DE1269926B

DE1269926B - Reflektor-Signalscheinwerfer

Info

Publication number: DE1269926B
Application number: DEP1269A
Authority: DE
Inventors: Dr Rer Nat Guenter Schreiber
Original assignee: Sendlinger Optische Glaswerke GmbH
Current assignee: Sendlinger Optische Glaswerke GmbH
Priority date: 1963-10-18
Filing date: 1963-10-18
Publication date: 1968-06-06

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

F 211

F21q

Deutsche KL: 74 d-8/10

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

1 269 926
P 12 69 926.2-35
18. Oktober 1963
6. Juni 1968

Die Erfindung betrifft einen Reflektor-Signalscheinwerfer mit das Reflektor-Phantomlicht verhindernder Blendenanordnung im scheinwerferinneren Strahlengang.

Bei vielen, vorzugsweise farbigen Signalscheinwerfern, insbesondere bei den für den Straßenverkehr bestimmten sogenannten Verkehrsampeln, macht sich der Ubelstand bemerkbar, daß sie durch einstrahlendes und durch ihren Reflektor reflektiertes Sonnenlicht aufleuchten, ohne daß die in ihrem Gehäuse angebrachte Lichtquelle brennt. Dementsprechend geben diese Signale bei ungünstigem Sonnenstand in bezug auf den Scheinwerfer eine falsche Anzeige durch ihren Signalfarben zurückgeworfenes Sonnenlicht, die als Phantomsignal bzw. Phantomlicht bezeichnet wird.

Es ist bereits ein Signalscheinwerfer bekannt, der eine elektrische Glühlampe mit einem Reflektor aufweist, in dessen Brennpunkt sich die Lichtquelle befindet, und wobei zur Vermeidung von Reflex-Phantomlicht diejenigen Partien des Glühlampenkolbens abgedeckt sind, durch welche die vom Reflektor reflektierten Fremdstrahlen hindurchtreten müssen.

Dieser Reflektor-Signalscheinwerfer weist aber den Nachteil auf, daß die Phantomlichtminderung nur bei direkt von vorn eintreffenden Strahlen wirksam ist und daß außerdem ein erheblicher Verlust an ausgestrahltem Licht eintritt.

Es ist weiterhin eine Schutzvorrichtung gegen Phantomlicht bekannt, die aus zwei, einen telezentrischen Strahlengang schaffenden Linsenrasterplatten und einer in deren gemeinsamer Brennebene angeordneten Blendenrasterplatte besteht, wobei die Achsen dieses Systems parallel zu dem von der Lichtquelle stammenden und z.B. durch einen Parabolreflektor parallelgerichteten Strahlenbündel stehen. Dadurch wird von jedem Linsenelement der lichtquellennahen Rasterplatte in der zugeordneten Rasterplattenöffnung ein Bild der Lichtquelle entworfen und jedes von ihnen wieder vom zugeordneten Linsenelement der lichtquellenfernen Rasterplatte als paralleles Elementarlichtbündel abgestrahlt. Diese Abbildungsgesetzmäßigkeit gilt natürlich auch für gegenläufige Strahlung, soweit sie achsparallel auf die lichtquellenferne Rasterplatte auftrifft. Alle schief zur Scheinwerferachse auftreffende Strahlung wird nicht in den elementaren Rasteröffnungen, sondern daneben gebündelt und somit abgefangen.

Dieses bekannte System eignet sich zwar grundsätzlich zur Minderung des Phantomlichts, bedarf aber zur gewünschten Seiten- und Tiefenverteilung Reflektor-Signalscheinwerfer

Anmelder:
Sendlinger Optische Glaswerke G. m. b. H.,

1000 Berlin 37, Goerzallee 271

Als Erfinder benannt:

Dr. rer. nat. Günter Schreiber, 1000 Berlin

des parallel abgestrahlen Lichts einer Streuscheibe, die ihrerseits die Wirkung des Linsenrastersystems herabsetzt, da sie von außen einfallende Strahlung zum Teil in die Richtung der Systemachsen ablenkt. Darüber hinaus sind Anordnungen bekanntgeworden, die das einfallende Sonnenlicht in seiner Gesamtheit mit Hilfe einer teilweise absorbierenden Filter- oder Streuscheibe schwächen und dadurch das Phantomlicht entsprechend mindern. Infolge der Umkehrbarkeit der optischen Wege bewirkt eine solche Filterscheibe aber auch eine entsprechende

as Schwächung des Signallichts, so daß auch diese Anordnungen nur einen ungünstigen Kompromiß zwischen Phantomlichtbekämpfung und Lichtausbeute des Scheinwerfers darstellen.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Reflektor-Signalscheinwerfers, der eine hohe Lichtausbeute aufweist und kein Reflektor-Phantomlicht abgibt.

