DE2521908A1

DE2521908A1 - Scheinwerfer mit kleiner austrittspupille

Info

Publication number: DE2521908A1
Application number: DE19752521908
Authority: DE
Inventors: Helmut Dr Ing Naumann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-05-16
Filing date: 1975-05-16
Publication date: 1976-12-02

Description

Scheinwerfer mit kleiner Austrittspupille Die Erfindung betrifft Scheinwerfer, insbesondere für Fahrzeuge zur Beleuchtung der vor ihnen liegenden Fahrbahn, mit einer Lichtquelle von mindestens 5000 Stilb Leuchtdichte, und die eine Fläche der Austrittspupille von höchstens 2 cm2 haben, nach Patent 24 61 9l809 ; sie sind dadurch gekennzeichnet, dass in den Strahlengang zwischen Lichtquelle und Austrittspupille ein stabartiger Lichtleiter eingeschaltet ist0 Der Vorteil der Scheinwerfer nach Patent 24 61 918o9 besteht darin, dass die Austrittspupille schon aus geringem Abstande einem Entgegenkommenden punktartig erscheint, wobei zwar momentan unangenehme Blendung eintritt, infolge der Reizung nur weniger Netzhautelemente aber keine Nachwirkung der Blendung, also kein Nachbild. Sofort nach dem Ende der Einwirkung des Scheinwerfers auf das Auge ist es wieder sehtüchtig. Bei einer technischen Ausführung des Scheinwerfers wird eine räumlich kleine Lichtquelle hoher Leuchtdichte mit mässiger Vergrösserung in den für die Austrittspupille bestimmten Raum aagebildete Die vorliegende Erfindung besteht nun darin, die Lichtquelle samt Zuleitungen und dem ihre Abbildung erzeugenden System, also einem Linsen oder Spiegelkondensor, nicht in einem Gehäuse als Scheinwerfer an der Vorderfront des Fahrzeuges anzubringen, sondern an beliebiger, vorzugsweise besser geschützter Stelle im Innern des letzteren, und den Lichtstrom durch einen homogenen oder vielfaserigen Lichtleiter an den für den Scheinwerfer üblichen Ort der Fahrzeugfront zu leiten. Dort befindet sich - zumindest bei einer einfachen Ausführungsform - nur das Ende des Lichtleiters ohne weitere elektrische oder optische Teile, nur mit einigen festen mechanischen Elementen Durch einen der Lichtquelle benachbarten Kondensor wird ein Bild derselben vergrössert in der Eingangsfläche des Lichtleiters entworfen; wenn es sich um einen homogenen stabartigen Leiter handelt, sollte diese Fläche und damit der Querschnitt des Lichtleiters nicht wesentlich grösser als dieses Bild sein.
Denn durch die vielfältigen Reflexionen im Lichtleiter wird sein Querschnitt im Verlauf der Lichtdurchleitung homogen mit Strahlung erfüllt; die Struktur des Lichtquellenbildes geht verloren, und die Leuchtdichte der Strahlung am Ausgang des Lichtleiters entspricht dem Mittelwert der an sich ungleichförmigeh Leuchtdichteverteilung im Lichtquellenbild. Wird dagegen ein vielfaseriger Lichtleiter benutzt, so erscheint das Lichtquellenbild am Leiterausgang in gleicher Art wie vor dem Eingang; die Leuchtdichteverteilung ist also - von den Absorptionsverlusten im Lichtleiter abgesehen - unverändert erhalten.
Der den Ausgang des Lichtleiters verlassende Lichtstrom kann unmittelbar auf die vor dem Fahrzeug gelegene Fahrbahn gerichtet werden. Die im wesentlichen rotationssymmetrisch um die geometrische Achse des Lichtleiters ansutreffende Helligkeitsverteilung im Fahrbahnraum entspricht aber nicht den Anforderungen an eine zweckmässige Ausleuchtung desselben, Jedenfalls nicht im Hinblick auf entgegenkommende Verkehrsteilnehmer. Bas Bündel muss im allgemeinen insbesondere nach oben scharf abgeschnitten sein, also - wie beim herkömmlichen Fahrlicht - einen sehr unvermittelten Übergang von maximaler zu minimaler Helligkeit bieten. So gehört es zur Erfindung, vor der Austrittspupille des Lichtleiters einen nach vorn offenen Kanal vorzusehen, dessen Querschnitt etwa dem des erforderlichen Lichtbündels entspricht; dieses Bündel wird durch die Schatterwirkung der Kanalwände beschnitten. Die davon betroffenen Lichtstromanteile können - insbesondere zur Verstärkung des Fernlichtes - dadurch nutzbar gemacht werden, dass die Innenflächen der Kanalwände mindestens teilweise verspiegelt sind, und dass darüber hinaus diese Wände gekrüümt sind, bevorzugt konvex zylindrisch mit quer liegender Zylinderachse. Zusätzlich können dem Kanal an seinem fahrbahnseitigen Ende noch schattenwerfende etwa senkrecht zur Lichtrichtung stehende Blenden vorgesetzt sein.
