EP0846913A1 - Spotlight with variable illumination output angle - Google Patents
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- EP0846913A1 EP0846913A1 EP97105686A EP97105686A EP0846913A1 EP 0846913 A1 EP0846913 A1 EP 0846913A1 EP 97105686 A EP97105686 A EP 97105686A EP 97105686 A EP97105686 A EP 97105686A EP 0846913 A1 EP0846913 A1 EP 0846913A1
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- F21W2131/406—Lighting for industrial, commercial, recreational or military use for theatres, stages or film studios
Definitions
- the invention relates to a headlamp with variable Beam angle with a light source, one of the light sources assigned reflector, one in the radiation direction of the Light source-reflector combination arranged in the beam path first converging lens and one in the beam path between the Light source and the first converging lens arranged second Converging lens, the reflector, the light source and the second converging lens as one relative to the first converging lens optical moving along the optical axis of the headlamp Unit are mounted and inside the optical unit the distance between the light source and the second converging lens is changeable.
- Headlights have long been state of the art known with variable beam angle. These can be essentially in two classes, namely stepped lens headlights and headlights with a very deep reflector.
- step lens headlights have a single one Step lens (Fresnel lens) on.
- Step lens Fresnel lens
- incandescent lamps halogen lamps or discharge lamps are used.
- the light source and a Reflectors are on a sled at a fixed distance from each other assembled.
- the sled is relative to the Fresnel lens movable.
- the focus is done by moving the Sledge.
- step lens headlights results however, for focusing settings with a small beam angle a significant effective loss of light. Because no second lens is present that focuses the light towards the Fresnel lens, becomes a large part of the focusing settings mentioned of the light emitted by the light source simply by the Housing inner wall absorbs, leading to loss of light and too useless housing heating leads.
- Headlights with a very deep reflector are common constructed so that lamp and reflector are relative to each other can be moved, but the lamp is always within of the reflector remains on its optical axis. By changing the position of the lamp within the reflector becomes the beam angle of such a headlamp changed. However, the focus path that can be achieved is low, so that the beam angle is only within relatively narrow limits can be varied.
- Such headlights provide one high luminous efficacy, but one in almost all lamp positions unfavorable light distribution.
- causes of this in general bad light distribution is that for everyone such headlights each have a predetermined reflector shape with regard to the resulting light distribution only on each a single lamp position can be optimally coordinated. Result from focusing movements of the lamp or the reflector uneven light distributions.
- the illuminance characteristic has a illuminated field on a soft shoulder, however is the light intensity over the entire illuminated Range essentially constant.
- the invention has for its object a headlight to provide with a variable beam angle, the one compared to the known headlights with variable Beam angle even higher variability of the beam angle and that offers light intensity.
- this object is achieved by a Headlamp with variable beam angle with a Light source, a reflector assigned to the light source, one in the radiation direction of the light source-reflector combination arranged in the beam path first converging lens and one in the beam path between the light source and the first converging lens arranged second converging lens, the reflector, the light source and the second converging lens as one relative to the first converging lens along the optical axis of the Headlights movable optical unit are mounted, within the optical unit the distance between the Light source and the second converging lens is changeable and within the optical unit the distance between the Light source and the reflector is changeable.
- the headlamp according to the invention with variable Beam angle has all the advantages of that of US-A-4 823 243 known headlights, but has a higher variability the beam angle and the light intensity. Despite the enlarged construction can focus the construction of the invention Headlights can be kept small.
- the optical unit is designed so that when the optical unit moves from the first Converging lens away the distance between the light source and the Reflector remains essentially constant until the Reflector one according to the headlight dimensions has reached the extreme distance to the first converging lens and in stops moving, and when the reflector stops moving in its extreme distance from the first converging lens is the light source a predetermined distance further towards the Reflector can be moved and reversed movement described first the light source at standstill of the reflector in the direction of the predetermined distance the first converging lens is moved and after passing the predetermined path through the light source of the reflector is moved so that the distance between the light source and the reflector remains essentially constant.
- the focus area is particularly towards small angles extended. Furthermore, described by the Reducing the distance between the light source and the reflector the losses when focusing in the narrow angle Beam area significantly reduced. The change the illuminance is in the narrow-angle radiation range disproportionately in relation to the change in the beam angle large, resulting in a particularly strong increase in light intensity variability compared to the state of the art Technology known headlights results.
- the optical unit is designed so that when the optical unit moves along the optical Axis at least part of the way the distance changed between the light source and the reflector.
- optical unit executes that the distance between the light source and the reflector when the optical unit moves from the first converging lens continuously shrinked away and at a movement of the optical unit to the first converging lens continuously increased.
- Fig. 1a is an embodiment of the invention Headlight shown in cross section.
- the headlight has a cup-like, opaque housing 1, in that a first converging lens 2 is used on the light exit side is.
- a light source 4 by a small filament lamp Helix is formed, and one assigned to the light source 4 Reflector 5 arranged.
- the light source 4 and the reflector 5 are mounted so that the resulting light beam path in Direction of the first converging lens 2 is directed.
