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Scheinwerfer, insbesondere für überrollbare Flugplatz-Bodenfeuer Gegenstand
der Patentanmeldung L 41792 IX a/4 b ist ein Scheinwerfer, insbesondere für überrollbare
Flugplatz-Bodenfeuer mit die Scheinwerferfrontfläche durch einen Lichtleitkörper
flach, insbesondere streifend verlassendem Strahlenbündel, dessen Besonderheit darin
besteht, daß der die Lichtaustrittsfläche tragende äußere Teil des als Lichktleitkörper
ausgestalteten optischen Systems des Scheinwerfers eine Spiegelfläche hat und daß
optische Mittel vorgesehen sind, um paralleles Licht durch eine zur Lichtaustrittsfläche
schräge Stirnfläche und durch den Glaskörper des Lichtleitkörpers hindurch derart
schräg auf die Lichtaustrittsfläche zu richten, daß der beim ersten Auftreffen auf
die Lichtaustrittsfläche nicht streifend austretende Anteil des eintretenden, parallelen
Lichtes mindestens noch einmal durch Reflexion an der Spiegelfläche der Lichtaustrittsfläche
unter einem solchen inneren Auftreffwinkel zugeführt wird, daß wieder ein Teil unter
dem gleichen Winkel wie der erste Strahl streifend austritt.
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Im Rahmen dieses grundlegenden Lichtverteilungsprinzips für flach
abstrahlende Scheinwerfer wurden nun einige Ausgestaltungsformen entwickelt, die
sich hauptsächlich mit der gesicherten Erzielung eines vorgewählten, sehr flachen
Abstrahlwinkels von etwa 3° gegen die Scheinwerferfrontfläche, bei einem Bodenfeuer
also gegen die Rollbahnebene, beschäftigt.
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Diese Forderung wird bei dem Scheinwerfer mit den Merkmalen der Hauptpatentanmeldung
dann mit Sicherheit erfüllt, wenn der äußere Systemteil der optischen Mittel derart
im parallelgerichteten Lichtquellenstrahlengang angeordnet ist, daß der Sinus des
Winkels i', mit dem das parallele Licht von innen her auf die Lichtaustrittsfläche
auftrifft, der Formel
genügt, in der n den Brechungsexponenten des Glaskörpers bezeichnet.
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Lichtaustrittsfläche und zugeordnete Spiegelfläche können dabei im
Sinne des reinen Lichtleitstabprinzips zueinander parallel stehen. Da aber erfahrungsgemäß
die Ausgestaltung ideal paralleler Grenzflächen an einem großen Materialstück, wie
es ein erfindungsgemäß benutzbarer Lichtleitkörper darstellt, Schwierigkeiten bereitet,
liegt es im Sinne der weiteren Ausgestaltung der Erfindung, daß der äußere Systemteil
aus zwei Elementen besteht, von denen das erste Element die Lichtaustrittsfläche
und den überwiegenden Teil des lichtleitenden Glaskörpers und das zweite, vergleichsweise
dünne Element die spiegelnde Gegenfläche trägt und zwecks genauer Parallelstellung
von Lichtaustrittsfläche und spiegelnder Gegenfläche in bezug auf das erste Element
verlagerbar ist und zwischen den einander zugewandten Grenzflächen der beiden Elemente
ein Medium angeordnet ist, das praktisch den gleichen Brechungsexponenten wie das
erste Element besitzt.
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Für die praktische Durchführung dieser Bauform gibt es mehrere Möglichkeiten.
So kann das Zwischenmedium aus einem Stoff bestehen, der aus einem viskosen oder
zumindest vorübergehend viskosen Zustand in einen starren Zustand überführbar ist,
in den er in optisch dichtem Anschluß an die einander zugewandten Flächen der beiden
Elemente gerät: Eine weitere Abwandlung besteht darin, daß das zweite Element in
bezug auf das erste kippbar gelagert und vorzugsweise oberflächenverspiegelt ist.
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Die Paralleljustierung der beiden Flächen läßt sich auch dadurch erleichtert
erzielen, daß die einander zugewandten Flächen der beiden Elemente praktisch konforme
Krümmung aufweisen und das zweite Element gegenüber dem ersten im Sinne eines Schiebelinsenkeils
verlagerbar ist.