Zur Lösung dieser Aufgabe nutzt die Erfindung im Gegensatz zu den beschriebenen bekannten Versuchen zur Ausschaltung von Phantomlicht den Umstand aus, daß das phantomlichterzeugende Sonnenlicht parallel einfällt und 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 Sonnenlichts in den gewünschten Beobachtungsbereich hinein verhindern. Der Raumwinkelbereich der einfallenden phantomlichterzeugenden Strahlung 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 7 bis 66° gegenüber der Horizontalen angenommen.

Unter Berücksichtigung dieses Umstandes besteht die erfindungsgemäße Lösung der gestellten Aufgabe darin, daß der eingangs gekennzeichnete Reflektor-

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Signalscheinwerfer ein Linsensystem und in dessen dete Abschlußscheibe 11, die in der Brennebene die-Brennebene ein Blendensystem aufweist, wobei die ser Linse liegende Blendenscheibe 12, die Lichtquelle Blenden auf diejenigen Querschnittsbereiche der 15 und der Reflektor 16 eingezeichnet sind. Die Abstrahlen beschränkt sind, die Strahlung aus dem schlußscheibe 11 kann dabei die gleiche Oberflächen-Außenraumbereich zwischen 7 und 66° zur Horizon- 5 krümmung wie die heute üblichen Signalscheiben betalen empfangen. sitzen. Die den Raumwinkelbereich von 7 bis 66^ό

Aus praktischen Erwägungen sollte die Abschluß- begrenzenden Strahlen sind mit 13 bzw. 13' bezeich-

scheibe eines derartigen Scheinwerfers ein öffnungs- net. Ersichtlicherweise kann aus dem genannten

verhältnis von mindestens 1:1 und vorzugsweise von Raumwinkelbereich kein Licht auf den Reflektor 16

1: 0,2 besitzen. io fallen, wenn die Blendenscheibe 12 im Bereich 12'

Im folgenden werden an Hand der Zeichnung das lichtundurchlässig ist, wobei zu beachten ist, daß es

Grundprinzip und einige Ausführungsbeispiele der sich in der Praxis um ein dreidimensionales Problem

Erfindung näher beschrieben. Es zeigt handelt.

F i g. 1 eine schaubildliche Darstellung des Strah- Dieser Effekt läßt sich z. B. in einfacher Weise da-

lengangs durch eine Sammellinse, wie sie bei einem 15 durch erreichen, daß die Blendenscheibe 12 im Be-

Signalscheinwerfer verwendet wird, reich 12' mit einem lichtundurchlässigen Belag ver-

F i g. 2 einen schematischen Schnitt durch einen sehen wird. Zweckmäßigerweise verwendet man hier-

Signalscheinwerfer mit den Merkmalen der Erfindung für eine einseitig reflektierende Schicht, die das von

bei der Verwendung nur einer Linse an Stelle eines der Lichtquelle 15 her auf den Bereich 12' auffallende

Linsensystems, 20 Licht nach dem Reflektor 16 hin zurückwirft, wo-

F i g. 3 einen Schnitt durch eine besonders ausge- durch der durch die Blendenscheibe 12 bewirkte Verstaltete Blendenscheibe zur Verwendung bei einem lust an direktem Signallicht weitgehend verringert Signalscheinwerfer gemäß F i g. 2, wird.

F i g. 4 einen schematischen Schnitt durch eine Um eine gleichmäßige Ausleuchtung der als Stufenandere Ausführungsform eines Signalscheinwerfers 25 linse ausgebildeten Abschlußscheibe 11 zu erzielen, mit den Merkmalen der Erfindung bei Anwendung kann die Blendenscheibe 12 mit Streuelementen Vereines Linsensystems, sehen sein, wie sie häufig für die Abschlußscheiben

Fig. 5 eine Aufsicht auf die das Linsensystem bil- von Straßenverkehrssignalen verwendet werden. Hier-

dende Abschlußscheibe gemäß Fig. 4 und durch wird gleichzeitig die Seiten- und Tiefenstreu-

F i g. 6 eine Aufsicht auf eine Blendenscheibe mit 30 ung des Signalscheinwerfers veränderbar, ohne daß

eingezeichneten lichtundurchlässigen Bereichen. sich die entsprechenden absorbierenden Bereiche auf

F i g. 1 dient zur Erläuterung des Grundgedankens der Blendenscheibe selbst verändern, der Erfindung. Jede Linse 1 besitzt eine Brenn- Gemäß Fig. 3 kann der lichtundurchlässige Beebene 2, in welcher die Vereinigungspunkte aller reich 12' insbesondere so ausgebildet sein, daß er parallelen Strahlenbündel liegen. Beispielsweise wird 35 von der Lichtquelle 15 her einfallendes Licht in einen ein einfallendes paralles Strahlenbündel mit den Bereich des Reflektors 16 zurückwirft, der dieses Randstrahlen 3 a und 3 c und dem Mittelpunkt- Licht einerseits in einen lichtdurchlässigen Bereich strahl 3 b im Punkt 4 vereinigt. Sind diese Strahlen 3 der Blendenscheibe 12 lenkt.