- is on the slide 3 in the beam path between the light source 4 and the first condenser lens 2 is arranged a second condenser lens 6.
- the second converging lens 6 is a meniscus lens with a crystalline etched concave surface, the convex surface in the direction of the first converging lens 2 points.
- the light source 4, the reflector 5 and the second Collective lens 6 are mounted so that both the distance between the light source 4 and the second converging lens 6 as also the distance between the light source 4 and the reflector 5 can be changed.
- both the first converging lens 2 as well as in the second converging lens 6 each have a lens surface to be grained so that a microlens structure arises. This measure makes one special good light distribution uniformity achieved.
- Fig. 1a shows the light source 4, the reflector 5 and the second converging lens 6 in a position of maximum radiation angle of the headlight according to the invention.
- the distance between the first converging lens 2 and the second converging lens 6 as well the distance between the second converging lens 6 and the light source 4 are minimal according to the headlight dimensions, and the distance between the light source 4 and the reflector 5 is the maximum according to the installation conditions Distance.
- the slide 3 moved in the direction away from the first converging lens 2.
- the mechanics of the sled and cooperates with it Guide parts designed so that the second converging lens 6 initially remains in its original position and itself only the light source 4 and the reflector 5 while maintaining their original mutual distance in the direction of move the first converging lens 2 away. That kind of movement lasts until the distance between the light source 4 and the second converging lens 6 reaches a predetermined value
- Has. 1b shows the optical system of the invention Headlights in this position.
- the reflector 5 reaches one accordingly the headlight dimensions extreme distance from the first Converging lens 2 and stops moving (see Fig. 1d). This is the position in which the one from US-A-4,823 243 known headlights its minimal beam angle and reaches its maximum illuminance.
- FIGS. 2a to 2e of the headlight according to the invention A further embodiment is shown in FIGS. 2a to 2e of the headlight according to the invention.
- This embodiment of the headlamp according to the invention is essentially identical to that shown in Figures 1a to 1e Embodiment of the headlight according to the invention.
- the reflector 5 its extreme according to the headlight dimensions Has reached distance to the first converging lens 2 in the embodiment 2a to 2e also the second converging lens 6 not moved further away from the first converging lens 2 can be.
- FIGS. 4 and 5 show light distribution characteristics of the headlight known from US-A-4 823 243 (FIG. 4) and the embodiment of the headlight according to the invention described with reference to FIGS. 2a to 2e (FIG. 5). It can be seen that the headlight according to the invention has a somewhat larger radiation angle range and, particularly in the narrow-angle radiation range, offers a surprisingly greater variability in illuminance.
- Headlight type headlight according to the invention ARRI-Junior 300 plus ARRI-Junior 650 plus ARRI-Junior 1000 ARRI compact 200 W.
- the parameter focusing ratio: angle ratio is close to 1, achieves the mentioned parameter the headlight according to the invention has a value of almost 2. Also the absolute focusing ratio is in the case of the invention Headlights two to four times larger than those from the State of the art headlights.
- the second converging lens 6 rear section of the movement of the carriage 3 from the first lens 2 is not suddenly, but it will at constant relative speed between the light source 4 and the first converging lens 2 the relative speed between the second converging lens 6 and the first converging lens 2 continuously slows down until the second converging lens 6 then finally stops while the reflector 5 and the light source 4 while maintaining their mutual Move the distance away from the first converging lens 2 (Fig. 3a to 3e). Finally, the reflector 5 reaches the one shown in FIG.
- the reflector 5 is always a relatively flat reflector and the light source 4 as one Filament lamp shown upright.
- the light source 4 as one Filament lamp shown upright.
- Filament lamp can also light source 4, for example a halogen lamp or a discharge lamp without a filament with a light spot between two electrodes.
- light source 4 should be as small as possible being held.
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer mit veränderlichem Abstrahlwinkel mit einer Lichtquelle, einem der Lichtquelle zugeordneten Reflektor, einer in Abstrahlrichtung der Lichtquelle-Reflektor-Kombination im Strahlengang angeordneten ersten Sammellinse und einer im Strahlengang zwischen der Lichtquelle und der ersten Sammellinse angeordneten zweiten Sammellinse, wobei der Reflektor, die Lichtquelle und die zweite Sammellinse als eine relativ zur ersten Sammellinse längs der optischen Achse des Scheinwerfers bewegliche optische Einheit montiert sind und innerhalb der optischen Einheit der Abstand zwischen der Lichtquelle und der zweiten Sammellinse veränderbar ist.The invention relates to a headlamp with variable Beam angle with a light source, one of the light sources assigned reflector, one in the radiation direction of the Light source-reflector combination arranged in the beam path first converging lens and one in the beam path between the Light source and the first converging lens arranged second Converging lens, the reflector, the light source and the second converging lens as one relative to the first converging lens optical moving along the optical axis of the headlamp Unit are mounted and inside the optical unit the distance between the light source and the second converging lens is changeable.
