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Kraftfahrzeugscheinwerf er Bei der Geschwindigkeit moderner Kraftfahrzeuge
ist eine ausreichende Beleuchtung der Fahrbahn von größter Bedeutung. Das ausgestrahlte
Licht muß weitreichend und hell sein, um ein schnelles und sicheres Überblicken
der Fahrbahn zu gewährleisten.
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Ein anderer, nicht minder wichtiger Faktor ist die bei vielen Beleuchtungseinrichtungen
der Kraftfahrzeuge mangelhafte Abblendung bei Begegnungen mit anderen Straßenbenutzern,
insbesondere aber den Kraftfahrzeugen selbst, um den Fahrer durch die Strahlen entgegenkommender
Scheinwerfer in der Beobachtung der Fahrbahn nicht zu hindern und ihm zu ermöglichen,
die hinter dem entgegenkommenden Fahrzeug liegende Fahrbahn beobachten zu können.
Zur Vermeidung dieser unangenehmen Begleiterscheinung sind zahlreiche Lampentypen
und Scheinwerfer konstruiert und entwickelt worden, deren Wirkungsweise nicht voll
befriedigt. In den weitaus meisten Fällen sind die Abblendvorrichtungen entweder
unvollkommen und beheben die Blendung nur teilweise, oder der Lichtkegel wird bei
einigermaßen guter Abblendung so kurz, daß ein ungehindertes Beobachten der Fahrbahn
nicht mehr möglich ist. Die Abblendung erfolgt in diesen Fällen auf Kosten der für
die Anleuchtung der Fahrbahn erforderlichen Lichtintensität. Der Fahrer steht daher
beim Wiederaufblenden der eigenen Scheinwerfer häufig Hindernisscn in nächster Nähe
gegenüber, die er infolge des zu kurzen Abblendlichtes nicht wahrnehmen konnte.
Nur ein starkes
Vermindern der Geschwindigkeit in der mit abgeblendetem
Licht gefahrenen Zeitspanne kann oft noch vor einem Unfall retten.
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Aber auch Scheinwerfer mit schräg nach unten geneigtem Abblendlicht
wirken auf das Auge des Entgegenkommenden in gewisser Beziehung noch störend, da
jede helle Lichtquelle Blendung verursacht, wenn diese aus tiefer Dunkelheit auftaucht.
Dieser Umstand ist für das Auge um so gefährlicher, als sich dasselbe nach der Umschaltung
auf Abblendlicht infolge der vorher herrschenden intensiven Beleuchtung der Fahrbahn
nur schwer und, im Verhältnis zu der Geschwindigkeit des Fahrzeuges gemessen, langsam
umzustellen vermag.
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Selbst bei schwacher Lichtstärke der Lichtquelle stört diese den Entgegenkommenden,
da eine Lichtquelle im Verhältnis zu der Dunkelheit für das Auge immer noch eine
erhebliche Intensität hat. Unter allen bisher bekannten Abblendvorrichtungen ist
keine, die so gut abblendet und trotzdem so weit leuchtet, daß man an dem entgegenkommenden
Fahrzeug vorbeiblicken kann, d. h. daß die abgeblendeten Scheinwerfer so unempfindlich
erscheinen und das Licht dennoch so stark ist, daß man, ohne direkte Blendung zu
empfinden, die Straße hinter diesem Fahrzeug beobachten kann.
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Es sind mehrfach Abblendlampen und Scheinwerfer auf dem Markt erschienen,
die sich beim Abblenden farbigen, insbesondere gelben Lichtes bedienen. Der Nachteil
solcher Lampen liegt darin, daß die Fahrbahn in ausschließlich gelbem Licht zwar
ebensogut zu überblicken ist als in natürlichem weißem Licht, jedoch eine Bruchteile
von Sekunden dauernde Anpassung des Auges an die nunmehr in farbiges Licht getauchte
Fahrbahn nicht nur unangenehm empfunden werden kann, sondern bei den Geschwindigkeiten
der heutigen Fahrzeuge auch unangenehme Situationen verursacht werden können. Gibt
man der farbigen, hier gelben Lichtquelle nur eine schwache Tönung, um ein möglichst
intensives Fahrlicht zu erhalten, so ist damit keine Blendungsherabsetzung zu erzielen,
da der Helligkeitsfaktor des Scheinwerfers nahezu dem des normalen Lichtes gleichkommt.
