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Elektrische Glühlampe mit wenigstens einem Glühkörper und einem schalenförmigen
Schirm Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Glühlampe, insbesondere für
Fahrzeugbeleuchtung, die wenigstens einen Glühkörper und einen schalenförmigen Schirm
aufweist, und bei der der Glühkörper zwischen wenigstens zwei Seitenrändern des
Schirmes liegt.
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Derartige Lampen sind zur Anordnung in einem Bündellicht, auch Scheinwerfer
genannt, bestimmt, derart, daß der Glühkörper nahezu in der optischen Achse des
optischen Systems des Bündellichtes liegt. :Meistens besteht dieses optische System
aus einem Reflektor in Form eines Umdrehungsparaboloids. Der Schirm dient dazu,
das Auffallen von Licht auf die eine Seite des Reflektors zu verhüten, wodurch die
sog. abgeblendete Beleuchtung erzielt wird, bei der das Licht ausschließlich unterhalb
der waagerechten, durch die Lampe verlaufenden Ebene ausgestrahlt wird. Der Schirm
besteht gewöhnlich aus einer metallenen, schalenförmigen Kappe, z. B. aus Nickel,
die innerhalb der Lampe in unmittelbarer Nähe des Glühkörpers untergebracht ist.
Der Schirm wird zumeist klein bemessen, um möglichst wenig Licht eines gewöhnlich
in der gleichen Lampe angeordneten, zweiten Glühkörpers, im folgenden Hauptglühkörper
genannt, abzufangen, der ein nicht abgeblendetes Bündel erzeugt. Der Schirm ist
im folgenden Abblendglühkörper genannt. Wenn dieser allein in der Lampe vorhanden
ist, bestehen meist keine Bedenken, den Schirm viel größer zu bemessen und z. B.
in Form eines Spiegels oder einer Lackschicht auf dem Lampenkolben anzubringen.
Wird
quer zur optischen Achse des Bündellichtes und in einem Abstand, z. B. io m vor
der Lampe, ein Schirm angeordnet, so kann auf ihn ein Lichtfleck projiziert werden,
der das Bündelmuster genannt wird. Indem abwechselnd der eine oder der andere Glühkörper
betätigt wird, ergibt sich ein sog. Haupt- bzw. ein Abblendbündel, deren Muster
bei den üblichen Lampen annähernd kreisförmig bzw. halbkreisförmig oder auch mehr
oder weniger ellipsenförmig sind. Es sei bemerkt, daß zum besseren Verständnis der
Eigenschaften der Lampe im vorliegenden Fall nur von der Zusammenwirkung der Lampe
mit einem drehsymmetrischen, optischen System, wie der vorerwähnte Reflektor, die
Rede ist. Die Anwendung von Mitteln, die das Licht in einer einzigen Richtung streuen,
wie z. B. mit Rippen versehene Reflektoren oder Abschlußgläser, werden also außer
Betracht gelassen.
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Bei den bekannten Lampen ergibt sich ein Abblendbündelmuster mit einem
verhältnismäßig großen Halbmesser, was bedeutet, daß ein nach unten in senkrechter
Richtung stark gestreutes Bündel entsteht, wobei ein großer Teil des im Abblendglühkörper
erzeugten Lichtstroms in einem verhältnismäßig geringen Abstand vor dem Fahrzeug
auf die Fahrbahn fällt. Diese Beleuchtung hat zur Folge, daß sich die Empfindlichkeit
des Auges des Fahrzeugführers auf diese naheliegende, einen großen Teil seines Gesichtsfeldes
beanspruchende, starke Beleuchtung einstellt und so dem Führer bei der Beobachtung
weiter entfernter Gegenstände hindernd im Wege steht.
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Die Erfindung bezweckt unter anderem, diesen Nachteil zu beheben und
eine Bauart der Lampe zu schaffen, die eine abgeblendete Beleuchtung ermöglicht,
wobei das Licht in einem verhältnismäßig wenig gestreuten Bündel in einem großen
Abstand vor dem Fahrzeug ausgestrahlt werden kann.