Aus dem Stand der Technik sind seit langem Scheinwerfer mit veränderlichem Abstrahlwinkel bekannt. Diese lassen sich im wesentlichen in zwei Klassen, nämlich Stufenlinsenscheinwerfer und Scheinwerfer mit sehr tiefem Reflektor, einteilen.Headlights have long been state of the art known with variable beam angle. These can be essentially in two classes, namely stepped lens headlights and headlights with a very deep reflector.
Herkömmliche Stufenlinsenscheinwerfer weisen eine einzige Stufenlinse (Fresnellinse) auf. Als Lichtquelle werden in diesen Stufenlinsenscheinwerfern Glühlampen, Halogenlampen oder Entladungslampen eingesetzt. Die Lichtquelle und ein Reflektor sind in festem Abstand zueinander auf einem Schlitten montiert. Der Schlitten ist relativ zur Fresnellinse beweglich. Die Fokussierung erfolgt mittels der Bewegung des Schlittens. Bei derartigen Stufenlinsenscheinwerfern ergibt sich jedoch für Fokussiereinstellungen kleinen Abstrahlwinkels ein erheblicher effektiver Lichtverlust. Da keine zweite Linse vorhanden ist, die das Licht zur Fresnellinse hin bündelt, wird bei den genannten Fokussiereinstellungen ein großer Teil des von der Lichtquelle ausgesandten Lichts einfach von der Gehäuseinnenwand absorbiert, was zum Lichtverlust und zu nutzloser Gehäuseaufheizung führt.Conventional step lens headlights have a single one Step lens (Fresnel lens) on. As a light source in these step lens headlights incandescent lamps, halogen lamps or discharge lamps are used. The light source and a Reflectors are on a sled at a fixed distance from each other assembled. The sled is relative to the Fresnel lens movable. The focus is done by moving the Sledge. With such step lens headlights results however, for focusing settings with a small beam angle a significant effective loss of light. Because no second lens is present that focuses the light towards the Fresnel lens, becomes a large part of the focusing settings mentioned of the light emitted by the light source simply by the Housing inner wall absorbs, leading to loss of light and too useless housing heating leads.
Scheinwerfer mit sehr tiefem Reflektor sind im allgemeinen so konstruiert, daß Lampe und Reflektor relativ zueinander verschoben werden können, wobei die Lampe jedoch stets innerhalb des Reflektors auf dessen optischer Achse verbleibt. Durch Verändern der Position der Lampe innerhalb des Reflektors wird der Abstrahlwinkel eines solchen Scheinwerfers verändert. Der erreichbare Fokussierweg ist hierbei jedoch gering, so daß der Abstrahlwinkel nur in relativ engen Grenzen variiert werden kann. Derartige Scheinwerfer liefern zwar eine hohe Lichtausbeute, aber eine in fast allen Lampenpositionen ungünstige Lichtverteilung. Ursache für diese im allgemeinen schlechte Lichtverteilung ist, daß die für jeden einzelnen derartigen Scheinwerfer jeweils fest vorgegebene Reflektorform bezüglich der resultierenden Lichtverteilung nur auf jeweils eine einzige Lampenposition optimal abgestimmt sein kann. Durch Fokussierbewegungen der Lampe bzw. des Reflektors ergeben sich ungleichmäßige Lichtverteilungen. Um die Lichtverteilung zu verbessern wird deshalb bei einem derartigen Scheinwerfer häufig eine austauschbare Frontlinse verwendet. Diese kann eine Mattierung, eine Wabenstruktur oder andere Gestaltungsbesonderheiten, die einer zusätzlichen Fokussierung oder Streuung dienen, aufweisen. Es ergibt sich also bei diesen Scheinwerfern die Notwendigkeit, für unterschiedliche Fokussiereinstellungen unterschiedlich modifizierte Frontlinsen zu verwenden. Bei manchen Scheinwerfern mit sehr tiefem Reflektor sind sogar sowohl die Lampe als auch der Reflektor starr in einem Gehäuse montiert, d.h. die Veränderung des Lichtabstrahlwinkels erfolgt in diesem Fall ausschließlich durch das Auswechseln verschiedenartig gestalteter Frontlinsen. Dies bedingt einen relativ hohen Arbeits- und Zeitaufwand zum Wechseln der Frontlinse, wenn ein derartiger Scheinwerfer in einer Situation angewendet wird, in der die Fokussierstellung oft geändert werden muß.Headlights with a very deep reflector are common constructed so that lamp and reflector are relative to each other can be moved, but the lamp is always within of the reflector remains on its optical axis. By changing the position of the lamp within the reflector becomes the beam angle of such a headlamp changed. However, the focus path that can be achieved is low, so that the beam angle is only within relatively narrow limits can be varied. Such headlights provide one high luminous efficacy, but one in almost all lamp positions unfavorable light distribution. Cause of this in general bad light distribution is that for everyone such headlights each have a predetermined reflector shape with regard to the resulting light distribution only on each a single lamp position can be optimally coordinated. Result from focusing movements of the lamp or the reflector uneven light distributions. About the light distribution is to be improved in such a Headlights often use a replaceable front lens. This can be a matting, a honeycomb structure or others Design peculiarities that require an additional focus or serve scatter. So it results in these headlights the need for different Focus settings of differently modified front lenses to use. With some headlights with very low Both the lamp and the reflector are even reflectors rigidly mounted in a housing, i.e. the change of In this case, the light emission angle occurs exclusively by replacing differently designed front lenses. This requires a relatively high amount of work and time to change the front lens when such a headlight is applied in a situation where the focus position needs to be changed often.
