DE3711394A1

DE3711394A1 - Reflektor fuer eine leuchte

Info

Publication number: DE3711394A1
Application number: DE19873711394
Authority: DE
Inventors: Werner Stoeckel-Menzel; Guenter Reister
Original assignee: ULLMANN ULO WERK
Current assignee: ULO FAHRZEUGLEUCHTEN GMBH, 73312 GEISLINGEN, DE
Priority date: 1987-04-04
Filing date: 1987-04-04
Publication date: 1988-11-03
Also published as: DE3711394C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Reflektor für eine Leuchte, insbesondere für eine Fahrzeugsignalleuchte, dessen Reflektorfläche in Teilflächen abgestuft ist, die insbesondere symmetrisch zur Reflektorachse liegen und zwischen denen inaktive Übergangsflächen vorgesehen sind, die radial zum Brennpunkt und zu der dort angeordneten Lampe verlaufen.

Es sind Reflektoren mit abgestuften Teilflächen bekannt, die gegenüber nicht abgestuften Reflektoren den Vorteil haben, daß sie flacher bauen und deshalb auch den Einbau in Leuchtengehäuse zulassen, in denen für einen nicht abgestuften Reflektor, beispielsweise von Parabelform, nicht ausreichend Platz zur Unterbringung bei einer erwünschten Erfassung eines bestimmten Lichtstromanteiles der Lampe gegeben ist. Bei den bekannten Bauarten wurde bisher gleichförmig abgestuft, d. h., daß die aktiven und inaktiven Zonen jeweils als konzentrische Kreise mit gleichem Abstand zueinander in der Projektionsebene ausgelegt wurden. Nachteil einer solchen Bauart ist jedoch die ungleichmäßige Ausleuchtung der Signalfläche, d. h. der Lichtscheibe, die von der innengelegenen Lampenzone aus nach außen schwächer wird, so daß die Signalfläche bzw. die Lichtscheibe innen hell und außen dunkel wirkt. Abgestufte Reflektoren sind daher trotz ihrer Vorteile in baulicher Hinsicht nachteilig in lichttechnischer Hinsicht und werden daher bisher nur dann eingesetzt, wenn der Verlust durch die Abstufungen und durch die dadurch entstehende ungleiche Lichtwirkung in Kauf genommen werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen abgestuften Reflektor der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine gleichmäßige Ausleuchtung der Signalfläche wie bei ungestuften Reflektoren, insbesondere bei Parabelreflektoren erreicht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß der Raumwinkelanteil der von der Lampe ausgehenden Lichtstromdichte für alle Teilflächen gleich groß gewählt wird.

Durch diese Ausgestaltung kann durch die raumwinkelgerechte Abstufung eine gleichmäßige Ausleuchtung wie bei einem ungestuften Reflektor erreicht werden. So wird beispielsweise bei Zugrundelegung von Parabelflächen eine gleichmäßige Ausleuchtung wie bei einem ungestuften Parabelreflektor erreicht, wobei allerdings das Leuchtdichte-Niveau entsprechend dem Verhältnis des Gesamtraumwinkels des Stufenreflektors zum Gesamtraumwinkel des Parabelreflektors geringer bleibt.

Je kleiner dabei das Verhältnis der inaktiven zu den aktiven Ringzonen gewählt wird, desto besser wird die Gleichmäßigkeit der Ausleuchtung hinsichtlich der Wahrnehmung der Dunkelzonen. Das Verhältnis inaktive zu aktive Ringzonen sollte stets kleiner als 1 bleiben, weil sonst die Dunkelzonen im ein- und ausgeschalteten Zustand der Leuchte vornehmlich in der Lichtscheibennähe, d. h. im Randbereich des Reflektors, unter Umständen durch eine Lupenwirkung der Lichtscheibenlinsen noch verdeutlicht, wahrgenommen werden können. Aus diesem Grund kann es sogar sehr vorteilhaft sein, das Verhältnis inaktive zu aktive Ringzonen im Zentralbereich anders als im Randbereich des Reflektors zu realisieren, wobei im Zentralbereich das Verhältnis etwa in der Größenordnung von 1, im Randbereich des Reflektors aber etwa in der Größenordnung von 1/5 oder kleiner gewählt werden kann.

