DE511572C

DE511572C - Headlights

Info

Publication number: DE511572C
Application number: DEC36349D
Authority: DE
Original assignee: MARTHA WOOD CAUGHLAN GEB WOOD
Current assignee: MARTHA WOOD CAUGHLAN GEB WOOD
Priority date: 1925-03-06
Filing date: 1925-03-06
Publication date: 1930-11-15

Description

Scheinwerfer Gegenstand der Erfindung ist ein Scheinwerfer mit einer punktartigen Lichtquelle, von der nach allen Richtungen Strahlen ausgehen. Ein kleiner Bruchteil dieser Strahlen geht durch eine am vorderen Ende des Scheinwerfers angeordnete öffnung unmittelbar nach außen und breitet sich kegelförmig aus. Der obere Teil des Scheinwerfers ist in an sich bekannter Weisse als abgestumpftes Halbellipsoid ausgebildet, und die punktförmige Lichtquelle ist im hinteren Brennpunkt dieses Halbellipsoids angeordnet. Infolgedessen werden nach einem bekannten optischen Gesetze alle nach oben gehenden, einmal zurückgeworfenen Lichtstrahlen durch den vorderen Brennpunkt des Halbellipsoids geleitet und breiten sich von diesem unterhalb einer durch beide Brennpunkte gelegten, waagerechten Hauptebene allseitig aus und beleuchten mit ungefähr i8o° waagerechter Streuung den Vordergrund sowie auch die entfernteren Teile der Fahrstraße.Headlight The invention relates to a headlight with a point-like light source from which rays emanate in all directions. A little A fraction of these rays goes through one located at the front end of the headlamp opening directly outwards and spreads out in a cone shape. The upper part of the headlight is known as a truncated semi-ellipsoid formed, and the point-shaped light source is this in the rear focus Arranged semi-ellipsoids. As a result, according to a well-known optical laws all rays of light going up, once reflected, through the front one Focal point of the semi-ellipsoid guided and spread from this below a through both focal points, horizontal main plane laid out on all sides and illuminate the foreground as well as the more distant ones with about 180 ° horizontal scattering Parts of the driveway.

Der untere Teil des Scheinwerfers ist so gestaltet, daß die von diesem Teile zurückgeworfenen Lichtstrahlen unterhalb der genannten waagerechten Hauptebene sämtlich in waagerechten Ebenen, theoretisch mit 18o° waagerechter Streuung, austreten. Dadurch wird erreicht, daß die vor dem Scheinwerfer liegende Straße auf große Entfernung und in ausreichender Breite hell erleuchtet wird, ohne daß irgendwelche Lichtstrahlen nutzlos nach oben zerstreut werden oder gar blendend auf entgegenkommende Fußgänger, Tiere oder Fahrzeugführer wirken. Um die Lichtstrahlen in der beschriebenen Weise waagerecht zum Austreten zu bringen, ist gemäß der Erfindung der untere 'teil des Scheinwerfers die Umhüllende einer Schar von Umdrehungsellipsoiden, deren konstante große Hauptachsen (Umdrehungsachsen) ein durch die Lichtquelle gehendes Strahlenbüschel bilden. Die Ebene dieses Strahlenbüschels ist normal zur obengenannben waagerechten Hauptebene gelegen. Die vorderen Brennpunkte sämtlicher Ellipsoide liegen auf einer lotrechten Geraden. Die untere Scheinwerferfläche stellt, synthetisch betrachtet, eine unendlich große Zahl von waagerechten, sich nach einem parabolischen Gesetze ändernden Ellipsen vor, deren größte in der genannten waagerechten Hauptebene und deren kleinste, eine Punktellipse, auf dem untersten Ende der genannten lotrechten Geraden liegen.The lower part of the headlight is designed so that this Part of the reflected light rays below the said main horizontal plane all emerge in horizontal planes, theoretically with 18o ° horizontal scatter. It is thereby achieved that the road lying in front of the headlight is at a great distance and is brightly illuminated in a sufficient width without any rays of light being uselessly scattered upwards or even blindingly at oncoming pedestrians, Animals or vehicle drivers act. To the light rays in the manner described To bring horizontally to exit is, according to the invention, the lower 'part of the Headlight the envelope of a family of revolution ellipsoids whose constant large main axes (axes of rotation) a bundle of rays passing through the light source form. The plane of this bundle of rays is normal to the above-mentioned horizontal one Main level located. The front foci of all ellipsoids lie on one perpendicular straight lines. From a synthetic point of view, the lower headlight surface an infinitely large number of horizontal ones, following a parabolic law changing ellipses, the largest of which in the said main horizontal plane and its smallest, a point ellipse, on the lowest end of the aforementioned perpendicular Lie straight.