Ein gegenüber den eben beschriebenen Scheinwerfern schon wesentlich verbesserter Scheinwerfer mit veränderlichem Abstrahlwinkel ist aus der US-A-4 823 243 bekannt. Er weist eine Lichtquelle, einen der Lichtquelle zugeordneten Reflektor, eine in Abstrahlrichtung der Lichtquelle-Reflektor-Kombination im Strahlengang angeordnete erste Sammellinse und eine im Strahlengang zwischen der Lichtquelle und der ersten Sammellinse angeordnete zweite Sammellinse auf. Der Reflektor, die Lichtquelle und die zweite Sammellinse sind als eine relativ zur ersten Sammellinse längs der optischen Achse des Scheinwerfers bewegliche optische Einheit montiert. Innerhalb der optischen Einheit ist der Abstand zwischen Lichtquelle und zweiter Sammellinse veränderbar. Der aus der US-A-4 823 243 bekannte Scheinwerfer liefert einen großen Fokussierbereich (siehe Fig. 4) und hat eine hohe Effizienz der erzielten Beleuchtungsstärke in bezug auf die zum Betrieb des Scheinwerfers benötigte Energie. Ferner bietet der aus der US-A-4 823 243 bekannte Scheinwerfer eine Lichtverteilung, die so gleichmäßig ist, daß das traditionelle Konzept von "Kegel und Streulicht" nicht mehr angewendet werden kann. Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, weist die Beleuchtungsstärkekennlinie eines ausgeleuchteten Feldes zwar eine weiche Schulter auf, jedoch ist die Lichtintensität über den gesamten ausgeleuchteten Bereich im wesentlichen konstant.Compared to the headlights just described significantly improved headlamp with variable beam angle is known from US-A-4,823,243. He has one Light source, a reflector assigned to the light source, one in the radiation direction of the light source-reflector combination arranged in the beam path and a first in Beam path between the light source and the first converging lens arranged second converging lens. The reflector, the The light source and the second converging lens are relative as one to the first converging lens along the optical axis of the headlight movable optical unit mounted. Within the optical unit is the distance between the light source and second converging lens changeable. The one from US-A-4 823 243 known headlights provide a large focusing range (see Fig. 4) and has a high efficiency achieved Illuminance in relation to that used to operate the headlamp required energy. Furthermore, that from US-A-4,823 243 known headlights have a light distribution that is so even is that the traditional concept of "cone and flare" can no longer be used. As from Fig. 4 can be seen, the illuminance characteristic has a illuminated field on a soft shoulder, however is the light intensity over the entire illuminated Range essentially constant.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Scheinwerfer mit veränderlichem Abstrahlwinkel bereitzustellen, der eine gegenüber den bekannten Scheinwerfern mit veränderlichem Abstrahlwinkel noch höhere Variabilität des Abstrahlwinkels und der Lichtintensität bietet.The invention has for its object a headlight to provide with a variable beam angle, the one compared to the known headlights with variable Beam angle even higher variability of the beam angle and that offers light intensity.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen Scheinwerfer mit veränderlichem Abstrahlwinkel mit einer Lichtquelle, einem der Lichtquelle zugeordneten Reflektor, einer in Abstrahlrichtung der Lichtquelle-Reflektor-Kombination im Strahlengang angeordneten ersten Sammellinse und einer im Strahlengang zwischen der Lichtquelle und der ersten Sammellinse angeordneten zweiten Sammellinse, wobei der Reflektor, die Lichtquelle und die zweite Sammellinse als eine relativ zur ersten Sammellinse längs der optischen Achse des Scheinwerfers bewegliche optische Einheit montiert sind, innerhalb der optischen Einheit der Abstand zwischen der Lichtquelle und der zweiten Sammellinse veranderbar ist und innerhalb der optischen Einheit der Abstand zwischen der Lichtquelle und dem Reflektor veränderbar ist. According to the invention, this object is achieved by a Headlamp with variable beam angle with a Light source, a reflector assigned to the light source, one in the radiation direction of the light source-reflector combination arranged in the beam path first converging lens and one in the beam path between the light source and the first converging lens arranged second converging lens, the reflector, the light source and the second converging lens as one relative to the first converging lens along the optical axis of the Headlights movable optical unit are mounted, within the optical unit the distance between the Light source and the second converging lens is changeable and within the optical unit the distance between the Light source and the reflector is changeable.
