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Leuchte, insbesondere Signalleuchte für Zweirad-
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fahrzeuge Die Erfindung betrifft eine Leuchte, insbesondere eine
Signalleuchte für Zweiradfahrzeuge, bestehend aus einer mit einem Reflektor versehenen
Lampe, deren Licht über eine mit Prismen-oder Linsenzone versehene optisch wirksame
Licht scheibe abgestrahlt wird.
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Es sind solche Leuchten bekannt. Sie finden üblicherweise Verwendung
als Fahrtrichtungsanzeige-, Brems-, Schluß-, liebelschluß-, Rückfahrleuchten, aber
auch als Fahrtrichtungsanzeige- oder als Rückleuchten für Plotor- und Fahrräder,
wobei die Leuchtintensität durch den Einsatz des Reflektors erhöht wird und die
Richtung der abgegebenen Strahlen durch die Optik der Lichtscheibe beeinflußbar
ist.
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Nachteilig ist, daß bei solchen Leuchten der von der Lampe direkt
auf die Lichtscheibe auftretende Teillichtstrom bestimmter Zonen verloren geht,
weil er in nicht für die Signalwirkung der Leuchte relevante Richtungen abgelenkt
wird. Bei Leuchten mit sogenannter Lichtscheibenoptik, d.h. also bei Leuchten, die
keinen Reflektor besitzen werden die den direkt von der Lampe ausgehenden Licht
strom total reflektierenden Prismen so ausgebildet, daß dieser
Lichtstrom
in Signalrichtung abgegeben wird. Werden solche Leuchten mit Parabelreflektoren
kombiniert, so wird der vom Reflektor abgestrahlte Lichtstrom ebenfalls wieder in
unbestimmte und für die Signalgebung unwirksame Bereiche abgelenkt.
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Eine Kombination mit den üblichen Kugelreflektoren, die zwar ebenfalls
bekannt ist, bewirkt zwar eine gewisse Verstärkung, ist jedoch wirkungsgradmäßig
schlecht, weil der erfaßte Lampenlichtstrom zweimal den Glühlampenkolben passieren
muß und zum Teil auch auf die Glühlampenwendel auftrifft.
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Insbesondere für Zweiradfahrzeuge, wie beispielsweise Fahrräder oder
Mofas, werden aus Energiegründen Lampen mit geringer Lichtleistung eingesetzt. Sollen
solche Leuchten jedoch eine möglichst große Leuchtintensität aufweisen, so kommt
es darauf an, ein Höchstmaß an Effizienz von der Leuchte zu fordern. Das gilt insbesondere
für Fahrtrichtungsanzeige- und Schlußleuchten.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine
Leuchte der eingangs genannten Art so auszubilden, daß der Leuchtenwirkungsgrad
möglichst groß wird, so daß trotz eingesetzter Lampe mit verhältnismäßig geringer
Energieabgabe eine Signalwirkung von der Leuchte erreicht werden kann, die sonst
nur mit wesentlich stärkeren Lampen erreicht werden könnte.
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Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung darin, daß der Reflektor
aus einer Vielzahl paraboloidischer Reflektorzonen unterschiedlicher Brennweite
aufgebaut ist, die einen gemeinsamen, mit der Glühlampe zusammenfallenden Brennpunkt,
aber unterschiedliche Abstrahlungsrichtungen haben, daß åede Reflektorzone einer
bestimmten Prismen- oder Linsenzone der Lichtscheibe zugeordnet ist und daß die
Prismen- oder Linsenzonen so ausgebildet sind, daß ihre von der Lampe abgewandten
Seitenflächen für den von der zugeordneten Reflektorzone erfaßten Lichtstrom derart
brechend wirken, daß dieser Lichtstrom an der der Lampe zugewandten Innenfläche
der Prismen- oder Linsenelemente total reflektiert und in der Signalrichtung abgestrahlt
wird.
