DE271885C

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Publication number: DE271885C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

— M 271885 KLASSE Ab. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 30. April 1912 ab.

Die Erfindung bezieht sich auf Scheinwerfer, und zwar insbesondere solche, welche für Fahrzeuge zur Beleuchtung der Strecke mittels einer elektrischen Lichtquelle dienen sollen. Die Erfindung besteht in der Vereinigung einer besonderen elektrischen Glühlampe mit der optischen Einrichtung der Lampe (Reflektor, Kondensator) und hat den Zweck, bei Anwendung einer verhältnismäßig schwachen to Lichtquelle ein intensives Lichtbündel von besonderen Eigenschaften und genügender Tragweite zur ausgiebigen Beleuchtung der Straße zu erzeugen.

Als Lichtquelle dient in üblicher Weise ein in der Richtung der optischen Achse verlaufender Glühfaden, der nach der Erfindung in besonderer Weise in bezug auf den Reflektor der Lampe gelagert ist.

Die Zeichnung veranschaulicht mehrere Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes, und zwar stellt

Fig. ι eine geradlinige Lichtquelle dar, die mit einem Reflektor vereinigt ist;

Fig. 2 zeigt die Lichtquelle in Verbindung mit einer Linse;

Fig. 3 zeigt die Lichtquelle in Verbindung mit einer Linse und mit einem Reflektor;

Fig. 4 bis 8 zeigen verschiedene Ausführungsformen einer elektrischen Lampe mit geradlinigen Glühfäden;

Fig. 9 zeigt eine besondere Kombination der Lampe mit dem Reflektor;

Fig. 10 zeigt die Anordnung einer Lampe in einem Scheinwerfer."

Es sei angenommen, die Lichtlinie a, b sei in der optischen Achse des Systems angeordnet, welches schematisch in den Fig. 1 und 2 in zwei Ausführungsformen dargestellt ist. Von diesen wirkt die eine (Fig. i) durch Reflexion, die andere (Fig. 2) durch Refraktion. Das optische System kann überdies von beliebiger Art sein und eine Kombination von Elementen enthalten, die durch nacheinander erfolgende Reflexion und Refraktion arbeiten (Fig. 3).

F ist der Brennpunkt des optischen Sys temes.

Die Lichtquelle a, b ist derart angeordnet, daß der Brennpunkt F mit dem Endpunkt b des Glühfadens zusammenfällt, d. h. mit demjenigen Ende, das am weitesten vom Reflektor (Fig. ι und 3) oder am weitesten vom Kondensator (Fig. 2) entfernt ist.

Der Lichtpunkt F erzeugt in dem System ein Bündel von parallelen Strahlen. Dasselbe trifft praktisch für die dem Punkt F benachbarten Punkte zu. Doch die von dem Punkt F der linearen Lichtquelle entfernteren Punkte, welche dem Ende α näher liegen, erzeugen divergierende Bündel, und zwar stuft sich die Divergenz entsprechend dem Abstand des betreffenden Punktes von dem Brennpunkt F ab.

Wenn man diese Strahlenbündel auf einen normal zur optischen Achse aufgestellten Schirm fallen läßt, so erhält man einen Lichtkreis, dessen Lichtstärke im Mittelpunkt sehr intensiv ist und nach den Rändern zu abnimmt, ohne daß dabei in dieser Abstufung des Lichtes irgendeine Unterbrechung der

Kontinuität oder eine dunkle Zone vorhanden wäre.

Für die Straßenbeleuchtung ist das Lichtbündel, das von der linearen Lichtquelle ausgeht, mit seiner nach der optischen Achse hin zunehmenden Intensität von wesentlich überlegenen Resultaten begleitet.

Es konzentriert das Licht mehr nach der Mitte der Straße und ermöglicht so eine Fernbeleuchtung, wobei den Seiten der Straße nur so viel Licht zugeworfen wird, als für eine genügende Sichtbarkeit der näher liegenden Gegenstände und Teile erforderlich ist.

Scheinwerfer, bei denen diese Wirkung mittels einer in der Richtung der optischen Achse des Systems gelagerten linearen Lichtquelle erreicht wird, sind an sich bekannt.

Um nun eine solche lineare Lichtquelle mit dem geringsten Aufwand von elektrischer Energie zu erhalten, werden nach der Erfindung Glühlampen von besonderer Konstruktion (Fig. 4 bis 8) benutzt.

Die in Fig. 4 dargestellte Lampe besteht aus einer kugelförmigen Birne, in welcher ein Glühfaden a, b von geradliniger Ausdehnung angebracht ist, der längs eines Durchmessers der Birne verläuft und dessen Ende α im Mittelpunkt der Glaskugel liegt.

In dem Beispiel nach Fig. 4 befindet sich der Glühfaden a, b in der Längsachse des Lampensockels.

Die Birne ist in der Halbkugel m, n, 0, ft äußerlich versilbert oder vergoldet, und zwar liegt innerhalb dieser Halbkugel der Glühfaden.

