DE733292C

DE733292C - Reflector system consisting of two main parts with different optical basic shapes

Info

Publication number: DE733292C
Application number: DEZ23724D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Karl Klein
Original assignee: Zeiss Ikon AG
Current assignee: Zeiss Ikon AG
Priority date: 1937-02-26
Filing date: 1937-02-26
Publication date: 1943-03-24

Description

Aus zwei Hauptteilen verschiedener optischer Grundform bestehendes Reflektorsystem Bei Beleuchtung langgestreckt rechteckiger Felder von der Mitte über einer Schmalseite aus (Aufgaben, wie sie z. B. auftreten bei Autoscheinwerfern, Geräten für Beleuchtung von Gleisanlagen und Straßen,- die nur in einer Richtung befahren werden) muß die Aufgabe gelöst werden, ein langgestrecktes Feld von etwa konstanter Breite auf eine sehr große Länge im Verhältnis zur Breite auszustrahlen. , Verwendet man verhältnismäßig kleine Lichtquellen, wie z. B. Glühlampen, Metalldamp flampen u. dgl., dann ist ohne weiteres die Möglichkeit gegeben, mittels eines Reflektors die nach allen Seiten austretenden Strahlen der Lichtquelle innerhalb seines Umfange: aufzunehmen und das reflektierte Licht mit Rücksicht auf die Länge des auszuleuchtenden Feldes parallel zur Achse, z. B. eines Paraboloids, austreten zu lassen. Bei flachem Auftreffwinkel erzeugt der dadurch erzielte .enge Lichtstrom ein langgestrecktes elliptisches Beleuchtungsfeld. Bei dieser Methode bleiben die dem Gerät näherliegenden Feldpartien nur sehr schwach beleuchtet, da sie nur von direktem Licht bestrahlt werden. Die Wirkung wird. bekannterweise verbessert dadurch, daß man Streugläser vorsetzt, die entweder die Aufgabe haben, die Gesamtstreuung eines Lichtkegels zu vergrößern,- wodurch man aber die Feldbreite ändert und die Intensität innerhalb des Lichtkegels «wesentlich heruntersetzt , oder aber man verwendet Zylinderlinsen. diezwar das beleuchtete Feld 'etwas näher an den Aufstellungsort der Lichtquelle heranziehen, dafür aber eine große Erweiterung des Lichtfeldes über der Feldachse mit sich bringen, so daß ein wesentlicher Teil des Lichtes .verlorengeht. Schließlich sind als Vorsatz vor parabolischen Reflektoren besonders optisch durchgebildete Vorsatzscheiben bekannt, die das Licht ausschließlich nach dem Fußpunkt des Scheinwerfers ziehen. Diese Anordnungen haben sämtlich den Nachteil, daß sie -eine zweimalige optische Beeinflussung des Lichtes und damit mehrfache Lichtverluste mit sich bringen und mit zwei relativ teueren optischen Bestandteilen arbeiten müssen.Consisting of two main parts of different optical basic shape Reflector system When illuminating elongated rectangular fields from the center over one narrow side (tasks such as those that occur with car headlights, Devices for lighting tracks and roads, - which only work in one direction be driven on) the task must be solved, an elongated field of about of constant latitude over a very large length in relation to the latitude. , If you use relatively small light sources, such as. B. incandescent lamps, metal vapor flashlights and the like, then the possibility is easily given by means of a reflector the rays of the light source emerging in all directions within its scope: and the reflected light with regard to the length of the light to be illuminated Field parallel to the axis, e.g. B. a paraboloid to escape. With flat The resulting narrow luminous flux creates an elongated angle of incidence elliptical field of illumination. With this method, those closer to the device remain Field areas only very weakly illuminated, as they are only exposed to direct light will. The effect will. known to be improved by using diffusers that either have the task of increasing the overall scattering of a cone of light enlarge, - whereby one changes the field width and the intensity within of the light cone ”is reduced significantly, or cylindrical lenses are used. the illuminated field 'is somewhat closer to the location of the light source use, but a large expansion of the light field over the field axis bring with them, so that a substantial part of the light. is lost. In the end are particularly optically designed as an attachment in front of parabolic reflectors Front panels known that the light only after the base of the headlight draw. These arrangements all have the disadvantage that they -a twice optical influence on the light and thus multiple light losses with bring yourself and have to work with two relatively expensive optical components.