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Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, daß die Prismen, zumindestens
eines Teiles der Licht scheibe doppelt ausgenutzt werden. Einmal nämlich dazu, um
den unmittelbar von der Lampe ausgesandten und auf die Lichtscheibe auftreffenden
Licht strom durch Totalreflektion in die Signalrichtung abzugeben und zum anderen
aber auch dazu, um den von dem Reflektor aufgefangenen und zurückgeworfenen Lichtstrom
ebenfalls in der Signalrichtung abzugeben, was bisher nicht möglich war. Es hat
sich gezeigt, daß solche Leuchten einen Leuchtenwirkungsgrad bei roter Lichtscheibe
von etwa 0,45 aufweisen, wobei unter Wirkungsgrad das Verhältnis des annähernd in
Signalrichtung abgegebenen Leuchtenlichtstroms, bezogen auf den frei abgestrahlten
Lichtstrom der Lampe, verstanden wird. Bekannte Leuchten weisen einen solchen Leuchtenwirkungsgrad
(für rote Lichtscheibe) zwischen 0,10 und 0,20 auf. Die Erfindung bewirkt daher
eine deutliche Intensivierung der Lichtwirkung bei gleichbleibender Lampenenergie.
Die Erfindung ermöglicht es daher, besonders wirksame und leuchtstarke Signalleuchten,
insbesondere für Zweiradfahrzeuge, vorzusehen.
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Es ist natürlich möglich, die Ausführung des Reflektors auf verschiedene
Weise vorzunehmen. Der Reflektor kann aus Segmenten bestehen oder kontinuierlich
verlaufendbzw. aus Kombinationen solcher Teile aufgebaut sein und er kann rotations-,
achsen-, oder auch asymmetrisch ausgebildet werden, je nach Verwendungszweck der
herzustellenden Leuchte. Wenn nur eine verhältnismäßig geringe Bautiefe zur Verfügung
steht, so kann der Reflektor auch in Stufen ausgebildet werden. Auch die Lichtscheibe
kann auf verschiedene Weise realisiert werden, wobei sie jeweils auf die eingesetzte
Parabelkontur und Reflektorform abgestimmt ist. Die Lichtscheibe kann daher ebenfalls
rotations-, achsen- oder asymmetrisch ausgestaltet werden, wobei die brechenden
bzw.
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totalreflektierenden Elemente ringlinsen-,netzförmig, segmentiert
oder kombiniert angeordnet werden können. Die Linsenflächen selbst, d.h. also die
für die Erfindung wesentlichen der Lampe zugewandten bzw. von der Lampe abgewandten
wirksamen Flächen der Prismen- oder Linsenelemente können plan und/oder zur Erreichung
einer gewissen Streuung konvex oder konkav ausgebildet werden. Allen Bau- und Ausführungsformen
ist aber ihre
große Leuchtintensität gemeinsam.
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In der Zeichnung ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung des Lichtstrahlenverlaufes
in einer erfindungsgemäß aufgebauten Signalleuchte, Fig. 2 den Strahlenverlauf des
vom Reflektor erfaßten und in Signalrichtung abgestrahlten Lichtstromes, Fig. 3
einen Schnitt durch ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Leuchtengehäuse für ein Fahrradrücklicht,
Fig. 4 die Draufsicht auf das Gehäuse der Fig. 3, Fig. 5 den Schnitt durch eine
andere Ausführungsform eines Leuchtengehäuses für eine Fahrradrückleuchte mit Rückstrahler,
Fig. 6 die Draufsicht auf die Leuchte der Fig. 5, Fig. 7 die Ansicht der Lichtscheibe
und des Rückstrahlers der Leuchte,der Pig. 5, Fig. 8 eine Ansicht ähnlich Fig. 7,
jedoch bei einer anderen Ausführungsform der Licht scheibe und Fig. 9 eine Ansicht
gem. Figo 8, jedoch bei einer weiteren Ausführungsform der Lichtscheibe.
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In der Fig. 1 ist der schematische Grundaufbau einer erfindungsgemäßen
Leuchte gezeigt. Sie besteht im wesentlichen aus einem in der Fig. 1 nicht näher
gezeigten Leuchtengehäuse, in der eine Glühlampe 1 vorgesehen ist sowie ein in Fig.
