DE20016302U1

DE20016302U1 - Scheinwerfer

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Publication number: DE20016302U1
Application number: DE20016302U
Authority: DE
Original assignee: Arnold and Richter KG; Arnold and Richter Cine Technik GmbH and Co KG
Current assignee: Arnold and Richter Cine Technik GmbH and Co KG; Arri GmbH
Priority date: 2000-09-15
Filing date: 2000-09-15
Publication date: 2001-01-04
Anticipated expiration: 2010-09-16

Description

ARNOLD & RICHTER CINE TECHNIK
GmbH & Co. Betriebs KG
Postfach 40 01 49

80701 München

ARL132

Scheinwerfer

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Scheinwerfer mit einem eine Lichtquelle enthaltenden Lampenkopf und vor der Lichtaustrittsfläche des Lampenkopfes angeordneten, der Lichtsteuerung und Erzeugung von Lichteffekten dienenden Vorsatzelementen.

Scheinwerfer für Film-, Fernseh-, Bühnenbeleuchtung oder dergleichen bestehen aus einem Lampenkopf, in dessen Gehäuse eine aus einer Lampe oder einem Brenner und einem Reflektor bestehende Lichtquelle sowie eine Frontlinse oder -scheibe als in Lichtaustrittsrichtung vorderer Abschluß des Lampengehäuses angeordnet sind. Durch axiale Verstel-

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lung des Reflektors und der Lichtquelle kann das von der Lichtaustrittsfläche des Lampenkopfes abgegebene Licht unterschiedlich stark fokussiert werden, so daß das vom Scheinwerfer abgegebene Licht in einem breiten Winkel (sogenannte "Flood"-Stellung) oder stark fokussiert (sogenannte "Spot"-Stellung) abgestrahlt wird.

Das vom Scheinwerfer abgegebene Licht enthält aber nicht nur für das menschliche Auge sichtbare Lichtanteile, sondern auch im infraroten Spektralbereich abgegebene, nicht sichtbare Wärmestrahlung, die insbesondere bei einem stark fokussierten Lichtstrahl zu einer erheblichen Erwärmung von Materie führt, die vom Lichtkegel des Scheinwerfers angestrahlt wird.

Besonders stark erwärmt werden unmittelbar am Scheinwerfergehäuse vor der Lichtaustrittsfläche des Scheinwerfers angeordnete Vorsatzelemente, die der Lichtsteuerung oder Erzeugung von Lichteffekten dienen. Bei derartigen Vorsatzelementen kann es sich um Jalousieblenden zur Lichtmengensteuerung, Diffusor-Vorsätze sowie Seide- oder Tüll-Vorsätze, Folienfilter oder sogenannte "Farbwechsler" handeln, bei denen eine auf beabstandet zueinander angeordneten Rollen aufgewickelte Folie unterschiedliche Farben aufweist, mit denen bestimmte Farblichteffekte erzielt werden.

Ursächlich für die Erwärmung der vom Lichtstrahl des Scheinwerfers angestrahlten Materie ist dabei die Absorption der Infrarotstrahlung durch die Materie, wobei insbesondere Festkörper die Infrarotstrahlung stärker absorbieren als gasförmige Stoffe. Nicht selten werden aufgrund der Absorption bei kontinuierlicher Strahlung der Festkörper bereits nach kurzer Zeit Temperaturen von 100° C und mehr erreicht, was zu Materialspannungen der angestrahlten Materie, zu

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Verformungen und zu einem Materialbruch, insbesondere bei nicht warmfesten, spröden Materialien führen kann. Dies gilt insbesondere für optische Gläser wie Linsen und Filter sowie für optische Vorsatzelemente zur Lichtmengensteuerung wie Jalousieblenden oder Verschlüsse. Besonders gefährdet sind aber nicht hitzebeständige Materialien an oder in Vorsatzelementen wie Folien, Seide oder Tüll.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein optisches System für einen Scheinwerfer zu entwickeln, das vor der Lichtaustrittsfläche eines Scheinwerfers angeordnete Vorsatzelemente wirksam vor Infrarot- oder Wärmestrahlung schützt, das einfach aufgebaut ist und einen gestaffelten Schutz von Vorsatzelementen unterschiedlicher Hitzebeständigkeit zuläßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Lösung gewährleistet einen wirksamen Schutz der vor der Lichtaustrittsfläche eines Scheinwerfers angeordneten Vorsatzelemente vor Infrarot- oder Wärmestrahlung, ermöglicht einen einfachen Aufbau und läßt einen gestaffelten Schutz von Vorsatzelementen mit unterschiedlicher Hitzebeständigkeit zu, so daß auch Vorsatzelemente mit geringer Hitzebeständigkeit geschützt werden, ohne daß die vom Scheinwerfer abgegebene Lichtmenge oder -intensität wesentlich beeinträchtigt wird.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen mehreren axial zueinander ausgerichteten Vorsatzelementen weitere lichtdurchlässige, Infrarotstrahlung absorbierende optische Elemente angeordnet sind.