Die genannten Ellipsen stammen von Schnitten einer Schar waagerechter Ebenen mit der obengenannten Schar senkrecht angeordneter Umdrehungsellipsen her, und zwar derart, daß jedes Ellipsoid im Schnitte mit seiner zugeordneten Ebene nur eine einzige Schnittellipse zum Aufbau der Scheinwerferfläche liefert unter der beschränkenden Bedingung, daß jede Schnittebene durch den vorderen Brennpunkt seines zugehörigen Ellipsoids gehen muß.The ellipses mentioned come from sections of a family of horizontal ones Planes with the aforementioned family of vertically arranged ellipses of revolution, in such a way that each ellipsoid in the section with its assigned plane only a single cut ellipse for the construction of the headlight surface provides under the restrictive condition that each cutting plane passes through the front focal point of his associated ellipsoid must go.

Daß aus solchen Ellipsoidschnitten eine stetige Fläche gebildet werden kann, wird weiter unten mathematisch bewiesen werden. An dieser Stelle genügt es, darauf hinzuweisen, daß innerhalb jedes Ellipsoidschnittes nach dem bereits obenerwähnten optischen Gesetz die vom einen Brennpunkt, also von der Lampe, kommenden Lichtstrahlen nach einmaliger Zurückwerfung durch den vorderen Brennpunkt gehen müssen. Da nun der Ellipsoidenpunkt, an welchem die Zurückwerfung erfolgt, und der vordere Brennpunkt in einer gemeinschaftlichen waagerechten Ebene liegen, muß der austretende Lichtstrahl, wenn auch divergierend, in horizontaler Ebene ebenfalls waagerecht liegen.That a continuous surface is formed from such ellipsoidal sections can be proved mathematically below. At this point it is sufficient to point out that within each ellipsoidal section after the optical law already mentioned above, that of the one focal point, that is, of the Lamp, rays of light coming after being thrown back once through the front one Need to go focal point. Now there is the ellipsoid point at which the recoil takes place, and the front focal point in a common horizontal plane lie, the emerging light beam, albeit diverging, must be horizontal Level also lie horizontally.

Im vorderen Teil des Scheinwerfers, wo die Lichtstrahlen austreten, wird nur ein schmaler senkrechter Schlitz vorgesehen, der vorzugsweise mit einem langen schmalen Glasstreifen abgedeckt wird. Dieses Glas kann entweder einfaches Glas sein oder seinerseits eine Linse bilden.In the front part of the headlight, where the light rays exit, only a narrow vertical slot is provided, preferably with a long narrow glass strips is covered. This glass can be either simple His glass or, in turn, form a lens.

Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.The drawing shows two exemplary embodiments of the subject matter of the invention shown.

Abb. i ist der lotrechte Längsmittelschnitt durch die erste Ausführungsform, Abb.2 die zugehörige Vorderansicht und Abb.3 der waagerechte Schnitt nach der Linie III-III der Abb. i.Fig. I is the vertical longitudinal center section through the first embodiment, Fig.2 the corresponding front view and Fig.3 the horizontal section along the line III-III of Fig. I.

Abb: 4 und 5 sind den Abb. i und 3 entsprechende Darstellungen der zweiten Ausführ ungsf orm.Figs: 4 and 5 are representations of the Figs. I and 3 corresponding to second embodiment.

Abb. 6 und 7 sind mathematische Darstellungen zur Erläuterung der geometrischen Eigenschaften der unteren Scheinwerferfläche.Fig. 6 and 7 are mathematical representations to explain the geometric properties of the lower headlight surface.

Die Innenfläche des oberhalb der Ebene III-III gelegenen Scheinwerferteiles ist (abgesehen von dem Stück, das durch eine lotrechte Wand 3-i im vorderen Brennpunkt abgetrennt worden ist) als ein Halbellipsoid.i ausgestaltet, in dessen hinterem Brennpunkt 2 die punktartig wirkende Lichtquelle angeordnet ist. Der vordere Brennpunkt befindet sich bei 3.The inner surface of the headlight part located above level III-III is (apart from the piece that is cut off by a perpendicular wall 3-i in the front focal point has been separated) designed as a semi-ellipsoid.i, in the rear of which Focal point 2, the point-like acting light source is arranged. The front focal point located at 3.