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Gemäß der Erfindung ist der Glühkörper, der zwischen wenigstens zwei
Seitenrändern des Schirmes liegt, V-förmig ausgebildet und liegt in einer Ebene,
die sich parallel zur Ebene durch die Schirmränder erstreckt oder mit dieser Ebene
zusammenfällt. Bei einem üblichen Bündellicht mit eitlem Reflektor in Form eines
Umdrehungsparaboloids soll diese Lampe derart angeordnet werden, daß die Ebene des
Glühkörpers waagerecht etwas oberhalb der Reflektorachse und der Scheitel des V-förmigen
Glühkörpers nahe dem Brennpunkt des Reflektors liegt, während die Schenkel des
V
beiderseits oberhalb der Achse liegen. Es ergibt sich dann ein Bündelmuster
mit einem Querschnitt etwa in Form einer halben Ellipse geringer Höhe, wobei die
größte Lichtstärke unmittelbar unterhalb der oberen Begrenzung liegt, welche Lichtstärke
sich gerade zum Sichtbarmachen der in einem großen Abstand vor dem Fahrzeug befindlichen
Gegenstände gut auswirkt.
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Es sei bemerkt, daß V-förtnige Glühkörper in für Fahrzeugbeleuchtung
bestimmten Lampen als Hauptglühkörper üblich sind.
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Die Erfindung und einige vorteilhafte Ausführungsforrnen derselben
werden ausführlich an Hand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert, denen zum
besseren Verständnis eine Beschreibung einer bekannten Bauart und einer Abart derselben
vorangeht.
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Fig. i und 4 sind schematische, senkrechte Schnitte von Bündellichtern,
in denen eine Lampe bekannter Art bzw. einer Abart derselben angeordnet ist; Fig.
2 und 5 stellen diese Lampen in Draufsicht dar, und Fig. 3 und 6 stellen die mit
diesen Lampen erzeugten Bündelmuster dar; Fig. 7 ist ein schematischer, waagerechter
Schnitt einer Lampe gemäß der Erfindung ohne Schirm und Abblendglühkörper; Fig.
8 bis io stellen verschiedene Formen eines Abblendglühkörpers gemäß der Erfindung
dar; Fig. i i ist ein schematischer, senkrechter Schnitt eines Bündellichtes mit
einer Lampe gemäß der Erfindung; Fig. 12 ist eine Draufsicht dieser Lampe, und Fig.
13 stellt das mittels dieser Lampe erzeugte Bündelmuster dar; Fig. i4 ist ein Diagramm
der mit einer bekannten Lampe und der finit einer erfindungsgemäßen Lampe erzielten
Lichtverteilung; Fig. 15 stellt das Bündelmuster einer Glühlampe mit einem asymmetrischen
V-förmigen Glühkörper dar; Fig. 16 ist eine Draufsicht und Fig. 17 eine Seitenansicht
eines Glühkörpers und eines Schirmes einer Lampe gemäß der Erfindung; Fig. 18 bis
20 sind eine Draufsicht bzw. zwei Seitenansichten des Glühkörpers und des Schirmes
einer Lampe gemäß der Erfindung in abgeänderter Ausführungsform, und Fig. 21 ist
eine Draufsicht eines Glühkörpers mit Schirm in einer dritten Ausführungsform.
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Die in den Fig. i und 2 dargestellte Lampe besteht aus einem Kolben
i, einem Hauptglühkörper2, einem Abblendglühkörper 3, einem Schirm 4 und einem Sockel
5 sowie aus einigen nicht dargestellten Teilen, wie z. B. den Halterungsdrähten
für die Glühkörper und den. Schirm und der Quetschung, in der diese Drähte befestigt
sind. Die Lampe ist in einem Reflektor 6 angeordnet, der die Form eines Umdrehungsparaboloids
hat. Die Lampe ist derart eingestellt, daß der Hauptglühkörper 2 im Brennpunkt F
liegt.