Dieser Teil der Birne bildet einen Spiegel, der vor dem Teil a, b ein Bild des Glühfadens erzeugt, das in der Verlängerung des wirklichen Glühfadens liegt und ohne Unterbrechung der Kontinuität an den Glühfaden selbst sich anschließt. Dieses Bild ist durch die punktierte Linie a, a¹ dargestellt.

Wenn man eine solche Lampe in den Scheinwerfer n, wie sie als Ausführungsbeispiele in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellt sind, anbringt, und zwar derart, daß die Strecke a, b der Fig. 4 die lineare Lichtquelle bildet, die in den Fig. 1, 2 und 3 durch a, b bezeichnet ist, so ergeben sich die oben beschriebenen optischen Ergebnisse.

Man erzielt bei Anwendung der beschriebenen Glühlampe eine bedeutende Ersparnis an elektrischer Energie, weil der Strom nur für den Teil a, b (Fig. 4) der linearen Lichtquelle gebraucht wird, während der andere Teil a, a¹ (Fig. 4) nur ein Bild ist, welches durch die reflektierten Strahlen mittels desjenigen Teiles der Birne erzeugt wird, der als Spiegel ausgebildet ist.

Fig. 10 veranschaulicht die Anordnung einer den Gegenstand der Erfindung bildenden Lampe in einem bekannten Scheinwerfer, bei welchem die Lichtquelle nach der Lichtaustrittsöffnung durch einen Hilfsreflektor abgedeckt ist; der letztere ist hier durch den Spiegel S der Glühlampe ersetzt.

Die Erzeugung der linearen Lichtquelle ist nicht auf einen einzigen und geradlinigen Glühfaden von bestimmter Länge beschränkt, vielmehr erfordert die Benutzung von Energiequellen verschiedener Spannung auch verschiedene Längen der Glühfaden.

Andererseits ist es nicht möglich, dem Teil a, b (Fig. 4) in der Birne eine zu große Länge zu geben, denn mit Rücksicht auf die Erschütterungen, denen die Automobilscheinwerfer unterworfen sind, würden sich erhebliche Schwierigkeiten einstellen, um den langen Glühfaden zu halten und zu stützen.

Der Teil a, b der Lichtquelle könnte daher auch durch einen Faden gebildet werden, der aus zwei parallelen zusammengebogenen Schenkeln besteht, die parallel zur Achse verlaufen, in welchem Falle man die beiden Schenkel alsdann so weit einander nähert, als es die Fabrikation zuläßt.

Fig. 5 zeigt als Ausführungsbeispiel einen U-förmig zusammengebogenen Glühfaden aus zwei dicht aneinander liegenden Armen.

Das Ende eines jeden Armes geht in einen Zuführungsdraht über, der als Stütze dient, während der Faden an seinem abgerundeten Ende mit Hilfe eines hakenförmigen Hilfsfadenträgers c gehalten wird.

Man könnte außerdem mit Hilfe einer geeigneten Stütze c eine aus parallelen Linien bestehende Schleife bilden, deren einzelne Fadenteile sehr dicht neben der Achse her verlaufen, beispielsweise wie die Kanten eines polygonalen Prismas von sehr geringem Querschnitt (Fig. 6).

Bei der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform ist der Glühfaden in Solenoidform von sehr geringem Durchmesser und großer Länge gewickelt. Die Achse des Solenoids fällt mit dem Teil a, b der in Fig. 4 dargestellten Lampe zusammen. Diese Einrichtung ermöglicht, praktisch diese Lichtquelle linear zu erhalten.

Das Solenoid konnte dabei leicht konisch ausgestaltet sein; die Spitze des Konus würde sich alsdann im Punkt α (Fig. 4 bis 8) befinden. Das entstehende Bild würde alsdann einen umgekehrten Konus darstellen, dessen Spitze mit der des Solenoidkonus zusammenfiele. ^:

Es kann erforderlich werden, der linearen Lichtquelle a,b (Fig. 1, 2 und 3) eine sehr große Länge zu geben, wenn man mit optischen Systemen von sehr großer Brennweite ein Lichtbündel von großer Amplitude erzielen will.

Es hat sich herausgestellt, daß die Amplitude in demselben Größenverhältnis schwankt,

wie das Verhältnis der Totallänge der Lichtlinie zu dem Wert f der Brennweite des Systems.

Wie bereits bemerkt, ist eine unverhältnismäßige Vergrößerung der Länge a, b mit Rücksicht auf die Erschütterungen, denen die Lampen unterworfen sind, nicht tunlich.

Um der Lichtquelle a, b (Fig. 4) eine so große Länge zu geben, wie man sie zu haben wünscht, kann man auf eine Birne von Ellipsoidform (Fig. 8) zurückgreifen. In diesem Falle liegt alsdann der Glühfaden in der großen Achse und das Ende α reicht bis zu dem Zentrum der im Teil 5 liegenden Kurve (Zentrum der in S oskulierenden Kugel. Der Punkt b liegt alsdann entweder im Brennpunkt des Ellipsoides auf der Seite S oder diesseits oder jenseits dieses Brennpunktes. Im dargestellten Falle wird angenommen, daß der Punkt b im linken Brennpunkt der Ellipse liegt.

