DE2647889C2

DE2647889C2 - Signalleuchte, insbesondere Rück- oder Sicherungsleuchte

Info

Publication number: DE2647889C2
Application number: DE2647889A
Authority: DE
Inventors: Knut Otto 6580 Idar-Oberstein Saßmannshausen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-10-22
Filing date: 1976-10-22
Publication date: 1982-06-03
Also published as: DE2647889A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Signalleuchte, insbesondere eine Rück- oder Sicherungsleuchte, deren Leuchtkörper im Brennraum eines, abgesehen von den auf der ίο reflektierenden Oberfläche vorhandenen Wölbungen (Erhöhungen und/oder Vertiefungen), parabolischen Hohlspiegelreflektors angeordnet ist

Diese bekannte Signalleuchte ist so konstruiert, daß sie kein störendes Streulicht aussendet und eine gleichmäßige Lichtverteilung gewährleistet ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese bekannte Signalleuchte dahingehend zu verbessern, daß sie bei niedrigem Energieverbrauch im Straßenverkehr für Verkehrsteilnehmer

a) auf große Entfernung deutlich sichtbar ist wenn sich die Verkehrsteilnehmer in Richtung der Leuchtenachse der Signalleuchte nähern und
deutlich sichtbar bleibt, wenn sich diese Verkehrsteilnehmer außerhalb der Achse der Signalleuchte nähern.

Eine Signalleuchte, insbesondere Rück- oder Sicherungsleuchte, beispielsweise eine Fahrradrückleuchte, ist nur dann praktisch verwendbar, wenn sie, bei mäßigem Energieverbrauch, beide Teilaufgaben in zufriedenstellender Weise löst:

Eine Signalleuchte, deren Lichtstrom ausschließlich parallel zur Leuchtenachse ausgerichtet ist, ist zwar auf weite Entfernung, aber nur in Richtung der Leuchtenachse erkennbar. Eine derartige, nur genau paralleles J5 Fernlicht aussendende Signalleuchte ist unbrauchbar, da für den Fahrer eines sich der Signalleuchte nähernden Fahrzeuges die Leuchte unsichtbar wird, sobald seine Blickrichtung von der Leuchtenachse abweicht.

Andererseits hat es auch keinen Sinn, den von der Lichtquelle ausgehender Lichtstrom gleichmäßig zu verteilet., um eine gleichmäßige Sichtbarkeit der Signalleuchte in alle Richtungen zu erzielen, da dann die Erkennbarkeit in Richtung der Leuchtenachse zu gering ist.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird bei einer Leuchte der eingangs genannten Art durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Diese Leuchte sendet in Richtung der Leuchtenachse ein Hauptlichtbpndel aus, welches nach deutschen Vorschriften zumindest einen im Querschnitt quadratischen Winkelbereich ausleuchtet, der sich 10 Grad nach oben, 10 Grad nach unten, 10 Grad nach rechts und 10 Grad nach links von der Fahrtrichtung erstreckt. Um einen derartigen öffnungswinkel von je 20 Grad in der Vertikalen und der Horizontalen zu erreichen, muß der öffnungswinkel eines zur Fahrtrichtung rotationssymmetrischen Lichtbündels mindestens etwa 28 Grad betragen.

In der Vergangenheit ging man davon aus, daß die Lichtstärke (gemessen in Candela) in diesem Lichtbündel möglichst gleichmäßig sein soll. Ist jedoch die für den Betrieb der Signalleuchte zur Verfügung stehende Energie begrenzt, wie dies z. B. bei Fahrrädern oder bei Pakrleuchten von Kraftfahrzeugen der Fall ist, welche £'5 auch bei langem Parken die Batterie nicht erschöpfen dürfen, so ist es zweckmäßiger, innerhalb des Hauptlichtbündels die Lichtstärken gesetzmäßig ungleichmäßig zu verteilen.

An einem Beispiel wird dies erläutert:

Auf einer zweispurigen Straße von 8 m Breite fährt ein Radfahrer in einem Abstand von 1 m vom rechten Straßenrand. Die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Radfahrer und einem nachfolgenden Personenkraftwagen ist besonders auf geraden Strecken in der Regel sehr hoch, wenn z. B. der Radfahrer mit 15 km/h und das Kraftfahrzeug mit 100 km/h fährt Wegen dieser hohen Geschwindigkeitsdifferenz wird der Radfahrer vom nachfolgenden Kraftfahrzeug in der Regel schneller erreicht als ein anderes Kraftfahrzeug, so daß die Rückleuchte des Fahrrades besser und weiter sichtbar sein müßte als die eines Kraftfahrzeuges. Da jedoch dem Radfahrer weniger Energie zur Verfügung steht als dem Kraftfahrzeug, ist nach dem derzeitigen Stand der Technik letzteres mit einer stärkeren Rückleuchte ausgerüstet

