DE8816360U1 - Scheinwerfer für mehrfarbiges Licht - Google Patents

Description

-5-Scheinwerfer für mehrfarbiges Licht

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer für mehrfarbiges Licht, mit einem Scheinwerfergehäuse, einer Lichtquelle, und einem in dem Scheinwerfergehäuse untergebrachten, elektromechanisch betätigten Farbwechsler mit dikroitischen Farbfilterplatten.

Bei Scheinwerfern für Licht, dessen Farbe gewechselt werden kann, wurde bereits eine Fülle unterschiedlicher Vorschläge gemacht, insbesondere hinsichtlich der Ausbildung des Farbwechslers.

Es gibt solche Scheinwerfer mit mehreren Lichtquellen, denen Farbfilter zugeordnet sind, wobei eine Verschlußanordnung dazu dient, Licht verschiedener Grundfarben in einem gemeinsamen Ausgangs-Lichtbündel so zu kombinieren, daß das Lichtbündel die gewünschte Farbe aufweist. Bei einem bestimmten Typ von Scheinwerfern wird das von einer einzigen Lichtquelle abgegebene Licht mittels dikroitischer Farbfilterplättchen gefiltert, wobei von drei oder vier Farbfilterplättchen eine beliebige Anzahl in den Strahlengang des Lichts zwischen Lichtquelle und Linse des Schsinwerfers gebracht werden kann.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich speziell auf den letztgenannten Typ von Scheinwerfer. Bei derartigen Scheinwerfern besteht das Problem, die gewünschte Kombination von Farbfilterplättchen in den Strahlengang des Lichts zu bringen bzw. aus dem Stahlengang herauszubewegen. Grundsätzlich ist denkbar, die

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dikroitischen Farbfilterplättchen an einer Halterung zu befestigen und die Halterung jeweils mit Hilfe eines Elektromotors oder eines Elektromagneten zu bewegen. Die bisher bekannten Konstruktionen derartiger Scheinwerfer haben jedoch den Nachteil, daß sie relativ platzraubend sind. Ein spezielles Problem bei der Betätigung des Farbwechslers mit Elektromotoren oder Elektromagneten ist die Wärmebelastung, in Scheinwerfern wird bekanntlich durch die Lichtquellen selbst eine erhebliche Wärmemenge erzeugt, welche abzuführen in vielen Fällen nur mit erheblichem Aufwand möglich ist. Kommt zu dieser Wärmebelastung noch eine zusätzliche Belastung durch die Spulen von Elektromotoren oder Elektromagneten hinzu, so muß der Aufwand zur Kühlung des Scheinwerfers möglicherweise in einem wirtschaftlich nicht mehr vertretbaren Maß heraufgesetzt werden.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Scheinwerfers der eingangs genannten Art, der einfach und kompakt aufgebaut ist und eine problemlose Verstellung der Farbfilterplatten gestattet.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einem Scheinwerfer der eingangs genannten Art dadurch, daß der Farbwechsler folgende Merkmale aufweist:

a) Auf einem eine Lichtdurchtrittsöffnung (8) aufweisenden Träger sind mehrere, zum Beispiel drei, vorzugsweise vier, Drehteller schwenkbar gelagert, von denen jeder eine dikroitische Farbfilterplatte haltert; und

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b) Jeder Drehteller trägt eine Permanentmagnetanordnung, der eine in dem Träger aufgenommene Elektromagnetanordnung als Antrieb derart zugeordnet ist, daß der Drehteller zwei definierte Stellungen einzunehmen vermag, wobei in der ersten Stellung die Farbfilterplatte sich vor der Lichtdurchtrittsöffnung befindet, und in der zweiten Stellung nicht. Die Elektromagnetanordnung wird mit impulsförmigen Strom gespeist, wobei die Polarität so gewählt ist, daß sich der Drehteller durch anziehende und/oder abstoßende Wirkung zwischen den Permanentmagneten und Elektromagneten in die eine oder die andere Richtung bewegt. Der Drehteller wird erfindungsgemäß also ähnlich wie ein Schrittmotor betätigt.

