DE724254C - Anordnung zur Beleuchtung von Strassen mittels ortsfester Leuchten - Google Patents

Anordnung zur Beleuchtung von Strassen mittels ortsfester Leuchten

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DE724254C
DE724254C DEZ22242D DEZ0022242D DE724254C DE 724254 C DE724254 C DE 724254C DE Z22242 D DEZ22242 D DE Z22242D DE Z0022242 D DEZ0022242 D DE Z0022242D DE 724254 C DE724254 C DE 724254C
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DE
Germany
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light
street
arrangement
illuminated
lens
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Expired
Application number
DEZ22242D
Other languages
English (en)
Inventor
Dipl-Ing Wilhelm Hagemann
Dr Karl Klein
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zeiss Ikon AG
Original Assignee
Zeiss Ikon AG
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Publication date
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S13/00Non-electric lighting devices or systems employing a point-like light source; Non-electric lighting devices or systems employing a light source of unspecified shape

Landscapes

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

Description

  • Anordnung zur Beleuchtung von Straßen mittels ortsfester Leuchten Es sind Anordnungen zur Beleuchtung von Verkehrsstraßen bekannt, bei denen - die Leuchten ausschließlich in Fahrtrichtung strahlen. Es ist ferner bekannt hierbei eine Blendung der entgegenkommenden Fahrer dadurch zu vermeiden, daß die Leuchten mit Jalousie-, Flächen- oder Rohrblenden nach der anderen Fahrbahn zu abgeschirmt werden. Die im allgemeinen über der Straßenmitte angebrachten bekannten Leuchten sind mit einem Spiegelreflektor ausgerüstet, der ein langgestrecktes, annähernd rechteckiges Leuchtfeld erzeugt, das sich vom Fußpunkt unter der Leuchte bis etwa zur nächstfolgenden Leuchte erstreckt. Die Achse des Spiegelreflektors ist bei dieser Anordnung nicht parallel zur Straßenachse, sondern etwas schräg nach dem äußeren Rand der Straße zu gerichtet, so daß Licht vom Reflektor über den äußeren Rand der Straße hinausstrahlen kann. Das nach der benachbarten Fahrbahn zu gestrahlte Licht wird durch eine Blende oben beschriebener Form derart abgeschirmt, daß es nicht über eine entlang der Straßenmitte errichtete Vertikalebene strahlen kann. Das beleuchtete Feld ist also nur nach einer Seite, nämlich auf der Mitte zwischen den beiden Fahrbahnen scharf begrenzt.
  • Es sind fernerhin Beleuchtungsanordnungen bekannt, bei denen sich die Leuchten unterhalb der Augenhöhe des Autofahrers befinden und in ihrer Strahlung so begrenzt sind, daß keine Lichtstrahlen in und über die durch das Auge des Fahrers gelegte Horizontalebene gelangen. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß nur der untere Teil von auf der Fahrbahn befindlichen Hindernissen bzw. vorausfahrenden Wagen beleuchtet wird, und daher ihre rechtzeitige Wahrnehmung in Frage gestellt ist. Bei dieser niedrigen Anordnung ist es auch sehr schwierig, eine gleichmäßige Beleuchtung des Bodens zu erhalten. Es sind dazu sehr geringe Leuchtenabstände erforderlich, wodurch eine solche Anlage teuer und unrentabel wird.
  • Bei der Erfindung werden die Leuchten in einer Höhe von mehreren Metern über Augenhöhe des Autofahrers angeordnet, und ihre Lichtbündel überlagern sich dabei derartig, daß Hindernisse und vorausfahrende Wagen in ihrer vollen Höhe beleuchtet werden. Infolge der größeren Aufhängehöhe können große Lichtpunktabstände gewählt werden, so daß sich die Herstellungskosten einer solchen Anlage verhältnismäßig niedrig halten lassen.