Selbst wenn man berücksichtigt daß derart schnelle Kraftfahrzeuge, wenn Gegenverkehrt fehlt, nicht genau innerhalb ihrer Fahrbahnhälfte fahren, drnn reicht ein rotationssymmetrischer öffnungswinkel des Hauptlichtbündels der Leuchte bis 2° bis zu einer Annäherung des nachfolgenden Fahrzeuges an die Schlußleuchte des Fahrrades auf etwa 170 m aus. Der Bereich bis zu einem öffnungswinkel der Schlußleuchte von 5° reicht bis zu einer Annäherung auf ca. 70 m aus. Der dann folgende Bereich mit einem öffnungswinkel bis 10° erfaßt das Auge des nachfolgenden Fahrers bei einer Annäherung bis etwa 17 m. Anders ausgedrückt: Die Augen des nachfolgenden Fahrers befinden sich bei einer Annäherung an die Schlußleuchte des vorausfahrenden Fahrzeuges bis an ca. 70 m heran im Bereich des öffnungswinkels der Schlußleuchte bis 2°, von 170 m bis etwa 70 m im Öffnungswinkel von 2° bis 5^C und von 70 m bis etwa 17 m im öffnungswinkel von 5° Grad bis 10°.

Bei derartigen Überlegungen spielen noch andere Faktoren mit wie beispielsweise die Krümmung der Straße, unterschiedliche Straßenbreite, unterschiedliches Fahrverhalten, etwaiger Gegenverkehr usw. Beispielsweise ist die Relativgeschwindigkeit zwischen einem Radfahrer und einem sich diesem von hinten nähernden Kraftfahrzeug um so geringer, je stärker die Straßenkrümmung ist; mit zunehmender Krümmung der Straße und somit mit zunehmendem Winkel zwischen der Achse der Fahrradrückleuchte und der Blickrichtung nimmt somit die für eine Erkennbarkeit der Rückleuchte erforderliche Helligkeit ab.

Die Signalleuchte, deren Hohlspiegelreflektor, Leuchtkörper und Wölbungen in der angegebenen Weise dimensioniert sind, sendet ein rotationssymmetrisches Lichtbündel aus, dessen Leuchtkraft für den Beobachter vom Rand zur Achse hin kontinuierlich zunimmt.

Rechnet man mit der »mittleren Höhe aller Wölbungen« bzw. dem »mittleren kleinsten Basisdurchmesser« aller Wölbungen, so schließt diese Möglichkeit einzelner Starker Abweichungen von den Mittelwerten ein. Eine bessere Lichtverteilung erhält man jedoch, wenn man die Abweichungen von den Mittelwerten 6n möglichst gering hält Die besten Ergebnisse erzielt man, wenn die Höhe der Wölbungen 3% bis 12% ihres kleinsten Basisdurchmesser beträgt.

Es ist weiterhin von Vorteil, wenn die größte Ausdehnung der Projektion des Leuchtkörpers auf eine Ebene senkrecht zur Richtung seiner größten Ausdehnung mindesten« 25% der mittleren Höhe aller Wölbungen, vorteilhaft der Höhe jeder einzelnen Wölbung, beträgt

Gute Ergebnisse erzielt man, wenn die Flächen der Wölbungen Kugelkalotten sind, wobei der Krümmungsradius dieser Kugelkalotten zwischen 20% und 80% des Abstands der Mitte des Brennraumes zum Scheitelpunkt des parabolischen Hohlspiegelreflektors groß ist

Zur Steuerung der Lichtverteilung kann es vorteilhaft sein, wenn die Flächen der Wölbungen Ausschnitte aus Ellipsoiden oder ellipsoidartigen Flächen sind und der Grundriß der Wölbungen länglich, vorteilhaft etwa elliptisch ist

Auch können bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung die Wölbungen in Form von die Achse des Hohlspiegelreflektors konzentrisch umgebenden Ringen ausgebildet sein. Wenn man bei einer derartigen Ausführung den Anteil des im wesentlichen zur Reflektorachse parallelen Lichts weiter erhöhen will, kann man diese Ringe durch Flächenbereiche unterbrechen, welche die Orientierung der ungestörten Paraboloidfläche haben.