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Ein Lichtstrahl 7, der vom Hauptglühkörper 2 ausgeht, wird nach Reflexion
ain Reflektor 6 parallel zur optischen Achse 8 dieses Reflektors verlaufen. Ein
Lichtstrahl 9, der voll demjenigen Teil des Abblendglühkörpers 3 ausgeht, der dein
Brennpunkt F zunächstliegt, erstrtckt sich nach lZeflexioll etwas schräg abwärts,
während ein Lichtstrahl io, der von demjenigen Ende des Abblendgliihkörpers ausgesandt
wird, das ain weitesten vom Brennpunkt F entfernt ist, eine größere Neigung aufweist.
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Der Glühfaden 3 liegt iin vorliegenden Fall zwischen den Rändern i
i. 1 = und 1 3 des Schirmes.I
(Fig. 2). Diese Ränder
liegen annähernd in einer Ebene mit dem Glühfaden. Nur der Rand 14 liegt nicht in
dieser Ebene; er ist höher, um zu vermeiden, daß die vor dem Bündellicht befindliche
Person von unmittelbar vom Glühfaden 3 stammendem Licht getroffen wird. Diese Ränder
bilden die obere Begrenzung der Seitenwände des Schirmes. Wenn hier und im folgenden
gesagt wird, daß ein Glühkörper in einer Ebene liegt, soll berücksichtigt werden,
daß ein Glühkörper, der doch gewisse Abmessungen hat, nicht in mathematischem Sinne
mit einer Ebene zusammenfallen kann. Der Ausdruck ist also im Sinne des allgemeinen
Sprachgebrauchs aufzufassen.
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Das sich bei Verwendung dieser bekannten Lampe ergebende Bündelmuster
setzt sich aus den Bildern zusammen, .die verschiedene Teile des Reflektors des
Glühkörpers erzeugen. Diese Bilder können mittels dieser Teile gesondert sichtbar
gemacht werden, indem der verbleibende Teil abgeschirmt wird. Es wird z. B. senkrecht
unter dem Schnittpunkt O der optischen Achse 8 mit dem Schirm von den Reflektorteilen
eine Reihe von Bildern 15 hergestellt, die in oder nahe der senkrechten, sich durch
die optische Achse 8 erstreckenden Ebene liegen. Die Reihen von Bildern 16 und 17
werden von Reflektorteilen erzeugt, die in der waagerechten, sich durch die erwähnte
Achse erstreckenden Ebene beiderseits der Lampe liegen, d. 11. unterhalb oder oberhalb
der Zeichnungsebene der Fig. i. Die zwischen diesen Grenzen liegenden Reflektorteile
erzeugen Reihen von Bildern, wie z. B. die Reihen 18 und i9. Alles Licht fällt jedoch
unterhalb der waagerechten, sich durch O erstreckenden Ebene infolge des vorhandenen
,Schirnies 4, der das Auftreffen von Licht auf die untere Reflektorhälfte verhütet,
und infolge der Lage des Glühfadens 3 vor dem Brennpunkt F etwas oberhalb der Achse
B.
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[Heraus gellt hervor, daß der Durchmesser des Abblendlriindels praktisch
der Länge des Abblendglühfadens I proportional ist (s. Fig. 3 und i). Infolge der
verhältnismäßig großen Länge eines solchen Glühfadens hat nunmehr das Bündel einen
so großen 1)ttrclltnesser, daß ein großer Teil des Lichtstroms hart vor dem Fahrzeug
auf den Weg fällt.