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Ebenso ist es zweckmäßig, daß der äußere Systemteil aus zwei Elementen
besteht, von denen das erste Element die Lichtaustrittsfläche und den überwiegenden
Teil des lichtleitenden Glaskörpers und das zweite, vergleichsweise dünne Element
die spiegelnde Gegenfläche trägt und zwecks genauer Parallelstellung
von
Lichtaustrittsfläche und spiegelnder Gegenfläche in bezug auf das erste Element
kippbar ist und auf der dem Spiegelelement zugewandten Fläche des ersten Elementes
ein Rippensystem vorgesehen ist, bei dem die eine Flanke jeder Rippe auf dem dem
Spiegelelement zueilenden Strahlenanteil und die andere Flanke jeder Rippe auf dem
das Spiegelelement verlassenden Strahlenanteil senkrecht steht.
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In der Hauptpatentanmeldung sind zwei Ausführungsformen für einen
Zweirichtungsstrahler geschildert, bei denen entweder zwei Lichtquellen mit je zugehörigem
innerem, parallelrichtendem Teil des optischen Systems des Scheinwerfers mit einem
gemeinsamen äußeren Systemteil oder eine Lichtquelle mit zwei je aus innerem und
äußerem Teil bestehenden optischen Systemen kombiniert sind.
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Mit einer Lichtquelle und nur einem aus innerem und äußerem Teil bestehenden
optischen System kann man normalerweise nur einen Einrichtungseffekt erzielen.
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Man kann aber auch einen Zweirichtungseffekt mit nur einer Lichtquelle
dadurch erreichen, daß in dem der Lichteintritts-Stirnfläche gegenüberliegenden
Endbereich des Lichtleitkörpers, insbesondere an der Gegenstirnfläche, eine Spiegelfläche
vorgesehen ist, die auf sie auftreffende, von inneren Reflexionen herstammende Strahlen
so ablenkt, daß sie erneut aus der Lichtaustrittsfläche streifend austreten. Vorzugsweise
wird dabei die Spiegelfläche derart orientiert, daß sie auftreffende Strahlen in
sich zurückwirft.
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In der nachstehenden Beschreibung und der Zeichnung sind einige Ausführungsformen
der Erfindung schematisch, nämlich nur bezüglich der optischen Verhältnisse, beschrieben
und dargestellt. Es zeigt jeweils im Schnitt F i g. 1 eine Ausführungsform des optischen
Systems für einen erfindungsgemäßen Einrichtungsstrahler, F i g. 2 eine Ausführungsform
ähnlicher Grundgestalt, jedoch für einen Zweirichtungsstrahler, F i g. 3 eine spezielle,
andersartige Ausführungsform des äußeren Systemteils, F i g. 4 eine abgewandelte
Ausführungsform des äußeren Systemteils, F i g. 5 eine noch andere Ausführungsform
eines Zweirichtungsstrahlers und F i g. 6 eine noch andere Ausführungsform eines
Zweirichtungsstrahlers mit nur einer nicht zentral angeordneten Lichtquelle und
nur einem optischen System.
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In allen Figuren ist der Lichtschwerpunkt 4 der Lichtquelle,
das parallele Licht liefernde optische Mittel entweder als asphärische Linse 6 oder
als Parabolspiegel 6 a, 6 b und das äußere System 7 als Glaskörper
dargestellt. Die verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung unterscheiden sich
im wesentlichen nur durch die Ausgestaltung dieses äußeren Systems 7.
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F i g. 1 zeigt einen Einrichtungsstrahler mit nur einer Lichtquelle
4 und einem einstückigen Systemteil ? in Form eines Glaskörpers von vorzugsweise
rechteckigem, lotrechtem Querschnitt und zueinander praktisch paralleler Oberfläche
8 und Unterfläche 9. Das Licht tritt durch die schräge Seitenfläche
10 ein, die im dargestellten Beispiel mit der Oberfläche 8 einen Winkel
von etwa 42° bildet. Dieser Winkel stützt sich grundsätzlich auf die weiter oben
angegebene Sinusformel für den Auftreffwinkel des von der Lichtquelle ausgehenden,
parallelen Strahlenbündels. Die Unterseite 9 des Systemkörpers 7 ist verspiegelt.
