DE615988C - Blendungsfreier Scheinwerfer fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Blendungsfreier Scheinwerfer fuer Kraftfahrzeuge

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DE615988C
DE615988C DE1930615988D DE615988DD DE615988C DE 615988 C DE615988 C DE 615988C DE 1930615988 D DE1930615988 D DE 1930615988D DE 615988D D DE615988D D DE 615988DD DE 615988 C DE615988 C DE 615988C
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axis
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00Reflectors for light sources
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/30Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by reflectors
    • F21S41/32Optical layout thereof
    • F21S41/33Multi-surface reflectors, e.g. reflectors with facets or reflectors with portions of different curvature

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Description

  • Blendungsfreier Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge Es gibt bereits blendungsfreie Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge, bei welchen die Aussendung von Lichtstrahlen oberhalb einer bestimmten Ebene durch eine undurchsichtige reflektierende Wandung verhindert wird, welche aus zwei koaxialen Umdrehungsflächen mit verschiedenen Erzeugenden zusammengesetzt ist. Der Zweck der Erfindung ist, die reflektierten Lichtstrahlen in ihrer Gesamtheit nutzbar zu machen und sie in einem sehr spitzen Winkel zu einem Lichtbündel von großer Leuchtstärke und wesentlicher Tragweite zu konzentrieren. Zu diesem Zweck ist die vor der Lichtquelle liegende Umdrehungsfläche als Teilfläche eines Ellipsoids und die hinter der Lichtquelle liegende Fläche als Teilfläche eines Hyperboloids ausgebildet; die beiden Umdrehungsflächen haben beide Brennpunkte gemeinsam, und die Lichtquelle befindet sich in oder nahe bei einem der beiden Brennpunkte.
  • Die Zeichnung veranschaulicht zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung nebst Varianten.
  • Abb. i und 2 zeigen lotrechte Schnitte der ersten und zweiten Ausführungsform. Abb. 3 und 4. zeigen die erste Ausführungsform schematisch, gegebenenfalls durch eine Linse ergänzt.
  • Abb. 5 und 6 zeigen einen lotrechten und einen waagerechten axialen Schnitt der zweiten Ausführungsform (Abb. a) fertig ausgebaut und mit einer Linse versehen.
  • Abb. 7 zeigt ein optisches System bzw. eine Linse, welche für diese zweite Ausführungsform verwendbar ist.
  • Abb. 8 zeigt dieselbe Ausführungsform mit zwei Linsen.
  • Die beiden undurchsichtigen Wandungen (Abb. z bis 4) mit innerer reflektierender Fläche bilden gemeinsam die Hälfte einer Umdrehungsfläche, deren Erzeugende durch einen Teil e einer Ellipse und einen Teil la einer Hyperbel gebildet ist. Beide Kurven haben die beiden Brennpunkte gemeinsam, und die Hauptachse a-b der Ellipse bildet die Umdrehungsachse. Die durch diese Umdrehungsachse geführte waagerechte Ebene halbiert in der oben angedeuteten Weise die Umdrehungsfläche. Die Lichtquelle ist in oder nahe bei einem der beiden gemeinsamen Brennpunkte angeordnet. Die Teilflächen des Ellipsoids und des Hyperboloids liegen zu beiden Seiten der Lichtquelle.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. i ist zur Erzeugung des Hyperboloids der der Lichtquelle fern liegendeHyperbelastverwendet. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. a ist zur Erzeugung des Hpperboloids der der Lichtquelle nahe liegende Hyperbelast verwendet.
