DE968481C

DE968481C - Spiegel-Linsen-Scheinwerfer mit veraenderlicher Buendelung

Info

Publication number: DE968481C
Application number: DEK11220A
Authority: DE
Inventors: Franz Krautschneider
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1951-09-06
Filing date: 1951-09-06
Publication date: 1958-02-27

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 27. FEBRUAR 1958

K ii22oVIIIc/4b

Die Erfindung bezieht sich auf einen Scheinwerfer mit veränderbarer Bündelung, bei dem der Lichtstrom sowohl durch einen Spiegel als auch durch einen brechenden Körper (Linse) gelenkt wird. Auf diese Weise sollen die Vorteile eines Spiegelscheinwerfers- (große Apertur und hoher Wirkungsgrad) mit denen eines Linsenscheinwerfers (Unabhängigkeit der Lichtverteilung von der Bündelung) vereinigt werden.

Die bekannten Spiegelscheinwerfer besitzen eine spiegelnde Fläche, die entweder für einen festen Lichtquellenort eine bestimmte Lichtverteilung bewirkt, die sich bei Verstellung der Lichtquelle zum Spiegel wegen der für die einzelnen Spiegelzoneti verschiedenen Ablenkungswinkel sehr schnell ändert, oder aber eine so große Streuung besitzt, daß sie diese Abweichungen verwischt, eine starke Bündelung jedoch dadurch unmöglich macht (Facettenspiegel).

Für bis zu hohen Werten verstellbare Bündelung werden deshalb Linsenscheinwerfer verwendet, bei denen die Bündelung durch Sammellinsen, meist Stufenlinsen, erfolgt, deren Apertur aber durch den gegebenen Brechungsindex des Werkstoffes (Glas) begrenzt ist. Außerdem bedingen solche Stufenlinsen gerade in den besonders wichtigen Randzonen erhebliche Lichtverluste.

Es sind weiterhin Kraftfahrzeugscheinwerfer bekannt, bei denen das von einem elliptischen Spiegel . gesammelte Licht durch eine als schwache Negativlinse wirkende und breit streuende Abschlußscheibe zum Teil parallel gerichtet wird, um auf diese Weise gegenüber dem üblichen Paraboloid einen höheren Aperturwinkel zu erzielen.

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Ebenso sindKraftfahrzeugscheinwerfer bekannt, bei denen die Lichtquelle durch Umschaltung von zwei verschiedenen Stellen aus wirkt und dabei die Lichtverteilung so geändert wird, daß in der einen Stellung die eine Blendung Entgegenkommender verursachenden Anteile des Lichtstromes in weniger schädliche Richtung abgelenkt werden.

Für Sonderzwecke werden auch sogenannte Projektionsscheinwerfer verwendet, bei denen ein ίο Lichtsammelspiegel die Lichtquelle in der Öffnung einer Linse abbildet, die ihrerseits ein Bild einer Leuchtfeldblende erzeugt.

Die Erfindung will demgegenüber einen Scheinwerfer schaffen, der die durch Spiegel erzielbare hohe Apertur ausnutzt und trotzdem einen stetig in weiten Grenzen verstellbaren Bündelungsgrad ermöglicht, ohne daß bei einer Verstellung der Lichtquelle die Gleichmäßigkeit der Lichtverteilung durch die zonenweise verschiedenen Spiegelablenkungen zerstört wird. Das wird erreicht durch Vereinigung einer Spiegelfläche mit einer in einigem Abstand davon angeordneten Linse, wobei die erstere vorzugsweise die Bündelung, die letztere dagegen den Ausgleich der für die einzelnen Spiegelzonen verschiedenen Ablenkungen in besonderer Weise bewirkt.

Dazu wird ausgenutzt, daß die Hauptanteile des Lichtstromes bei Verstellung der Lichtquelle zum Spiegel jeweils durch andere Linsenzonen hindurchgehen. Erfindungsgemäß werden diese so ausgebildet, daß sie in ihrer Gesamtwirkung trotz der verschiedenen Ablenkwinkel immer wieder die gleichmäßige Lichtverteilung herstellen.

Die Erfindung ist im einzelnen in den Patentansprüchen gekennzeichnet.

Die Abbildung zeigt ein Beispiel der erfindungsgemäßen Anordnung: Die Lichtquelle 1 liegt zunächst in dem einen Brennpunkt eines rotationselliptischen Spiegels 2, der das Licht in dem zweiten Brennpunkt F₂ sammelt. In einigem Abstand von der Spiegelfläche liegt eine Linse 3, deren Durchmesser größer ist als der Querschnitt der so hindurchgehenden Strahlen. Der diesem entsprechende Teil der Linsenöffnung ist als Negativlinse ausgebildet, deren Brennweite dem Abstand der Linse von dem Brennpunkt F₂ entspricht. Das gesamte Licht "tritt dann als paralleles Strahlenbündel aus, dem zum Ausgleich von Herstellungsfehlern eine zusätzliche Streuung gegeben werden kann. Wird nun die Lichtquelle 1 dem Spiegel 2 genähert, 1', werden die nach dem Brennpunkt F₂ hinstrebenden Strahlen nach außen abgelenkt, aber verschieden; die auf eine mittlere Spiegelzone auffallenden stärker als die übrigen. Es würde sich also eine Lichtanhäufung in einem ringförmigen Gebiet ergeben. Da aber sämtliche Strahlen jetzt kleinere Winkel mit der optischen Achse einschließen, werden sich ihre Durchstoßzonen durch die Linse nach außen verlagern; vor allem die von den äußeren Spiegelzonen herkommenden, den überwiegenden Teil des Lichtstromes ausmachenden, werden jetzt vorher nicht wirksame Linsenzonen treffen, die ohne Störung des vorher gegebenen Strahlenganges so ausgebildet werden können, daß das durch sie hindurchgehende Licht — zusammen mit dem die mittleren Linsenteile durchsetzenden, jetzt wesentlich schwächeren — auf der nunmehr größeren beleuchteten Fläche wieder die gewünschte Lichtverteilung erzeugt. Das gleiche gilt für die bei einer weiteren Verstellung der Lichtquelle immer neu wirksam werdenden weiter außen liegenden Zonen der Linse, so daß auch bei erheblicher Veränderung der Bündelung immer die geforderte, gleichmäßige Verteilung des Lichtes gewahrt bleibt. Zweckmäßig ist es dabei, gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung das durch die neu wirksam werdenden Linsenzonen gelieferte Licht in die Nähe der Mitte des beleuchteten Feldes zu legen, von wo aus es bei einer weiteren Verschiebung der Lichtquelle nach dem Rand zu wandert und immer wieder neu ergänzt wird. Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung wird dabei die durch die Linsenzonen gelieferte Streuung nach dem Rand zu immer größer bemessen.

An Stelle einer elliptischen Spiegelfläche kann auch eine andere Fläche zweiter oder höherer Ordnung verwendet werden. Der Ort der vom Spiegel bewirkten Strahlenvereinigung kann für verschiedene Spiegelzonen verschieden gelegt werden. Es muß nur dafür gesorgt werden, daß die Linse das go vom Spiegel gesammelte Licht jeweils in der gewünschten Weise verteilt. Die Linse kann eine zerstreuende oder sammelnde Wirkung haben, ein Teil der Linsenzonen kann auch sammelnd, ohne brechende Wirkung, und zerstreuend auf ein und gs derselben Linse sein.

Bei dem in der Abbildung dargestellten Beispiel ist es besonders zweckmäßig, gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung die brechenden Winkel in dem bei stärkster Bündelung wirksamen Linsenbereich von der Mitte nach außen ansteigen, weiter nach außen jedoch wieder absinken zu lassen. Dadurch werden Vorteile herstellungstechnischer Art und eine starke Verringerung der toten Winkel erzielt. Zweckmäßig ist es auch, gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung die Linse nach außen zu wölben, was bei den üblichen Stufenlinsen ohne Verringerung der Apertur nicht möglich ist. Dadurch kann aber bei der erfindungsgemäßen Anordnung eine besonders günstige Gestaltung erreicht werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Scheinwerfer mit einem Reflektor, einer Linse und einer verschiebbaren Lichtquelle, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor aus einem senkrecht zu seiner optischen Achse abgeschnittenen und an sich bekannten Rotationshohlspiegel mit einer erzeugenden Kurve zwei- ter oder höherer Ordnung, vorzugsweise aus einem Rotationsellipsoid besteht, auf dessen optischer Achse die Lichtquelle stetig verschiebbar ist, während die konzentrischen Ringlinsen der über die volle Scheinwerferöffnung reichenden Stufenlinse mit Zerstreuungswirkung derart

ausgebildet sind, daß sie die vom Hohlspiegel reflektierten, je nach der Stellung der Lichtquelle zum Hohlspiegelscheitel verschieden stark gebündelten Strahlen so umlenken, daß die angestrahlte Fläche stets gleichmäßig ausgeleuchtet ist.
2. Spiegel-Linsen-Scheinwerfer nach Anspruch i, gekennzeichnet durch einen rotationselliptischen Spiegel und eine fest zwischen

ίο dessen beiden Brennpunkten angeordnete Stufenlinse, deren Mittelzonenbrennweite gleich ist dem negativen Abstand zwischen der Linse und dem vom Spiegel entfernt liegenden Brennpunkt des Ellipsoides, wobei als Mittelzone mindestens derjenige Teil der Linse anzusehen ist, der bei Stellung der Lichtquelle in dem spiegelseitigen Brennpunkt des Ellipsoides von dem gespiegelten Lichtstrom durchsetzt wird.
3. Spiegel-Linsen-Scheinwerfer nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Brechung bewirkenden Elemente der gekrümmten Flächen der Zerstreuungs-Ringlinsen von der Mitte der Stufenlinse nach außen bis zu einem Höchstwert wachsende und dann zum Rand hin wieder abnehmende Winkel miteinander bilden.
4. Spiegel-Linsen-Scheinwerfer nach Anspruch ι bis 3, gekennzeichnet durch eine durchgebogene Linse, deren hohle Seite der Lichtquelle zugekehrt ist.
5. Spiegel-Linsen-Scheinwerfer nach Anspruch ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Linsenzonen streuende Elemente besitzt, deren Streuwirkung in den einzelnen Zonen verschieden ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 650 929, 688 328, 698078;

USA.-Patentschriften Nr. 2040613, 2 112 411.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen

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