Vorteilhaft ist es auch, die Projektionsflächen aller inaktiven Übergangsflächen, die in einer senkrecht zur Reflektorachse stehenden Ebene liegen, unter sich möglichst gleich groß auszulegen. Dies allerdings nur, wenn, wie bereits angedeutet, eine Lupenwirkung der Lichtscheibe im Randbereich nicht oder nicht extrem auftreten kann. Sind alle inaktiven Übergangsflächen in ihrer Projektion gleich groß ausgelegt, dann wird die von einem Betrachter bemerkbare, von den Übergangsflächen bewirkte örtliche Abdunklung gleichmäßig auf die gesamte Reflektorfläche verteilt wirken. Die Ausleuchtung der Signalfläche erscheint daher ebenso gleichmäßig wie bei einem nicht abgestuften Reflektor, auch wenn das Leuchtdichtenniveau geringer ist.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Reflektors ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen Reflektor gemäß der Erfindung,

Fig. 2 die Ansicht des Reflektors der Fig. 1, jedoch ohne die Lampe,

Fig. 3 eine schematische Darstellung zur Ermittlung des Raumwinkelanteiles und

Fig. 4 die vergrößerte Darstellung der Hälfte des Schnittes der Fig. 1 mit der senkrecht zur Reflektorachse stehenden Projektionsfläche.

In den Fig. 1 und 2 ist ein aus einer Ausgangsparabel (6) gebildeter Reflektor (2) gezeigt, der mehrere gegeneinander treppenförmig abgestufte Teilflächen (F₁, F₂ bis F _x) in der Form von Ringflächen aufweist, die gegeneinander durch Ringflächen (A₁, A₂ bis A _x) getrennt sind, welche im Gegensatz zu den Reflektorteilflächen (F₁ bis F _x), die so liegen, daß die vom Brennpunkt (4) der Lampe (1) kommenden Lichtstrahlen parallel zur Reflektorachse (3) reflektiert werden, auf radialen, vom Brennpunkt (4) ausgehenden Strahlen liegen, so daß sie nicht von dem von der Lampe (1) ausgesandten Licht getroffen werden.

Sowohl die Reflektorteilflächen (F₁ bis F _x) als auch die inaktiven Übergangsflächen (A₁ bis A _x) sind beim Ausführungsbeispiel konzentrisch zur Reflektorachse (1) angeordnet. Durch die konzentrische Abstufung der Reflektorteilflächen ergibt sich gegenüber der Ausgangsparabel (6), die strichpunktiert eingezeichnet ist, trotz gleicher projizierter Reflektorfläche eine Verminderung der Reflektorhöhe um die Größe (h _R), die an Einbautiefe gespart werden kann.

Sowohl die Reflektorteilflächen (F₁ bis F _x) als auch die Übergangsflächen (A₁ bis A _x) werden bei dem dargestellten neuen Reflektor in einer bestimmten Weise ermittelt, die dazu führt, daß der Reflektor (2) trotz Abstufung die gleich gute Ausleuchtung bewirkt, wie ein Reflektor, der aufgrund der Ausgangsparabel (6) ohne Abstufung gebaut und der Lampe (1) zugeordnet worden wäre, allerdings mit im Verhältnis der Raumwinkel Ω _St : Ω _P (Fig. 4) geringerem Leuchtdichteniveau, wie vorn beschrieben.

Alle Reflektorteilflächen (F₁, F₂ bis F _x) sind zu diesem Zweck so ausgelegt, daß jeweils der Raumwinkelanteil der von der Lampe (1) ausgehenden Lichtstromdichte für alle diese Teilflächen (F₁, F _x) gleich groß ist.

Die Fig. 3 zeigt schematisch die Ermittlung der Raumwinkelzonen bei einer Kugel. Dabei ist der Raumwinkel ω definiert als

wobei sr als Raumwinkelmaß "Steradiant" bezeichnet ist.
Der Gesamtraumwinkel einer Kugel ist

Wird, wie Fig. 3 zeigt, von einem bestimmten Winkel eine Kugelkalottenfläche aus der Kugel herausgeschnitten, ergibt sich hierfür der Raumwinkel

ω = 2 π (1 - cos γ)

Wird daher der Raumwinkel für eine Kugelzone berechnet, wie in Fig. 3 angedeutet ist, so ergibt sich

ω₁ = 2 π (1 - cos γ₁) und

ω₂ = 2 π (1 - cos γ₂)

Δω = ω₂ - ω₁ = 2 π (cos γ₁ - cos γ₂).

Im Beispiel der Fig. 4 wurden diese Raumwinkelzonen in Größe von Δω = 4% aufgeteilt, um die zur Verwirklichung des erfindungsgemäßen Reflektors notwendigen Schritte zu zeigen. Selbstverständlich kann Δω auch größer oder kleiner gewählt werden, wenn dies gewünscht ist.

Es ergibt sich durch diese Raumwinkelzone (Δω = 4%) folgendes:

ω _ges = 4 π = 12,56 sr Δω = 4% = 0,5024 sr = const.

Beginnt man daher mit der ersten Aufteilung am Fassungsloch bei einem Winkel von q₁ = 28° 18 Min. = 28,3° und läßt dann die erste Raumwinkelzone Δω = 4% beginnen, so ergibt sich

Der nächste Winkel

usw. bis γ _n. Die entsprechenden Winkel sind in der Fig. 4 eingetragen.

