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Die
Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinheit, versehen mit einem
konkaven Reflektor, der eine Symmetrieachse hat, und mit einem Lichtaustrittsfenster,
das von einem umlaufenden Rand des Reflektors, der quer dazu die
Achse umgibt, begrenzt wird,
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langgestreckten Lichtquelle, die axial nahezu auf der Symmetrieachse
angeordnet ist und die in einer Halterung gegenüber dem Lichtaustrittsfenster
untergebracht ist, und
- – einer
schalenförmigen
axial positionierten Kappe, die als optisches Abschirmmittel dient,
das die Lichtquelle teilweise umgibt, um unreflektierte Lichtstrahlen
abzufangen, wobei der Abschnitt der Lichtquelle zwischen der Kappe
und der Halterung, vom Lichtaustrittsfenster aus gesehen, unter
einem Winkel α gesehen
wird und von dem umlaufenden Rand und der schalenförmigen Kappe
begrenzt ist, welcher Winkel einen maximalen Wert hat.
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Eine
Beleuchtungseinheit der eingangs erwähnten Art ist aus
EP 0336478 bekannt. Die Lichtquelle
ist ein mit einer äußeren Umhüllung versehenes
Entladungsgefäß. Die äußere Umhüllung ist
an der dem Lichtaustrittsfenster zugewandten Seite mit einer lichtundurchlässigen Kappe
versehen. Der konkave Reflektor ist an seinem umlaufenden Rand mit einem
Kragen versehen, der an der der Symmetrieachse zugewandten Seite
eine abgestufte Keilform hat. Der Kragen dient dazu, aus der Lichtquelle
stammendes unreflektiertes Licht abzufangen, soweit dieses zwischen
der Kappe und der Halterung der Lichtquelle liegt.
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Das
Dokument DE-U-29809619 offenbart einen Fahrzeugscheinwerfer mit
einer Abschirmvorrichtung, wobei die Abschirmvorrichtung eine Abschirmkappe
und eine Vielzahl von Abschirmringen aufweist, die die Emission
von unreflektiertem Licht verhindern.
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Die
bekannte Beleuchtungseinheit hat den Nachteil, dass der Kragen zu
einer erheblichen Größe der Beleuchtungseinheit
in axialer Richtung führt, was
für einen Einbau
der Beleuchtungseinheit ungünstig
ist. Ein weiterer Nachteil ist, dass die Keilform des Kragens einen
Teil des Lichtaustrittsfensters abschirmt.
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Der
Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, ein Mittel zur Beseitigung
der genannten Nachteile zu schaffen. Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine
Beleuchtungseinheit der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch
gekennzeichnet, dass die Kappe in einem Abstand d von einem Abschirmring umgeben
ist, der sich über
eine Höhe
h in Richtung des Lichtaustrittsfensters erstreckt, und wobei die Höhe h so
gewählt
ist, dass der Abschirmring den Winkel α bei seinem maximalen Wert vollständig abschneidet.
Unreflektierte Emission von Licht, das aus dem Abschnitt der Lichtquelle
stammt, der zwischen der schalenförmigen Kappe und der Halterung
liegt, kann durch das Platzieren des lichtundurchlässigen Abschirmrings
wirksam verhindert werden, ohne dass dies zu einer notwendigen vergrößerten Abmessung
der Beleuchtungseinheit in axialer Richtung führt. Wenn sich der Abschirmring
parallel zur Symmetrieachse erstreckt, wird gleichzeitig erreicht,
dass der Abschirmring keine merkliche Abschirmung des Lichtaustrittsfensters
bewirkt.
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An
der der Halterung zugewandten Seite erstreckt sich der Abschirmring
vorzugsweise bis zu einer durch die schalenförmige Kappe definierten Ebene
quer zur Symmetrieachse. Dies verhindert, dass der Abschirmring
selbst die Lichtquelle vom Reflektor abschirmt. Die Höhe h des
Abschirmrings hängt
mit dem maximalen Wert eines Winkels α zusammen, vom Lichtaustrittsfenster
aus gesehen und von dem umlaufenden Rand und der schalenförmigen Kappe begrenzt,
innerhalb welchen Winkels der Abschnitt der Lichtquelle zwischen
der Kappe und der Halterung ohne einen Abschirmring sichtbar ist.