  • Die für die Anordnung gemäß der Erfindung zur Verwendung kommende Leuchte ist mit einer Projektionsoptik in Verbindung mit .einer in der Bildebene des Objektivs befindlichen Blende ausgerüstet, die es gestattet, das beleuchtete Feld nicht nur nach einer Seite, sondern nach allen Seiten scharf abzublenden. Dadurch ist es möglich, das Leuchtfeld auf der Straßenmitte, am äußeren Rand der Straße und in der Verkehrsrichtung selbst scharf zu begrenzen. Die Projektionsoptik gestattet es bei geeigneter Gestalt der Blendenöffnung ferner, die Ränder des beleuchteten Feldes nicht nur geradlinig verlaufen zu lassen, sondern es kann ihnen auch jede beliebige Krümmung gegeben werden, was insbesondere bei Kurven von großem Vorteil ist. Gegenüber den bekannten Beleuchtungssystemen sind noch weitere Vorteile insofern vorhanden, als die allseitige Begrenzung des beleuchteten Feldes auf die Fahrbahn nicht nur Blendung entgegenkommender Fahrer verhindert, sondern auch vermeidet, daß andere Verkehrswege, Eisenbahnlinien oder Schiffahrtswege, die parallel der beleuchteten Straße laufen, störendes Streulicht erhalten. Die Möglichkeit der scharfen Abblendung in der Verkehrsrichtung selbst gibt ferner die Möglichkeit der Abblendung bei Straßen mit Gefälle oder Steigungen. Die allseitige Begrenzung des beleuchteten Feldes macht die Lage des Lichtpunktes weitgehend unabhängig von der Lage des beleuchteten Feldes, so daß der Lichtpunkt über jeden Punkt der Straße, also z. B. auch über die Straßenmitte oder sogar auf den äußeren Rand der benachbarten Fahrbahn gelegt werden kann, wobei dann die Beleuchtung der der Leuchte gegenüberliegenden Fahrbahn über die benachbarte Fahrbahn hinweg erfolgt.
  • Auf Abb. i bis 9 ist der Erfindungsgegenstand dargestellt.
  • Abb. i zeigt eine Verkehrsstraße mit zwei durch einen Grünstreifen voneinander getrennten Fahrbahnen mit den Verkehrsrichtungen i und 2. An den Punkten 3 bis 6 sind an Masten von beispielsweise 6 m Höhe Leuchten gemäß der Erfindung angeordnet, die in die Richtungen io, i i und 12 entsprechend der Verkehrsrichtung i strahlen. Die Leuchten 7, 8 und 9 am Rande der benachbarten Fahrbahn mit der Verkehrsrichtung 2 strahlen in die Richtungen 12, 13 und 1d.. Das z. B. von der Leuchte q. erzeugte Leuchtfeld ist mit 15 bezeichnet und wird begrenzt durch die Schattenkanten 16, 17 und 18. Der abgeblendete Teil des vom Lichtbündel der Leuchte q. erzeugten elliptischen Leuchtfeldes ist schraffiert gezeichnet. Das in der Strahlungsrichtung i9 von der Leuchte 4. beleuchtete kleinere Leuchtfeld 2o wird von einer ITilfsöptik in der Leuchte q. erzeugt, die in den Abb. 3, q. und 5 dargestellt und später noch näher beschrieben ist.
  • Abb. 2 zeigt die Fahrbahn mit der Verkehrsrichtung i (Abb. i) im Aufriß. 3 bis 0 sind die Lichtmaste, an denen die Leuchten angeordnet sind. a, ist der Winkel des unteren Grenzstrahles, a. der des oberen Grenzstrahles des Lichtbündels der Leuchte 3 gegen die Vertikale.
  • Abb. 3 stellt eine Ausführungsform der Leuchte in Ansicht, teilweise geschnitten, Abb. 4. im Querschnitt von vorn gesehen, Abb. 5 in Aufsicht, geschnitten, dar.