Der erfindungsgemäße Scheinwerfer mit veränderlichem Abstrahlwinkel hat alle Vorzüge des aus der US-A-4 823 243 bekannten Scheinwerfers, weist jedoch eine höhere Variabilität des Abstrahlwinkels und der Lichtintensität auf. Trotz des vergrößerten Fokussierbereiches kann die Bauweise des erfindungsgemäßen Scheinwerfers klein gehalten werden.The headlamp according to the invention with variable Beam angle has all the advantages of that of US-A-4 823 243 known headlights, but has a higher variability the beam angle and the light intensity. Despite the enlarged construction can focus the construction of the invention Headlights can be kept small.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Scheinwerfers ist die optische Einheit so ausgeführt, daß bei einer Bewegung der optischen Einheit von der ersten Sammellinse weg der Abstand zwischen der Lichtquelle und dem Reflektor so lange im wesentlichen konstant bleibt, bis der Reflektor einen entsprechend den Scheinwerferdimensionen äußersten Abstand zur ersten Sammellinse erreicht hat und in seiner Bewegung innehält, und bei Stillstand des Reflektors in seinem äußersten Abstand zur ersten Sammellinse die Lichtquelle eine vorbestimmte Wegstrecke weiter in Richtung auf den Reflektor bewegt werden kann und bei einer Umkehrung der beschriebenen Bewegung zunächst die Lichtquelle bei Stillstand des Reflektors um die vorbestimmte Wegstrecke in Richtung auf die erste Sammellinse bewegt wird und nach passieren der vorbestimmten Wegstrecke durch die Lichtquelle der Reflektor so mitbewegt wird, daß der Abstand zwischen der Lichtquelle und dem Reflektor im wesentlichen konstant bleibt.In a preferred embodiment of the invention Headlamp, the optical unit is designed so that when the optical unit moves from the first Converging lens away the distance between the light source and the Reflector remains essentially constant until the Reflector one according to the headlight dimensions has reached the extreme distance to the first converging lens and in stops moving, and when the reflector stops moving in its extreme distance from the first converging lens is the light source a predetermined distance further towards the Reflector can be moved and reversed movement described first the light source at standstill of the reflector in the direction of the predetermined distance the first converging lens is moved and after passing the predetermined path through the light source of the reflector is moved so that the distance between the light source and the reflector remains essentially constant.
Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Scheinwerfers wird der Fokussierbereich besonders in Richtung zu kleinen Winkeln hin erweitert. Ferner werden durch die beschriebene Verringerung des Abstandes zwischen der Lichtquelle und dem Reflektor die Verluste bei der Fokussierung im engwinkligen Abstrahlbereich wesentlich herabgesetzt. Die Änderung der Beleuchtungsstärke ist im engwinkligen Abstrahlbereich bezogen auf die Änderung des Abstrahlwinkels überproportional groß, woraus eine besonders starke Erhöhung der Lichtintensitätsvariabilität im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Scheinwerfern resultiert.In this embodiment of the headlight according to the invention the focus area is particularly towards small angles extended. Furthermore, described by the Reducing the distance between the light source and the reflector the losses when focusing in the narrow angle Beam area significantly reduced. The change the illuminance is in the narrow-angle radiation range disproportionately in relation to the change in the beam angle large, resulting in a particularly strong increase in light intensity variability compared to the state of the art Technology known headlights results.
In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Scheinwerfers ist die optische Einheit so ausgeführt, daß sich bei einer Bewegung der optischen Einheit längs der optischen Achse mindestens auf einem Teilstück des Weges der Abstand zwischen der Lichtquelle und dem Reflektor verändert.In another embodiment of the invention Headlamp, the optical unit is designed so that when the optical unit moves along the optical Axis at least part of the way the distance changed between the light source and the reflector.
Besonders vorteilhaft ist es, die optische Einheit so auszuführen, daß sich der Abstand zwischen der Lichtquelle und dem Reflektor bei einer Bewegung der optischen Einheit von der ersten Sammellinse weg kontinuierlich verkleinert und bei einer Bewegung der optischen Einheit zur ersten Sammellinse hin kontinuierlich vergrößert.It is particularly advantageous to use the optical unit in this way execute that the distance between the light source and the reflector when the optical unit moves from the first converging lens continuously shrinked away and at a movement of the optical unit to the first converging lens continuously increased.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen
Scheinwerfers mit veränderlichem Abstrahlwinkel anhand
von Figuren erläutert. Es zeigen:
In Fig. 1a ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Scheinwerfers im Querschnitt dargestellt. Der Scheinwerfer
weist ein becherartiges, undurchsichtiges Gehäuse 1 auf, in
das an der Lichtaustrittsseite eine erste Sammellinse 2 eingesetzt
ist. Innerhalb des Gehäuses 1 sind auf einem Schlitten 3
eine Lichtquelle 4, die durch eine Glühfadenlampe mit kleiner
Wendel gebildet wird, und ein der Lichtquelle 4 zugeordneter
Reflektor 5 angeordnet. Die Lichtquelle 4 und der Reflektor 5
sind so montiert, daß der resultierende Lichtstrahlengang in
Richtung der ersten Sammellinse 2 gerichtet ist. Außerdem ist
auf dem Schlitten 3 im Strahlengang zwischen der Lichtquelle 4
und der ersten Sammellinse 2 eine zweite Sammellinse 6 angeordnet.