Bei gro13jen Lichtquellen ist mit Rücksicht auf die Abmessungen des Geräts, insbesondere auch mit Rücksicht auf die Wärmeverhältnisse, eine so große Umfassung des Lichtstromes wie bei kleinen Lichtquellen nicht möglich. So arbeitet man bei Bogenlicht und bei Glühlampen hoher Leistungen mit Spiegeln von etwa parabolischer Grundform, die die Lichtquelle aber nur in einem Umfange von etwa iao bis t5o umfassen und somit nur einen sehr geringen Prozentsatz des Gesamtlichtstromes ausnutzen. Wollte man z. B. bei Verwendung von Paraboloiden einen grölieren Umfassungswinkel erzielen, würde man zu praktisch sehr ungünstigen Abmessungen der Vorrichtung kommen. Außerdem würden dann die nach besonderen optischen Gesetzen ausgeführten Abschlul:)gläser erhebliches Gewicht haben und erhebliche Kosten verursachen.In the case of large light sources, taking into account the dimensions of the Device, especially considering the heat conditions, such a large one It is not possible to enclose the luminous flux as with small light sources. So works one with arc light and with incandescent lamps of high power with mirrors of about parabolic Basic shape, which however only encompasses the light source to an extent of about iao to t5o and thus only use a very small percentage of the total luminous flux. If you wanted to z. B. when using paraboloids a larger circumferential angle achieve, one would come to practically very unfavorable dimensions of the device. In addition, the closing glasses, made according to special optical laws:) would then be glasses have significant weight and cost.

Vorliegende Erfindung löst die Aufgabe, ein langgestrecktes rechteckiges Feld von der Mitte einer seiner Schmalseiten aus durch ein aus zwei Hauptteilen, d. h. Teilen, die direkt zur Feldausleuchtung beitragen, von verschiedener optischer Grundform bestehendes Refektorsystem nach einem bestimmten Gesetz. z. B. möglichst gleichmäßig, zu beleuchten, von denen der eine Hauptteil. vom zti beleuchtenden Feld aus gesehen, hinter der Lichtquelle und der andere Hauptteil vor- der Lichtduelle angeordnet ist. Erlindungsgemä13 geschieht dies durch die Vereinigung folgender Maßnahmen: Der hinter der Lichtquelle angeordnete erste Hauptteil von vorzugsweise paraboloidischer Grundform beleuchtet die entfernter liegenden Feldpartien, während der vor der Lichtquelle angeordnete zweite Hauptteil in seinem oberen Teil als reflektierender, sich nach vorn zu einem im Querschnitt erweiternder Tunnel ausgebildet 'ist, an den sich nach unten ein Ausschnitt aus einem Rotationskörper anschließt, wobei der durch den Ausschnitt verdeckte Teil des hinter der Lichtquelle liegenden Hauptteiles z. B. als Kalotte so ausgebildet ist, daß er das Licht auf den tunnelartigen Teil reflektiert und so für die Feldausleuchtung nutzbar macht.The present invention solves the problem of an elongated rectangular Field from the middle of one of its narrow sides through one of two main parts, d. H. Parts that contribute directly to the field illumination, of different optical Basic form of an existing refector system according to a certain law. z. B. possible evenly, to illuminate one of which is the main part. from zti illuminating Seen from the field, behind the light source and the other main part in front of the light duels is arranged. According to the invention, this is done by combining the following Measures: The first main part of preferably arranged behind the light source paraboloidal shape illuminates the more distant areas of the field, while the second main part arranged in front of the light source in its upper part as a reflective, forward to form a tunnel with a widening cross-section which is followed by a section of a body of revolution at the bottom, the Part of the main part behind the light source covered by the cutout z. B. is designed as a dome so that it shines the light on the tunnel-like part reflected and thus made usable for field illumination.