1 nur zur Hälfte
gezeigter Parabolreflektor 2 und eine die Leuchte
nach vorne abschließende Lichtscheibe 3. Im Brennpunkt F des Parabolreflektors 2,
dessen Aufbau noch im einzelnen erläutert werden wird, ist die nicht gezeigte Glühwendel
der Lampe 1 angeordnet und der von dort ausgehende Lichtstrom läßt sich in drei
Teilbereiche aufteilen, die jeweils i 1' 25 und 43 bezeichnet sind.
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Der Licht strom 41 wird dabei in einem etwa kegelförmig um die Achse
4 der Lampe 1 rotationssymmetrisch verlaufenden Bereich abgegebenjvon dem in Fig.
1 nur die linke Hälfte gezeigt ist.
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Dabei wird von der Voraussetzung ausgegangen, daß in Fig. 1 sowohl
der Parabolreflektor 2 als auch die Lichtscheibe 3 rotationssymmetrisch zur Achse
4 ausgebildet sind. Wie später noch erläutert werden wird, ist eine solche rotationssymmetrische
Ausgestaltung jedoch nicht Bedingung für die Erfindung.
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Die im Bereiche1 abgegebenen Lichtstrahlen werden von den Linsenelementen
5 so gebrochen, daß sie in etwa parallel zur Achse 4 nach außen abgestrahlt werden.
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An den Bereich Q1 schließt sich der Bereich i2 der Strahlen an, die
ausgehend vom Brennpunkt F der Lampe 1 schräg auf die Prismenelemente 6 der Lichtscheibe
3 auffallen und von diesen ebenfalls etwa in der Signalrichtung abgegeben werden,
die in Richtung der Achse 4 verläuft. Die entsprechenden Lichtstrahlen sind mit
a bezeichnet. Man kann erkennen, daß diese Lichtstrahlen a zunächst auf die der
Lampe 1 zugewandte Fläche 6a der Prismenelemente 6 auftreffen, innerhalb der Prismenelemente
gebrochen und an der gegenüberliegenden Innenfläche 6b der Prismenelemente 6 totalreflektiert
werden und dann als die Lichtstrahlen a1 aus der Licht scheibe 3 etwa in Signalrichtung
austreten.
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An den Bereich {2 der dem Bereich entspricht, in dem Lichtstrahlen
von der Lampe 1 unmittelbar auf die Lichtscheibe auftreffen, schließt sich der Bereich
i3 an, der bei Leuchten ohne 3 Reflektor vollkommen und bei Leuchten mit üblicherweise
ausgebildeten Parabolreflektoren im wesentlichen für die Signalrichtung
verlorengeht,
weil die vom Reflektor auf die Lichtscheibe auftreffenden Lichtstrahlen an den in
üblicherweise ausgebildeten Prismenelementen gebrochen und so gestreut abgegeben
werden, daß sie in der Signalrichtung, d.h. also etwa parallel zur Achse 4 keine
Wirkung mehr ausüben. Das ist im wesentlichen dadurch bedingt, daß übliche Parabolreflektoren
die vom Brennpunkt F ausgehenden Lichtstrahlen parallel zur Lichtachse 4 auf die
Lichtscheibe 3 auftreffen lassen, wo sie dann aber von den zur Erfassung des Bereiches9;2
ausgebildeten Prismenelementen in unkontrollierter Weise gestreut abgegeben werden.
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Erfindungsgemäß wird nun die Ausbildung des Parabolreflektors im wesentlichen
so vorgenommen, daß die vom Reflektor erfaßten Lichtstrahlen der Lampe 1, wenn die
Wirkung der Lichtscheibe 3 nicht berücksichtigt wird, einen Reflektor mit annähernd
ringförmiger Brennlinie außerhalb der Leuchte ergeben, die mit F' gekennzeichnet
ist. Diese annähernd ringförmige Brennlinie stellt sich nur bei dem in Fig. 1 zur
Erläuterung dargestellten Fall der rotationssymmetrischen Ausbildung des Reflektors
2 ein. Sie erhält bei anderer Form des Reflektors ebenfalls andere Konturen. Wesentlich
ist jedoch, daß der Parabolreflektor 2 gem. der Erfindung eine außerhalb der Lichtscheibe
vorhandene Brennlinie besitzt, was bei bekannten Parabolreflektoren nicht der Fall
ist.
