gegen die auftretenden sehr hohen Betriebstemperaturen beständig,
sondern auch bezüglich der elektrischen Eigenschaften der Lichtquelle weist keramisches
Material als Ausgangsmaterial für diese Einzelteile des Scheinwerfers besondere
Vorteile auf.
'Fach einer weiteren Ausführungsform des Scheinwerfers
nach der Erfindung sind der Schirm und die die Lichtquelle gegen den Schirm drückenden
Mittel lösbar und um die Scheinwerferachse drehbar in einem Tragstück angeordnet,
welches seinerseits lösbar und einstellbar im Scheinwerfergehäuse befestigt ist.
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Die Erfindung wird an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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In den Fig. 1 und 2 ist schematisch dargestellt, auf welche Weise
die wichtigsten optisch wirksamen Teile des Scheinwerfers nach der Erfindung zueinander
angeordnet sind.
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In den Fig. 3 und 4 sind in vergrößertem Maßstab die Lichtquelle mit
dem Schirm und die zugeordneten Andruckmittel dargestellt und ist schematisch angegeben,
wie diese Teile in einem im Scheinwerfergehäuse anzubringenden Tragstück angeordnet
sind.
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Die Fig. 5, 6 und 7 zeigen einige Beispiele von Bündelquerschnitten,
die mit dem Scheinwerfer nach der Erfindung durch eine geeignete gegenseitige Anordnung
der Schlitzränder erzielt werden können.
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In den Fig. 1 und 2 bezeichnet 1 einen Parabolspiegel, dessen Achse
mit X-X bezeichnet ist und dessen Brennpunkt bei F liegt. In der Nähe dieses Brennpunktes
F ist eine luftgekühlte Hochdruckmetalldampfentladungsröhre 2 derart angeordnet,
daß die Entladungsstrecke 3 senkrecht zur Achse X-X steht. Die Entladungsröhre 2
hat einen Durchmesser d, der hier 12 mm beträgt (s. Fig. 3). Zwischen dieser Lichtquelle
2 und dem Spiegel 1 ist ein Schirm 4 angeordnet; zwischen den Teilen 4 a und 4 b
dieses Schirmes 4 ist ein Schlitz 5 vorgesehen, der in der Brennfläche des Spiegels
1 liegt. Da infolge des kleinen Durchmessers des Kolbens der Lichtquelle der Abstand
zwischen der Entladungsstrecke 3 und dem Schlitz 5 nur wenige Millimeter beträgt
und infolge des Vorhandenseins dieses Schirmes die mehr auswärts liegenden Teile
der Lichtquelle gegenüber dem Spiegel 1 abgeschirmt sind, entsteht im Schlitz 5
zwischen den Schirmteilen 4a und 4b eine leuchtende Fläche, die als Lichtquelle
für den Spiegel 1 dient. Da dieser Schlitz, wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich
ist, in einer Richtung eine viel kleinere Abmessung (a) hat als in der anderen Richtung
(b), entsteht ein Lichtbündel mit einem Querschnitt, wie er z. B. in Fig.5 dargestellt
ist. Da der Schlitz bis zu seinen äußersten Rändern nahezu die gleiche Helligkeit
aufweist, tritt an der Stelle der in Fig.5 dargestellten Begrenzung dieses Lichtbündels
ein verhältnismäßig scharfer Übergang zwischen Licht und Dunkel auf. Nach der Seite
der Öffnung des Reflektors 1 ist die Lichtquelle von der schematisch dargestellten
Kappe 6 abgeschirmt, so daß praktisch kein vom Reflektor 1 nicht gebündeltes Licht
aus dem Scheinwerfer hinaustritt. Gewünschtenfalls kann auf der Vorderseite des
Reflektors noch das gestrichelt dargestellte Verlängerungsstück 7 angebracht werden,
welches bei 8 mit einer Wand versehen ist, in der bei 9 eine Blende solcher Form
ausgespart ist, daß Ungenauigkeiten in der Form des Lichtbündels, die auf die Gestalt
des Spiegels 1 zurückzuführen sind, korrigiert werden.
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Aus den Fig. 3 und 4 folgt die bauliche Struktur der Schirme und der
Andruckmittel für die Lichtquelle.