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Durch die Verteilung mehrerer lichtdurchlässiger, Infrarotstrahlung absorbierender optischer Elemente kann die Steuerung der Infrarotstrahlung optimiert werden, so daß beispielsweise beim Hinzufügen eines Farbwechslers mit besonders wärmeempfindlicher Folie ein zweites lichtdurchlässiges, Infrarotstrahlung absorbierendes optisches Element vorgeschaltet wird, das ohne Farbwechsler entfallen und damit den Lichtstrom nicht reduzieren würde.

Insbesondere kann ein zwischen dem ersten lichtdurchlässigen, Infrarotstrahlung absorbierenden optischen Element und einem zweiten lichtdurchlässigen, Infrarotstrahlung absorbierenden optischen Element angeordnetes Vorsatzelement eine größere Hitzebeständigkeit und/oder Wärmeleitfähigkeit aufweisen als ein in Lichtaustrittrichtung vor dem zweiten lichtdurchlässigen, Infrarotstrahlung absorbierenden optischen Element angeordnetes Vorsatzelement.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß das lichtdurchlässige, Infrarotstrahlung absorbierende optische Element aus einem Wärmeschutzglas besteht, dessen Dicke insbesondere so bemessen ist, daß der von der Scheinwerferlampe abgegebene Infrarotanteil blockiert wird.

Vorzugsweise besteht das Wärmeschutzglas aus Borosilikatglas mit einer Scheibendicke von vorzugsweise 5 bis 6 mm. Weiterhin kann das Wärmeschutzglas eine die Wärmestrahlung absorbierende Beschichtung aufweisen. Insbesondere kann die Beschichtung des Wärmeschutzglases aus wenigstens zwei in verschiedenen Infrarotwellenlängenbereichen selektiv wirkenden Schichten bestehen und gute Wärmeleiteigenschaften aufweisen.

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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung aus wenigstens einer im Infrarotspektralbereich selektiv wirksamen Schicht besteht.

Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten Wärmeschutzglas und dem zweiten Wärmeschutzglas eine Jalousieblende angeordnet ist und daß in Lichtaustrittsrichtung vor dem zweiten ■Wärmeschutzglas ein Farbwechsler, Diffusor, Einschub für Folienfilterhalter, Seide- oder Tüll-Vorsatz angeordnet ist.

Die Anordnung einer Jalousieblende nahe der Lichtaustrittsfläche des Scheinwerfers ermöglicht die Verwendung eines Wärmeschutzglases geringer Dicke und/oder Lichtabsorption, da die im allgemeinen metallische Jalousieblende hitzebeständiger als andere Vorsatzelemente ist, so daß bei einer Anordnung weiterer Vorsatzelemente zusätzlich Wärmeschutzgläser eingefügt werden können.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung dieser erfindungsgemäßen Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß zu beiden Seiten der Lamellen der Jalousienblende Einschübe zur Aufnahme von Wärmeschutzgläsern angeordnet sind.

Diese Ausgestaltung ermöglicht eine konstruktiv einfache und stabile sowie geschützte Anordnung von Wärmeschutzgläsern unter gleichzeitiger Ausnutzung der Wärmeabfuhr durch das metallische Gehäuse der Jalousieblende. Vorzugsweise ist das Gehäuse der Jalousienblende einstückig mit den Einschüben zur Aufnahme der Wärmeschutzgläser verbunden.

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Zur verbesserten Wärmeabfuhr können das Gehäuse der Jalousieblende und/oder die Einschübe zur Aufnahme der Wärmeschutzgläser mit Kühlrippen versehen werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Frontlinse oder -scheibe des Scheinwerfers selbst als Wärmeschutzglas ausgebildet ist.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles soll der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 - eine Seitenansicht eines Scheinwerfers mit einem teilweise geschnittenen Lampenkopf und mehreren vor der Lichtaustrittsfläche des Lampenkopfes angeordneten Vorsatzelementen und

Fig. 2 - einen Längsschnitt durch eine Jalousieblende mit Einschüben für Wärmeschutzgläser.