Ein besonderes Merkmal der Erfindung liegt darin, daß durch die impulsförmige Ansteuerung nur eine geringe thermische Belastung von dem Farbwechsler ausgeht. Hat der oder haben die Drehteller einmal die gewünschte Position vor oder neben der Lichtdurchtrittsöffnung eingenommen, bleiben sie in _hrer Ruhelage, wobei die Ruhelage entweder durch ausschließlich Permanentmagneten am Drehteller und an dem Träger definiert wird, oder aber durch Permanentmageneten am Drehteller und durch die Elektromagnetanordnung an dem Träger, wobei uie Elektromagneten von einem sehr niedrigen HaI-testrom durchflossen werden.

Eine besonders platzsparende Konstruktion ergibt sich erfindungsgemäß dadurch, daß der Träger als Trägerplatte mit mittiger Lichtdurchtrittsöffnung ausgebildet ist, daß um die Lichtdurchtrittsöffnung herum mehrere Schwenklager für die Drehteller angeorndet sind, daß jeweils in gleichem vorbestimmten Abstand von jedem Schwenklager zwei Elektromagnete in der

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Trägerplatte aufgenommen sind, und daß in jedem Drehteller mit dem vorbestimmten Abstand von der Drehachse des Schwenklagers drei Permanentmagneten gelagert sind. Die Permanentmagneten besitzen etwa gleichen Winkelabstand voneinander. Dabei beträgt dann vorzugsweise der Umfangsabstand der Elektromagneten etwas weniger alfa der Umfangsabstand zwischen zwei benachbarten Permanentmagneten. In der einen Ruhelage des Drehtellers befinden sich die Elektromagneten zwischen dem ersten und dem zweiten Permanentmagneten am Drehteller, in der anderen Ruhelage befinden sich die beiden Elektromagneten zwischen dem zweiten und dem dritten Permanentmagneten.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung, für die selbstständiger Schutz geltend gemacht wird, sind an dem Träger Bremsmagneten angeordnet, die mit an dem Drehteller befindlichen Permanentmagneten als magnetische Anschläge zusammenwirken. Zwar sind vorzugsweise noch mechanische Anschläge an dem Träger und an dem Drehteller vorhanden, diese dienen jedoch nur als zusätzliche Sicherung. Das Abbremsen und Halten jedes Drehtellers in einer der beiden vorbestimmten Positionen geschieht durch die genannten Bremsmagneten, wobei es sich vorzugsweise um ausschließlich Dauermagneten handelt, die auf der Unterseite jedes Drehtellers und der den Drehtellern zugewandten Seite der Trägerplatte angeordnet sind.

Wenn ein Drehteller bewegt wird, indem Stromimpulse in die Elektromagneten eingespeist werden, wird der Drehteller zunächst beschleunigt und läuft dann - nach Verschwinden der Antriebsimpulse - aufgrund eigener Trägheit weiter. Wenn sich die einander zugeordneten, als Anschläge fungierenden ab-

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stoßanden Magneten annähern, wird der Drehteller abc,abremst und bleibt dann in einer definierten Ruhestellung stehen.

Diese Ausgestaltung der Erfindung gestattet ein rasches und häufiges Wechseln der jeweiligen Farbfilterplatten, ohne daß dabei störende Geräusche entstehen, wie es bei Verwendung von mechanischen Anschlägen der Fall ist.

Insbesondere handelt es sich bei den erfindungsgemäßen Drehtellern um halbkreisförmige Platten, an denen zusätzliche mechanische Anschläge ausgebildet sein können. Form und Größe der halbkreisförmigen Platten sind auf die von der Platte getragenen Teile, also Permanentmagnete, mechanische Anschläge und dikroitische Farbfilterplatte, derart abgestimmt, daß sich der Schwerpunkt des mit allen Teilen bestückten Drehtellers möglichst genau mit der Schwenkachse des Drehtellers deckt.