Andererseits wird bei zu starker Tönung des Blendschutzes wohl ein gutes nicht blendendes
Licht erzielt, die Lichtausbeute des Fahrlichtes ist aber so minimal, daß sie zur
guten Ausleuchtung der Fahrbahn nicht mehr ausreicht. Die damit erreichte Blendungsherabsetzung
bringt also für den Fahrer des abblendenden Fahrzeuges nicht die gleiche Verkehrssicherheit,
die er selbst anderen Verkehrsteilnehmern bietet. Wird das Gelb des Abblendlichtes
zur Erreichung kontrastlosen überganges von weißem intensivem Fernlicht zum Abblendlicht
sehr schwach gehalten, so ist demgemäß auch der abgeblendete Scheinwerfer für den
Entgegenkommenden nicht das, was er sein soll.
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Es ist zweckmäßig und von Wichtigkeit, Farbe und Intensität des Fern-
und Abblendlichtes möglichst gleichzugestalten.
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Die nachstehend beschriebene Scheinwerferlampe erstrebt in dieser
Beziehung eine erhebliche Verbesserung und Vervollkommnung der Beleuchtungsmethoden.
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Zur Beleuchtung der Fahrbahn eignet sich am besten das weiße, aus
dem natürlichen Spektrum zusammengesetzte Licht, da dasselbe infolge vieler kurzwelliger
Strahlen sehr hell ist und dem Auge den gewohnten Helligkeitseindruck bietet.
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Die Verbesserung beruht auf dem Gedanken, die Fahrbahn mit hellem
Licht intensiv anzustrahlen, sie in allen Einzelheiten erkennbar zu halten und das
Licht trotzdem blendfrei zu gestalten in denn Sinne, daß der Scheinwerfer keine
blendenden Strahlen reflektiert und auf das Auge eine wohltuende Wirkung ausübt,
andererseits das Licht der Scheinwerfer ausreicht, um eine Beobachtung der hinter
dem entgegenkommenden Fahrzeug liegenden Fahrbahn zu ermöglichen.
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Diese Wirkung wird dadurch erzielt, daß in dem Scheinwerfer zwei Lichtbündel
erzeugt werden, nämlich i. ein aus langwelligem, zweckmäßig gelbem Licht bestehendes,
das die spiegelnde Fläche des Reflektors praktisch vollkommen überdeckt und stark
nach unten reflektiert wird, und z. ein aus normalem weißem Licht bestehendes, das
die Fahrbahn mit weitreichendem Fahrlicht anstrahlt, wobei die oberen Grenzstrahlen
des Fahrlichtes höchstens parallel zur optischen Achse, zweckmäßig jedoch etwas
geneigt zur Fahrbahn reflektiert werden.
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Hierdurch wird erreicht, daß keine blendenden Strahlen reflektiert
werden, die Fahrbahn mit weitreichendem weißem Fahrlicht angestrahlt wird, während
das farbige Licht, das die einwandfreie Beleuchtung der Fahrbahn beeinträchtigt,
infolge des steilen Auftreffens auf die Fahrbahn als Fahrlicht praktisch nicht zur
Wirksamkeit kommt.
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Die Blendungsherabsetzung kann erzielt werden durch Verwendung einer
Lampe, deren Kolben in an sich bekannter Weise gebaut ist, deren getönter Teil als
Lichtfilter zur Erzeugung farbigen Lichtes zur Dämpfung des spiegelnden Reflektors
wirkt, wobei der Glühfaden teilweise in den getönten Kolbensektor ragt.
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Der Kolben der Lampe hat vor dem Brennpunkt in einer Vertikalebene
zur optischen Achse eine Einschnürung 3. Der vordere Kolbenteil 2 ist als Filter
gestaltet, während der dahinterliegende Kolbenteil ungetönt ist. Bei der vorliegenden
Lampe i ist in bekannter Weise in der durch die optische Achse gehenden Horizontalebene
vor und hinter dem Brennpunkt des Reflektors je ein Glühfaden q. und 5 eingebaut.
Zur Abschirmung der Fäden ist in ebenfalls bekannter Weise je ein Abblendschirmchen
6 und 7 vorgesehen, die beide in einem Winkel von i8o'° zueinander versetzt sind.
Durch den Parabolspiegel 8 werden die Lichtstrahlen gleichmäßig und zweckdienlich
nach der Reflexion überlagert. Bei dieser Anordnung der Fäden überlagern sich beide
Lichtbündel, da der aus der oberen Scheinwerferhälfte austretende Lichtkegel wegen
seines konvergierenden Austritts aus dem Reflektor unmittelbar nach dem Verlassen
des Reflektors
eine um i8o° gedrehte Lage einnimmt und sich daher
genau mit dem divergierenden Lichtkegel der unteren Scheinwerferhälfte deckt.
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Die Einschnürung des Kolbens bildet auch gleichzeitig die Filtergrenze.
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Es sind zwar schon ähnlich eingeschnürte Kolben bekannt. Diese verfolgen
jedoch den Zweck, farbiges Licht von rein weißem getrennt zu halten, wohingegen
erfindungsgemäß Lichtstrahlen einer anderen Wellenlänge den Reflektor überdecken
und somit die hellen Strahlen für das in den Reflektor blickendeAuge dämpfen und
unempfindlich machen.
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Um auch die untere Scheinwerferhälfte genau auf den Blendschutzton
der oberen abzustimmen und somit den gesamten Reflektor in dem Farbton der Abblendstrahlen
zu halten, ist es zweckmäßig, dem hinteren Glühfaden möglichst weit vom Brennpunkt
entfernt ein Filter vorzusetzen, das einem Teil der Lichtstrahlen dieses Fadens
passieren läßt. Zu diesem Zweck liegt der hinter dem Brennpunkt angeordnete Faden
5 in dem ebenfalls als Filter wirkenden Kolbenschaft 9 am Sockel io der Lampe. Dadurch
wird erreicht, daß die dieses Filterehen passierenden Strahlen die gesamte Scheinwerferfläche
nach unten ausfüllen, ohne an sich die Bestrahlung der Fahrbahn zu beeinflussen,
da diese langwelligen Strahlen infolge ihrer Entstehung weit hinter dem Brennpunkt
des Scheinwerfers unmittelbar steil nach unten gehen und ebenso weit nach der Seite
reflektiert werden, während der frei liegende Teil des Fadens die erforderliche
Ausdehnung und Länge zur zweckdienlichen Ausleuchtung der Fahrbahn und Überlagerung
der langwelligen Lichtstrahlen besitzt. Beide Filterteile sollen den gleichen Farbton
haben, damit die gesamte Scheinwerferfläche in einem gleichmäßigen Blendschutz erscheint.
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Um eine vollkommene Überdeckung des Scheinwerfers mit gelben Lichtstrahlen
zu garantieren und gleichzeitig den gesamten Reflektor auch mit weißen Strahlen
ausfüllen zu können, die für die Beleuchtung der Fahrbahn dienen, müssen die Glühfäden
jeweils zu einem Teil, beispielsweise zur Hälfte, in den Filtern und zur anderen
Hälfte, unmittelbar am Brennpunkt beginnend, im ungetönten Kolbenteil angeordnet
sein.
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Die in dem unget.önten Sektor des Kolbens in der Nähe des Brennpunktes
entstehenden natürlichen weißen Lichtstrahlen können somit ungehindert bei entsprechender
Wattstärke der Fäden zur Ausleuchtung der Fahrbahn auf große Entfernung verwendet
werden.
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Unter günstigen Umständen kommt man bei dem erfindungsgemäßen Scheinwerfer
grundsätzlich ohne Umschaltung aus.
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Die bisher bekannten Scheinwerfer sind zum größtenTeil mit einer Zweifadenlampe
ausgerüstet, um beim Begegnen mit anderen Fahrzeugen das Fernlicht abblenden zu
können.