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Wesentlich ist außerdem, daß die im Bereich 43 von der Lampe 1 abgegebenen
Lichtstrahlen c vom Parabolreflektor 2 jeweils so auf die Prismenelemente 6 auftreffen,
daß sie an den Flächen 6b zunächst gebrochen und dann an den der Lampe 1 zugewandten
Innenflächen 6a der Prismeiielemente 6 totalreflektiert und, wie anhand der beiden
in Fig. 1 eingezeichneten Austrittsstrahlen C1 zu sehen ist, ebenfalls im wesentlichen
in der Signalrichtung von der Lichtscheibe 3 nach außen abgegeben werden. Diese
husgestaltung weist den großen Vorteil auf, daß der gesamte Bereicht 3 der von der
Lampe 1 ausgehenden Lichtstrahlen, der bei
bekannten Bauarten nur
zum geringen Teil oder gar nicht für die Signalwirkung ausgenutzt werden kann, nun
ebenfalls als Signallichtstrom genutzt wird. Das ist darauf zurückzuführen, daß
eine Art überkreuzte Totalreflektion zwischen den von der Lampe abgegebenen Lichtstrahlen
a, c eintritt dadurch, daß die Prismenelemente 6 mit ihren beiden Seitenflächen
6a und 6b totalreflektierend wirken, und zwar für verschiedene Strahlenbereiche.
Die Prismenelemente 6 des Bereiches42 werden daher doppelt ausgenutzt, was zu einer
wesentlich besseren Lichtintensität der Leuchte führt. Es hat sich gezeigt, daß
der sogenannte Leuchtenwirkungsgrad einer so ausgebildeten Leuchte (bei roter Lichtscheibe
3) etwa bei 0,45 liegt, im Gegensatz zum Leuchtenwirkungsgrad bekannter Leuchten,
der-ebenfalls bei roter Lichtscheibe zwischen 0,1 und 0,2 liegt.
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In Fig. 2 ist im einzelnen dargestellt, daß der Parabolreflektor 2
aus verschiedenen Reflektorzonen 2a, 2b, 2c usw.
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aufgebaut ist, die jeweils eine unterschiedliche Brennweite, aber
einen gemeinsamen Brennpunkt F aufweisen, der mit der Glühlampe 1 bzw. mit deren
Glühwendel, zusammenfällt. Jede der einzelnen Reflektorzonen 2a, 2b, 2c ist dabei
einer bestimmten Prismenzone, beim gezeigten Ausführungsbeispiel sogar ausschließlich
einem einzelnen Prismenelement 6 zugeordnet, wobei die Reflektorzone 2a dem Prismenelement
6', die Reflektorzone 2b dem Prismenelement 6" und die Reflektorzone 2c dem Prismenelement
6"' zugeordnet ist. Der Reflektor 2 besteht noch aus weiteren Reflektorzonen, die
jeweils den dazwischenliegenden Prismenelementen zugeordnet sind. Die Zuordnung
erfolgt dabei so, daß die in dem vorher erwähnten Bereich vom Brennpunkt F ausgehenden
Lichtstrahlen c bzw. c' jeweils auf die von der Lampe 1 weggewandte Fläche 6b des
zugeordneten Prismenelementes 6' bzw. 6" und 6"' auftreffen, dort, wie schon anhand
von Fig. 1 erläutert, gebrochen und dann an der der Lampe 1 zugewandten Innenfläche
6a des zugeordneten Prismenelementes totalreflektiert werden, so daß diese Strahlen
als Strahlen c1 bzw. c1, etwa in der Signalrichtung aus der
Lichtscheibe
3 austreten. Da die Länge der Fläche 6a begrenzt ist, können nicht-alle von der
Reflektorzone 2a, 2b bzw. 2c reflektierten Strahlen in der Signalrichtung abgegeben
werden.
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Es ist zu erkennen, daß die Strahlen c21 in einem Bereich auf die
Fläche 6b des zugeordneten Prismenelementes 6 auftreffen, in dem sie nicht mehr
so gebrochen werden können, daß eine Totalreflektion an der gegenüberliegenden Fläche
6a'möglich ist. Dieser Lichtstrahlenanteil läßt sich daher nicht mehr so er erfassen,
daßvin jedem Fall in Signalrichtung abgegeben wird.