  • Abb. i und z stellen axiale lotrechte Schnitte dar, und es ist ersichtlich, daß der Gang der Lichtstrahlen in der Schnittebene derselbe ist wie in sämtlichen anderen. Die ganze innere Fläche des Scheinwerfers ist reflektierend, was durch den stark gezeichneten Strich angedeutet ist. Wird der Scheinwerfer mit der Lichtquelle bzw. dem Brennpunkt f1 so angeordnet, daß die Lichtquelle dein Fahrtziel am nächsten und die durch die Achse a-b gelegte Ebene horizontal ist, so ist ersichtlich, daß sämtliche Strahlen, welche durch die Lichtquelle im Brennpunkt f1 gegen die Ellipsoidfläche e ausgesandt werden, nach dem anderen Brennpunkt f2 reflektiert werden, so daß sie nach nochmaliger Reflexion an der Hyperboloidfläche h nach vorn und nach abwärts gerichtet sind, nachdem sie sämtlich den Brennpunkt f1 passiert haben, und daß keiner dieser Strahlen oberhalb der waagerechten Ebene nach außen gelangen kann. Die durch die Achse a-b gelegte Ebene hat entsprechende Höhenlage. _Der Scheinwerfer ist beispielsweise an dem linken Kotflügel befestigt, z. B. in einer Höhe von i m über dem Erdboden, so daß die Benutzer der Fahrstraße weder die Lichtquelle f1 noch die reflektierende Fläche des Scheinwerfers wahrnehmen können.
  • Das von dem Reflektor nach vorn zurückgestrahlte Lichtbündel ist in dem spitzen Winkel ß enthalten. Dieses Lichtbündel wird durch die Strahlen verstärkt, welche innerhalb dieses Winkels unmittelbar von der Lichtquelle f l ausgesandt werden. Mit anderen Worten, es werden sämtliche Strahlen, welche von der Lichtquelle f 1 innerhalb des Winkels x -f- ß - i 8o° ausgesandt werden, innerhalb des Winkels ß konzentriert, welcher verhältnismäßig sehr spitz ist. Es folgt daraus, daß die Intensität der Beleuchtung vorn am Fahrzeug sehr bedeutend ist, und daß die Fahrstraße auf einer großen Entfernung beleuchtet werden kann, ohne den Fahrzeugführer eines entgegenkommenden Fahrzeuges zu belästigen, da dessen Augenhöhe sich stets oberhalb der waagerechten, durch die Achse a-b gelegten Ebene befindet.
  • Die unmittelbar von der Lichtquelle f1 im Winkel y ausgesandten Strahlen sind sämtlich nach dem Boden gerichtet, und deren Bündel wird durch die Strahlen verstärkt, die im Winkel ö - ß von der Lichtquelle f1 ausgesandt und von der Hyperboloidfläche derart reflektiert werden, als ob sie vom Brennpunkt f= kämen.
  • Die bei f 1 angeordnete Lichtquelle kann ein geradliniger Glühdraht sein, welcher senkrecht zu der lotrechten Symmetrieebene des Scheinwerfers verläuft. Der Gang der Strahlen bleibt dabei im wesentlichen derselbe wie oben beschrieben. Die von der Hyperboloidfläche reflektierten Strahlen gehen zwar nicht ganz genau durch den Punkt f1 durch, jeder derselben kann sich jedoch keinesfalls über die waagerechte, durch die Achse d-b gelegte Ebene erheben. Ein körperlicher Draht, dessen Größe eine bestimmte Grenze nicht überschreiten darf, soll praktisch etwas über der Achse a-b angebracht sein, um sicher vor den Benutzern der Fahrstraße verdeckt .zu sein. Eine solche Lage wird eine gewisse Streuung der Lichtstrahlen bewirken, ohne daß irgendein Strahl über die durch die Achse a-b gelegte Ebene hinausgeht.