Beispielsweise wird ein Lichtstrahl bei 18 zurückgeworfen und geht, schwach nach unten geneigt, bei i g weiter. Ein anderer, weiter vorne auftreffender Lichtstrahl wird bei 20 zurückgeworfen und geht, stärker nach unten geneigt, bei 2i weiter. Ein weiterer Lichtstrahl 22 geht, ohne zurückgeworfen zu werden, geradeaus nach vorne.For example, a beam of light is reflected at 18 and goes, inclined slightly downwards, continue at i g. Another, closer to the front Light beam is reflected back at 20 and goes, more inclined downwards, at 2i further. Another light beam 22 goes straight ahead without being reflected Forward.

Der unterhalb der Ebene III-III gelegene Teil des Scheinwerfers ist hinsichtlich seiner Innenfläche aus einer Schar von Umdrehungsellipsoiden erzeugt unter den Bedingungen, daß i. die Schar der Ellipsoide einen gemeinsamen Brennpunkt in der Lichtquelle byesitzen, 2. deren große Hauptachsen (Umdrehungsachsen) eine konstante Länge besitzen und ein zur waagerechten Hauptebene III-III normales Strahlenbüschel bilden, 3. der geometrische Ort der zur Ellipsoidenschar gehörigen vorderen Brennpunkte eine zur Hauptebene 111-III lotrechte Gerade 3-5i ist, deren Länge mit der der kleinen Hauptachse des oberen Ellipsoids übereinstimmt.The part of the headlight located below level III-III is generated with respect to its inner surface from a family of revolution ellipsoids under the conditions that i. the family of ellipsoids have a common focal point byesitzen in the light source, 2. whose major axes (axes of rotation) are one Have a constant length and a bundle of rays normal to the main horizontal plane III-III form, 3. the geometric location of the front focal points belonging to the family of ellipsids a straight line 3-5i perpendicular to the main plane 111-III, the length of which coincides with that of the small one Major axis of the upper ellipsoid coincides.

Die äußere Umhüllende dieser scharf umgrenzten Schar von Umdrehungsellipsoiden ist die betrachtete Scheinwerferfläche, deren waagerechte Charakteristiken Ellipsen sind, die sich von oben nach unten zu, gemäß eines parabolischen Gesetzes, verjüngen, um endlich in einem Punkte 5 i auszuarten. Diese Ellipsen können, wie oben angedeutet, auch als waagerechte Schnitte durch die unendlich vielen vorderen Brennpunkte der Ellipsoidenschar angesehen werden, z. B. Ellipse 6 stellt einen waagerechten Schnitt durch den vorderen Brennpunkt io ,eines schräg im Raum liegenden Umdrehungsellipsoides vor, dessen hinterer Brennpunkt 2 ist, Ellipse 7 stellt einen solchen Schnitt durch den vorderen Brennpunkt i i eines Umdrehungsellipsoides vor, dessen hinterer Brennpunkt wiederum 2 ist, usw.The outer envelope of this sharply defined family of ellipsoids of revolution is the observed headlight surface, the horizontal characteristics of which are ellipses which taper from top to bottom according to a parabolic law, to finally degenerate into a point 5 i. As indicated above, these ellipses can also as horizontal sections through the infinitely many front focal points of the Ellipsoid family are considered, z. B. Ellipse 6 represents a horizontal section through the front focal point io, an ellipsoid of revolution lying obliquely in space before, whose rear focal point is 2, ellipse 7 represents such a section the front focal point i i of an ellipsoid of revolution, its rear focal point again is 2, etc.

Von jedem Punkt der unteren Scheinwerferfläche wird ein vom Brennpunkt 2 kommender Lichtstrahl, z. B. 23, nach einmaliger Zurückwerfung im Punkt 24 als waagerechter Strah125 nach außen geworfen, weil der Punkt z4 einer Ellipsoidenfläche angehört, welche die Ellipse in der waagerechten Ebene des zurückgeworfenen Strahles 25 zum Aufbau der Scheinwerferfläche geliefert hat. Dies gilt logischerweise für jeden anderen Strahl, z: B. den Strahl 27 (Abb. 3), der bei 28 zurückgeworfen wird und bei 26 nach außen tritt. Die Linien 30, 31, 26 und 25 veranschaulichen die seitliche Streuung der austretenden Lichtstrahlen.From each point on the lower surface of the headlight, one becomes from the focal point 2 incoming light beam, e.g. B. 23, after a single discard in point 24 as horizontal beam 125 thrown outwards because point z4 is an ellipsoidal surface which belongs to the ellipse in the horizontal plane of the reflected ray 25 has supplied to build the headlight surface. Logically, this applies to any other ray, e.g. ray 27 (Fig. 3), which is reflected back at 28 and step outwards at 26. Lines 30, 31, 26 and 25 illustrate the lateral Scattering of the emerging light rays.