In der dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Scheinwerfers ist die zweite Sammellinse 6 eine Meniskuslinse
mit kristallin geätzter konkaver Oberfläche, deren
konvexe Oberfläche in Richtung auf die erste Sammellinse 2
weist. Die Lichtquelle 4, der Reflektor 5 und die zweite
Sammellinse 6 sind dabei so montiert, daß sowohl der Abstand
zwischen der Lichtquelle 4 und der zweiten Sammellinse 6 als
auch der Abstand zwischen der Lichtquelle 4 und dem Reflektor
5 verändert werden kann.In Fig. 1a is an embodiment of the invention
Headlight shown in cross section. The headlight
has a cup-like, opaque housing 1, in
that a
Es ist ferner möglich, sowohl bei der ersten Sammellinse
2 als auch bei der zweiten Sammellinse 6 jeweils eine Linsenfläche
mit einer Narbung zu versehen, so daß eine Mikrolinsenstruktur
entsteht. Durch diese Maßnahme wird eine besonders
gute Gleichmäßigkeit der Lichtverteilung erreicht.It is also possible to use both the
Fig. 1a zeigt die Lichtquelle 4, den Reflektor 5 und die
zweite Sammellinse 6 in einer Stellung maximalen Abstrahlwinkels
des erfindungsgemäßen Scheinwerfers. Der Abstand zwischen
der ersten Sammellinse 2 und der zweiten Sammellinse 6 sowie
der Abstand zwischen der zweiten Sammellinse 6 und der Lichtquelle
4 sind entsprechend den Scheinwerferdimensionen minimal,
und der Abstand zwischen der Lichtquelle 4 und dem Reflektor
5 ist der entsprechend den Montagegegebenheiten maximale
Abstand.Fig. 1a shows the
Um den Abstrahlwinkel zu verkleinern, wird der Schlitten
3 in Richtung von der ersten Sammellinse 2 weg bewegt. Dabei
ist die Mechanik des Schlittens und mit ihm zusammenwirkender
Führungsteile so ausgelegt, daß die zweite Sammellinse 6
zunächst in ihrer ursprünglichen Position verbleibt und sich
nur die Lichtquelle 4 und der Reflektor 5 unter Beibehaltung
ihres ursprünglichen gegenseitigen Abstandes in Richtung von
der ersten Sammellinse 2 weg bewegen. Diese Art der Bewegung
dauert so lange an, bis der Abstand zwischen der Lichtquelle 4
und der zweiten Sammellinse 6 einen vorbestimmten Wert erreicht
hat. Fig. 1b zeigt das optische System des erfindungsgemäßen
Scheinwerfers in eben dieser Position.To reduce the beam angle, the
Bei weiterer Bewegung des Schlittens 3 in Richtung von
der ersten Sammellinse 2 weg verändert sich, wie in Fig. 1c
dargestellt, zunächst weder der Abstand zwischen der Lichtquelle
4 und dem Reflektor 5 noch der erreichte Abstand zwischen
der Lichtquelle 4 und der zweiten Sammellinse 6. Je
weiter sich die Lichtquelle 4, der Reflektor 5 und die zweite
Sammellinse 6 von der ersten Sammellinse 2 weg bewegen, um so
kleiner wird der Abstrahlwinkel und um so größer wird die
Beleuchtungsstärke auf dem ausgeleuchteten Feld.With further movement of the
Schließlich erreicht der Reflektor 5 einen entsprechend
den Scheinwerferdimensionen äußersten Abstand zur ersten
Sammellinse 2 und hält in seiner Bewegung inne (siehe Fig.
1d). Dies ist die Stellung, bei welcher der aus der US-A-4 823
243 bekannte Scheinwerfer seinen minimalen Abstrahlwinkel und
seine maximale Beleuchtungsstärke erreicht.Finally, the
Bei der in den Fig. 1a bis 1e dargestellten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Scheinwerfers ist es nun jedoch
möglich, die Lichtquelle 4 und die zweite Sammellinse 6 unter
Beibehaltung ihres erreichten gegenseitigen Abstands bei
stillstehendem Reflektor 5 noch weiter von der ersten Sammellinse
2 weg und somit dichter an den Reflektor 5 heranzuführen
(siehe Fig. 1e).In the embodiment shown in FIGS. 1a to 1e
However, it is now the headlight according to the invention
possible, the
In den Figuren 2a bis 2e ist eine weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Scheinwerfers dargestellt. Diese Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Scheinwerfers ist im wesentlichen
identisch mit der in den Figuren 1a bis 1e gezeigten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Scheinwerfers. Der
einzige Unterschied besteht darin, daß, wenn der Reflektor 5
seinen entsprechend den Scheinwerferdimensionen äußersten
Abstand zur ersten Sammellinse 2 erreicht hat, bei der Ausführungsform
gemäß Figuren 2a bis 2e auch die zweite Sammellinse
6 nicht weiter von der ersten Sammellinse 2 wegbewegt
werden kann. In diesem Falle wird nur die Lichtquelle 4 unter
Beibehaltung des gegenseitigen maximalen Abstandes zwischen
zweiter Sammellinse 6 und Reflektor 5 weiter an den Reflektor
5 herangeführt, sobald der Reflektor 5 und die zweite Sammellinse
6 ihre in dieser Ausführungsform größtmögliche Entfernung
von der ersten Sammellinse 2 erreicht haben (Siehe Fig.
