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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.
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Die Zeichnung veranschaulicht zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung
nebst Varianten.
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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.
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Abb. 5 und 6 zeigen einen lotrechten und einen waagerechten axialen
Schnitt der zweiten Ausführungsform (Abb. a) fertig ausgebaut und mit einer Linse
versehen.
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Abb. 7 zeigt ein optisches System bzw. eine Linse, welche für diese
zweite Ausführungsform verwendbar ist.
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Abb. 8 zeigt dieselbe Ausführungsform mit zwei Linsen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.