Eine Besonderheit der Erfindung ist das aus Stranggußelementen bestehende Scheinwerfergehäuse. In den Stranggußelementen sind Strömungskanäle für ein Kühlmittel vorgesehen. Das Kühlmittel besteht vorzugsweise aus Luft, wobei die Teile des Scheinwerfers in dem als Hohlmantel mit Kanälen ausgebildeten Gehäuse derart angeordnet sind, daß die stirnseitigen Enden der Kühlkanäle offen sind. Dadurch kann Luft als Kühlmittel durch die Kanäle streichen und so eine wirksame Kühlung des im Inneren des Gehäuses untergebrachten Mechanismus bewirken.

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Im folgenden werden Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine mit einem Drehteller bestückte Trägerplatte eines Scheinwerfers,

rig. 2 eine Ansicht entlang der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische Längsschnittansicht eines Scheinwerfers für mehrfarbiges Licht, und

Fig. 4 eine Querschnittsansicht eines Leichtmetall-Stranggußelements, das eine Hälfte eine- Gehäusemantels bildet.

Es sei zunächst Bezug genommen auf Fig. 3, wo die wesentlichen Bestandteile eines Scheinwerfers für mehrfarbiges Licht dargestellt sind.

Ein Scheinwerfer 1 besitzt ein Gehäuse 2, dessen Mantel aus zwei Leichtmetall-Stranggußelementen gleichen Querschnitts zusammengesetzt ist.

In eine Stirnseite des Gehäusemantels ist ein stirnseitiger Deckel 4 als Halterung für eine Lichtquelle 3 eingelassen.

In einigem Abstand von der Lichtquelle 3 ist im Inneren des Gehäuses 2 eine Blende 5 mit einer Blendenöffnung 6 angeordnet.

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In einigen Abstand von der Blende 5 ist in dem Gehäuse 2 eine Trägerplatte 7 mit einer Mittelöffnung 8 als Lichtdurchtrittsöffnung montiert. Auf der der Lichtquelle 3 abgewandten Seite trägt die Trägerplatte 7 über den Umfang verteilt insgesamt vier Drehteller, von denen jeder eine dikroitische Farbfilterplatte haltert, die derart verschwenkbar ist, daß sie entweder in oder neben dem aus der Lichtdurchtrittsöffnung 8 austretenden Lichtstrahl liegt. Am Ende des Gehäuses 2 trägt eine Fassung 9 eine Linse 2.

In Fig. 3 sind zwei Drehteller 10a und 10b mit daran gehalterten dikroitischen Farbfiltarplatten 11a bzw. 11b dargestellt. Die Farbfilterplatten 11a und 11b dienen zum Erzeugen von Licht verschiedener Farbe. Zusammen mit einer oder zwei weiteren dikroitischen Farbfilterplatten bieten sie die Möglichkeit, sechs (bei drei Farbfiltern) bzw. vierzehn (bei vier Farbfiltern) verschiedene Farben zu erzeugen.

Bevor der Aufbau dieses die Elemente 7, 8, 10 und umfassenden Farbwechslers im einzelnen beschrieben wird, soll anhand von Fig. 4 kurz die Ausbildung eines Leichtmetall-Stranggußelements des Gehäusemantels des Gehäuses 2 erläutert werden.

Wie Fig. 4 zeigt, kann man durch zwei der dargestellten Stranggußelemente einen Gehäusemantel mit quadratischem Innenquerschnitt zusammensetzen.

Das Stranggußelement enthält eine Innenwand 30, eine Außenwand 31, Innenwand und Außenwand verbindende Stegelemente 32, 33, 34 und 35, sowie an den Ecken der Innenwand 30 ausgebildete Halteelemente 37 und 38, die zu Befestigungszwecken dienen.

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Zwischen der Innenwand 30 und der Außenwand 31 sowie den Stegelementen sind Kühlmittelkanäle 39, 40, 41 und 42 gebildet, wobei die Kanäle 42 jeweils durch zwei benachbarte offene Hälften 42a und 42b in jedem Stranggußelement gebildet werden.