Der tunnelartige Reflektorteil bringt ein Minimum an Lichtverlust für den nahezu parallelen Strahlengang des hinter der Lichtduelle liegenden Spiegelteiles. Um konstante Feldbreite zu erzielen, wird seine Querschnittsform derartig durchgebildet, daß die Teile des Tunnels, welche die der Leuchte zunächstliegenden Feldpartien zu bestrahlen haben, größere Querstreuung bei der kürzeren Auftreffentfernung ergeben als die Reflektor-Z> für die weiter entfernt liegenden Feldteiie. Der übergang der verschiedenen Querschnittsformen kann stufenweise oder kontinuierlich erfolgen. An diesen Körper setzt sich nach unten ein Ausschnitt aus einem im Verhältnis zum ersten Hauptteil enger brennweitigen Päraboloid, dessen Achse gegen die Achse des hinter der Lichtquelle liegenden ersten Paraboloids derartig geneigt ist. daß sie das zu beleuchtende Feld in kürzerem Abstand trifft. Durch den vorgesetzten Paraboloidausschnitt würde ein Teil des Lichtes des Hauptrellektors abgeschaltet werden. 1n entsprechendem Bereich befindet sich vor dem Paraboloid des ersten Hauptteiles eine Kalotte, die das aufgenommene Licht nach dem tunnelartigen Teil des vor der Lichtquelle liegenden Reflektors reilektiert, somit «-ird auch dieser Lichtanteil der Beleuchtung des Feldes wieder zugeführt.The tunnel-like reflector part brings a minimum of light loss for the almost parallel beam path of the mirror part lying behind the light duel. In order to achieve a constant field width, its cross-sectional shape is designed in such a way that that the parts of the tunnel which are the areas of the field closest to the lamp have to irradiate, result in greater transverse scattering at the shorter impact distance than the reflector Z> for the more distant field parts. The transition of the different cross-sectional shapes can be done in stages or continuously. At the bottom of this body there is a section of one in relation to the first main part narrow focal length paraboloid, the axis of which is against the axis of the first paraboloid lying behind the light source is inclined in such a way. that they hits the field to be illuminated at a shorter distance. Through the paraboloid cutout in front some of the main lecturer's light would be switched off. 1n corresponding Area is a dome in front of the paraboloid of the first main part, the the received light after the tunnel-like part of the one in front of the light source Reflector, so «-this part of the light is also used to illuminate the Field fed back.

Der kalottenförmige Ansatz des ersten Hauptteils kann entweder mit diesem aus einem Stück gefertigt oder auch vor den Reflektor als selbständiger Teil vorgesetzt werden. Um die Gleichmäßigkeit in der Längsrichtung des Feldes noch zu verbessern, kann .der erste Hauptteil auch zusammengesetzt werden aus Abschnitten von konfokalon Paraboloiden, deren Achsen in der Ebene der Mittelachse des zu beleuchtenden Feldes gegeneinander verneigt sind. Aus zwei Teilest verschiedener optischer Grundform bestehende Retlektorsysteme sind an sich bekannt. Die beiden Teile besitzen aber einmal nicht die erfindungsgemäße Ausbildung und Anordnung zueinander, und sie gestatten auch keine räumliche Trennung, wie diese nach den Abb. s und 2 möglich ist.The dome-shaped approach of the first main part can either with this made from one piece or in front of the reflector as an independent part be placed in front of them. To increase the evenness in the longitudinal direction of the field improve, the first main part can also be composed of sections of confocal paraboloids whose axes are in the plane of the central axis of the to be illuminated Fields are bowed against each other. From two parts of different optical basic shape existing reflector systems are known per se. But the two parts have once not the design and arrangement according to the invention to one another, and they allow also no spatial separation, as is possible according to Figs. s and 2.

