-
Beleuchtungseinrichtung Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf
eine Beleuchtungseinrichtung mit besonders hohem Wirkungsgrad.
-
Bekanntlich beträgt der von einer Lichtquelle. ausgehende nutzbare
Lichtstrom häufig nur einen kleinem Bruchteil des insgesamt erzeugten, so daß der
an sich schonaußerordentlich geringeWirkungsgrad, der für den Umsatz von Wärme in
leuchtende Energie kennzeichnend ist, noch weiterhin beträchtlich verkleinert wird.
Einer Erhöhung der .Lichtstärke der Kondensoroptik bei-gleichzeitiger Verwendung
eines Rückspiegels, der häufig zur Herabsetzung der großen Lichtverluste beschritten
wird, sind` bekanntlich sehr enge Grenzen gesetzt. Erst die völlige Einkapselung
der Lichtquelle mit einer geeigneten optischen Einrichtung konnte einen wesentlichen
Fortschritt bringen. So wurde eine Anordnung bekannt, bei der der größte Teil des
in den Raumwinkel von 36o° entsandten. Lichtstromes erfaßt werden kann. Wie Abb.
i zeigt, befindet sich bei dieser Anordnung die Lichtquelle i. z. B. ein: Glühfaden,
in dem einen Brennpunkt eines .elliptischen Teilspiegels 2, dessen Öffnung durch
einen weiteren Teilspiegel 3 .abgeschlossen ist, der jedoch, als Kugelspiegel ausgebildet
ist. Dieser sphärische Teilspiegel ist so bemessen, daß, das von ihm reflektierte
Licht auf die Lichtquelle i zurückgeworfen wird, so daß sich nunmehr alles Licht
im
zweiten Brennpunkt .I des elliptischen Teilspiegels sammelt und
somit auf das Ende einer in axialer Richtung eingefügten Lichtleitröhre 5 trifft,
die es nach außen seinem eigentlichen Verwendungszweck zuführt.
-
Findet als Lichtquelle beispielsweise, wie beschrieben, eine Glühfadenlampe
Verwendung, so entsteht in dem Fall, daß der Lampenfuß senkrecht zur optischen,
Achse steht, eine teilweise Abschattung des. Strahlenbündels. Diese macht sich für
viele Zwecke unangenehm bemerkbar. Ist, statt dessen der Lampenkörper axial in das
Reflektorsystem eingeführt, so entsteht ebenfalls ein in manchen Fällen ungünstiger
Strahlenverlauf (s. Abb. 2). Die oberhalb bzw. unterhalb der optischen Achse in
den betreffenden Bildpunkten zur Kreuzung gelangenden Strahlen überschneiden sich
nämlich in einen breiten Raum, an den. sich ein kegelförmiger Dunkelraum anschließt.
Stellt man etwa zwecks Zusammenfassung der Lichtbündel ein sammelndes System 9 in
den Strahlengang, so ist, wie leicht ersichtlich, kaum ein Strahlenverlauf zu erzielen,
der eine auch nur einigermaßen gleichmäßige Ausleuchtung etwa der Pupille eines
zur B.:trachtung eines Fadenkreuzes in den Strahlengang gestellten Objektivs zur
Folge hätte. Außerdem würden die Abmessungen der Anordnung zu groß, daß ihre praktische
Verwendung häufig in Frage gestellt wäre.
-
Dieser und andere Nachteile des beschriebenen Reflektorsystenis «-erden
durch die vorliegende Erfindung vermieden. Sie besteht darin, daß bei einer Beleuchtungseinrichtung,
die aus einer Lichtquelle, vorzugsweise einer Glühwendel und zwei zu einem geschlossenen
Reflektorsystem zusammengesetzten Teilspiegeln besteht, von denen der eine sphärisch
gekrümmt ist, dieser sphärische Teilspiegel ein Bild der Wendel auf der optischen
Achse unmittelbar vor die Wendel selbst entwirf;, während der andere Teilspiegel,
der als ringförmiger Toroidspiegel ausgebildet ist, die Wendel sowie ihr durch den
sphärischen Teilspiegel erzeugtes Bild im Außenraum des Reflektorsystems zur Abbildung
bringt.