2e). Hierdurch wird der Abstrahlwinkel des erfindungsgemäßen
Scheinwerfers noch weiter verkleinert. Für den Fachmann jedoch
besonders überraschend ist, daß sich eine in bezug auf die
Verkleinerung des Abstrahlwinkels überproportional große
Erhöhung der Beleuchtungsstärke in dem ausgeleuchteten Feld
ergibt. Schon bei einer auf die beschriebene Weise durchgeführten
weiteren Verringerung des Abstrahlwinkels um wenige
Prozent ergibt sich eine von der Größe der Lichtquelle abhängige
Erhöhung der Lichtausbeute um bis zu 32 Prozent. Das
bedeutet, daß mit Hilfe des erfindungsgemäßen Scheinwerfers
die Lichtverluste bei der Fokussierung im engwinkligen Bereich
außerordentlich stark herabgesetzt werden.A further embodiment is shown in FIGS. 2a to 2e
of the headlight according to the invention. This embodiment
of the headlamp according to the invention is essentially
identical to that shown in Figures 1a to 1e
Embodiment of the headlight according to the invention. Of the
the only difference is that when the
Die Fig. 4 und 5 zeigen Lichtverteilungskennlinien des
aus der US-A-4 823 243 bekannten Scheinwerfers (Fig. 4) und
der mit Bezug auf die Figuren 2a bis 2e beschriebenen Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Scheinwerfers (Fig. 5). Man
erkennt, daß der erfindungsgemäße Scheinwerfer einen etwas
größeren Abstrahlwinkelbereich aufweist und vor allem im
engwinkligen Abstrahlbereich eine überraschend größere Variabilität
der Beleuchtungsstärke bietet.
In der vorstehenden Tabelle sind charakteristische Daten der beschriebenen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Scheinwerfers mit entsprechenden Daten von zum Stand der Technik gehörenden Scheinwerfern der Firma ARRI verglichen.In the table above are characteristic data the described embodiment of the invention Headlights with corresponding data from the status of the Technology-owned headlights from ARRI compared.
Während bei den aus dem Stand der Technik bekannten Scheinwerfern die Kenngröße Fokussierverhältnis : Winkelverhältnis nahe bei 1 liegt, erreicht die genannte Kenngröße bei dem erfindungsgemäßen Scheinwerfer einen Wert von fast 2. Auch das absolute Fokussierverhältnis ist bei dem erfindungsgemäßen Scheinwerfer zwei Mal bis vier Mal größer als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Scheinwerfern.While in the known from the prior art Headlamps the parameter focusing ratio: angle ratio is close to 1, achieves the mentioned parameter the headlight according to the invention has a value of almost 2. Also the absolute focusing ratio is in the case of the invention Headlights two to four times larger than those from the State of the art headlights.
Die zu dem oben beschriebenen Bewegungsablauf entgegengesetzte
Bewegung der Lichtquelle 4, des Reflektors 5 und der
zweiten Sammellinse 6 in Richtung auf die erste Sammellinse 2
vollzieht sich bei den gezeigten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen
Scheinwerfers genau in umgekehrter Reihenfolge
beginnend in der in Fig. 1e/2e gezeigten Position über die in
den Fig. 1d/2d, 1c/2c und 1b/2b abgebildeten Stellungen bis
hin zur Position von Fig. 1a/2a. Bei der mit Bezug auf die
Figuren 1a bis 1e beschriebenen Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Scheinwerfers bewegen sich zunächst nur die
Lichtquelle 4 und die zweite Sammellinse 6 unter Beibehaltung
ihres gegenseitigen Abstandes vom stillstehenden Reflektor 5
weg in Richtung auf die erste Sammellinse 2 (Fig. 1d). Bei der
mit Bezug auf die Figuren 2a bis 2e beschriebenen Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Scheinwerfers bewegt sich zunächst
nur die Lichtquelle 4 vom stillstehenden Reflektor 5 weg in
Richtung auf die ebenfalls stillstehende zweite Sammellinse 6
und damit in Richtung auf die erste Sammellinse 2 (Fig. 2d).
Ist der vorbestimmte maximale Abstand zwischen der Lichtquelle
4 und dem Reflektor 5 erreicht, bewegen sich bei beiden beschriebenen
Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Scheinwerfers
die Lichtquelle 4, der Reflektor 5 und die zweite Sammellinse
6 unter Beibehaltung ihrer gegenseitigen Abstände auf
dem Schlitten 3 in Richtung der ersten Sammellinse 2 (Fig.
1c/2c). Schließlich erreicht die zweite Sammellinse 6 ihren
kleinstmöglichen Abstand zur ersten Sammellinse 2 (Fig.