Der in Fig. 1 dargestellte Scheinwerfer besteht aus einem Lampenkopf 1, in dessen Gehäuse 10 eine aus einer Lampe 11 und einem Reflektor 12 zusammengesetzte Lichtquelle vorzugsweise in axialer bzw. Längsrichtung des Lampenkopfes 1 zur Veränderung des vom Scheinwerfer abgegebenen Lichtkegels bzw. zur Fokussierung des Lichtkegels von einer Weitwinkel- (Flood) Stellung) zu einer stark fokussierten Spot-Stellung verstellbar angeordnet ist. Die Lichtaustrittsfläche 15 des Lampenkopfes 1 wird durch eine Frontlinse oder -scheibe 13 gebildet, die hitzebeständig ist und üblicherweise zur zusätzlichen Sicherung mit einem weitmaschigen Drahtgewebe versehen ist.

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Der Lampenkopf 1 ist mechanisch mit einem Stativ 2 oder einer Scheinwerferaufhängung und elektrisch über ein Verbindungskabel mit einem Vorschaltgerät zum Betrieb der Lampe 11 verbunden.

Im Bereich der Lichtaustrittsfläche 15 des Lampenkopfes 1 sind über den Umfang der Lichtaustrittsfläche 15 verteilt mehrere Befestigungselemente 14 mit dem Gehäuse 10 verbunden, die der Aufnahme von Vorsatzelementen 5, 6 zur Lichtsteuerung oder Erzeugung von Lichteffekten dienen. Bei diesen Vorsatzelementen handelt es sich beispielsweise um eine Jalousieblende 5 zur Steuerung der vom Scheinwerfer abgegebenen Lichtmenge durch Verstellen von axial oder radial zueinander angeordneten Lamellen, sowie Folien-, Seideoder Tüll-Vorsätzen zur Erzeugung von Lichteffekten oder Farbfolien, die in Einschüben für vorzugsweise drehbare Folienfilterhalter oder in einem Farbwechsler 6 angeordnet sind.

Bei einem Farbwechsler ist auf beabstandet zueinander angeordneten Rollen oder Walzen eine lichtdurchlässige Folie aufgewickelt, die unterschiedliche Farbgebungen oder unterschiedliche Transparenz aufweist. Durch Drehen einer der beiden Walzen wird die Folie vor dem Lichtaustrittskegel des Scheinwerfers verschoben, so daß das vom Scheinwerfer abgegebene Licht eine unterschiedliche Lichtfarbe und/oder unterschiedliche Lichttönungen erhält.

Am vom Lampengehäuse 10 entfernten Ende der Befestigungselemente 14 können weiterhin Flügeltore 7 angeordnet werden, die der seitlichen Begrenzung des vom Scheinwerfer abgegebenen Lichtkegels oder im Falle verspiegelter Flügeltore der Erzeugung zusätzlicher Lichteffekte dienen.

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Der von der Lichtquelle 11, 12 abgestrahlte Lichtkegel trifft je nach Fokussierungsstellung der Lichtquelle 11, 12 auf die gesamte Fläche oder eine zur Mitte begrenzte Teilflache der Vorsatzelemente 5, 6 und führt aufgrund der im infraroten Spektralbereich abgegebenen Wärmestrahlung der Lichtquelle 11, 12 zu einer vollflächigen Erhitzung der Vorsatzelemente oder zu einer bei stärkerer Fokussierung des vom Scheinwerfer abgegebenen Lichtkegels verstärkten partiellen Erhitzung der Vorsatzelemente, was aufgrund der Absorption der Infrarotstrahlung durch die Materie der Vorsatzelemente zu Materialspannungen, Verformungen, Materialbruch oder zu einem partiellen oder vollständigen Verbrennen der Vorsatzelemente führen kann.

Zur Reduzierung der Infrarot-Strahlungstemperatur der Vorsatzelemente um bis zu 10 0° C oder auch darüber sind erfindungsgemäß lichtdurchlässige, Infrarotstrahlung absorbierende optische Elemente in Form von Wärmeschutzgläsern 3, 4 vorgesehen, die unmittelbar vor der Frontlinse oder -scheibe 13 des Lampenkopfes 1 oder zwischen den Vorsatzelementen 5, 6 angeordnet sind. In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein erstes Wärmeschutzglas 3 zwischen der Frontlinse oder -scheibe 13 und der Jalousieblende 5 sowie ein zweites lichtdurchlässiges, Infrarotstrahlung absorbierendes optisches Element in Form eines zweiten Wärmeschutzglases 4 zwischen der Jalousieblende 5 und dem frontseitigen. Farbwechsler 6 angeordnet.