  • Wie aus der Abb. 3 ersichtlich ist, sind die in dem Winkel ß des Bündels konzentrierten Strahlen sehr intensiv, so daß infolge der vereinigten Wirkung der Reflektorflächen des Ellipsoids und des Hyperboloids die Fahrstraße vor dem Fahrzeug stark beleuchtet wird. Diese Strahlen sind jedoch im allgemeinen zu divergent, um eine genügende Beleuchtung von fernliegenden Objekten sicherzustellen. Um dies zu ermöglichen, wird gemäß Abb. q. vor dem Scheinwerfer in dem durch die reflektierende Zone ausgestrahlten Lichtbündel eine konvergierende Linse Z angeordnet, und zwar vorzugsweise so, daß deren optische Achse mit der Achse a-b des Scheinwerfers zusammenfällt und daß ihr Brennpunkt e° im wesentlichen mit der Lichtquelle bzw. dem Brennpunkt f l übereinstimmt. Befindet sich dabei der Brennpunkt der Linse genau im Brennpunkt f1 des Scheinwerfers, so werden die im Winkel ß ausgesandten Strahlen durch die Linse genau parallel zu der optischen Achse der Linse konzentriert. Das durch die Linse gebildete Strahlenbündel wird alsdann außerordentlich kräftig, jedoch sehr schmal sein und könnte somit nicht die ganze Breite der Fahrstraße beleuchten. Es ist daher zweckmäßig, dem Strahlenbündel eine geringe Divergenz. und ein größeres Lichtfeld zu verleihen. Zu diesem Zweck wird die Lage der Linse derart eingestellt, daß ihr Brennpunkt nicht mit dem Brennpunkt f1 zusammenfällt, d. h. daß die Lichtquelle bzw. der Brennpunkt f l des Scheinwerfers sich zwischen dem Brennpunkt eo der Linse und der Linse l befindet. Durch eine geringe Verstellung der Linse in Richtung der Achse a-b kann man so beliebig die Divergenz des Lichtbündels regeln. Wenn jedoch die optische Achse der Linse genau mit der Achse a-b des Scheinwerfers übereinstimmt, so wird sich kein einziger Strahl des Bündels über diese Achse erheben, so daß, -wenn jene Achse genau waagerecht verläuft und sich in einer Ebene befindet, die tiefer liegt als die Augen der die Straße begehenden Personen, eine störende Scheinwerferwirkung nicht eintreten kann.
  • Bei dieser Anordnung ist es ersichtlich, daß in der Nachbarschaft des Fahrzeuges dunkle Zonen entstehen müssen, durch .die der Führer bei Wendungen unsicher gemacht "wird. Außerdem ist die Beleuchtung des Bodens hinter dem Fahrzeug bedeutend weniger intensiv als vorn, und es entsteht durch die Kontrastwirkung eine dunkle Zone unmittelbar hinter dem Fahrzeug. Um diesem Übelstand abzuhelfen, kann das optische System, welches in dem Strahlenbündel vorn angeordnet ist, derart ausgebildet .-sein, daß dessen sammelnde Wirkung von der optischen Achse nach dem Umfang zu stetig abnimmt, während ein zweites optisches System von ähnlicher Beschaffenheit hinter der Lichtquelle angeordnet sein kann, um die Beleuchtung hinter dem Fahrzeug zu vergrößern.
  • In den Abb. 5 und 6 enthält der Scheinwerfer vor der ReflektorflächeRieine konvexe Linse L. Dabei entsteht, wie aus Abb. 6 ersichtlich, vorn zwischen dem Lichtbündel A, welches durch die Linse L hindurchgegangen ist, und den Strahlenbündeln C, welche die Fahrstraße zu beiden Seiten des Fahrzeuges beleuchten, j e eine dunkle Zone B, welche unter Umständen genügt, die Sicht zu verdunkeln, insbesondere dann, wenn das Fahrzeug eine Wendung ausführen soll. Die Beleuchtung des Bodens hinter dem Fahrzeug in der Zone D ist bedeutend weniger 'intensiv als diejenige bei A, und durch dieseKontrastwirkung erscheint diese Zone D fast unbeleuchtet für diejenigen Fahrzeuge, die in entgegengesetzter Richtung sich dem Fahrzeug nähern. Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird statt eines optischen Systems, bestehend aus einer normalen Sammellinse, vorn an dem Scheinwerfer ein optisches System mit abgestufter sammelnder Wirkung angebracht, und zwar ein solches System, dessen sammelnde Wirkung von .der optischen Achse nach dem Umfang zu allmählich abnimmt. Man kann z. B. eine einzelne Linse verwenden, deren axialer Schnitt in Abb.7 dargestellt ist. f-o ist die optische Achse, der Linse, deren rückwärtige Fläche AO eben sein kann. Die FlächeB0 des mittleren Teils wird durch eine Kugelfläche ax-dx gebildet, deren Halbmesser r ist, während an dem Umfang der Linse eine ebene ringförmige Fläche bx-c, b'x-c' vorgesehen ist. Die Kugelfläche und die Ringfläche sind durch eine=Zwischenfläche ax-bx, a x-b'x vereinigt, derart, daß sich die gesamte Brechungsfläche ohne Störung der Kontinuität aus einer ebenen ringförmigen Fläche und einer mittleren Kugelfläche zusammensetzt. Eine so ausgebildete Linse besitzt in ihrer Achse den Brennpunkt f, d. h. daß solche Strahlen, die durch eine Lichtquelle in f ausgesandt werden, parallel- zu der Achse 1-o hin gebrochen werden, soweit sie durch den mittleren kugelförmigen Teil der Linse hindurchgegangen sind. Im Gegensatz hierzu werden die von der Lichtquelle f ausgesandten Strahlen, welche durch die Linse in der ringförmigen. Zone ax-bx, ä x-b'x hindurchgehen, um'sowenigervonihrerursprünglichen Richtung. abgelenkt, je mehr sie sich von der Achse f-o -entfernen. Auf diese Weise wird sich das Lichtbündel zwischen den Punkten ax und bx aus Strahlen zusammensetzen, die in der Richtung nach bx in bezug auf die optische Achse f-o in der Divergenz immer mehr zunehmen. Diejenigen Strahlen schließlich, welche durch die ringförmige Zone bx-c, b'x-c' hindurchgehen, werden gar nicht® abgelenkt, weil sie eine planparallele Glasplatte durchdringen.
  • Befindet sich die Lichtquelle zwischen dem Brennpunkt f und der Linse, so ist das mittlere Strahlenbündel, welches die Fläche ax-a'x durchdringt, nicht ganz genau zu der Achse f-o parallel, sondern zeigt eine leichte Divergenz. Immerhin zeigt die Gesamtheit der Strahlen, welche durch die Linse hindurchgehen, stets eine steigende Konzentration, gerechnet von dem Umfang der Linsenach der optischen Achse zu. Wird eine derartige Linse oder ein gleichwertiges optisches System statt der einfachen.Linse L (in Abb. 5) eingesetzt, so wird die dunkle Zone B gemäß Abb. 6 so gut wie vollständig verschwinden. Die Fahrstraße wird auf diese Weise auch bei Wendungen vollkommen genügend beleuchtet. Um die Beleuchtung des Bodens selbst zu steigern, und zwar hinter dem Fahrzeug, genügt es, auf der Rückseite des Scheinwerfers eine Linse L= (Abb.8) anzuordnen, welche in ähnlicher Weise für abgestufte Sammelwirkung ausgebildet ist wie die vor dem Scheinwerfer angeordnete Linse L.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: r. Blendungsfreier Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge, bei welchem die Aussendung von Lichtstrahlen oberhalb einer bestimmten Ebene durch eine undurchsichtige reflektierende Wandung verhindert wird, welche aus zwei koaxialen Umdrehungsflächen mit verschiedenen Erzeugenden zusammengesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die vor der Lichtquelle liegende Umdrehungsfläche die Teilfläche eines Ellipsoides und die hinter der Lichtquelle liegende Fläche die Teilfläche eines Hyperboloids ist, daß die beiden Umdrehungsflächen beide Brennpunkte Beineinsam haben und daß die Lichtquelle sich in oder nahe bei einem der gemeinsamen Brennpunkte befindet.
  2. 2. Scheinwerfer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der der Lichtquelle nahe liegende Hyperbelast zur Erzeugung des Hyperboloides dient.
  3. 3. Scheinwerfer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der der Lichtquelle fern liegende Hyperbelast zur Erzeugung des Hyperboloides dient. q..
  4. Scheinwerfer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Scheinwerfer in dem durch die reflektierende Zone ausgestrahlten Lichtbündel eine konvergierende Linse angeordnet ist. $.
  5. Scheinwerfer nach Anspruch i und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Achse der Linse mit der Achse der Umdrehungsfläche übereinstimmt.
  6. 6. Scheinwerfer nach Anspruch i und d, dadurch gekennzeichnet, daß das in dem Lichtbündel vorn an dem Scheinwerfer angeordnete optische System derart ausgebildet ist, daß dessen sammelnde Wirkung von der optischen Achse nach dem Umfang zu vermindert wird, während ein zweites optisches System von gleicher Beschaffenheit hinter dem Scheinwerfer angeordnet ist.
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