  • In einem zylindrischen Gehäuse 21 ist eine Lichtquelle 22 vor einem Hohlspiegel 23 angeordnet. 2.4 ist eine Blende, von der zwei Ausführungsformen in den Abb. 6 und 8 näher dargestellt sind. 25 ist das Objektiv, dessen Bildebene in der Ebene der Blende 2.l liegt. 26 ist eine Linse, die zusammen mit dem Spiegel 27 eine Hilfsoptik darstellt, deren Wirkungsweise noch näher beschrieben wird.
  • Abb. 6 stellt eine Blende für geradlinig verlaufende Straßen dar, bei der die einzelnen Blendenkanten 28, 29 und 3o, die den Ausschnitt 31 bilden, mittels Handgriffen eingestellt werden können.
  • Abb. 7 zeigt den Blendenausschnitt dieser Blende spiegelverkehrt, nämlich so, wie der zu beleuchtende Straßenabschnitt vom Lichtpunkt aus gesehen erscheint. Der Pfeil gibt die Verkehrsrichtung an. Der zu beleuchtende Straßenabschnitt ist bis zum Fluchtpunkt 32 gestrichelt fortgeführt, um die Perspektive der Fahrbahn besser erkenntlich zu machen.
  • Abb. 8 zeigt die Gestalt einer nicht einstellbaren Blende für eine Straßenkurve, bei der die Blendenkanten 33, 34 und 35 den Ausschnitt 36 bilden.
  • Abb.9 ist ebenfalls eine spiegelverkehrte Darstellung des Blendenausschnittes der Abb. 8, bei der der Pfeil die Verkehrsrichtung angibt. Auch bei dieser Abbildung ist die Fahrbahn bis zum Fluchtpunkt 37 gestrichelt verlängert.
  • Wie anfangs schon gesagt, beleuchten die bekannten Systeme ein langgestrecktes, annähernd rechteckiges Feld, das am Fußpunkt i der Leuchte beginnt und sich in Fahrtrichtung etwa bis zur nächsten Leuchte erstreckt. Vom Lichtpunkt aus gesehen wurde dabei in Fahrtrichtung ein Ausstrahlungswinkel in der Vertikalebene benutzt, der, beim Lot von der Leuchte beginnend, sich bis 85° und mehr gegen das Lot erstreckte. Betrachtet man die Beleuchtungswirkung eines solchen Gerätes, d. h. die erzielte Bodenbeleuchtung und die Vertikalanstrahlung von Gegenständen auf i der Straße, in der Verkehrsrichtung gesehen, so ergibt sich folgendes: Die Bodenbeleuchtung (Horizontalbeleuchtung) EI, wird bekanntlich errechnet nach der Formel wobei J a die ausgestrahlte Lichtstärke unter dem Ausstrahlungswinkel a. gegen die Vertikale und h die Lichtpunkthöhe ist. Will man nun z. B. in einem Ausstrahlungsbereich von a1 = o° bis a2 = S5° für das Auge genügende Gleichmäßigkeit der Boden-Beleuchtung erzielen, so ist es erforderlich, die vom Gerät ausgestrahlte Lichtstärke To: von dem Wert bei a1 = o° bis a2 = 85° anfangs nur wenig, dann aber sehr stark anwachsen zu lassen.
  • Bei einer solchen Strahlung wird andererseits die Vertikalanstrahlung E, der Gegenstände, die sich nach der Formel errechnet, sehr starken Veränderungen unterliegen, da sie bei a1 = o°, also am Fußpunkt der Leuchte den Wert o hat und infolge der für die gleichmäßige Horizontalbeleuchtung anfangs erforderlichen geringe Lichtstärkenzunahme nur geringe Vertikalwerte in der Nähe der Leuchte erzielt, die in starkem Mißverhältnis zu den in größeren Entfernungen vorhandenen hohen Werten steht. Es ist schon schwierig, durch entsprechende Veränderung der Lichtstärken mittels eines Scheinwerfers dieses Mißverhältnis auszugleichen. Nahezu unmöglich ist es bei einem Projektionssystem, wie es bei der vorliegenden Erfindung angewendet werden soll, da hierbei innerhalb des Lichtkegels Lichtstärkenänderungen vorhanden sind, die ein weit geringeres Intervall aufweisen, als es bei der Art der Anordnung gemäß der Erfindung erforderlich wäre. Außerdem würde das Ausleuchten eines Feldes von dem Punkt unter der Leuchte bis zur nächstfolgenden Leuchte den sehr großen Ausstrahlungswinkel von etwa 85° erforderlich machen, so daß sehr erhebliche Teile des Lichtkegels, insbesondere zum Zweck der seitlichen Abblendung, abgeschirmt und große Lichtverluste in Kauf genommen werden müßten.