Um eine Leuchte herzustellen, welche eine Lichtverteilungskurve hat die insbesondere Beobachter auf große Entfernungen warnen soll, hat es sich bewährt, wenn die Summe der Basisflächen der Wölbungen 40% bis 95% der theoretischen Fläche des Hohlspiegelreflektors beträgt. Unter der »theoretischen Fläche« ist dabei diejenige Fläche zu verstehen, mit welcher der Hohlspiegolreflektor reflektieren würde, wenn er keine Wölbungen aufwiese. Von dieser ursprünglichen Paraboloidfläche verbleiben also 60% bis 5% als »ungestörte Paraboloidfläche«, der Rest ist mit Wölbungen besetzt.

Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit, die Lichtintensität in Richtung der Achse zu verstärken, besteht darin, die Wölbungen mit einer zu ihrer Basisfläche parallelen ebenen Fläche zu versehen.

Da es bei der Leuchte auf die genauen Abmessungen der einzelnen Teile und auf ihre präzise räumliche Zuordnung sehr genau ankommt, sollten kleine Toleranzen eingehalten werden. Hierzu ist es vorteilhaft, die Leuchte als sogenannte sealed-beam- Einheit herzustellen.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine an einer erfindungsgemäßen Leuchte gemessene Verteilung der Lichtstärke über die Blickrichtungen,

Fig. la die Verkehrssituation eines sich einem Fahrrad nähernden Kraftfahrzeuges,

F i g. 2 einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Leuchte,

F i g. 3 die Ansicht des Gegenstandes der F i g. 2 von rechts,

F i g. 4 ein Detail der F i g. 2 in vergrößerter Darstellung,

F i g. 5 den Grundriß einer elliptischen Wölbung,

Fig.6 einen Schnitt durch den Gegenstand der F i g. 5 längs der Linie A-B,

F i g. 7 eine Ansicht entsprechend F i g. 3, mit ringförmigen Wölbungen, sowie

F i g. 8 und 9 zwei Ausführungsformen des Leuchtkörpers.

Im Punkt 18 der F i g. 1 befindet sich eine Leuchte, die im wesentlichen in Richtung der Reflektorachse 14 ausstrahlt. Die Winkel der Blickrichtungen zur Leuchte IS sind von der Reflektorachse 14 (Blickrichtung OGrad) aus gemessen und rundherum am Rande in Grad angegeben. Um die Leuchte 18 herum sind konzentrische Kreislinien eingezeichnet, wobei jeweils

der Abstand zweier stark eingezeichneter Kreise ein Candela bezeichnet. Die stark ausgezogene Kurve 24 gibt dann die Abhängigkeit der bei der Leuchte 18 gemessenen Lichtstärke, in Candela, vom Blickwinkel an. Man erkennt, daß die Lichtstärke bei einem öffnungswinkel von 28 Grad (Blickwinkel 14 Grad) etwa 2 Candela beträgt, bei einem öffnungswinkel von 20 Grad (Blickwinkel 10 Grad) bereits 4 Candela, bei einem öffnungswinkel von 10 Grad (Blickrichtung von 5 Grad) 6 Candela, bei einem Öffnungswinkel von 5 Grad (Blickrichtung von 2,5 Grad) 13 Candela und in der Reflektorachse (Blickrichtung OGrad) schließlich sogar 20 Candela. Die Steigerung der Lichtstärke von außenliegenden Blickrichtungen zu der genau in der Reflektorachse 14 liegenden Blickrichtung ist sehr groß und bewirkt eine angenähdert gleichmäßige Sichtbarkeit der Leuchte in verschiedenen in diesem Zusammenhang in Frage kommenden Entfernungen von derselben.

Fig. la zeigt nahe dem rechten Straßenrand 30 den Radfahrer 32, dessen Rücklicht 18 mit einem öffnungswinkel von 28 Grad strahlt. Von hinten nähert sich dem Radfahrer 32 ein Kraftfahrzeug 34, dessen Fahrer 36 sich auf dem Fahrbahnmittelstreifen 38 befindet. Die Entfernungen des Kraftfahrzeuges 34 zum Radfahrer 32 sind auf dem Mittelstreifen, das heißt, auf der Fahrtlinie des Fahrers des Kraftfahrzeuges, gemessen. Der Blickwinkel ist der Winkel zwischen der Fahrtlinie 40 des Radfahrers 32 und der Blickrichtung 42 des Fahrers 36 auf das Rücklicht 18.