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Die erwähnten Schirmteile 4a und 4b, die hier - da als Lichtquelle
eine Hochdruckmetalldampfentladungsröhre 2 verwendet wird - aus einem keramischen
Material bestehen, sind bei 10a und 10b
durch eine Schleifbearbeitung in Richtung
der optischeu Achse X-X abgeschrägt, um eine scharfe Begrenzung des Schlitzes 5
zu erzielen. Die Schirme 4a und 4 b sind in einem aus Blechmaterial bestehenden
Gehäuse 11 befestigt, dessen Rückseite mit einer Öffnung 12 versehen ist. Auf der
Rückseite des Gehäuses 11 ist eine Zylinderbuchse 13 angebracht, die auf ihrer Rückseite
eine Platte 14 trägt. Diese Platte 14 hat eine mittlere Öffnung 15. Auf der Rückseite
dieser Platte ist ein aus Blechmaterial bestehendes Brückenstück 16 angebracht.
Das Gehäuse 11, die Buchse 13, die Platte 14 und das Brückenstück 16 werden durch
Bolzen- und Mutterverbindungen zusammengehalten, die in axial verlaufenden Öffnungen
17 und 18 der Buchse 13 liegen.
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In den Öffnungen 12 und 15 im Gehäuse 11 und in der Platte 14 ist
ein aus keramischem Material bestehendes Druckstück 20 angeordnet, das an der der
Lichtquelle zugekehrten Seite gabelförmig ausgebildet ist (s. Fig. 3) und mit den
so gestalteten Teilen unter der Wirkung einer Druckfeder 21, die in einer Aussparung
22 im Körper 20 und der Rückseite des Brückenstückes 16 liegt, nach vorn gedrückt
wird und am Kolben der Lichtquelle 2 anliegt. Die Lage der Lichtquelle 2 gegenüber
dem Schlitz 5 wird daher völlig durch den Kolben der Lichtquelle bedingt. Durch
Ziehen des Druckstückes an den Vorsprüngen 24 und 25 entgegen der Wirkung der Feder
21 nach rechts kommt dieLichtquelle 2 frei zu liegen und kann aus der Fassung entfernt
werden. Da die Schirmteile 4a und 4 b und wenigstens der mit der Lichtquelle 3 in
Berührung stehende Teil des Druckstückes 20 aus einem keramischen Material bestehen,
wird eine dauerhafte Befestigungsart dieser im Betrieb sehr hohe Temperaturen annehmenden
Lichtquelle in der Fassung erzielt. Um falsche Reflexionen an der Oberfläche des
keramischen Materials zu vermeiden, kann von einem schwarzen keramischen Material
ausgegangen oder die Oberflächen der keramischen Teile mit einer schwarzen Deckschicht
versehen werden.
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Die in den Fig. 3 und 4 dargestellte Fassung kann mit der Außenseite
der Zylinderbuchse 13 mittels eines kreisförmigen, in Fig. 4 gestrichelt dargestellten
Klemmringes 27 lösbar in einem Tragstück 28 angeordnet werden, welches in Fig. 4
gleichfalls gestrichelt dargestellt ist.
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Dieses Tragstück kann mittels eines Flansches 29 auf einem dazu passenden
Flansch an der Außenseite des Scheinwerfergehäuses befestigt werden. Werden dann
die Flansche einstellbar zueinander ausgebildet, so kann erreicht werden, daß auch
die Lage der Lichtquelle genau gegenüber dem Spiegel im Scheinwerfer bestimmbar
ist. Infolge des Vorhandenseins des Klemmringes 27 kann ferner die Lichtquelle um
die Achse X-X gedreht werden und kann daher neben einem senkrechten Bündel auch
eine schräge oder waagerechte Lage eines solchen Bündels erzielt werden. Gewünschtenfalls
kann das Scheinwerfergehäuse noch drehbar um seine eigene Achse im Fußstück ausgebildet
werden.
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Neben dem in Fig.5 dargestellten Bündelquerschnitt, dessen längste
Begrenzungen sich parallel zueinander erstrecken, kann auch ein Bündelquerschnitt
nach Fig.6 erzielt werden, dessen längste Begrenzungen sich aufeinander zu erstrecken.
Dies kann dadurch erreicht werden, daß die Ränder der Schirmteile 4a und 4b nicht
parallel zueinander, sondern zusammenlaufend eingestellt werden. Eine örtliche Unterbrechung,
wie in Fig. 7 dargestellt, kann dadurch erzielt werden, daß in der Längsrichtung
des Schlitzes stellenweise ein kleiner Querschirm angeordnet wird.
Zur
Änderung der Längsabmessung des erzielten Bündels kann in der Nähe des Schlitzes
eine Rillenglasscheibe angeordnet werden, bei der die Längsrichtung der Rillen senkrecht
zur Längsrichtung des Schlitzes steht.