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Ordnet man den Abblendglühkörper quer zur Achse im Brennpunkt F an,
wie in den Fig.4 und 5 (Llrgestellt, so entsteht ein Bündelmuster nach Fig. 6. 1)ie
in oder in der Nähe der senkrechten, sich durch die Achse 8 erstreckenden Ebene
liegenden Reflektorteile erzeugen langgestreckte, waagerechte Bilder 2o des Glühkörpers
3. In oder in der Nähe der waagerechten, sich durch die Achse 8 erstreckenden Ebene
liegende Reflektorteile erzeugen verhältnismäßig kurze, zusammengedrängte Bilder
21 in der Nähe des Achsendurchgangs O. Die zwischenliegenden Reflektorteile, die
also in schrägen, sich durch die Achse erstreckenden Ebenen liegen, erzeugen eine
Anzahl schräger Bilder 22, die teilweise oberhalb der waagerechten, sich durch die
Achse erstreckende Ebene liegen. Es ergibt sich daraus, daß trotz des Vorhandenseins
des Schirmes q. nicht eine reine abgeblendete Beleuchtung entsteht. Auch wird es
einleuchten, daß diese Wirkung um so hinderlicher ist, je länger der Glühkörper
3 (Fig. 5) ist und damit beiderseits der Achse 8 mehr vorsteht.
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Andererseits geht aus Fig. i hervor, daß das von einem Teil des Glühkörpers
stammende, reflektierte Licht um so mehr abwärts gerichtet wird, je weiter dieser
Teil vor dem Brennpunkt F liegt (s. z. B. die Lichtstrahlen 7, 9 und io in Fig.
i).
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Es könnte also verhütet werden, daß die schrägen Bilder 22 (Fig. 6)
in den Raum oberhalb der waagerechten Ebene fallen, indem der Glühkörper 3 in einem
hinreichenden Abstand vor dem Brennpunkt angeordnet wird.
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In diesem Fall jedoch sinken auch die Bilder 20, so daß eine unerwünscht
starke Vordergrundbeleuchtung entsteht.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß das günstigste Bündelmuster
entsteht, wenn der Glühkörper innerhalb der Schenkel eines Winkels 23 liegt (Fig.
7), dessen Scheitel im Brennpunkt F liegt, wobei die Schenkel sich beiderseits der
Achse erstrecken. Die meist ideale Form des Glühkörpers wäre also eine dreieckige
Leuchtfläche. Obgleich ein solcher Glühkörper herstellbar ist, z. B. in Form einer
durch Stromdurchgang oder Gasentladung stark geheizten Wolframplatte, erreicht man
in der Praxis eine hinreichende Annäherung durch Verwendung eines üblichen Wendeldrahtes,
der entsprechend den Schenkeln des erwähnten Winkels 23 gebogen wird, wie in Fig.8
dargestellt ist. Wird der von einem der Schenkel dieses Winkels mit der Achse 8
gebildete Winkel mit a bezeichnet, so ergibt sich aus Versuchen mit verschiedenen,
üblichen Reflektoren, daß dieser Winkel am günstigsten zwischen 6o und 150 gewählt
werden kann (Fig.9 bzw. io). Eine besonders günstige Form ist diejenige, bei der
a - 30° ist (Fig.8). Der V-förmige Glühkörper wird zumeist symmetrisch in ,bezug
auf die Lampenachse angeordnet. Es kann jedoch manchmal eine asymmetrische Anordnung
vorteilhaft sein, z. B. um mehr Licht auf die eine Straßenhälfte als auf die andere
fallen zu lassen.
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Die Fig. i i und 12 stellen die Verwendung einer solchen Lampe in
einem Reflektor schematisch dar. Die Bezugszeichen entsprechen denen der Fig. 1,
2, 4 und 5.
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Fig. 13. stellt das erzeugte Bündelmuster einiger Reflektorteile dar.
Die in oder in der Nähe der senkrechten sich durch die Achse erstreckenden Ebene
liegenden. Reflektorteile ergeben eine Reihe von Bildern 24. Diese sind vergrößerte
Abbildungen des V-förmigen Glühkörpers. Die Reflektorteile, die in oder in der Nähe
der waagerechten, sich durch die Achse erstreckenden Ebene liegen, liegen gleichsam
gegenüber der Seitenkante des V-förmigen Glühfadens und projizieren also nicht ein
V, sondern ein Rechteck, so daß zwei Reihen von Bildertl 25 links und rechts
des Achsendurchgangs O entstehen, von denen nur eine Reihe dargestellt
ist.