  • Aus diesen Gründen wird die Anordnung gemäß der Erfindung in an sich bekannter Weise so gewählt, daß das Leuchtfeld nicht am Fußpunkt der Leuchte beginnt, sondern erst, in Fahrtrichtung gesehen, in einiger Entfernung davon etwa bei einem Ausstrahlungswinkel von 2l = 45° oder mehr gegen die Vertikale (Abb. z). Man vermeidet dadurch die für die Bodenbeleuchtung zu stark wirksame Steilbestrahlung unter und in der Nähe der Leuchten und schneidet für die Vertikalanstrahlung die Zonen geringer Wirksamkeit weg. Auf diese Weise fallen für die Bodenbeleuchtung als auch für die Vertikalanstrahlung die die Gleichmäßigkeit des Eindrucks störenden Bereiche fort. Außerdem kann jetzt für die Projektionsoptik ein weit engerer Lichtkegel gewählt werden, der bezüglich der geringen Breitenausdehnung des beleuchteten Feldes im Verhältnis zu seiner Längenausdehnung mit weit geringeren Lichtverlusten eine scharfe Begrenzung ermöglicht. Selbstverständlich muß bei dieser Anordnung das von einer Leuchte erzeugte Leuchtfeld über den Fußpunkt der nächstfolgenden Leuchte genügend weit hinausstrahlen, damit eine Gesamtausleuchtung der Straße erreicht wird, die für das Auge sowohl genügende Gleichmäßigkeit der Bodenbeleuchtung als auch der Vertikalanstrahlung erreichen läßt: Die Ausbildung einer solchen Leuchte nach dem Projektionssystem geschieht derartig, daß das Licht einer möglichst punktförmigen Lichtquelle, z. B. einer Glühlampe, von einem Spiegelreflektor, der als Kugelspiegel, Ellipsen spiegel o. dgl. ausgebildet sein kann, erfaßt und in einer Ebene vereinigt wird, die mit der Bildebene einer dem Spiegel gegenüberliegenden Linse (Objektiv) zusammenfällt. In dieser Bildebene ist eine Blende angebracht, deren freie Öffnung so gestaltet ist, wie sich das auszuleuchtende Straßenstück auf einer am Ort der Blende befindlichen Ebene durch das Objektiv abbilden würde. Da bei Straßen mit Krümmungen, Steigungen usw. zu rechnen ist, ist zunächst vorgesehen, die Blende nicht aus einem Stück herzustellen, sondern aus mehreren Teilen zusammenzusetzen und diese Teile durch einen Mechanismus beweglich zu halten, so daß sie der jeweiligen Straßengestalt an Ort und' Stelle angepaßt werden können. Es ist außerdem zu berücksichtigen, daß mit dem Gerät nicht auf eine Ebene senkrecht zur optischen Achse projiziert wird, sondern auf eine sehr schräg dazu liegende Ebene, und daß daher Teile des ausprojizierten Feldes sehr verschiedene Abstände vom Lichtpunkt haben. Es ist daher vorgesehen, die Blende nicht eben auszubilden, da sie sonst nur in einem bestimmten Abstand eine scharfe Abblendgrenze ergeben würde, sondern die verschiedenen Blendenkanten so zu neigen oder ihnen so verschiedene Abstände vom Objektiv zu geben, daß jeder Randpunkt des ausgeleuchteten Feldes einem solchen Blendenpunkt entspricht, der eine den Gesetzen scharfer optischer Abbildung entsprechende Lage zum Objektiv hat.