Die Helligkeit des aus einem homogenen Lichtleiterstab austritt tenden Bündels nimmt nicht monoton von der Achse nach den seitlichen Bereichen ab, sondern unter erheblichetäumlichen Schwankungen; auf einem Auffangschirm entsteht eine beinahe sehiesscheiben-artige Helldunkelverteilung. Sie ist durch unvermeidliche Unsymmetrien auch im genauest zylindrischen Lichtleiter und durch Interferenzerscheinungen bedingt. Diese Erscheinung wird unterdrückt, indem dem Lichtleiter eine sammelnde Brechkraft vorgesetzt wird, zweckmässig in Form einer konvexen Abschlussfläche; sie bildet einen Querschnitt des Lichtleiters nahe seinem Ende ab, in dem bereits eine homogene Ausleuchtung vorhanden ist.
Das Ende des Lichtleiters kann somit die Austrittspupille des Scheinwerfers darstellen; es kann aber auch insbedondere durch einen Linseniondensor in die endgültige Austrittspupille abgebildet werden, was zweckmässig in mindestens nahezu wahrer Grösse geschieht Dann können schattenwerfende Blenden zwischen nicht leiter und Kondensor eingefügt werden, die - wie im Hauptpatent unter Teil ao beschrieben - in grossem Abstand in Richtung Fahr" bahn abgebildet werden. Der Scheinwerfer besteht dann aus dem Ende des Lichtleiters, ein dieses abbildende Linsensystem und den Bündel querschnitt bestimmende mechanische Teile, zweckmässig in einem Gehäuse mit einer die Austrittspupille umschliessenden Lichtaustrittsöffnung, die zugleich einen Luftstrom austreten lässt, der anstelle eines Abschlussglases jegliche Verschmutzung vom Scheinwerfer fernhält, Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die gleiche Lichtquelle mehrere - bevorzugt zwei -gleichartige Scheinwerfer speisen kann, die in üblicher Weise nebeneinander an der Front des Fahrzeuges angebracht sein können.
Die Licht quelle ist also von beispielsweise zwei Sammelsystemen eingeschlossen, die sie in die Eingangsflächen ebensovieler Lichtleiter abbilden, welche ihrerseits zur Umlenkung der Nicht ströme in die Fahrrichtung gekrümmt sein könnens FEr diese Umlenkung können aber auch Planspiegel oder torische Hohlspiegel benutzt werden, die gleichzeitig die Lichtquelle oder ihr Zwischenbild weiter abbilden0 Dadurch kann die Lichtquelle in geschützter Lage im Fahrzeug, beispielsweise hinterm Armaturenbrett, untergebracht werden.
Durch weitere Lichtleiter, deren Ausbildung im einzelnen nicht zur vorliegenden Erfindung gehört, können weitere Teile des Fahrzeuges beleuchtet werden, etwa Skalen von Mess- und Anzeigegeräten.
Schliesslich können in den Strahlengang des Scheinwerfer-Lichtweges an geeigneter Stelle Polarisatoren eingefügt werden0 In den Figuren 1 und 2 sind Beispiele der Erfindung schematisch dargestellt.
Die Licht quelle 1 , etwa eine Quecksilber-Hochdrucklampe, sendet erhebliche Anteile ihres Lichtstromes durch zwei Linsenkondensoren 21 , 22 zu reellen Bildern, zo Bo bei 11 , und damit zu zwei Fahrzeugscheinwerfern; dargestellt ist nur der Aufbau eines derselben. Das Lichtquellenbild 11 liegt in der Eingangsfläche eines Lichtleitstabes 3 , der - nicht gezeichnet - gekrümmt sein kann, und von dem nur der Anfangsteil 3 a und abgebrochen der Endteil 3 b dargestellt sind. Letzterer trägt eine konvexe Ausgangsfläche 31 , die einen Teil der Gehäuses wand 7 des an der Fahrzeugfront angebrachten Scheinwerfers bildet. Diese Fläche wird durch die Linsen 41 , 42 bei 111 in der Austrittspupille in einer Öffnung des Gehäuses 7 abgebildet. In den Strahlengang kann eine Polarisationseinrichtung 6 eingefügt sein. Eine quer zum Strahlengang stehende undurchfl sichtige Blende 51 wird durch die Linsen 41 , 42 in weitem Abstand auf die Fahrbahn abgebildet; weitere in der gleichen Ebene anzuordnende den Bündel querschnitt beeinflussende Elemente wurden nicht dargestellt. Mit 8 ist eine Zuführung für Druckluft bezeichnet, die durch die Austrittspupille bezw. Gehäuseöffnung bei 111 austritt und das Eindringen von Schmutz usw. unterbindet. Mit 91 , 92 sind die Anfänge weiterer Lichtleiter benannt, die Strahlung zu nicht dargestellten seilen des Fahrzeuges führen.
Anstelle des Gehäuses 7 mit den Teilen 41 , 42 , 6 , 5 kann gemäss Figur 2 ein im Langsschnitt gezeigter Kanal von im wesentlichen rechteckigem Querschnitt tre>n, dessen Wände lol , 102 innen spiegeln und darüber hinaus konvex nach innen gekrümmt sein können. Weiterhin kann der Querschnitt des Lichtbiindels durch querstehende Blenden 5 unmittelbar beeinflusst werden0 Auch hier ist mit 8 die Zuführung für Druckluft bezeichnet, die nach vorn aus dem Kanal austritt und ihn von Schmutz freihält.