Ein Ellipsoid ist bekanntlich durch die Lage seiner beiden Brennpunkte und irgendeines Punktes seiner Oberfläche vollständig bestimmt. Als auf der Oberfläche liegender Bestimmungspunkt wird gemäß der Erfindung der hintere Scheitelpunkt derjenigen Schnittellipse gewählt, die sich aus dem Schnitt durch den vorderen Brennpunkt des betrachteten =Ellipsoids mit der waagerechten Ebene, z. B. 6, ergibt. Die Gesamtheit dieser Scheitelpunkte liegt, wie die weiter unten durchzuführende mathematische Betrachtung lehrt, auf einer in der lotrechten Mittelebene des Scheinwerfers angeordneten Parabe14, die also die Punkte 32 (als hinteren Scheitelpunkt des oberen Halbellipsoids), 24, 51 enthält und deren Brennpunkt die Lichtquelle 2 ist. Die Brennpunkte 32, 14, 15, 16, 17 dieser Ellipsen liegen auf der Parabel 50. As is well known, an ellipsoid is completely determined by the position of its two focal points and any point on its surface. As the determination point lying on the surface, according to the invention, the rear vertex of that intersection ellipse is selected which results from the section through the front focal point of the considered ellipsoid with the horizontal plane, e.g. B. 6 results. As the mathematical consideration to be carried out below teaches, the entirety of these vertices lies on a parabola14 arranged in the vertical center plane of the headlight, which thus contains the points 32 (as the rear vertex of the upper half-ellipsoid), 24, 51 and the focus of which is the light source 2 is. The focal points 32, 14, 1 5, 1 6, 17 of these ellipses lie on the parabola 50.

Um den Lichtstrahlen das Austreten' zu ermöglichen, ist, ausschließlich im unteren Scheinwerferteile, längs der Brennlinie 3-51 ein schmaler Schlitz oder ein Fenster 29 vorgesehen.In order to allow the rays of light to exit, is, exclusively at the bottom Headlight parts, along the focal line 3-51 a narrow one Slot or window 29 is provided.

Die dem unterhalb der Hauptebene III-III befindlichen Reflektor zugrunde liegende mathematische Fläche (Abb. 6 und 7) ist der geometrische Ort aller Punkte, deren Abstände, einerseits von einem festliegenden Punkt F, anderseits von einer festliegenden Geraden L zusammengezählt, gleich einer gegebenen Strecke 2a sind.The basis of the reflector located below the main level III-III lying mathematical surface (Fig. 6 and 7) is the geometric location of all points, their distances, on the one hand from a fixed point F, on the other hand from a fixed straight lines L added together, are equal to a given distance 2a.

Kommt es darauf an, ein sehr schmales Lichtbündel nach vorne zu werfen, so wird der hintere Brennpunkt des Halbellipsoids sehr nahe an den hinteren Scheitelpunkt des Halbellipsoids herangerückt. Da nun die praktisch zur Verfügung stehenden Glühbirnen .einen gewissen nicht zu unterschreitenden Halbmesser besitzen, so wird gemäß der Erfindung, um eine solche Glühbirne unterbringen zu können, längs der Kiellinie der unteren Scheinwerferfläche ein keilförmiges Stück 41, 42 bzw. 42 (Abb. q.) herausgenommen und die Unterbrechung durch ein weiter außen liegendes Stück 4o ersetzt, das mit dieser Scheinwerferfläche in starrer Verbindung steht.If it comes down to throwing a very narrow beam of light forward, so the back focus of the semi-ellipsoid becomes very close to the back vertex of the semi-ellipsoid. Now there are the practically available light bulbs .have a certain radius that is not to be undercut, then according to the Invention to accommodate such a light bulb, along the keel line A wedge-shaped piece 41, 42 or 42 (Fig. q.) has been removed from the lower headlight surface and the interruption is replaced by a piece 4o further out, which is with this headlight surface is in a rigid connection.