Wie in Fig. 3 angedeutet, sind die stirnseitigen Enden der Kanäle 39, 40, 41 und 42 offen, so daß als Kühlmittel Luft durch die Kanäle strömen kann.

In Fig. 1 ist die Trägerplatte 7 mit der Lichtdurchtrittsöffnung 8 im Grundriß dargestellt. Die Trägerplatte nimmt insgesamt vier Drehteller 10 auf, wobei zur Vereinfachung der Darstellung jedoch lediglich ein Drehteller 10 gezeigt ist. Die rechts unten bzw. rechts eben in Fig. 1 dargestellten Elemente sind jeweils in jeder der vier Ecken der Trägerplatte 7 angeordnet, wobei lediglich die dikroitischen Farbfilterplatten 11 verschiedene Höhe bezüglich der Trägerplatte 7 besitzen, damit sie sich überlappen können, wie es in Fig. 3 angedeutet ist.

In einer Bohrung 20 der Trägerplatte 7 sitzt ein Schwenklager 24 mit einer Schwenkachse A. An dem Schenklager 24 ist der Drehteller 10 gehaltert. Der Drehteller 10 besteht aus einer etwa halbkreisförmigen Scheibe aus nicht-magnetischem Material. An der halbkreisförmigen Scheibe sind zwei Laschen 12 ausgebildet, an denen die dikroitische Farbfilterplatte 11 befestigt ist. Am Außenumfang des Drehtellers 10 befinden sich zwei radial abstehende Anschläge 13a und 13b, die als Not-Anschläge dienen und gegebenenfalls an einen Stift 14 anschlagen, der von der Trägerplatte 7 nach oben absteht .

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Wie aus Flg. 2 hervorgeht, sind in die Trägerplatte zwei kleine Elektromagneten 16 und 17 eingelassen. Von der Unterseite des Drehtellers 10 ragen drei Permanentmagnete 20, 21 und 22 nach unten in Richtung auf die Trägerplatte 7, wobei die Permanentmagneten einen geringen Abstand gegenüber den Elektromagneten 16 und 17 aufweisen.

Wie in Fig. 1 angedeutet ist, ist der Abstand der bei den Elektromagneten 16 und 17 etwas geringer als der Abstand der beiden benachbarten Permanentmagneten 21 und 22. Diese geometrischen Verhältnisse liegen auch dann vor, wenn der Drehteller 10 mit der Farbfilterplatte 11 um etwa 60* in Fig. 1 nach rechts verschwenkt ist, wobei dann die Elektromagneten 16 und 17 zwischen den Permanentmagneten 21 und 20 liegen.

An der Trägerplatte 7 sind für jeden Drehteller 10 zwei mit quadratischem Grundriß dargestellte Permanentmagneten 18 und 19 angebracht, die zusammen mit den beiden äußeren Permanentmagneten 20 und 22 am Drehteller 10 als Anschlag- oder Bremsinagneten dienen.

Wenn der Drehteller 10 in Fig. 1 durch Verschenken im Uhrzeigersinn von der Lichtdurchtrittsöffnung 8 weggeschwenkt werden soll, werden die Elektromagneten 16 und 17 mit Stromimpulsen gespeist, wobei die Polarität der Impulse so auf die Polarität der Permanentmagneten 21 und 22 abgestimmt ist, daß sich der Elektromagnet 16 und der Permanentmagnet 22 abstoßen, während sich der Elektromagnet 17 und der Permanentmagnet 21 anziehen. Dadurch erhält der Drehteller 10 einen Impuls, infolgedessen er im Uhrzeigersinn verschwenkt wird und die Lichtdurch-