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Aus Fig. 2 ist aber zu erkennen, daß auch diese Lichtstrahlen noch
annähernd in der Signalrichtung austreten können, wenn die Formgebung der Fläche
6b entsprechend gewählt wird.
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Die Flächen 6b, aber auch die Flächen 6a der Prismenelemente 6' können
dabei konkav oder konvex, gegebenenfalls auch plan ausgebildet werden. Maßgebend
ist, daß, so wie in Fig. 1 gezeigt, die im Bereich |> 2 abgegebenen Lichtstrahlen
an der Innenfleiche der Seite 6b totalreflektiert und die vom Bereich q 3 abgehender
Strahlen c an der Innenseite der Flächen 6a totalreflektiert und beide somit in
Signalrichtung austreten.
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In den Fig. 3 und 4 ist ein Teil eines Leuchtengehäuses für eine Fahrrad-
oder Mofaschlußleuchte gezeigt. Es ist zu erkenner, daß hier die Lampe 1 mit ihrem
Brennpunkt F von einem Reflektor 2 umgeben wird, der nicht rotationssymmetrisch
zur Achse 4 ausgebildet ist, sondern lediglich symmetrisch zu der Gehäusemittelebene
7 ausgebildet ist. Die Lichtscheibe 3 ist weggelassen.
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Der Reflektor 2 besteht bei diesem Ausführungsbeispiel aus einem oberhalb
der Lampe 1 gelegenen, aus nicht im einzelnen dargestellten Reflektorzonen -aufgebautem
Teil 2 sowie aus unterhalb der Lampe 1 angeordneten, in Stufen verlaufenden Reflektorteilen
2a, 2b, 2c, deren Reflektorzoneebenfalls,so wie anhand von Fig. 2 erläutert, auf
die Prismen- oder Linsenzonen der nicht gezeigten Lichtscheibe abgestimmt sind.
Diese gestufte Ausbildung wird deshalb vorgesehen, damit der gesamte Reflektorteil
8 keine allzu große Bautiefe erhält. Um bestimmte Bereiche der Lichtscheibe noch
gesondert auszuleuchten, ist der Reflektor 2 auch noch mit Segmentbereichen 2d versehen,
die ebenfalls aus
einzelnen Reflektorzonen aufgebaut sind. Aus
Fig. 2 ergibt sich auch, daß der Reflektorbereich 2a in den oberhalb der Lampe 1
gelegenem Bereich 2 stufenlos übergeht.
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In den 21figuren 5 bis 7 ist eine für ein Fahrrad oder für ein Nofa
o.dgl. gedachte Rückleuchte gezeigt, in deren Gehäuse 9, das auf dem Schutzblech
aufgeschraubt wird, der in den Fig. 3 und 4 gezeigte einstückige Reflektorteil 8
eingesetzt ist. Das Leuchtengehäuse 9 ist nach außen von der Lichtscheibe 3 abgedeckt
und außerdem noch mit einem Schutzbügel 10 gegen mechanische Beschädigung ausgerüstet.
Wie aus Fig. 4 zu erkennen ist, schließt sich an die in diesem Beispiel rotationssymmetrisch
zu der Achse 4 ausgebildeten Lichtscheibe 3 eine Freifläche für die Anordnung bekannter
Rückstrahler 11 an.
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Die Prismenelemente 6 der Lichtscheibe 3 des Ausführungsbeispieles
der Fig. 7 sind ringförmig um die Achse 4 herum angeordnet.
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Wie aus den Fig. 8 und 9 hervorgeht, können die Prismenelemente 6
aber auch in der Form von einzelnen Segmenten um die Achse 4 angeordnet sein. Sie
können aber auch netzförmig, so wie in Fig. 9 angedeutet, angelegt sein, wobei dann
die entsprechenden Reflektorzonen 2a, 2b, 2c entsprechend ausgelegt sein müssen.
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Selbstverständlich ist es auch möglich, die Prismenelemente 6 asymmetrisch
anzuordnen, wenn das gewünscht sein sollte. Die erfindungsgemäß ausgestalteten Leuchten
zeichnen sich in allen Fällen durch ihre hohe Signalwirkung aus.
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