Die zwischenliegenden Reflektorteile liegen in schräger Richtung in bezug auf den
Glühkörper und sehen also das V verkürzt mit einem kleineren Scheitelwinkel
als dem wirklichen. Solche Reflektorteile erzeugen z. B. eine Reihe von Bildern
26.
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Die bessere Lichtverteilung bei Verwendung einer Lampe gemäß der Erfindung
ist in Fig. 14 dargestellt. Das dargestellte Diagramm zeigt die Meßergebnisse der
Beleuchtungsstärke auf einem Schirm, der in einem Abstand von io m vor dem Bündellicht
senkrecht zu dessen Achse angeordnet ist. Die Abstände oberhalb und unterhalb des
Achsendurchgangs sind in Zentimeter angegeben. Das Bündellicht ist in einer Höhe
von i m angeordnet. Das den Schirm 20 cm unterhalb O treffende Licht würde die Fahrbahn
in einem Abstand von 5o m vor dem Fahrzeug treffen; das 8o cm unterhalb O auf den
Schirm auftreffende Licht würde die Fahrbahn in einem Abstand von 12,5 m
vor dem Fahrzeug treffen.
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Die ausgezogene Linie 27 stellt die Beleuchtungsstärke dar, die mit
einer bisher üblichen Lampe erzielt wird, wobei der gerade Abblendglühkörper etwas
oberhalb der optischen Achse liegt (der Draht 3 in Fig. i und 2), während die gestrichelte
Linie 28 die Beleuchtungsstärke andeutet, die mittels eines V-förmigen Abblendglühkörpers
gemäß der Erfindung (Draht 3 in Fig. i i und 12) erzielt wird. Aus den Schnittpunkten
mit den, Linien 29 und 30, welche die Beleuchtungsstärke in Abständen von 5o bzw.
12,5 m vor dem Fahrzeug auf der Fahrbahn darstellen, ergibt sich, daß die erstere
mehr als das Zweifache geworden ist, während letztere bis auf die Hälfte abgefallen
ist.
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Das Bündelmuster nach Fig. 13 und das Diagramm in Fig. 14 sind mittels
V-förmiger Glühfäden erzeugt, wobei die Länge der Schenkel die gleiche ist. Wird
die Länge eines der Schenkel gegenüber dem anderen vergrößert, so nimmt der Durchmesser
des Bündelmusters zu. Diese Zunahme ist im allgemeinen unerwünscht, aber mit Rücksicht
auf den Umstand, daß der Halbmesser in einer Richtung mehr als in der anderen zunimmt,
können sich Verhältnisse ergeben, bei denen die Verwendung eines Glühkörpers in
Form eines unsymmetrischen V Vorteile hat, z. B. wenn eine Erhöhung des auf
eine der Seiten der Fahrbahn geworfenen Lichtstroms verlangt wird. Das mit einer
solchen Lampe erzeugte Bündelmuster ist in Fig. 15 dargestellt.
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Die Reflektorteile, die in oder nahe der senkrechten, sich durch die
Achse erstreckenden Ebene liegen, erzeugen eine Reihe von Bildern 24' des Glühfadens,
von denen zwei dargestellt sind. Die in oder nahe der waagerechten, sich durch die
Ächse erstreckenden Ebene liegenden Reflektorteile erzeugen zwei Reihen von Bildern
25' und 25", die ähnlich wie der Glühfaden unsymmetrisch sind. Die in schrägen,
sich durch die Achse erstreckenden Ebenen liegenden Reflektorteile erzeugen Reihen
von Bildern 26' und 26". Aus der Fig. 15 geht hervor, daß die Streuung bei den.
senkrechten Reflektorteilen geringer ist als diejenige bei einem gestreckten Glühfaden
(vgl. Fig. 3) und Messungen ergeben, daß auch eine Verbesserung der Lichtstärke
bei den waagerechten Abschnitten des Bündels erzielt wird.