-
Die Abb. 3 bis f> erläutern rein schematisch den Erfindungsgedanl,#en.
-
So ist in Abb. 3 die konstruktive Anordnung des R afl-elztor System:
dargestellt. i stellt die Wendel dar. die von einen OOuetschfuß, dr durch den Toroidringspiegel
2 eingeführt ist, getragen wird. Die zu den gezeichneten Schnittlinien des Toroidringspiegels
gehörenden Krümmungsmittelpunkte sind durch 3 und .I gegeben, während der Krümmungsmittclpunkt
des sphärischen Teilspiegels 5 in der Wendel I liegt. Im Scheitelpunkt des Kugelspiegels
befindet sich die Lichtaustrittsöffnung 6. Abb. .4 zeigt, soweit notwendig, den
entstehenden Strahlenverlauf. 7 ist das durch den Kugelspiegel entworfene Bild der
Wendel i, die beide nebeneinander auf der optischen Achse liegen. Ihre durch den
Toroidringspiegel nach außen entworfenen. Abbilder erscheinen dagegen als konzentrische
Ringfiguren 8, und zwar mit dem gemeinsamen Mittelpunkt auf der optischen Achse.
Abb. 5 zeigt die Verhältnisse noch einmal unter Verwendung nur der Mittel- und Grenzstrahlen.
-
Mittels des Toroidringspiegels, wird also erreicht, daß infolge der
Eigenart des zugehörigen Strahlenverlaufs die einzelnen Strahlen sich. nicht mehr
in einem breiten Raum hinter ihren in, den ringförmigen Abbildern liegenden Kreuzungspunkten
überschneiden, sondern daß bereits eine Trennung in der Ebene dieser Bilder in der
Weise erfolgt, wie es die abb. .I und 5 zeigen. Besonders deutlich werden dürfte
der grundsätzliche Unterschied der bekannten und der erfindungsgemäßen Anordnung
durch Vergleich der Abb. z mit Abb. 5.
-
Der erfindungsgemäße Fortschritt, den die Verwendung des Toroidringspiegels
erbringt, ist somit leicht zu erkennen. Er besteht einerseits in der nutzbringenden
Zusammenfassung fast der gesamten von der Wendel erzeugten Strählung sowie ferner
in der Schaffung einer rotationssymmetrischen Intensitätsverteilung, die für viele
Zwecke günstig ist. Andererseits ist aber auch noch gemäß weiterer Ausgestaltung
der Erfindung eine gleichmäßige Ausleuchtung der Pupille z. B. eines Objektivs durch
ein nur wenig Raum benötigendes sammelndes System in Verbindung mit dem strahlenbrechenden
kegelförmigen Körper zu erzielen, wobei das Objektiv etwa zur Betrachtung eines
am Ort der ringförmigen Abbilder befindlichen Fadenkreuzes od. dgl. dienen mag.
Abb. 6 zeigt den bei einer derartigen Anordnung entstehenden Strahlenverlauf. 9
ist das sammelnde System, das hier aus einer Positivlinse und einem kegelförmig
gestalteten strahlenbrechenden Körper besteht, und io das Objektiv. Es ist leicht
erkenntlich, daß der den Toroidringspiegel verlassende Lichtstrom entsprechend der
Abbildung des Toroidringspiegels in das Objektiv eine gleichmäßige über der Pupille
des auszuleuchtenden Objektivs ergibt.
-
Insgesamt betrachtet ist somit erfindungsgemäß erreicht, daß der von
der Lampenwendel in den Raumwinkel von 3,6o° austretende Lichtstrom fast vollständig
erfaßt wird und gleichzeitig in Verbindung damit eine vorteilhafte Gestaltung des
weiteren Strahlenverlaufs gewährleistet ist.
-
Gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird ferner noch vorgeschlagen,
die Reflektoren unter sich und mit dem Lampenfuß fest zu verbinden, so daß das ganz-,
System als Lampenkolben dienen kann. Hierbei ist es vorteilhaft, den Quetschfuß
und Sockel in der optischen, Achse anzuordnen, da so die Fertigung des Reflektorsystems
zweckmäßig rotierend erfolgt, was auf diese Weise bedeutend erleichtert wird.