Die Beschichtung der Wärmeschutzgläser 3, 4 ist so ausgebildet und dimensioniert, daß der von der Lichtquelle 11, 12 des Lampenkopfes 1 abgegebene infrarote Strahlungsanteil im wesentlichen blockiert wird, so daß insbesondere der wärmeempfindliche Farbwechsler 6 mit einer darin befindlichen Kunststofffolie betrieben werden kann.

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Zu diesem Zweck bestehen die Wärmeschutzgläser 3, 4 vorzugsweise aus einem beschichteten Borosilikatglas mit einer Scheibendicke von 5 bis 6 mm, die üblicherweise ausreicht, den Infrarot-Strahlungsanteil zu sperren. Ein für die Sperrung des Infrarot-Strahlungsanteiles eines Scheinwerfers geeignetes Borosilikatglas weist ein spez. Gewicht von 2,23 g/cmⁿ, einen Brechungsindex von 1,474, eine Hitzebeständigkeit von ca. 490⁰C, einen spezifischen elektrischen Widerstand von ca. 8,1 Ohm/cm, eine Dielektrizitätskonstante von 4,6 bei 20⁰C und eine Bruchfestigkeit des Dreifachen eines normalen Fensterglases auf. Das verwendete Borosilikatglas filtert in einem Wellenlängenbereich von ca. 730nm bis lOOOnm kein sichtbares Licht, sondern nur infrarote Anteile der abgegebenen Strahlung aus.

Dabei ist die Anordnung der Vorsatzelemente 5, 6 so gewählt, daß eventuell durch das erste, vor der Frontscheibe oder -linse 13 angeordnete Wärmeschutzglas 3 hindurchtretende infrarote Strahlungsanteile von dem in Strahlungsrichtung hinter der Jalousienblende 5 angeordneten Wärmeschutzglas 4 absorbiert werden, so daß keine oder nur noch minimale infrarote Strahlungsanteile auf den Farbwechsler 6 treffen.

Alternativ zu den in Fig. 1 dargestellten Vorsatzelementen können beispielsweise anstelle des Farbwechslers auch ein Einschub für drehbare Folienfilterhalter zur Aufnahme von Kunststoffiltern, Seide- oder Tüll-Vorsätze vorgesehen werden.

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Die Wärmeschutzgläser 3, 4 können mit einer Absorptionsbeschichtung versehen werden, die aus einer oder mehreren übereinanderliegenden absorbierenden Schichten mit gegebenenfalls unterschiedlicher Schichtdicke besteht. Diese Schichten sind gut wärmeleitend und wärmebeständig. Außerdem können sie schmutzabweisend und kratzfest hergestellt werden, so daß keine weitere Schutzschicht, die wärmeleitfähig und -beständig ist, benötigt wird. Die auf die Absorptionsbeschichtung treffende Wärmestrahlung kann wellenlängenselektiv, d. h. bezogen auf einzelne Wellenlängenbereiche in den verschiedenen absorbierenden Schichten in Wärme umgewandelt und an die Umgebungsluft oder ein Kühlmedium abgegeben werden.

Eine Kombination von Wärmeschutzglas und Frontscheibe oder -linse gestattet die Anordnung wärmeempfindlicher Vorsatzelemente unmittelbar vor der Lichtaustrittsfläche des Scheinwerfers und ermöglicht eine kompakte sowie kostengünstige Bauweise.

Die Wärmeschutzgläser 3, 4 können unmittelbar in die Befestigungselemente 14 eingesetzt werden oder in mit den Befestigungselementen 14 verbundene Einschübe eingesetzt werden.

Fig. 2 zeigt eine besondere Ausgestaltung zur Aufnahme der Wärmeschutzgläser 3, 4, bei der zu beiden Seiten der Lamellen 50 der im Schnitt dargestellten Jalousieblende 5 Einschübe 51, 52 vorgesehen sind, in die die Wärmeschutzgläser 3, 4 eingesetzt werden können. Das Gehäuse der Jalousieblende 5 ist zur Verbesserung der Wärmeabfuhr zusätzlich mit Kühlrippen 53, 54 an seiner Ober- und Unterseite versehen.

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Auch die Einschübe 51, 52 zur Aufnahme der Wärmeschutzgläser 3, 4 können mit ensprechenden wärmeabgebenden Teilen ausgestattet werden.

Dieses in Fig. 2 dargestellte Modul kann dann in die Halterungen 14 eingesetzt bzw. in anderer Weise mit dem Lampengehäuse 10 des Lampenkopfes 1 verbunden werden.