Die Glasglocke wird versilbert oder vergoldet, um einen Spiegel im Teil m, n, 0, p zu bilden. Es wird auf diese Weise erreicht, daß das Bild des Punktes b im Punkt a¹ entsteht, d. h. also in dem zweiten Brennpunkt des Ellipsoides, und daß die durch den Spiegel der Glasglocke reflektierten Strahlen, die von allen leuchtenden Punkten zwischen α und b ausgehen, in einem Punkt der optischen Achse längs der Linie a, a¹ widergegeben werden.

Um jede Unterbrechung der Kontinuität zwischen a, b und seinem Bilde a, a¹ zu vermeiden, ist es notwendig, daß der Punkt α im Zentrum der oskulierenden Kugel des Ellipsoides an der Spitze S liegt. Es ist nicht zweckmäßig, daß der Faden sich über α hinaus in die Zone des Bildes erstreckt.

Es genügt deshalb, diese Birne so zu benutzen, wie es in Fig. 1, 2 und 3 schematisch dargestellt ist.

Die Fig. 9 zeigt einen besonderen Fall der Kombination von Lampen nach Fig. 4 mit einem optischen System, welches durch Reflexion von parabolischer Wirkung mit großer Tiefe arbeitet, d. h. also mit geringer Brennweite.

Die gegen den Hintergrund des Reflektors geworfenen Strahlen, welche nach der Re-

flexion die Glasglocke nochmals durchneiden, werden durch die Refraktion des Glases der Glocke stark abgelenkt. Es ergibt sich hieraus ein Lichtverlust, der um so größer ist, je tiefer der Scheinwerfer ist.

Unter Benutzung der Lampe nach Fig. 4, welche in einem solchen Scheinwerfer, wie z. B. in Fig. 9 dargestellt, angeordnet ist, erzielt man nicht allein die oben beschriebenen Wirkungen, die aus dem Gebrauch der linearen Licht quelle hervorgehen, sondern der Lichtverlust im hinteren Teil des Reflektors: wird durch die Nutzbarmachung der durch den Spiegel der Glasglocke reflektierten Lichtstrahlen zur Erzeugung der sekundären Lichtquelle, d. h. also des die Primärlichtquelle verlängernden Bildes ausgeglichen. Bei dieser Anordnung fällt der Brennpunkt des Reflektors mit dem äußersten Punkt a¹ des Bildes der Lichtquelle a, b zusammen.

Man kann natürlich, ohne von dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung abzuweichen, andere Ausführungsformen des optischen Systemes wählen. Insbesondere kann man die Konstruktionseinzelheiten in weitesten Grenzen ändern.

Es mag noch bemerkt werden, daß Scheinwerfer mit einem hyperbolischen Reflektor und einer nahe beim Scheitel in der optischen Achse angeordneten linearen Lichtquelle bekannt sind; die Lichtquelle ist hier derart angeordnet, daß diejenigen Strahlen, die von dem dem Scheitel zugekehrten Ende der Lichtquelle ausgehen, als paralleles, hingegen die vom anderen Ende ausgehenden Strahlen als schwach divergentes Strahlenbündel den Scheinwerfer verlassen. Ein Bild des Glühfadens, welches den letzteren in der optischen Achse verlängert, wird indessen bei diesen Scheinwerfern nicht erzeugt.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Scheinwerfer mit elektrischer Glühlampe und einem Reflektor, Kondensator oder einem aus diesen Teilen kombinierten optischen System, bei welchem eine lineare Lichtquelle längs der optischen Achse des Systems gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Lampe, deren Glasbirne teils als Spiegel (m, n, 0, p) ausgebildet ist, ein Bild (a, a¹) des Glühfadens (a, b) erzeugt, welches ohne Unterbrechung in der Richtung der Spiegelachse den wirklichen Glühfaden verlängert und in dem optischen System des Scheinwerfers so gelagert ist, daß das eine Ende des Glühfadens in dem Brennpunkt des optischen Systems endigt, während das Ende des Fadenbildes in einem Punkt liegt, der ein divergierendes Strahlenbündel erzeugt.

2. Scheinwerferlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasbirne Kugelform aufweist, deren eine als Spiegel ausgebildete Hälfte (m,n,o,j>) den geradlinig ausgestalteten Glühfaden (a, b) enthält, der von dem Mittelpunkt der Kugel aus in der optischen Spiegelachse nach dem Spiegelgrund verläuft.

3. Scheinwerferlampe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine ellipsoidförmige Glasbirne, in welcher der Glühfaden in der großen Achse des Ellipsoids liegend so angebracht ist, daß das eine seiner En-

den (α) im Mittelpunkt der im mittleren Teil (S) des Spiegels oskulierenden Kugel liegt, während das andere Ende (b) in den Spiegel hinein nach einer in der optischen Achse tieferen Stelle desselben gerückt ist.

4. Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lampe nach den Ansprüchen 2 oder 3 mit einem parabolischen Reflektor von großer Tiefe so vereinigt ist, daß der Spiegel der Lampe den mittleren Teil des Reflektors ersetzt und der äußerste Punkt (a^l) des Glühfadenbildes mit dem Brennpunkt des Reflektors zusammenfällt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.