Je nach rückwärtiger Begrenzung und Lichtaustrittsfläche der Leuchte wird dann das entsprechende Parabelsegment gewählt, in Fig. 4 ausgehend von p/2 = 37 mm der Anfangsparabel F₁ bis p/2 = 50 mm der Endparabel (F _x). Das so erzielte Ergebnis zeigt Fig. 4, wo diese Winkel in den Längsschnitt durch die Leuchte eingetragen sind. Es entsteht so die Aufteilung der Reflektorteilflächen in die Ringflächen (F₁, F₂, F₃ bis F _x). Jede dieser Reflektorteilflächen erhält somit von der Lampe (1) den gleichen Lichtstromanteil.

Die inaktiven Übergangsflächen (A₁, A₂ bis A _x) werden auf eine andere Weise in ihrer Größe festgelegt. So kann beispielsweise, wie eingangs schon angedeutet, die Aufteilung so vorgenommen werden, daß das Verhältnis der inaktiven Teilflächen zu den aktiven Teilflächen im inneren Reflektorbereich, d. h. im Bereich der Lampe etwa wie 1 : 1 gewählt wird, während im äußeren Bereich dieses Verhältnis höchstens 1/5 beträgt.

Es ist aber auch möglich, wie dies in der Fig. 4 geschehen ist, daß jeweils die Projektion der Ringflächen in eine Ebene (5) die senkrecht zu der Reflektorachse (3) steht, für jede der inaktiven Übergangsflächen (A₁ bis A _x) zweckmäßigerweise gleich groß wird. Die effektive Größe dieser Ringflächen ist so zwar, wegen des verschiedenen Winkels zur Parabelachse, verschieden, jedoch die radial zur Reflektorachse verlaufende Projektionsfläche (a) ist für jede dieser Ringflächen gleich groß. Diese Projektionsflächen sind

Die Projektion aller Übergangsflächen (A₁ bis A _x) ergibt daher konzentrisch zur Reflektorachse (3) verlaufende Kreisringflächen mit der Projektionsfläche (a), die allerdings von der Reflektorachse (3) jeweils einen anderen, durch die Wahl der Größe der Teilreflektorflächen (F₁ bis F _x) bedingten radialen Abstand zueinander aufweisen. Aus Fig. 4 ist auch erkennbar, daß die absolute Größe der Übergangsflächen (A₁ bis A _x) von kleinerem Radius zum größeren Radius hin stets kleiner wird, weil sich die Lage der einzelnen Übergangsflächen jeweils zur Projektionsebene (5) verändert. Die Verdunkelungswirkung der inaktiven Teilflächen (A₁ bis A _x) bei der Abstrahlung des von der Lampe (1) reflektierten Lichtes ist aber für alle Übergangsflächen gleich. Der neue abgestufte Reflektor (2) kann beispielsweise aus Kunststoff hergestellt und innen verspiegelt werden.

Die durch die vorliegende Erfindung gegebene Lehre läßt sich, wie geschehen, zwar besonders vorteilhaft bei rotationssymmetrisch aufgebauten Reflektoren verwirklichen. Es ist aber auch möglich, nach analogen Gesichtspunkten asymmetrische Reflektoren herzustellen, welche die gleichen Vorteile wie symmetrische Reflektoren in bezug auf Einbauhöhe und Lichtwirkung erreichen können.

Claims

1. Reflektor für eine Leuchte, insbesondere für eine Fahrzeugsignalleuchte, dessen Reflektorfläche in Teilflächen abgestuft ist, die insbesondere symmetrisch zur Reflektorachse liegen und zwischen denen inaktive Übergangsflächen vorgesehen sind, die radial zum Brennpunkt und zu der dort angeordneten Lampe verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß der Raumwinkelanteil (Δω) der von der Lampe (1) ausgehenden Lichtstromdichte für alle Teilflächen (F₁, F₂ . . . F _x) jeweils gleich groß ausgelegt ist.

2. Reflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektionsflächen (a 1, a 2 . . .) aller Übergangsflächen (A₁, A₂ . . . A _x) auf eine senkrecht zur Reflektorachse (3) stehende Ebene (5) möglichst gleich groß sind.

3. Reflektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilflächen (F₁, F₂ . . . F _x) und die Übergangsflächen (A₁, A₂ . . . A _x) konzentrisch zur Reflektorachse (3) verlaufende Ringflächen sind.

4. Reflektor nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß alle Teilflächen (F₁, F₂ . . . F _x) Flächen eines Paraboloids sind.

5. Reflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis (A₁ : F₁) der inaktiven Übergangsflächen (A₁, A₂ . . . A _x) zu den aktiven Reflektorteilflächen (F₁, F₂ . . . F _x) im Lampenbereich größer ist als im Randbereich des Reflektors.