Die Höhe h
ist so gewählt,
dass der Abschirmring den Winkel α vollständig abschneidet.
Der Abstand d des Abschirmrings zu der schalenförmigen Kappe ist vorzugsweise
so gewählt,
dass sich der Abschirmring bis zur Grenze des Winkels α zwischen
der Lichtquelle und dem umlaufenden Rand erstreckt.
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In
einer alternativen Ausführungsform
ist der Abschirmring Teil einer Kegelfläche mit einem maximalen Spitzenwinkel
von 10°.
Bei einer Kegelform mit dem Spitzenwinkel an der Seite des Lichtaustrittsfensters
ist der Abschirmring für
einen Reflektor vorteilhaft, der ein konvergierendes Strahlenbündel bildet.
Der Abschirmring hat in diesem Fall eine kleinere Oberfläche, während die
Abschirmung des Winkels α gleich
bleibt. Wenn der Reflektor ein etwas divergierendes Strahlenbündel bildet,
ist ein Abschirmring, der Teil einer Kegelfläche mit einem Spitzenwinkel
an der Seite der Halterung ist, vorteilhaft, um das Abfangen von
reflektiertem Licht auf ein Minimum zu reduzieren.
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Um
die von dem Reflektor realisierte Lichtverteilung in dem Lichtaustrittsfenster
so wenig wie möglich
zu beeinflussen, ist der Abschirmring vorzugsweise an seiner der
Lichtquelle zugewandten Seite mit einer Licht absorbierenden Oberfläche versehen.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die schalenförmige Kappe
und der Abschirmring mit Licht absorbierenden Oberflächen versehen.
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Die
Lichtquelle kann durch einen Glühkörper, beispielsweise
eine Glühwendel,
oder durch eine in einem Entladungsgefäß erzeugte Entladung gebildet sein.
Geeignete bevorzugte Entladungen sind Hochdruck-Natriumentladungen
und Halogenmetalldampf-Entladungen.
In beiden Fällen
ist das Entladungsgefäß vorzugsweise
aus einem Keramikmaterial gebildet, wobei dieser Begriff in der
vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen Saphir, dicht gesintertes
polykristallines Metalloxid, beispielsweise Aluminiumoxid, und dicht
gesintertes polykristallines Aluminiumnitrid bezeichnet. Eine allgemeine
Eigenschaft von Keramik-Entladungsgefäßen ist, dass sie durchscheinend,
aber nicht oder nahezu nicht durchsichtig sind. In solchen Fällen bildet
der die Entladung umgebende Abschnitt des Entladungsgefäßes die
räumliche
Grenze der Lichtquelle. Wegen ihres hohen Wirkungsgrades können mit
Hilfe solcher Entladungen sehr kompakte Lichtquellen hergestellt werden,
welche Lichtquellen sehr geeignet sind, kompakte Abmessungen der
erfindungsgemäßen Beleuchtungseinheit
in Kombination mit günstigen Strahlenbündeleigenschaften
zu realisieren. Eine Halogenmetalldampf-Lichtquelle hat die günstigen Eigenschaften,
dass mit ihr sehr gute Farbeigenschaften realisiert werden können und
dass sie eine lange Betriebslebensdauer hat.
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Obengenannte
und weitere Aspekte der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden im Folgenden näher
beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinheit und
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2 und 3 alternative
Ausführungsformen
der Beleuchtungseinheit.
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1 der
Zeichnung zeigt eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinheit 1,
versehen mit einem konkaven Reflektor 2 mit einer Symmetrieachse 3 und
mit einem Lichtaustrittsfenster 21, das von einem umlaufenden
Rand 20 des Reflektors, der quer zur Achse liegt, begrenzt
wird. Eine langgestreckte Lichtquelle 30, die axial nahezu
auf der Symmetrieachse angeordnet ist, ist in einer Halterung 4 gegenüber dem
Lichtaustrittsfenster untergebracht. Die Lichtquelle ist teilweise
von einer axial angeordneten schalenförmigen Kappe 5 umgeben,
die als optisches Abschirmmittel zum Abfangen unreflektierter Lichtstrahlen
dient.