In einer anderen, nicht näher dargestellten Ausführungsform kann unmittelbar an der Lichtaustrittsfläche 15 des Lampenkopfes 1 ein Einschub vorgesehen werden, der zur Aufnahme eines Wärmeschutzglases dient. Falls weitere Wärmeschutzgläser erforderlich sind, können diese dann mit einem einzelnen, an der Jalousienblende 5 vorgesehenen Einschub oder von einem mit den Halterungen 14 verbindbaren Einschub aufgenommen werden.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele, sondern es ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der in der Zeichnung und Beschreibung dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich andersgearteten Ausführungen Gebrauch macht. So kann beispielsweise ein Wärmeschutzglas auch mit einem entsprechend hitzebeständigen, lichtdurchlässigen Vorsatzelement wie einem Diffusor kombiniert werden, so daß das betreffende kombinierte Element beide Aufgabenstellungen erfüllt.

Claims

1. Scheinwerfer mit einem eine Lichtquelle enthaltenden Lampenkopf und vor der Lichtaustrittsfläche des Lampenkopfes angeordneten, der Lichtsteuerung oder Erzeugung von Lichteffekten dienenden Vorsatzelementen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Lichtquelle (11, 12) des Lampenkopfes (1) und mindestens einem Vorsatzelement (4) ein lichtdurchlässiges, Infrarotabstrahlung absorbierendes optisches Element (3) angeordnet ist.

2. Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen weiteren axial zueinander ausgerichteten Vorsatzelementen (5, 6) lichtdurchlässige, Infrarotstrahlung absorbierende optische Elemente (4) angeordnet sind.

3. Scheinwerfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zwischen dem ersten lichtdurchlässigen, Infrarotstrahlung absorbierenden optischen Element (3) und einem zweiten lichtdurchlässigen, Infrarotstrahlung absorbierenden optischen Element (4) angeordnetes Vorsatzelement (5) eine größere Hitzebeständigkeit und/oder Wärmeleitfähigkeit aufweist als ein in Lichtaustrittrichtung vor dem zweiten lichtdurchlässigen, Infrarotstrahlung absorbierenden optischen Element (4) angeordnetes Vorsatzelement (6).

4. Scheinwerfer nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtdurchlässige, Infrarotstrahlung absorbierende optische Element (3, 4) aus einem Wärmeschutzglas besteht.

5. Scheinwerfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung des Wärmeschutzglases (3, 4) so bemessen ist, daß der von der Scheinwerferlampe (11) abgegebene Infrarotanteil blockiert wird.

6. Scheinwerfer nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeschutzglas (3, 4) aus einem beschichteten Borosilikatglas mit einer Scheibendicke von vorzugsweise 5 bis 6 mm besteht.

7. Scheinwerfer nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeschutzglas (3, 4) eine die Wärmestrahlung absorbierende Beschichtung aufweist.

8. Scheinwerfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung des Wärmeschutzglases (3, 4) aus wenigstens zwei in verschiedenen Infrarotwellenlängenbereichen selektiv wirkenden Schichten besteht.

9. Scheinwerfer nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung gute Wärmeleiteigenschaften aufweist.

10. Scheinwerfer nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung aus wenigstens einer im Infrarotspektralbereich selektiv wirksamen Schicht besteht.

11. Scheinwerfer nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten Wärmeschutzglas (3) und dem zweiten Wärmeschutzglas (4) eine Jalousieblende (5) angeordnet ist und daß in Lichtaustrittsrichtung vor dem zweiten Wärmeschutzglas (4) ein Farbwechsler (6), Diffusor, Einschub für Folienfilterhalter, Seide- oder Tüll-Vorsatz angeordnet ist.

12. Scheinwerfer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zu beiden Seiten der Lamellen (50) der Jalousienblende (5) Einschübe (51, 52) zur Aufnahme der Wärmeschutzgläser (3, 4) angeordnet sind.

13. Scheinwerfer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse der Jalousienblende (5) einstückig mit den Einschüben (51, 52) zur Aufnahme der Wärmeschutzgläser (3, 4) verbunden ist.

14. Scheinwerfer nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse der Jalousienblende (5) und/oder die Einschübe (51, 52) zur Aufnahme der Wärmeschutzgläser (3, 4) mit Kühlrippen (53, 54) versehen ist/sind.

15. Scheinwerfer nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Frontlinse oder -scheibe (13) des Scheinwerfers als Wärmeschutzglas ausgebildet ist.

16. Scheinwerfer nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Wärmeschutzglas mit einem hitzebeständigen Vorsatzelement kombiniert ist.