Sonnenstrahlen, so entsteht im Punkt 4 ein verklei- Eine Blendenscheibe, wie sie bei einem Signainertes Bild der Sonne. Für die weitere Diskussion sei 40 scheinwerfer mit den Merkmalen der Erfindung verangenommen, daß die Strahlen 3 α bis 3 c unter dem wendbar ist, läßt sich beispielsweise dadurch her-Winkel einfallen, der dem tiefsten Sonnenstand ent- stellen, daß eine lichtdurchlässige Scheibe in den spricht, während die in der Brennebene im Punkt 4' lichtundurchlässig zu machenden Bereichen 12' vereinigten Strahlen 3'a, 3'b und 3'c den höchsten zu — beispielsweise durch Pressung — erhaben ausgeberücksichtigenden Sonnenstand wiedergeben sollen. 45 bildet wird, die durchlässig bleibenden Bereiche Dem gesamten Raumwinkel, in welchem die Sonnen- durch eine aufgelegte Maske abgedeckt werden und strahlung einfallen kann, entspricht daher eine ganz anschließend die Blendenscheibe als Ganzes mit einer bestimmte Fläche der Brennebene, d.h., es können lichtundurchlässig machenden Substanz behandelt nur Sonnenbilder in einem bestimmten und begrenz- wird, die sich infolgedessen nur auf den Bereich 12' ten Bereich der Brennebene auftreten. Der Erfindung 50 ablagert.

liegt der Gedanke zugrunde, diesen Bereich als eine Um eine gleichmäßigere Ausleuchtung der das absorbierende Blende auszubilden, so daß kein Linsensystem darstellenden Anschlußscheibe zu erSonnenlicht durch die Brennebene 2 hindurchtreten zielen und bei gleichbleibendem Öffnungsverhältnis kann. Der Bereich, der zur Erreichung dieses Zwecks die Linsenbrennweite zu verkleinern, empfiehlt es als absorbierende Blende ausgebildet werden muß, 55 sich, die Abschlußscheibe aus mehreren einzelnen wird im Verhältnis zur Größe der Linsenfläche um Linsensegmenten aufzubauen. In Fig. 4 ist ein entso kleiner, je kleiner die Brennweite, d. h. je größer sprechend aufgebauter Scheinwerfer schematisch dardas Öffnungsverhältnis der Linse ist. Beispielsweise gestellt, der wiederum aus einer Lichtquelle 35, ergibt sich für den eingangs genannten Raumwinkel- einem Reflektor 36, einer Blendenscheibe 32 und bereich, der von den einfallenden Strahlen von 7 und 60 einer das Linsensystem bildenden Abschlußscheibe von 66° begrenzt ist, und einer Abdeckung der 31 besteht. Bei dieser Ausführungsform setzt sich die Brennebene von 25% ein Öffnungsverhältnis der Scheibe31 gemäß Fig. 5 aus mehreren einzelnen Linse von 1:0,2. Derartige und noch größere Öff- Stufenlinsen 31« bis 31g zusammen, von denen in nungsverhältnisse lassen sich mühelos beispielsweise F i g. 4 beispielsweise die Linsen 31 b, 31 α und 31 e mit Hilfe von Fresnelschen Stufenlinsen erreichen. e₅ im Schnitt sichtbar sind. Dementsprechend teilt sich

In F i g. 2 ist ein auf diesem Grundprinzip aufge- der Bereich 32' der Blendenscheibe 32 in mehrere

bauter Scheinwerfer schematisch im Schnitt darge- Bereiche 32'a bis 32'g auf. In F i g. 6 werden diese

stellt, von dem lediglich die als Stufenlinse ausgebil- Bereiche mit 42'a bis 42'g bezeichnet und sind für

den Fall eingezeichnet, daß das Scheinwerfergehäuse an seiner Oberseite mit einer an sich bekannten Schute versehen ist, welche 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 anderen Linsen erhalten kann, wodurch die Richtwirkung des Signal-Scheinwerfers wesentlich erhöht werden kann. Dies wird dadurch möglich, weil auf die Mittellinse auffallendes Sonnenlicht nicht den Reflektor, sondern zuerst die Lichtquelle erreicht. Der Mittellinse kann also eine solche Brennweite gegeben werden, 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 Abschluß- ao scheibe festgelegt ist, gibt es in Anpassung an die mannigfachen Bedürfnisse der Praxis sehr viele bekannte Konstruktionen von Signalscheinwerfern, welche unter Anwendung des erfindungsgemäßen Prinzips phantomtot gemacht werden können. Demgemäß soll die Erfindung nicht auf die dargestellte Form der Ausleuchtung der Abschlußscheibe durch die Lichtquelle beschränkt sein, sondern unabhängig von der Ausbildung der Lichtquelle und des Reflektors für alle möglichen bekannten Scheinwerfer- konstruktionen verwendbar sein.