Besonders für große Lichtquellen bietet aber die erfindungsgemäße Anordnung nach Abb. i und 2 den Vorteil, daß für die Ventilation des Geräts zwischen dem ersten und z«eiten Hauptteil genügender Raum zur Verfügung bleibt. Den bekannten Einrichtungen gegenüber wird eine fast doppelt so große Ausnutzung des Lichtstromes erzielt, wobei nur ein ganz geringer Anteil des Lichtes einer doppelten Reflexion unterworfen wird. Bei Lichtquellen geringerer Ausdehnung und geringerer Leistung kann der erste Hauptreflektor von relativ geringerem Parameter genommen werden, so daß gleichzeitig ein U mfassungswinkel von etwa iSo- erzielt wird. Erster und zweiter Hauptteil können aus einem Glaskörper gefertigt werden.However, especially for large light sources, the invention offers Arrangement according to Fig. I and 2 has the advantage that for the ventilation of the device between Sufficient space remains available for the first and second main part. The well-known Compared to facilities, the utilization of the luminous flux is almost twice as large achieved, with only a very small proportion of the light being a double reflection is subjected. With light sources of smaller dimensions and lower power the first main reflector can be taken from a relatively lower parameter, so that at the same time a circumferential angle of about iSo is achieved. First and second main part can be made from a glass body.

Ats Hand eines Ausführungsbeispieles wird das Wesen der Erfindung näher erläutert. Abb. s stellt eine Ansicht des Reflektors von vorn dar.At the hand of an embodiment, the essence of the invention becomes explained in more detail. Fig.s shows a view of the reflector from the front.

Abb. 2 zeigt einen Querschnitt durch dieseit in de r Symmetrieebene. Abb.3 und q. stellen eine andere Ausführungsform dar, besonders für Lichtquellen kleinerer Leistung und geringer Wärmeentivicklung, und zwar ist Abb.3 eine Ansicht von vorn, und Abb. q. stellt einen Schnitt durch die Symmetrieebene dar.Fig. 2 shows a cross section through this side in the plane of symmetry. Fig 3 and q. represent another embodiment, especially for smaller light sources Power and low heat development, namely Figure 3 is a view from the front, and fig.q. represents a section through the plane of symmetry.