  • Bei einem Projektionssystem, bei dem die Lichtquelle in der optischen Achse. angeordnet ist, würde zunächst in einer Projektionsebene senkrecht zur optischen Achse ein Leuchtfeld entstehen, bei dem im Zentrum größte Lichtstärken auftreten und diese nach dem Rande zu kontinuierlich abnehmen, wobei das Maß der Abnahme in erster Linie von der Ausbildung der Optik und der Größe und Gestalt des Leuchtsystems der Lichtquelle abhängig ist. Damit aber bei der schrägen Projektion auf die Straße die entferntesten Teile, also die diesen Teilen entsprechenden Randpunkte des Strahlenbündels eine größere Lichtmenge erhalten als die näher liegenden zentralen oder nächstliegenden Randpartien, ist vorgesehen, eine Änderung der Verteilung des Lichtstromes innerhalb des Strahlenbündels dadurch vorzunehmen, daß das Lichtmaximum nicht in die Achsrichtung, also in das Zentrum des beleuchteten Feldes, sondern nach jenem, Rand des Lichtbündels zu verlegt wird, der den weitest entfernt liegenden Teilen des auszuleuchtenden Feldes zugeordnet ist. Es geschieht dies, indem man die Lichtquelle bzw. deren Abbild nicht in der optischen Achse des Systems anordnet, sondern nach dem Blendenrand hin senkrecht zur Achse verschiebt, der den entferntesten -Teilen des Leuchtfeldes zugeordnet ist. Weiter kann durch eine horizontale Verschiebung der Lichtquelle quer zur optischen Achse eine Verlagerung des Lichtmaximums nach der Seite, d. h. eine Verstärkung der Beleuchtungswirkung nach einem Rande des beleuchteten Feldes zu ermöglicht werden.
  • Um den etwa störenden, zu harten Ansatz des Lichtbündels in der Nähe der Leuchte zu vermeiden, können lichtschwächende Mittel in oder außerhalb der Blendenebene angesetzt werden, etwa derartig, daß man ein Graufilter abnehmender Durchlässigkeit an den Blendenteil ansetzt, der den nächstliegenden Straßenteilen zugeordnet ist. Dasselbe kann auch dadurch erreicht werden, daß man eine lichtundurchlässige Hilfsblende außerhalb .der Blendenebene so anbringt, daß eine unscharfe Abbildung der Kante dieser Hilfsblende auf dem beleuchteten Feld erzeugt wird. Es kann auch zum gleichen Zweck die dem Ansatz zugeordnete Blendenkante ganz in Fortfall kommen und an ihre Stelle können die oben beschriebenen Mittel treten. Um möglichst wirtschaftlich mit diesem Projektionssystem zu arbeiten, wird ein Lichtbündel mit einem verhältnismäßig kleinen Streuwinkel benutzt, das die Straßenbreite vom Lichtpunkt aus betrachtet erst in etwa einem Drittel der Länge des beleuchteten Feldes voll erfaßt, damit durch die Blende nicht unnötig viel Licht abgeschirmt zu «-erden braucht. Es ergibt sich dabei auf der Straße eine Gestalt des ausgeleuchteten Feldes, wie sie in Abb. i dargestellt ist, d. h. es wird in den der Leuchte näherliegenden Teilen des beleuchteten Feldes die Straßenbreite nur z. T. ausgeleuchtet. Um die dunkel bleibenden Teile ebenfalls mit Licht zu versehen, kann nun in an sich bekannter Weise, wie in den Abb. 3, q. und 5 dargestellt, eine Hilfsoptik für die gleiche Lichtquelle vorgesehen werden, die einen von der Projektionsoptik (dem Spiegel) nicht ausgenutzten Teil des Lichtstromes der Lichtquelle nach diesen dunklen Teilen der Fahrbahn hin (Abb. i) "durch Brechung oder Spiegelung strahlt. Es kann z. B. außerhalb des Strahlenganges der Projektionsoptik eine Sammellinse 25 (Abb. 3 bis 5) angeordnet