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Der mechanische Aufbau der Lampe gemäß der Erfindung braucht nicht
bedeutend von den bekannten Bauarten von Lampen mit einem Abblendglühfaden abzuweichen.
Bei den letztgenannten ist der gerade Glühfaden gewöhnlich mit einem Ende am Schirm
festgeschweißt, während das andere an einem Poldraht befestigt ist. Der V-förmige
Glühfaden in der Lampe gemäß der Erfindung kann in ähnlicher Weise aufgehängt werden,
wie in Fig. 16 und 17 dargestellt ist. Der Schirm 4 ist mit einer Seite an einem
Stromzuführungsdraht 31 befestigt, und der V-förmige Glühfaden 3 ist zwischen einem
der Ränder des Schirmes und einem zweiten Stromzuführungsdraht 32 aufgehängt. Die
Gestalt des Schirmes ist etwas derjenigen des Glühfadens angepaßt, so daß sich die
Ränder 13, 13' parallel zu den Schenkeln des Drahtes erstrecken.
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Eine andere Bauart ist in den Fig. 18, i9 und 20 dargestellt. Die
Enden des Glühfadens 3 sind in diesem Fall je an einem Stromzuführungsdraht 31 bzw.
32 befestigt. Dies hat den Vorteil, daß eine größere Freiheit in bezug auf die Anordnung
dieser Enden als bei der Bauart nach den Fig. 16 und 17 besteht, bei der stets ein
Ende auf dem Schirmrand liegt. Man könnte selbstverständlich an diesem Ende einen
Halterungsdraht am Schirm festschweißen, aber dann ist ein zusätzlicher Teil erforderlich.
Bei der Bauart nach den Fig. 18 bis 20 ist der Schirm 4 an der Rück- und Oberseite
mit einer Nut oder Einbeulung versehen, die sich um den vom Übergang dieser Seiten
gebildeten Rand erstreckt. In dieser Nut ist der Halterungsdraht 31 angeordnet und
festgeschweißt. Dies hat den Vorteil, daß die Lage des Schirmes bereits vor dem
Schweißvorgang eindeutig festgesetzt ist.
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Bei der Bauart nach Fig. 21 besteht der Glühkörper aus zwei parallel
geschalteten Glühfäden 3' und 3". Der Scheitel des V ist mit dem Stromzuführungsdraht
32, die freien Enden sind mit dem Schirm 4 verbunden. Der Schirm ist wieder mit
einer Nut versehen, in der das umgebogene Ende des Stromzuführungsdrahtes 31 befestigt
ist: Eine derartige Bauart hat den Vorteil, daß Durchbrennen eines der Schenkel
des Glühfadens nur eine Lichtverringerung, aber kein Erlöschen des Lichtes zur Folge
hat.
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Um den Glühfaden weitgehendst vor mechanischen Belastungen zu schützen,
die durch Erschütterungen der Befestigungsstellen des Glühfadens bewirkt werden,
und zwar insbesondere, da der den Schirm tragende Stromzuführungsdraht mit einer
anderen Frequenz und Amplitude als der andere Stromzuführungsdraht schwingen wird,
ist es erwünscht, zwischen den Enden dieser Stromzuführungsdrähte eine isolierende,
mechanische Verbindung herzustellen, z. B. in der in den Fig. 17 und 18 dargestellten
Weise. Hierbei ist an dem einen Stromzuführungsdraht 32 ein Halterungsstab 33 und
am Schirm 4 ein Halterungsstab 34 festgeschweißt.
bie beiden Stäbe
sind mittels einer isolierenden Glasperle 35 verbunden. Selbstverständlich kann
diese an sich bekannte Bauart auch bei den Glühlampen nach den Fig. 18 bis 21 Anwendung
finden.