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In
der dargestellten Ausführungsform
wird die Lichtquelle von einem Keramik-Entladungsgefäß 31 gebildet,
das mit äußeren Verschlussstopfen 320, 330 an
axialen Endflächen 32, 33 versehen
ist, um Durchführelemente
(nicht abgebildet) zu in dem Entladungsgefäß platzierten Elektroden zu
positionieren, zwischen denen im Betriebszustand eine Entladung
stattfindet. Diese Entladung ist in dem beschriebenen Beispiel eine
Halogenmetalldampf-Entladung. Das Entladungsgefäß wird in einer äußeren Umhüllung 34 gehalten,
die in dem beschriebenen Fall unlösbar mit der Halterung 4 verbunden
ist. Der Reflektor und die Lichtquelle sind somit zu einer Halogenmetalldampflampe
integriert.
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Die
schalenförmige
Kappe 5 ist in einem Abstand d von einem Abschirmring 50 umgeben,
der sich über
eine Höhe
h in Richtung des Lichtaustrittsfensters 21 erstreckt.
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Ein
Punkt A des Entladungsgefäßes 31 definiert
zusammen mit dem umlaufendenRand 20 und der schalenförmigen Kappe 5 den
maximalen Wert eines Winkels α,
vom Lichtaustrittsfenster aus gesehen, innerhalb welchen Winkels
der Abschnitt der Lichtquelle zwischen der Kappe und der Halterung ohne
einen Abschirmring sichtbar ist. Der Abstand d und die Höhe h sind
so gewählt,
dass der gesamte Winkel α abgeschnitten
wird, sodass vorteilhafterweise das Vorhandensein von unreflektiertem
Licht in der Ebene des Lichtaustrittsfensters verhindert wird. Am
Reflektor neben der Halterung reflektiertes Licht kann jedoch nahezu
ungestört
nach außen
treten.
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In 2 und 3 sind
Beleuchtungseinheiten mit einem Reflektor 2, Lichtquelle 30 und schalenförmiger Kappe 5 dargestellt,
die mit denen von 1 identisch sind. In 2 ist
der Abschirmring 51 als Teil einer Kegelfläche mit
einem Spitzenwinkel β1
von 10° an
der Seite des Lichtaustrittsfensters 21 ausgeführt. In
der Ausführungsform
von 3 ist der Abschirmring 52 als Teil einer
Kegelfläche
mit einem Spitzenwinkel β2
von 10° an
der Seite der Halterung 4 ausgeführt.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform
ist die schalenförmige
Kappe Teil einer an der Halterung befestigten Manschette. Die Manschette
ist vorzugsweise aus Hanglas, das zumindest bis zu einer Temperatur
von 600 °C
beständig
ist, oder aus Quarzglas hergestellt. Eine geeignete Formung der
Manschette ermöglicht
es, die schalenförmige
Kappe und den Abschirmring als einen einzigen Körper zu bilden. Auf der Manschette
ist am Ort der Kappe und des Abschirmrings ein lichtundurchlässiger Überzug angebracht.
Der Überzug
kann aus an sich bekannten Materialien gebildet sein, beispielsweise
einem Metall, wie z.B. Aluminium, oder einer Lösung aus Carbonyleisen und
Silicium. Der Überzug
kann auf verschiedene Weise aufgebracht werden, wie z.B. mit einer
Bürste,
mittels einer Drucktechnik oder durch Aufsprühen, beispielsweise mit einem
Tintenstrahl.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Halterung
mit einem elektrischen Anschlusskontakt zum Anschließen einer
elektrischen Speisequelle über
einen Stecker versehen. Der konkave Reflektor kann vorteilhafterweise
aus Aluminium hergestellt sein.