Claims

Patent ansprüche

= = ~ = = = = ~ = = = = ~ = ~ ~ = 3 Scheinwerfer, insbesondere für Fahrzeuge zur Beleuchtung der Fahrbahn, mit einer Lichtquelle von mindestens 5000 Stilb Leuchtdichte und einer Fläche der Austrittspupille von höchstens 2 cm2, nach Patent 24 61 91809 , dadurch gekennzeichnet, dass ir; den Strahlengang zwisc hen Lichtquelle ( 1 ) und Austrittspupille ( 111 ) ein stabartiger Lichtleiter ( 3 a 3 b ) eingefügt ist.

2) Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter zwischen einem Sammelsystem ( 21 ) und der Austrittspupille ( 111 ) angeordnet isto 3) Scheinwerfer nach Anspruch 1 und 2 , dadurch gekennzeichnet, dass in dem der Lichtquelle ( 1 ) zugewandten Ende ( 11 ) des Lichtleiters ( 3 a , 3 b ) ein Bild der Lichtquelle erzeugt wird.

4) Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der den Lichtleiter verlassende Lichtstrom durch einen nach vorn offenen Kanal mit bevorzugt rechteckigerp Querschnitt geleitet wird, dessen Wände ( lol , lc2 ) mindestens teilweise innen spiegeln.

5) Scheinwerfer nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die innen spiegelnden Ende gekrümmte, insbesondere konvexe zylindrische Spiegel sind.

6) Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Richtung des austretenden Lichtes schattenwerfende Blenden ( 5 ) vorgesehen sind.

7) Scheinwerfer nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das der Austrittspupille zugewandte Ende des Lichtleiters ( 31 ) eine sammelnde Brechkraft aufweist.

8) Scheinwerfer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende des Lichtleiters ( 3 b ) durch ein Sammelsystem ( 41 , 42 ) in die Austrittspupille ( 111 ) abgebildet wird.

9) ScheineSrfer nach Anspruch 1 und 8 , dadurch gekennzeichnet, dass das Ende des Lichtleiters ( 31 ) in etwa wahrer GrUsse abgebildet wird.

lo) Scheinwerfer nach Anspruch 1 und 8 , dadurch gekennzeichnet, dass schattenwerfende Blenden ( 51 ) zwischen Lichtleiter ( 3 b ) und Sannelsystem ( 41 , 42 ) vorgesehen sind, die von diesem in Richtung auf die Fahrbahn abgebildet werden.

11) Scheinwerfer nach Anspruch 1 und 2 , dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Sammelsysteme ( 21 , 22 ) der Lichtquelle ( 1 ) benachbart sind , die ebensoviele Scheinwerfer speisen 12) Scheinwerfer nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter ( 3 a , 3 b ) bevorzugt rechtwinkelig gebogen ist.

19) Scheinwerfer nach Anspruch 1 und 8 , dadurch gekennzeichnet, dass sich am Orte der Austrittspupille ( 111 ) eine Blendenöffnung befindet, die zugleich Diese für einen mit dem Licht austretenden Luftstrom ist.

14) Scheinwerfer nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass weitere Lichtleiter vorgesehen ( 91 , 92 ) sind, die restliche Lichtstromanteile der Lichtquelle ( 1 ) zu Bauteilen des nkrzeuges leiten, z. Be zu Skalen von Mess- oder Anzeigegeraten0 15) Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Strahlengang eine Polarisationseinrichtung ( 6 ) eingefügt ist.