Insbesondere kann die Ausleuchtung der Abschlußscheibe durch einen parabolischen, elliptischen oder sphärischen Reflektor bei jeweils entsprechend angeordneter Lichtquelle vorgenommen werden. Bei Verwendung eines elliptischen Spiegels kann die Richtwirkung des Signalscheinwerfers dadurch wesentlich erhöht werden, daß der Reflektor aus einzelnen Spiegelsegmenten zusammengesetzt wird und diese Segmente so angeordnet werden, daß der eine Brennpunkt jedes Segments 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 Öffnungsverhältnis 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 F i g. 5 zusammenfällt. In diesem Fall kann an Stelle der einzelnen, äußeren Stufenlinsen 31 b bis 31g auch eine Stufenringlinse verwendet werden, die durch Rotation des in Fig. 4 sichtbaren Querschnitts oder z.B. der Linse31b um die optische Achse des Signalscheinwerfers entsteht. In diesem Fall wird das Sonnenlicht in Form eines Kreisrings auf der Blendenscheibe abgebildet, die dann zur Vermeidung von Phantomlicht in diesem Bereich lichtundurchlässig gemacht werden muß.

Bei der Anordnung der Erfindung auf Farbsignalscheinwerfer kann die farbbestimmende Substanz der Abschlußscheibe oder der Blendenscheibe oder beiden in passender Verteilung zugeordnet sein.

Claims

Patentansprüche:

1. Reflektor-Signalscheinwerfer mit das Reflektor-Phantomlicht verhindernder Blendenanordnung im scheinwerferinneren Strahlengang, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Linsensystem (11, 31) und in dessen Brennebene ein Blendensystem (12, 32, 42) aufweist, wobei die Blenden (12', 32'a bis 32'g, 42'a bis 42'g) auf diejenigen Querschnittsbereiche der Strahlen beschränkt sind, die Strahlung aus dem Außenraumbereich zwischen 7 und 66° zur Horizontalen empfangen.

2. Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die das Linsensystem bildende Abschlußscheibe (11, 31) oder ihre Einzellinsen (31a bis 31g) ein Öffnungsverhältnis von mindestens 1:1 und vorzugsweise von 1: 0,2 besitzt bzw. besitzen.

3. Scheinwerfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die das Linsensystem bildende Abschlußscheibe (11, 31) oder ihre Einzellinsen (31a bis 31g) als Stufenlinsen ausgebildet sind.

4. Scheinwerfer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzellinsen (31 b bis 31g) auf einem Kreis oder auf mehreren konzentrischen Kreisen angeordnet sind und daß sich im in der optischen Scheinwerferachse liegenden Zentrum der Abschlußscheibe (31) eine weitere Einzellinse (31a) befindet, die vorzugsweise unmittelbar von der Lichtquelle (35) ausgeleuchtet wird.

5. Scheinwerfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Einzellinse (31a) eine im Vergleich zu den äußeren Einzellinsen (31 b bis 31g) größere Brennweite besitzt und die Lichtquelle (35) im Brennpunkt dieser Einzellinse (31a) liegt.

6. Scheinwerfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Einzellinsen (31 & bis 31g) zu einer einzigen Ringlinse vereinigt sind.

7. Scheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blendenscheibe (12,32,42) in ihren lichtundurchlässigen Bereichen (12', 32', 42') mit einer Schicht versehen ist, die das von der Lichtquelle (15, 35) her auffallende Licht in einen solchen Bereich des Reflektors (16, 36) zurückwirft, von dem es wiederum in einen lichtdurchlässigen Bereich der Blendenscheibe (12, 32, 42) reflektiert wird.

8. Scheinwerfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blendenscheibe (12) in den lichtundurchlässigen Bereichen (12') eine erhöhte Wandstärke aufweist (Fig. 3).

9. Scheinwerfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blendenscheibe (12, 32, 42) in den lichtdurchlässigen Bereichen mit Streuelementen versehen ist.

10. Scheinwerfer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blendenscheibe (12, 32, 42) zumindest in den lichtdurchlässigen Bereichen farbig ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 819 791, 960 622, 258;
deutsche Gebrauchsmuster Nr. 1833151, 150.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen