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Scheinwerfer, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer Mehrzahl
hintereinander angeordneter Reflektoren Für Scheinwerfer, insbesondere für solche
von Kraftfahrzeugen, deren Reichweite und Nahfeldbeleuchtung, gelten bekanntlich
besondere physikalische Gesetze. So ist nach -dem Gesetz von Blondell die Reichweite
eines Scheinwerfers proportional zur Helligkeit der Lichtquelle und zur scheinbaren
Oberfläche des Scheinwerfers. Ein Scheinwerfer mit kleinem Durchmesser und Reflektor
ermöglicht daher zwar die richtige Ausnutzung des von der Lichtquelle ausgesandten
Lichtflusses, seine Reichweite ist jedoch begrenzt. Um eine befriedigende Reichweite
zu erzielen, müßte nach dem Gesetz von Blonden ein kreisförrniger Reflektor mit
großem Durchmesser eingesetzt werden. Ein derartiger Reflektor besitzt jedoch insbesondere
in lotrechter Richtung einen Platzbedarf, welcher seinen Einbau bei einem Kraftfahrzeug
behindert. Im übrigen muß, um den größten Lichtfluß aufzufangen, als geometrischer
Parameter bei einem parabolischen Reflektor z. B. ein wert gewählt werden, welcher
gleich oder praktisch gleich der Quadratwurzel aus dem Produkt aus dem Halbmesser
des Öffnungskreises des Reflektors und dem Halbmesser des Kreises des Bodens des
Reflektors und auch des Halbmessers der Birne der als Lichtquelle dienenden elektrischen
Lampe ist. Im Ergebnis entstehen so widersprechende Forderungen, wenn große Reichweite
und gute Nahfeldbeleuchtung verwirklicht werden sollen.
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In der Praxis sind im übrigen Scheinwerfer mit einer Mehrzahl Reflektoren,
die hintereinander angeordnet sind, bekannt, wobei die äußeren rückwertigen Reflektoren
das Licht von einer Lichtquelle aufiiehmen, die im Innern des davorliegenden Reflektors
angeordnet ist, und zwar durch in den davorliegenden Spiegeln angebrachte Fenster.
Derartige Scheinwerfer haben jedoch zur Lösung der oben aufgezeigten Probleme nicht
beigetragen. Bei den bekannten Scheinwerfern haben nämlich die beiden Reflektoren
sehr verschiedene Brennpunkte. Das Licht, welches durch eines der Fenster tritt,
kann nur durch das gleiche Fenster wieder austreten. Die Anordnung führt daher zu
einem enormen Verlust der Lichtstärke, da der vorn angeordnete Reflektor den größten
Teil des Lichtstroms, der von dem dahinterliegenden Reflektor zurückgeworfen wird,
abschirmt. Im Ergebnis ist bei der bekannten Anordnung durch die beschriebenen Maßnahmen
keinesfalls die Leuchtfläche des Scheinwerfers vergrößert und damit die Reichweite
seines Lichtbündels beeinflußt.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen Scheinwerfer zu
schaffen, der die nach obigen Ausführungen widersprechenden Forderungen nachgroßer
Reichweite und guter Nahfeldbeleuchtung bei geringem Platzbedarf in Einklang bringt.
Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer mit einer Mehrzahl Reflektoren. die hintereinander
angeordnet sind, wobei die äußeren rückwärtigen Spiegel das Licht von einer Lichtquelle
aufnehmen, die im Innern des davorliegenden Reflektors angeordnet ist, und zwar
durch in den davorliegenden Spiegeln angebrachte Fenster. Die Erfindung besteht
darin, daß die aufeinanderfolgenden Reflektoren derart angeordnet sind, daß ihre
Brennpunkte praktisch mit der Lichtquelle zusammenfallen, wobei der vorderste, innere
Reflektor, dessen reflektierende Oberfläche relativ klein ist, die Lichtquelle derart
umhüllt, daß er den größten Teil des von dieser Lichtquelle ausgesandten Lichtflusses
auffängt, während jeder der äußeren, rückwärtigen, hinter den Fenstern liegenden
Reflektoren eine relativ größere reflektierende Oberfläche aufweist, indem er wesentlich
über die Öffnung des davorliegenden Reflektors hinausgeht. Nach einer bevorzugten
Ausführungsform sind dabei die Reflektoren Umdrehungsparaboloide mit gleichsinnigen
Krümmungen, deren Achsen zusammenfallen oder einen sehr kleinen Winkel einschließen
und deren Brennpunkte zusammenfallen oder sehr gering voneinander entfernt sind.
Die Form jedes äußeren Reflektors soll dabei möglichst genau durch die Projektionsstrahlen
des
Lichtzentrums der Lichtquelle bzw. der Lichtquellen auf den Umriß der Fenster der
vorderen Reflektoren begrenzt sein.
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Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sowie weitere Einzelheiten
werden im folgenden an Hand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden
Zeichnung ausführlicher erläutert: Fig. 1 zeigt eine schematische Vorderansicht
eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers; Fig.2 ist ein Schnitt längs der Linie II-II
der Fig.1; Fig. 3 zeigt eine Ausführungsabwandlung; _ Fig.4 ist ein Schnitt längs
der Linie IV-IV der Fig. 3; Fig. 5 zeigt ein Schema der Richtung der Lichtstrahlen
bei abgeblendeter Beleuchtung und bei Landstraßenbeleuchtung; Fig.6 zeigt in kleinerem
Maßstab die Vorderansicht einer anderen Ausführungsform des Scheinwerfers; Fig.
7 zeigt im Schnitt .eine Ausführungsform eines vollständig zugeschmolzenen Scheinwerfers;
Fig. 8 zeigt ebenfalls im Schnitt eine andere Ausführungsform; Fig. 9 zeigt eine
andere Ausführungsabwandlung; Fig. 10 zeigt in einem schematischen Schnitt einen
Scheinwerfer, bei welchem die Achsen der verschiedenen Reflektorteile nicht zusammenfallen;
Fig. 11 zeigt schematisch einen Scheinwerfer mit gestaffelten Reflektoren; Fig.
12 zeigt im Schnitt eine Ausführungsform, bei welcher die Fenster an dem Rand des
inneren umhüllenden Reflektors angeordnet sind; Fig. 13 und 14 zeigen schematisch
in Vorderansicht das Aussehen von mit erfindungsgemäßen Scheinwerfern ausgerüsteten
Fahrzeugen.
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Wie man auf Fig. 1 sieht, weist der Scheinwerfer eine Lichtquelle
1 auf, deren Glühfaden in :dem Brennpunkt eines Reflektors 2 liegt, der die Form
eines Umdrehungs-Paraboloids mit gleichsinnigen Krümmungen aufweist und dessen kreisförmige
Öffnung einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser hat, wobei der Parameter des Paraboloids
ebenfalls klein ist, um das Maximum des von der Lampe 1 ausgesandten Lichtflusses
aufzufangen.
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Hinter diesem Reflektor 2 ist ein Reflektor 3 angeordnet, welcher
durch einen Sektor mit einem scheinbaren rechteckigen Umriß eines Paraboloids mit
größerer Öffnung gebildet wird, dessen Brennpunkt mit dem des Paraboloids 2 zusammenfällt.
Die Lichtstrahlen, welche die reflektierende Oberfläche des Paraboloi.ds 3 erreichen,
gehen durch in dem Reflektor 2 ausgeschnittene Fenster 4. Der Ausschnitt dieser
Fenster 4 hat etwa die Form der Kegelprojektion des Umrisses des Reflektors 3 auf
die Oberfläche .des Reflektors 2, wobei die Spitze des Kegels durch das Lichtzentrum
des betrachteten Glühfadens der Lichtquelle 1 gebildet wird.
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Der Fensterausschnitt 4 kann innerhalb oder außerhalb dieser Kegelprojektion
liegen.
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Man erhält so einen Scheinwerfer, welcher einen Reflektor 2 mit kleinem
Durchmesser und einem kleinen Parameter enthält, welcher den Lichtfluß der Lampe
richtig ausnutzt. Der Reflektor 3 besitzt außerdem eine große scheinbare Oberfläche,
wodurch der Scheinwerfer eine größere Reichweite erhält. Dieser Vorteil wird trotz
des geringen Platzbedarfs z. B. in lotrechter Richtung erhalten.
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Die z. B. von der die Abschlußscheibe eines derartigen Scheinwerfers
begrenzenden Fassung aus gesehene Form des scheinbaren Umrisses kann mit sehr großer
Freiheit gewählt werden und sich in waagerechter Richtung, in lotrechter Richtung
oder selbst in verschiedenen Richtungen erstrecken. Es genügt, daß die gewählte
Form an einer Stelle einen genügenden Platz für den Reflektor mit kleiner Öffnung
bietet. Hinter den anderen Zonen werden Reflektorsegmente mit großer Öffnung angeordnet,
und die Fenster des kleinen Reflektors werden unter Berücksichtigung der Kegelprojektion
des Reflektors mit großer scheinbarer Oberfläche in der obigen Weise ausgebildet.
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Aus Platzgründen kann, wie auf Fig. 3 und 4 gezeigt, der Reflektor
3a mit großer Öffnung auf ein Segment beschränkt sein, welches zu der Achse unsymmetrisch
liegt, auf welcher sich die Lichtquelle 1 a und der Reflektor 2a befinden,
welcher dann ein einziges Fenster 4d hat. Diese Anordnung gestattet, auf einer Seite
des Scheinwerfers eine kreisförmige Form beizubehalten, wenn dies gewünscht wird.
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Wie man auf Fig. 5 sieht, ist ein derartiger Scheinwerfer mit den
Forderungen vereinbar, welche für die Herstellung einer Landstraßenbeleuchtung und
einer abgeblendeten Beleuchtung zu erfüllen sind. Der Reflektor 2 b weist nämlich
ein Fenster 4 b auf. Dieses Fenster kann durch den Glühfaden R als Lichtquelle für
Landstraßenbeleuchtung beleuchtet werden, welcher in der Nähe. des gemeinsamen Brennpunkts
des Reflektors 2 b und des Reflektors 3 b angeordnet ist. Der Glühfaden C für .die
abgeblendete Beleuchtung, welcher außerhalb der Umdrehungsachse der Reflektoren
2 b und 3 b angeordnet werden kann, beleuchtet ebenfalls das Fenster 4 b. Das Reflektorsegment
3 b muß eine solche Ausdehnung haben, .daß es von den Kegelprojektionen des Fensters4b
bedeckt wird, ganz gleich, ob diese Projektionen von dem Punkt R aus oder von dem
Punkt C aus erfolgen.
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Wie man auf Fig. 6 sieht, kann der umhüllende Reflektor 2 c auf zwei
voneinander entfernte Segmente von Umdrehungsparaboloiden beschränkt werden, wobei
dann die Fenster 4c die Parabelfläche vollständig unterbrechen. Der Reflektor 2
c kann so mit einem äußerst geringen Platzbedarf hergestellt werden.
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Ein derartiger Scheinwerfer kann gemäß einer unter dem Namen »sealed
beam« bekannten Technik in Form eines vollständig zugeschmolzenen Scheinwerfers
hergestellt werden. Dieser zugeschmolzene Scheinwerfer, welcher einen oder mehrere
Glühfäden als Lichtquelle 1 d allein ohne Schutzbirne enthält, kann, wie aus Fig.
7 ersichtlich, eine Hülle aufweisen, deren Hinterwand den Reflektor 3 d mit großer
scheinbarer Oberfläche bildet, vor welchem sich eine Anordnung befindet, welche
den umhüllenden Reflektor 2 d mit Schlitzen oder Fenstern bildet.
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Mit der gleichen Technik kann man einen kleinen zugeschmolzenen Reflektor
2 e herstellen, welcher einen oder mehrere Glühfäden als Lichtquelle 1 e umgibt
und Fenster 4 e aufweist, welche nicht mit dem den rückwärtigen Teil der zugeschmolzenen
Birne überziehenden reflektierenden Anstrich versehen werden. Diese Birne ist mit
äußeren reflektierenden Segmenten 3 e kombiniert, welche den Reflektor 3 e mit großer
scheinbarer Oberfläche bilden. Fig. 9 zeigt einen Scheinwerfer gleicher Bauart,
bei welchem der zugeschmolzene Reflektor nach Art einer Glühlampenbirne ausgebildet
ist, deren rückwärtiger Teil zu einem Umdrehungs-Paraboloid .geformt ist, wobei
diese Parabelfläche nicht reflektierende Abschnitte 4 f aufweist, welche die Fenster
zur Beleuchtung der äußeren Reflektorsegmente 3 f bilden und der Reflektor 2 f eine
geschlossene Einheit bildet.
Natürlich können die optischen Achsen
der verschiedenen Reflektorabschnitte zusammenfallen oder nicht. Auf Fig. 10 ist
ein Beispiel gezeigt, bei welchem die Achsen 5 a und 5 b der äußeren Reflektoren
3g und 3h mit großer scheinbarer Oberfläche zusammenlaufen und die Achse des inneren
umhüllenden Reflektors 2g schneiden. Die die Reflektoren 3g und 3 la beleuchtenden
Fenster 4 g und diese Reflektoren projizieren Lichtbündel, welche zunächst konvergieren
und hierauf divergieren.
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Man kann so eine abgeblendete Beleuchtung mit dem inneren umhüllenden
Reflektor 2g erhalten, dessen Achse die gewünschte Neigung gegenüber der Waagerechten
hat, und eine Landstraßenbeleuchtung mit großer Reichweite mittels der Reflektoren
3g und 31a, deren Achsen in waagerechten Ebenen liegen, wobei diese Achsen
je nach dem gewünschten Ergebnis parallel, zusammenfallend oder mit kleinem Winkel
divergierend oder konvergierend sind. In diesem Fall ist eine Lichtquelle mit einem
einzigen Glühfaden ausreichend, und zum Übergang von einer Beleuchtung zu der anderen
sind Klappen zur Abdeckung der Fenster des inneren umhüllenden Reflektors vorgesehen.
Bei der abgeblendeten Beleuchtung sind die Klappen geschlossen, und nur der von
dem inneren umhüllenden Reflektor2g erzeugte innere Lichtfluß wird benutzt, welcher
ein schräg nach unten gerichtetes Lichtbündel für Nahbeleuchtung ergibt. Für die
Landstraßenbeleuchtung werden die Klappen geöffnet, wobei sich dann die Landstraßenbeleuchtung
der abge@blendeten Beleuchtung überlagert.
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In gewissen Fällen ist es zweckmäßig, die Reflektoren gestaffelt anzuordnen.
Wie man auf Fig.11 sieht, läßt der innere umhüllende Reflektor 2i durch seine Fenster
4 i das Licht der Lichtquelle 1 i auf einen äußeren Reflektor 3 i fallen, und dieser
letztere ermöglicht dank seiner Fenster 6 die Beleuchtung eines noch größeren Reflektors
3 j. Diese Lösung, welche übrigens nicht auf diese Zahl von hintereinanderliegenden
Reflektoren beschränkt ist, ist bei gewissen Konstruktionsfällen zweckmäßig.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform können die Fenster 4 k unmittelbar
auf dem Rand des inneren umhüllenden Reflektors 2 k liegen und ausgedehnte Reflektoren
3 k beleuchten. Wenn der innere Reflektor weniger umhüllend ist, können sogar die
Fenster fortfallen, wenn der Reflektor 3 k eine genügend vorgerückte Stellung einnimmt.
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Eine derartige Ausbildung gestattet, insbesondere den Scheinwerfern
für Kraftfahrzeuge jede gewünschte Form zu erteilen. Wie aus Fig. 13 und 14 hervorgeht,
können beleuchtende Fenster 7 oder 8 an den gewünschten Stellen des vorderen Teils
der Karosserie vorgesehen werden, wobei die kleinste Abmessung dieser Fenster die
ist, welche die Umhüllung des im allgemeinen kreisförmigen Umrisses des inneren
Reflektors 2 L oder 2 in des Scheinwerfers gestattet. Die entsprechenden
Fenster in dem inneren Reflektor haben einen Umriß, welcher aus dem der Öffnungen
7 oder 8 und 9 abgeleitet ist. Die Öffnung 7 kann vollständig durch eine Scheibe
abgeschlossen werden, welche aus einem einzigen Stück oder zusammengesetzt sein
kann. Ferner können undurchsichtige Trennwände 10 und 11 vorgesehen werden.
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Die Erfindung kann natürlich abgewandelt werden. So kann insbesondere
die Form der im allgemeinen parabolischen Reflektoren aus einer anderen Schar von
Oberflächen ausgewählt werden. Die beiden Reflektoren können verschiedenen Scharen
angehören. Ferner können natürlich derartige Scheinwerfer mit mit Riefen oder dergleichen
versehenen Abschlußscheiben, optischen Berichtigern, optischen Veränderungsvorrichtungen
oder auch Vorrichtungen zur Rückgewinnung kombiniert werden.