werden, die einen Teil des Lichtstromes der Lichtquelle 22 auffängt und mit Hilfe eines Planspiegels 27 eines Prismas oder eines dein gleichen Zweck dienenden optischen Mittels nach dem vom Projektionssystem ungenügend ausgeleuchteten Teil der Straße 2o (Abb. i) richtet. Es kann auch ein zweites Projektionssystem ähnlich dem Hauptsystem für diesen Zweck Verwendung finden, und zwar ebenfalls mit Benutzung der gleichen Lichtquelle. Wenn es erforderlich ist, können auch mehrere solcher Systeme außerhalb des Strahlenganges des Hauptsystems angebracht werden, die verschiedenen Zwecken dienen können. So können dem Straßenverkehr dienende Gegenstände auch außerhalb der Straßenfläche eine besondere, wenn nötig vollkommen begrenzte Beleuchtung erhalten, z. B. Straßenschilder, Verkehrszeichen u. dgl. Ein Teil des von der Hauptprojektionsoptik nicht erfaßten Lichtstromes der Lichtquelle kann auch mit einer solchen Hilfsoptik in i Verbindung mit einem Spiegel oder einem Prisma in Richtung der Hauptstrahlung gesehen, nach hinten, also dem Verkehr entgegen umgelenkt werden und so Signalzwecken dienen. Ferner kann eine ähnliche i Vorrichtung dazu dienen, die Straßenrichtung für den Flugverkehr zu kennzeichnen durch mit Spiegeln oder Prismen nach oben gelenkte Lichtbündel, die ebenfalls der Lichtquelle des Hauptprojektionssystems entnom- i men werden.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur Beleuchtung von Straßen mittels ortsfester über Augenhöhe der Fahrer angeordneter, ausschließlich in Fahrtrichtung strahlender Leuchten, die je einen Straßenabschnitt scharf begrenzt und flach bestrahlen und als Linsenscheinwerfer (Projektor) mit abbildendem optischem System (Objektiv) und Bildfeldblende ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Umrißform jeder Blendenöffnung der vom Objektiv im Bildfeld entworfenen optischen Abbildung des jeweils beleuchteten Straßenabschnittes entspricht.
  2. 2. Anordnung von Straßenleuchten nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß das Leuchtfeld der einzelnen Leuchte in an sich bekannter Weise nicht am Fußpunkt, sondern in größerer Entfernung von der Leuchte in der Fahrtrichtung voraus beginnt und sich über den Fußpunkt der nächstfolgenden Leuchte hinweg -erstreckt.
  3. 3. Straßenleuchte für die Anordnung nach Anspruch r und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlenbegrenzende Blende aus mehreren gegeneinander verstellbaren Teilen besteht.
  4. 4. Straßenleuchte nach Anspruch r bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtbegrenzungskanten der Blende den Forderungen scharfer Abbildung entsprechend nicht in einer Ebene angeordnet sind.
  5. 5. Straßenleuchte nach Anspruch r bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß außer der Projektionsoptik in an sich bekannter Weise Mittel vorhanden sind, die einen Teil des Lichtes der Lichtquelle in andere Raumwinkel ausstrahlen.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1212461B (de) * 1964-03-26 1966-03-17 Siemens Ag Autobahnpfostenleuchte
EP2112428B1 (de) * 2008-04-21 2015-10-28 Bartenbach Holding GmbH Tunnelleuchte sowie Tunnelbeleuchtungssystem mit einer Vielzahl solcher Tunnelleuchten

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1212461B (de) * 1964-03-26 1966-03-17 Siemens Ag Autobahnpfostenleuchte
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