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Diese Lampen sind mit zwei mehr oder weniger in der Nähe des Brennpunktes
angeordneten Glühfäden vorgesehen, von denen einer bei der Begegnung ausgeschaltet
wird, so daß der andere einen etwas tiefer geneigten Lichtkegel erzeugt, dessen
Strahlen aber sowohl divergent als auch konvergent ausgestrahlt werden und daher
immer noch mehr oder weniger stark blenden. Die in Europa weitaus gebräuchliche
Lampe hat in Brennpunktnähe einen Faden zur Erzeugung von Fernlicht, während für
Abblendlicht ein in einer Abschirmkappe eingebauter Nebenfaden angeordnet ist, dessen
Licht bei Begegnungen infolge der Abschirmung aber nur die obere Scheinwerferhälfte
trifft und schräg nach unten reflektiext wird. Durch diese Art der Blendungsherabsetzung
geht die Lichtausbeute um einen großen Prozentsatz zurück.
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Durch den nachstehend beschriebenen Scheinwerfer werden diese Mängdl
weitgehendst beseitigt. Die Grundform des Scheinwerfers ist die übliche Parabel.
Die obere Scheinwerferhälfte hat die übliche Parabelausführung. Die untere Hälfte
des Scheinwerfers, welche in ihrer Struktur ebenfalls nach der Parabel ausgebildet
ist, setzt sich dagegen aus einer Reihe von Teilen bestimmter Parabeläste zusammen,
die stufenartig derart angeordnet sind, daß den auftreffenden Lichtstrahlen eine
andere Richtung als die in einer normalen Parabel, vornehmlich eine divergente,
nach der Fahrbahn geneigte, gegeben wird.
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Die Parabelstufen durchlaufen ringartig den unteren Scheinwerferteil
in vertikal zur optischen Achse verlaufenden Ebenen und schneiden mit der durch
die optische Achse gehenden Horizontalebene ab.
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Die einzelnen Parabelabschnitte entstehen in der Weise, daß die optischen
Achsen dieser stufenartig angeordneten Parabeln um einige Grad, beispielsweise 7',
zur Achse der Hauptparabel geneigt sind. Es ist natürlich, daß die Leitlinien dieser
Parabeln ebenfalls um diesen Betrag zur Leitlinie der Hauptparabel geneigt sind.
Jede der einzelnen Parabeln, die einen bestimmten Sektor der Hauptparabel durchlaufen,
hat daher einen Brennpunkt, der entsprechend der Anordnung der einzelnen Sektoren
an der Hauptparabel von dem Brennpunkt derselben in einem festgelegten Verhältnis
liegt.
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Die Entwicklung der Parabel ist in Fig. 1I dargestellt.
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In i i ist der normale Parabelast der oberen Scheinwerferhälfte dargestellt,
in 12 der aus den einzelnen Parabeln sich zusammensetzende Parabelast für die untere
Scheinwerferhälfte. In 13, 14 und 15 sind die Leitlinien und in 16, i7 und
18 die optischen Achsen der Parabeln angedeutet. In i9 ist die optische Achse und
in 2o die Leitlinie der Hauptparabel dargestellt. Die Parabeln sind durch strichweise
Unterbrechung der Parabdlkurven in 21, 22 und 23 gekennzeichnet. Die Parabelstücke
am Reflektor sind in 24, 25 und 26 erkennbar.
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In Fig. III ist die vollständige Parabel mit den in der geschilderten
Weise entstehenden Stufungen dargestellt.
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Durch diese Gestaltung des Reflektors werden die Mängel beseitigt
und Vorteile erzielt.
i. Die für diesen Reflektor erforderliche
Glühlampe benötigt keinen Abblendschirm mehr, da keine Strahlen mehr über die optische
Achse des Scheinwerfers hinaus reflektiert werden- können, sondern im Maximum fast
parallel mit der Oberfläche der Fahrbahn verlaufen. Die vor dem Brennpunkt entstehenden
Strahlen werden in der unteren Scheinwerferhälfte derart reflektiert, daß die am
äußersten Ende des Glühfadens entstehenden Strahlen den Scheinwerfer fast horizontalverlassen
und alsdann allmählich schräg nach unten reflektiert werden, je weiter der Entstehungspunkt
vom Brennpunkt entfernt ist.
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2. Die Lichtausbeute wird um einen großen Prozentsatz erhöht, da die
Strahlen nicht mehr von einem Abblendschirm aufgefangen werden.