Mit i ist die Lichtquelle bezeichnet, von der die Lichtstrahlen auf ein Rotationsparaboloid 2 mit der Achse 3 fallen, die unter einem kleinen Winkel zum Feld geneigt ist. Die reflektierten Strahlen q., 5 und 6 dieses Paraboloids werden parallel zur Achse 3 zurückgeworfen. An das Paraboloid 2 schließt sich ein Rotationsparaboloid 7 an mit der um a Grad gegen die Achse 3 geneigten Achse B. Die Strahlen 9 und i o werden von dem Paraboloid 7 parallel zur Achse 8 reflektiert. Innerhalb der Strahlen q., 5, 6 und 9 und i o liegt der tunnelartige Zylinder i i. Die Strahlen werden so reflektiert, daß der Strahl 12, herkommend von dem hinteren Teil des Zylinders, den vorderen Teil des zu beleuchtenden Feldes trifft, während Strahl 13 auf das Feld in größerer Entfernung stößt. Der hintere, der Gliihlampe zunächstliegende Teil des Zylinders hat die Querschnittskurve 14, der vordere Teil die Querschnittskurve 15 (Abb. i). An diesen Zylinder setzt sich unten ein kurzbrennweitiges Paraboloid 16 mit der Achse 17 an, die den Winkel ,B mit der Achse 3 des Parab.oloids 2 bildet. Die Strahlen 18, 19 verlassen das Paraboloid 16 parallel zu seiner Achse 17. Durch das Paraboloid 16 wird ein Teil des Paraboloids 7 abgedeckt. Um den in diesen Raumwinkel fallinden Lichtstrom zu erfassen, wird die Kalotte 2o eingefügt, die die Strahlen auf den Zylinder i i reflektiert und somit für die Beleuchtung des Feldes nutzbar macht. Diese Kalotte kann entweder vor das Paraboloid 7 vorgesetzt oder mit diesem aus einem Stück gefertigt werden. Zwecknäßigerweise werden die Paraboloide -- und 7 aus einem Stück gemacht, desgleichen Zylinder i i und Paraboloid 16.The light source i denotes from which the light rays fall on a paraboloid of revolution 2 with the axis 3, which is inclined at a small angle to the field. The reflected rays q., 5 and 6 of this paraboloid are reflected back parallel to the axis 3. The paraboloid 2 is followed by a paraboloid of revolution 7 with the axis B inclined by a degree relative to the axis 3. The rays 9 and io are reflected by the paraboloid 7 parallel to the axis 8. The tunnel-like cylinder i i lies within the rays q., 5, 6 and 9 and io. The rays are reflected in such a way that the ray 12, coming from the rear part of the cylinder, hits the front part of the field to be illuminated, while ray 13 hits the field at a greater distance. The rear part of the cylinder closest to the incandescent lamp has the cross-sectional curve 14, the front part the cross-sectional curve 15 (Fig. I). At the bottom of this cylinder is a short focal length paraboloid 16 with the axis 17, which forms the angle B with the axis 3 of the paraboloid 2. The rays 18, 19 leave the paraboloid 16 parallel to its axis 17. Part of the paraboloid 7 is covered by the paraboloid 16. In order to detect the luminous flux falling in this solid angle, the dome 2o is inserted, which reflects the rays onto the cylinder ii and thus makes it usable for illuminating the field. This dome can either be placed in front of the paraboloid 7 or made from one piece with it. The paraboloids - and 7 are expediently made from one piece, as are cylinder ii and paraboloid 16.

in den Abb.3 und ¢ sind die gleichen Bezeichnungen wie bei Abb. i und 2 gewählt. Der Unterschied gegenüber der Ausführungsform gemäß Abb. i und 2 besteht darin, daß die Paraboloide 2 und 7 eine kürzere Brennweite erhalten und der Umfassungswinkel i8o° beträgt. Dadurch wird es möglich, das ganze Reflektorsystem bei Fertigung aus Glas aus einem Stück herzustellen. Der halbmondförmige Teil 21 und die Verbindungsflächen 22 zwischen Zylinder i i und Paraboloid 16 bleiben dabei unverspiegelt.in Fig.3 and ¢ are the same designations as in Fig. i and 2 elected. The difference compared to the embodiment according to Figs. I and 2 is that the paraboloids 2 and 7 get a shorter focal length and the encircling angle is i8o °. This makes it possible to use the whole reflector system Manufactured from one piece when made of glass. The crescent-shaped part 21 and the connecting surfaces 22 between cylinder i i and paraboloid 16 remain not mirrored.

Claims

PATENT CLAIM: From two main parts with different optical basic shapes existing reflector system for illuminating an elongated rectangular Field from the middle of one of its narrow sides, one of which is the main part, from Seen from the field to be illuminated, behind the light source and the other main part is arranged in front of the light source, characterized in that the behind the light source arranged main part of preferably paraboloidal basic shape the more distant lying field parts illuminated, while the main part arranged in front of the light source in its upper part as reflective, widening towards the front in cross-section Tunnel is formed to which a section of a rotational body is located downwards adjoins, with .the part hidden by the cutout behind the light source lying main part z. B. is designed as a dome so that it turns on the light reflects the tunnel-like part and thus makes it usable for field illumination.