In F i g. 2 ist die Leuchte schematisch im Axialschnitt dargestellt. Fig.4 zeigt vergrößert ein Detail der gleichen Leuchte. Im Brennraum 20 des parabolischen Hohlspiegelreflektors 4 ist ein Leuchtkörper 2 innerhalb der Glühlampe 3 angeordnet Die Innenfläche des Reflektors 4 trägt Wölbungen 6, die in F i g. 2 und F i g. 3 (in einem kleinen Ausschnitt der Reflektorfläche) nur schematisch dargestellt sind; Fig.4 dagegen zeigt etwas größer die Anordnung einer Wölbung 6 in der ungestörten Paraboloidfläche 8 des Reflektors 4.

In Fig.5 und 6 ist eine Wölbung dargestellt, deren Fläche ein Ausschnitt aus einem Ellipsoid ist. D;e Grundfläche dieser Wölbung entsteht mathematisch durch die Verschneidung dieses Ellipsoids mit der Paraboloidfläche des parabolischen Reflektors 4. Im Rahmen der interessierenden Toleranzen ist diese Verschneidung eine Ellipse und als solche in F i g. 5 als Grundriß der Wölbung 6 dargestellt.

Die elliptische Basisfläche 12 der in Fig.5 und 6 dargestellten Wölbung hat einen kleinsten Durchmesser d und einen größten Basisdurchmesser, der hier nicht interessiert Weiterhin hat die Wölbung, wie in F i g. 4 und insbesondere in Fig.6 ersichtlich, eine Höhe h. Diese ist der Abstand des höchsten Punktes der Wölbung von der Basisfläche 12 und beträgt 3% bis 12%, vorteilhaft 3,5% bis 8% und vorzugsweise 4% bis 6% des kleinsten Basisdurchmessers d.

Gemäß Fig.6 ist die Spitze der Wölbung 6 abgeschnitten, so daß diese Wölbung eine zu ihrer Basisfläche 12 parallele ebene Fläche 16 trägt, um die Lichtintensität in Richtung der Reflektorachse 14 zu verstärken. Diese ebene reflektierende Fläche ist in Fig.5 in Draufsicht als Allipse sichtbar. Die auch für diesen Fall eingezeichnete Höhe h ist diejenige Höhe der Wölbung 6, die gemessen wurde ohne die Abschneidung in der ebenen Fläche 16 zu berücksichtigen.

In F i g. 6 ist auch der Krümmungsradius r der Fläche

der Wölbung 6 angegeben. Dieser Krümmungsradius ist genaugenommen, nur dann über die gesamte Fläche der Wölbung 6 konstant, wenn diese — abweichend vom Ausführungsbeispiel der Fig.6 — als Kugelkalotte ausgebildet ist.

In den dargestellten Figuren sind die Wölbungen als Erhöhungen, also sozusagen als positive Wölbungen dargestellt. In gleicher Weise könnten »negative Wölbungen« Vertiefungen anstelle oder neben den

ίο Erhöhungen verwendet werden. Die Tiefe einer derartigen Vertiefung hätte dann das Maß der »Höhe der Wölbung«,

Im dargestellten Ausführungsbeispiel der Fig.5 und 6 beträgt die Höhe Λ der dargestellten Wölbung 4% des

is kleinsten Basisdurchmessers d der dargestellten Wölbung. Dieser Zahlenwert liegt innerhalb der optimalen Grenzen gemäß Anspruch 1.

Der F i g. 4 ist auch der Abstand /des Scheitels 10 des parabolischen Hohlspiegelreflektors 4 von der Mitte seines Brennraums 20 zu entnehmen. Der kleinste Basisdurchmesser d der in F i g. 4 dargestellten Wölbung 6 beträgt 38% des Abstands des Scheitels 10 vom Brennraum 20. Der Krümmungsradius rder Wölbung 6 beträgt hier 75% des Abstandes f.

Fertigungstechnisch ist -is in manchen Fällen einfacher, die Wölbungen gemäß Fig.7 als Ringe 22 auszubilden, die konzentrisch die Achse 14 des Hohlspiegelreflektors 4 umgeben. Man kann sich die in F i g. 4 dargestellte Wölbung 6 als Radialschnitt durch einen derartigen Ring denken, wobei dieser vorteilhaft als Toroidfläche ausgebildet ist. In diesem Fall ist der »Basisdruchmesser dder Wölbung (6)« gleich der Breite des Ringes (22).

Aus F i g. 4 und 6 ist ersichtlich, daß die Wölbungen 6

in der Oberfläche 8 des parabolischen Reflektors angeordnet sind und daß die Oberfläche 8 des Reflektors, abgesehen von den die genannte Wölbungen 6 tragenden Bereichen ungestört paraboloidförmig ausgebildet ist. Das Verhältnis zwischen der Summe der

Bastsflächen 12 der Wölbungen 6 zur verbleibenden ungestörten Paraboloidfläche 8 bestimmt wesentlich die Intensität des Lichtbündels in der Nähe der Reflektorachse 14, wobei dieser Teil des Lichtbündels zusätzlich durch zur Basisfläche 12 parallele ebene Flächen 16 verstärkt werden kann.