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3. Sämtliche Strahlen, die bei normalen Scheinwerfern sowohl divergent
als auch konvergent reflektiert und dadurch teilweise nach oben zerstreut werden,
reflektieren bei dieser Parabelausführung nach einer der Ausleuchtung der Fahrbahn
dienlichen Richtung und werden somit der Beleuchtung der Fahrbahn ausschließlich
nutzbar gemacht.
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In der oberen Scheinwerferhälfte bleiben die Reflexionsverhältnisse
im Rahmen der bekannten Reflexionsgesetze. Die am Brennpunkt entstehenden Strahlen
werden parallel zur Achse reflektiert, während die anderen Strahlen allmählich schräg
nach unten reflektiert werden, je nach der Entfernung ihres Ausgangspunktes in bezug
auf den Brennpunkt. In der unteren Scheinwerferhälfte liegen die Reflexionsverhältnisse
anders, wie aus der Zeichnung zu entnehmen ist.
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Die Eigenart der mit den Parabelstufungen versehenen Scheinwerferhälfte
bringt es mit sich, daß die von hieraus reflektierten divergenten Strahlen erheblich
mehr streuen als in der normalen Parabel und dadurch ein breites Licht erzeugen.
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Je nach Anordnung der Glühfäden vor oder hinter dem Brennpunkt kann
der Reflektor noch zweckdienlicher gestaltet werden. Es kann beispielsweise auch
die obere Scheinwerferhälfte oder der gesamte Scheinwerfer derartig aus bestimmten
Parabeln gebildet werden. Diese müssen sich jedoch, den Reflexionsgesetzen folgend,
in entgegengesetzter Richtung, und Zwar hinter dem Brennpunkt bzw. Parabelscheitel
aufbauen.
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Blendungsherabsetzung kann in der Weise erzielt werden, daß der Kolben
der Lampe in bekannter Weise teilweise als Lichtfilter 27 ausgebildet ist. Zu diesem
Zweck kann man dem Kalben eine Einschnürung geben, .so daß der Lampenkolben als
Doppelkolben wirkt. Einer der Kolbenteile kann als Lichtfilter ausgebildet sein.
Ein in diesen Kolbenteil eingebauter Glühfaden 28 erzeugt gelbes Licht, das die
hellen Strahlen für das in den Reflektor blickende Auge dämpft und somit gegen Blendung
unempfindlich macht, wohingegen der beispielsweise winkelförmig angeordnete Hauptglühfäden
29 das für die intensive Beleuchtung der Fahrbahn erforderliche Licht spendet. Um
eine vollkommene Überdeckungder Scheinwerferspiegelflächen mit dämpfenden Strahlen
zu erreichen, gleichzeitig aber auch den gesamten Reflektor mit hellen Strahlen
ausfüllen zu können, die der Beleuchtung der Fahrbahn dienen, werden die Glühfäden
zweckmäßig getrennt in den Kolbenteilen angeordnet.
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Weit ab vom Brennpunkt ist der für die Dämpfung bzw. Überlagerung
mit langwelligen Strahlen vorgesehene Nebenfaden 28 in dem Filtersektor der Lampe
angeordnet. Durch die Gestaltung und Anordnung dieses Fadens quer zur optischen
Achse wird der gesamte Refi.ektor praktisch mit langwelligen Strahlen überdeckt,
und das Auge empfindet einen mit gedämpftem Licht ausgefüllten Scheinwerfer. Die
von diesem Faden gespendeten langwelligen Strahlen tragen zur Beleuchtung der Fahrbahn
kaum etwas bei, da das hierdurch reflektierte dünne Lichtband sich weitgehendst
zerstreut und von der Masse der hellen Strahlen vollkommen überlagert wird.
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Da der Scheinwerfer in der oberen Hälfte die normalen Reflexionsgesetze
wiedergibt, in der unteren das Reflexionsgesetz in gewissem Sinne im umgekehrten
Verhältnis arbeitet, läßt sich die Erzeugung des weitreichenden Lichtes unter Beibehaltung
der Blendungsherabsetzung noch auf die nachfolgend geschilderte Art herbeiführen.