Wie aus dem gezeichneten Strahlengang ersichtlich ist, verläßt praktisch nur streifend
austretendes Licht die Oberseite 8 des Systemkörpers 7. Die Länge des Systemkörpers
7 ist dabei so bemessen, daß der eintretende Gesamtlichtstrom eine einmalige Reflexion
an der Unterfläche 9 erleidet.
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F i g. 2 zeigt ein Doppelsystem, das man sich durch spiegelbildliches
Aneinandersetzen zweier Systeme gemäß F i g. 1 entstanden denken kann. Auch hierbei
ist die Länge des Systemkörpers 7 so bemessen, daß beide Lichtströme je einmal Reflexion
erleiden.
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F i g. 3 zeigt eine Möglichkeit, wie man ohne übermäßige Präzisionsarbeit
die Planparallelität der Austrittsfläche 8 und der Spiegelfläche 9 des äußeren Systemteils
7 erzielen kann. Zu diesem Zweck besteht dieser Teil ? nach Art eines Schiebelinsenkeils
aus einem die Fläche 8 tragenden Hauptkörper 7a und einem die Spiegelfläche 9 tragenden
Zusatzkörper 7b, die sich mit praktisch konformen Gegenflächen unter Zwischenfügung
einer Schicht aus Canadabalsam oder einem ähnlichen Stoff gleichen Brechwerts aneinanderlegen.
Durch Verschiebung der beiden Körper längs ihrer Berührungsfläche 11 läßt sich dann
die Planparallelität der beiden Flächen 8 und 9 vergleichsweise unschwer einstellen.
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F i g. 4 zeigt eine zweite Möglichkeit der Planparallelstellung der
Flächen 8 und 9 des äußeren Systemteils 7, der wiederum aus zwei Körpern 7a und
7 b besteht. In diesem Fall sind aber die Gegenflächen beliebig gestaltet, und die
beiden Körper sind durch ein Scharnier 12 kippbar verbunden. Der hierdurch mögliche
Zwischenraum 13 wird wieder mit Canadabalsam od. dgl. ausgefüllt. Vorzugsweise verwendet
man eine Füllsubstanz, die etwa im Sinne eines Gießharzes nach einer die Planparallelitätsjustierung
ermöglichenden Zeitspanne erstarrt und den Systemteil ? zu einem einstückigen Gebilde
macht.
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F i g. 5 zeigt - diesmal am Beispiel eines Zweirichtungsstrahlers
- eine weitere Möglichkeit, die Planparallelität von Austrittsfläche 8 und Spiegelfläche
9 durch kippbare Vereinigung mittels Scharniers 14 zu ermöglichen. Während aber
bei der Ausführungsform nach F i g. 3 und 4 ein Luftspalt zwischen den Gegenflächen
der beiden Systemteile durch Zwischenfügung eines brechwertgleichen Mediums vermieden
wurde, wird bei dem System nach F i g. 5 der Luftzwischenraum zugelassen, aber die
Gegenflächen mit Rippen 15, 16 versehen, deren Flanken, der weiter vorn angegebenen
Lagengesetzmäßigkeit bezüglich, aus- und eintretenden Strahlen gehorchen.
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F i g. 6 schließlich zeigt einen Zweirichtungsstrahler, den man sich
aus der Bauform gemäß F i g. 2 so abgeleitet denken kann, daß an Stelle des Lichtbündels
der rechten Lichtquelle in F i g, 2 ein Strahlenbündel tritt, das durch Reflexion
in sich der an der Austrittsfläche 8 zweimal reflektierten Reststrahlung der Lichtquelle
4 an der spiegelnden, schrägen rechten Seitenfläche 17 des Systemteils
7 gewonnen wird.
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Ersichtlicherweise bleibt dieses Strahlenleitprinzip auch dann erhalten,
wenn man auf die erste Reflexion
des eintretenden Strahlenbündels
an der Spiegelfläche 9 verzichtet, indem man diese Fläche durch Aneinanderrücken
der beiden Seitenflächen 10 und 17 verschwinden läßt. Hierdurch wird die Baulänge
des Systemkörpers 7 verkürzt, während andererseits Lichtverlust durch Verringerung
der Zahl der Reflexionen und Lichtgewinn durch Minderung der Absorption im Glaskörper
sich kompensieren. Ersichtlicherweise kann man auch für die Einstellung des wichtigen
Schrägwinkels der Fläche 17 die weiter oben angegebenen Justiermöglichkeiten ausnutzen.