Auch kann eine Verstärkung dieses Teils des Lichtbündels dadurch erzielt werden, daß zwischen den Ringen mehr oder minder breite Bereiche ungestörter Paraboloidflächen verbleiben und/oder daß die Ringe

so durch ungestörte Paraboloidflächen unterbrochen sind

Die Fig.8 und 9 zeigen zwei Ausführungsformen

eines einfach gewendelten Leuchtkörpers Z Der größte

Abstand zweier Punkte des leuchtenden Bereiches des Leuchtkörpers beträgt b. Die Verbindungslinie der

beiden Punkte des leuchtenden, das heißt wirksamen Abschnitts des Leuchtkörpers 2 sei als die »Richtung seiner größten Ausdehnung tx< bezeichnet Man denke sich eine Ebene senkrecht zu dieser »Richtung der größten Ausdehnung« und projeziere den Leuchtkörper

2 auf diese Ebene. In einfachen Fällen erhält man als Projektion eine im Umriß etwa rechteckige Figur, und dieses Rechteck ist in den Fig.8 und 9 in die Zeichenebene umgeklappt Die größte Ausdehnung s dieses Rechteckes-beträgt dann mindestens 25% der Höhe der Wölbung 6 bzw. des Mittelwertes der Höhen aller Wölbungen 6.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Signalleuchte, insbesondere Rück- oder Sicherungsleuchte, deren Leuchtkörper im Brennraum eines, abgesehen von den auf der reflektierenden Oberfläche vorhandenen Wölbungen (Erhöhungen und/oder Vertiefungen), parabolischen Hohlspiegelreflektors angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,

daß die mittlere Höhe faller Wölbungen (6) 3% bis 12% des mittleren kleinsten Basisdurchmessers (d) aller Wölbungen (6) beträgt daß die mittlere Höhe (h) aller Wölbungen (6) kleiner ist als die Hälfte des größten Abstandes (b) zweier Punkte des Leuchtkörpers (2) und

daß die größte Ausdehnung (s) der Projektion des Leuchtkörpers (2) auf einer Ebene senkrecht zur Richtung seiner größten Ausdehnung (b)mindestens 25% der mittleren Höhe (h) aller Wölbungen (6) beträgt.

2. Signalleuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (h) der Wölbungen (6) 3% bis 12% ihres kleinsten Basisdurchmessers (d) beträgt.

3. Signalleuchte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere kleinste ßasisdurchmesser (d) aller Wölbungen (6) bis zu 40% des Abstandes (f) des Scheitels (10) des parabolischen Hohlspiegelreflektors (4) von der Mitte seines Brennraumes (20) beträgt.

4. Signalleuchte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die größte Ausdehnung (s) der Projektion des Leuchtkörpers (2) auf eine Ebene senkrecht zur Richtung seiner größten Ausdehnung (b) mindestens 25% der Höhe jeder einzelnen Wölbung (6) beträgt.

5. Signalleuchte nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen der Wölbungen (6) Kugelkalotten sind, wobei der Krümmungsradius (r) dieser Kugelkalotten zwischen 20% und 80% des Abstandes (f)der Mitte des Brennraumes (20) zum Scheitelpunkt (10) des parabolischen Hohlspiegelreflektors (4) groß ist.

6. Signalleuchte nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen der Wölbungen (6) Ausschnitte aus Ellipsoiden oder ellipsoidartigen Flächen sind und daß der Grundriß (12) der Wölbungen (6) länglich ist.

7. Signalleuchte nach mindestens Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundriß (12) der Wölbungen (6) etwa elliptisch ist.

8. Signalleuchte nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wölbungen (6) in Form von die Achse (14) des Hohlspiegelreflektors konzentrisch umgebenden Ringen (22) ausgebildet sind.

9. Signalleuchte nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (22) durch Flächenbereiche unterbrochen sind, welche die Orientierung der ungestörten Paraboloidfläche (8) haben.

10. Signalleuchte nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Basisflächen (12) der Wölbungen (6) 40% bis 95% der theoretischen Fläche des Hohlspiegelreflektors (4) beträgt.

11. Signalleuchte nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Wölbungen (6, 22) eine zu ihrer Basisfläche (12) parallele ebene Fläche

(16) tragen, um die Lichtintensität in Richtung der Reflektorachse (14) zur verstärken.