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Läßt man bei einem parabolischen Scheinwerfer das aus der einen Scheinwerferhälfte
ausstrahlende Lichtbündel ein Filter passieren, das den Farbton einer bestimmten
Komplementärfarbe hat, und das aus der oberen Scheinwerferhälfte austretende ein
zweites Filter durchqueren, dessen Farbton eine Komplementärfarbe zum ersteren bildet,
so erscheint das Licht in der Überlagerung unmittelbar nach dem Austritt aus dem
Reflektor wieder als genügend weißes Licht. Auf diese Weise bleibt der Helligkeitswert
des resultierenden Lichtes erhalten. Das sich in der Überlagerung bildende Lichtbündel
ist in seiner ganzen Durchsetzung wieder weißes, natürlich erscheinendes Licht.
Die Beleuchtung der Fahrbahn wird durch die Überlagerung nicht beeinträchtigt, während
das Auge beim Anblick einer in einer Spektralfarbe erstrahlenden Scheinwerferfläche
keine störende Wirkung wahrnimmt. Die Beleuchtung der Fahrbahn durch Mischung etwa
mit bläulichem Licht kommt der Intensität des Tageslichtes nahe, da sich die Intensität
der langen Wellen erheblich verringert.
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Dieser Erscheinung trägt der beschriebene Scheinwerferspiegel ebenfalls
weitgehendst Rechnung. Es ist hierbei nicht erforderlich, daß zur Erzielung eines
weißen Fahrlichtes bestimmte KomplementärfarbenVerwendung finden. Die Überlagerung
des starken weißen Lichtes des Hauptfadens mit dem gelben Licht des Nebenfadens
tritt vollkommen ein. Das aus der unteren Scheinwerferhälfte reflektierte divergente
Lichtbündel überlagert sich mit dem aus der oberen Scheinwerferhälfte reflektierten
Lichtbündel, da der von dem vor dem Brennpunkt liegenden Glühfaden erzeugte Halblichtkegel
nach dem Verlassen des Reflektors eine um i8o° zu dem aus der unteren Scheinwerferhälfte
reflektierten
Halblicbtkegel gedrehte Lage einnimmt und somit sich mit diesem kongruent deckt.
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Fig. IV zeigt zweckdienliche Ausführungsbeispiele der Lampe, wobei
der in Fig.IVa und IVb gezeichnete Innenkörper eine Type darstellt zur Verwendung
in einem Reflektor, bei welchem nur die obere Spiegelhälfte gestuft ist. Der Glühfaden
für das Hauptlicht steht mit seinen Schenkeln horizontal nahezu auf der durch den
Brennpunkt gehenden Vertikalebene. Dadurch wird ein sehr weitreichendes und helles,
in sich geschlossenes und parallel mit der Oberfläche der Fahrbahn verlaufendes
Fernlicht erzeugt.
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In Fig. V ist ein Ausführungsbeispiel dieser Lampe mit versetzten
Kolbensektoren dargestellt, während Fig. VI einen Lampeninnenkörper für einen Reflektor
zeigt, dessen untere Hälfte gestuft ist.
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Die Lagerung der Glühfäden und Anordnung der Kolbensektoren kann,
wie in den Fig.IV bis VI dargestellt ist, auch in umgekehrter Folge angeordnet werden.
Von Vorteil ist jedoch die zuerst beschriebene Ausführung, da bei vor dem Brennpunkt
angeordnetem Filter der weiße Glutballen des Glühfadens für den Entgegenkommenden
verdeckt wird.
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Um die von dem getönten Kolbensektor ausgehenden Strahlen für die
direkte Fahrbahnanleuchtung auszuschalten und damit nur weißes Licht für die Fahrbahn
zu haben, kann der getönte Sektor mattiert werden, so daß lediglich die Spiegelfläche
mit farbigem Licht überzogen wird.
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Der Spiegel eignet sich für die Beleuchtung der Fahrbahn bei schnell
fahrenden Fahrzeugen, indem die Strahlen, die bei den bekannten Reflektoren mehr
oder weniger in die Höhe gehen, hier so gebündelt werden, daß alle Strahlen der
direkten Fahrbahnbeleuchtung nutzbar gemacht werden.
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Ein großer Vorteil liegt bei dem vorliegenden Stufenreflektor darin,
daß durch die Stufung das Licht der gestuften Scheinwerferhälfte sehr breit gestreut
wird und infolge ihrer Reflexion ein vorzügliches Angriffsmittel gegen Nebel darstellt.