Legt man durch den PunktF eine Ebene rechtwinklig zur Geraden 1 und bezeichnet man den Punkt, in welchem diese Ebene von der Geraden 1 durchsetzt wird, mit F1, so leuchtet es ein, daß die Kurve, in welcher die gesuchte Fläche von der genannten Ebene geschnitten wird, eine Ellipse sein muß, welche die Punkte F und F, zu Brennpunkten und die Strecke 2a als große Achse hat. Bezeichnet man die Strecke F, F, mit 2d, so ergibt sich, daß d kleiner als a sein muß, während eine sonstige Beschränkung nicht besteht. Diese Beziehungen sind aus Abb.6 des beigefügten Zeichnungsblattes ersichtlich. Es gilt also für einen beliebigen Punkt Po der Ellipse FPo -f - POF, = 2a.If a plane is laid through point F at right angles to straight line 1 and the point at which this plane is traversed by straight line 1 is designated as F1, then it is obvious that the curve in which the area sought intersects the plane mentioned must be an ellipse, which has the points F and F, to focal points and the distance 2a as the major axis. If one denotes the distance F, F, with 2d, then it follows that d must be smaller than a , while there is no other restriction. These relationships can be seen in Figure 6 of the attached drawing sheet. So for any point Po of the ellipse FPo -f - POF, = 2a.

Legt man ferner eine Ebene durch die Gerade l und den Punkt F, so schneidet sich diese Ebene mit der gesuchten Fläche in zwei Parabeln, wie man sich an Hand der Abb.7 klarmachen kann. Die Scheitelpunkte V und V1 dieser beiden Parabeln fallen mit den Endpunkten der großen Achse der oben erörterten Ellipse zusammen. Die beiden Parabeln haben den Punkt F gemeinsam als Brennpunkt und schneiden einander in den symmetrisch zum Punkt F1 auf der Geraden 1 gelegenen Punkten M und N. Wählt man auf der ersten Parabel MVN einen beliebigen Punkt P, aus und zieht man eine Gerade P, L1 parallel zu FF" wobei mit L, der Schnittpunkt dieser Parallelen mit der Geraden L bezeichnet ist, so gilt die Gleichung FPl + P1 L1 = 2a.If one also places a plane through the straight line l and the point F, then this plane intersects with the surface in question in two parabolas, as can be seen from Fig. 7. The vertices V and V1 of these two parabolas coincide with the endpoints of the major axis of the ellipse discussed above. The two parabolas share point F as their focal point and intersect at points M and N, which are symmetrical to point F1 on straight line 1. If one chooses any point P on the first parabola MVN and draws a straight line P, L1 parallel to FF "where L, the point of intersection of these parallels with the straight line L, then the equation FPl + P1 L1 = 2a applies.

Entsprechend gilt für einen beliebigen Punkt P2 der Parabel MViN FP2 + P2 L2 = 2a. Dementsprechend ist Dieser Ansatz reicht aus, um die mathematische Untersuchung der erörterten Fläche zu ermöglichen.Correspondingly, the parabola MViN FP2 + P2 L2 = 2a applies to any point P2. Accordingly is This approach is sufficient to enable the mathematical investigation of the area under discussion.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Headlights with .einem formed as a half ellipsoid upper part, in the rear focal point of which the light source is arranged, thereby characterized in that the lower part of the headlight is made up of elliptical sections a family of ellipsoids that merge into one another without interruption each of which is on an axis (2-io, 2-11 etc.) is generated and has the light source as the rear focal point, while the front Focal points (i o, i i etc.) of all ellipsoids of the family on a perpendicular Straight lines (3-5i).

2. Headlight according to claim i, characterized in that that along the geometric location (3-5i) of the front ellipsoidal focal points (i o, i i etc.) for the light rays reflected once inside the headlight an elongated outlet opening (29) covered with a lens is provided, its upper limit where the two headlight parts intersect Level (III-III) lies.

3. Headlight according to claim i, characterized in that that to make room for the light bulb (2) along the keel line of the lower one Headlight part between border lines (41, 4z) removed a wedge-shaped piece and the opening is replaced by a piece (q.0) further out, that is in rigid connection with the remaining part of the headlight surface. q ..

Headlight according to claims i or 3, characterized in that, the rear vertices of the horizontal cut ellipses of the lower headlight. part on a perpendicular parabola (4th), the focal point (2) with the common Breimpunkt of the ellipsoid family coincides and that through the end point (5i) of the Focal line (3-5r) passes through it.

5. Headlight according to claims r and 2, thereby characterized in that the lower part only consists of such surface elements of the family of ellipses is formed on plane sections through the front focal points of the named Family of ellipses.

6. Headlight according to claim r, characterized in that that the lower reflector surface forms the geometric location of the points, their distances from the center of the light source and from the center line of the exit slit are equal to a given distance.