1b/2b), und die Lichtquelle 4 sowie der Reflektor 5 werden
unter Beibehaltung ihres gegenseitigen Abstandes noch ein
Stück auf die zweite Sammellinse 6 zubewegt (Fig. 1a/2a), bis
schließlich ein vorbestimmter maximaler Abstrahlwinkel erreicht
ist.The opposite of the sequence of movements described above
Movement of the
Die mechanische Ausführung des Schlittens 3 und mit ihm
zusammenwirkender Führungsteile soll nicht näher beschrieben
werden, da dem Fachmann eine Vielzahl von unterschiedlichen
Möglichkeiten bekannt ist, ein mechanisches Schlittensystem zu
bauen, welches den oben mit Bezug auf die Fig. 1a bis 1e bzw.
2a bis 2e beschriebenen Bewegungsablauf ermöglicht.The mechanical design of the
Neben mechanischen Schlittensystemen, die die oben beschriebenen
Bewegungsabläufe ermöglichen, gibt es in anderen
Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Scheinwerfers
Schlittensysteme, die leicht modifizierte Bewegungen hervorrufen.
So bleibt zum Beispiel bei einer Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Scheinwerfers die zweite Sammellinse 6 im
hinteren Abschnitt der Fortbewegung des Schlittens 3 von der
ersten Sammellinse 2 nicht schlagartig stehen, sondern es wird
bei konstanter Relativgeschwindigkeit zwischen der Lichtquelle
4 und der ersten Sammellinse 2 die Relativgeschwindigkeit
zwischen der zweiten Sammellinse 6 und der ersten Sammellinse
2 kontinuierlich verlangsamt, bis die zweite Sammellinse 6
dann schließlich stehenbleibt, während sich der Reflektor 5
und die Lichtquelle 4 unter Beibehaltung ihres gegenseitigen
Abstandes noch von der ersten Sammellinse 2 fort bewegen (Fig.
3a bis 3e). Schließlich erreicht der Reflektor 5 die in Fig.
3e gezeigte äußerste Position, und nur noch die Lichtquelle 4
bewegt sich von der ersten Sammellinse 2 weg, bis auch die
Lichtquelle 4 schließlich ihre äußerste Position erreicht hat
(Fig. 3f). Bei der Umkehrung dieses Bewegungsablaufes bewegt
sich zunächst die Lichtquelle 4 auf die zweite Sammellinse 6
zu, während der Reflektor 5 und die zweite Sammellinse 6
stillstehen. Sobald ein vorbestimmter Abstand zwischen der
Lichtquelle 4 und dem Reflektor 5 erreicht ist, bewegen sich
beide mit gleicher Geschwindigkeit auf die zweite Sammellinse
6 zu. Schließlich setzt auch eine Bewegung der zweiten Sammellinse
6 in Richtung auf die erste Sammellinse 2 ein, wobei
sich die Geschwindigkeit dieser Bewegung kontinuierlich solange
steigert, bis schließlich die zweite Sammellinse 6, die
Lichtquelle 4 und der Reflektor 5 unter Beibehaltung ihrer
gegenseitigen Abstände auf die erste Sammellinse 2 zuwandern.
Der weitere Bewegungsablauf ist dann schließlich identisch mit
dem Bewegungsablauf, der unter Bezugnahme auf die obigen
Ausführungsbeispiele für den vorderen Teil der Schlittenbewegung,
d.h. für die Bewegung des Schlittens 3 in der Nähe der
ersten Sammellinse 2, beschrieben wurde. Auch ein Schlittensystem,
das die in diesem Abschnitt beschriebenen Bewegungsabläufe
ermöglicht, wird der Fachmann auf eine Vielzahl
unterschiedlicher Möglichkeiten ohne Schwierigkeiten realisieren
können.In addition to mechanical slide systems, the ones described above
There are others in making movements possible
Embodiments of the headlamp according to the invention
Sledge systems that cause slightly modified movements.
For example, one embodiment of the
headlamp according to the invention, the second converging
In den Fig. 1a bis 3f ist der Reflektor 5 stets als ein
relativ flacher Reflektor und die Lichtquelle 4 als eine
aufrecht stehende Glühfadenlampe dargestellt. Es ist jedoch
auch möglich, einen tiefen Reflektor und/oder eine liegend
angebrachte Lampe zu verwenden. Ein besonders guter Lichtintensitätssteigerungseffekt
im Bereich kleiner Abstrahlwinkel
ergibt sich, wenn eine liegende Lampe in einen tiefen Reflektor
eingefahren wird.1a to 3f, the
Anstelle der im obigen Ausführungsbeispiel genannten
Glühfadenlampe kann die Lichtquelle 4 zum Beispiel auch durch
eine Halogenlampe oder durch eine Entladungslampe ohne Wendel
mit Lichtfleck zwischen zwei Elektroden gebildet werden. Die
Lichtquelle 4 sollte jedoch in jedem Fall möglichst klein
gehalten werden.Instead of those mentioned in the above embodiment
Filament lamp can also light
Claims (4)
dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Lichtquelle (4) und dem Reflektor (5) veränderbar ist.
characterized in that the distance between the light source (4) and the reflector (5) is variable.
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