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trittsöffnung 8 freigibt. Der Impuls ist nur von kurzer Dauer und so bemessen, daß der Drehteller 10 mit Sicherheit seine in Fig. 1 dargestellte erste Stellung verläßt und in seine zweite Stellung gelangt, in der die dikroitische Farbfilterplatte 16 am rechten Rand der Trägerplatte 7 angeordnet ist. Nach der anfänglichen Beschleunigung der Trägerplatte 10 bewegt sich diese aufgrund der ihr eigenen Trägheit weiter. Wenn der Permanentmagnet 22 in die Nähe des Bremsmagneten 19 an der Trägerplatte 7 gelangt, wird der Drehteller 10 durch magnetische Abstoßung zwischen den Magneten 19 und 22 gebremst. Die Stärke der Permanentmagneten, die Stärke der in die Elektromagneten eingespeisten Stromimpulse und die Massenträgheit sowie die Reibung des Schwenklagers 24 sind derart aufeinander abgestimmt, daß der Drehteller jeweils die gewünschte Stellung einnimmt, ohne daß es jedoch zu einer mechanischen Berührung zwischen Teilen des Drehtellers und Teilen der Trägerplatte 7 kommt.

Beim Zurückschwenken in die ^n Fig. 1 dargestellte Stellung werden die Elektromagneten 16 und 17 derart mit Impulsen angesteuert, daß sich durch Abstoßung und Anziehung gegenüber den Permanentmagneten 21 und 20 der Drehteller 10 im Gegenuhrzeigersinn bewegt.

Die in Fig. 1 dargestellte erste Stellung des Drehtellers 10 wird definiert durch eine magnetische Kraft zwischen den Elektromagneten 16 und 17 einerseits und den beiden Permanentmagneten 21 und 22 andererseits. Hierzu ist ein nur s^hr geringer Haltestrom ausreichend, der in die .Spulen der Elektromagneten 16 und 17 eingespeist wird. Dabei entsteht kaum nennenswerte Wärme in den Spulen und mithin innerhalb des Scheinwerfergehäuses.

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In einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung Kann auch auf den Ruhestrom zum Halten des Drehtellors 10 in einer definierten Lage verzichtet werden. In diesem Fall sind auf der Unterseite des Drehtellers 10 und auf der Oberseite der Trägerplatte 7 in geeigneter geometrischer Konfiguration Permanentmagneten angeordnet, die den Drehteller 10 in der gewünschten Lage halten. Diese Permanentmagneten können gleichzeitig als Brems- und Anschlagmagneten dienen. In einer solchen Ausführungsform weicht die Lage der Permanentmagnete 18 und 19 von der in Fig. 1 dargestellten Stellung ab. Es kann zusätzlich zu den Permanentmagneten 20, 21 und 22 ein zusätzlicher Permanentmagnet am Drehteller vorhanden sein und mit einem zusätzlichen Permanentmagneten an der Trägerplatte 7 zusammenwirken.

Die Trägerplatte 7 dient zur Aufnahme von vier Drehtellern. Je nach Anwendungsfall kann die Trägerplatte 7 aber auch nur mit drei Drehtellern (und drei dikroitischen Farbfiltern) bestückt sein.

Claims (11)

-2- Scheinwerfer für mehrfarbiges Licht 1ansprüche:

1. Scheinwerfer für mehrfarbiges Lirht, mit einem Scheinwerfergehäuse (2), einer Lichtquelle (3), und einem in dem Scheinwerfergehäuse (2) untergebrachten, elektromechanisch betätigten Farbwechsler (7, 8, 10-24) mit dikroitischen Farbfilterplatten (11), dadurch gekennzeichnet,

daß der Farbwechsler folgende Merkmale aufweist:

a) auf einem eine Lichtdurchtrittsöffnung (8) aufweisenden Träger (7) sind mehrere, zum Beispiel drei, vorzugsweise vier, Drehteller (11) schwenkbar gelagert, von denen jeder eine dikroitische Farbfilterplatte (11) haltert; und

b) jeder Drehteller (10) trägt eine Permanentmagnetanordnung (20-22), der eine in dem Träger (7) aufgenommene Elektromagnetanordnung (16, 17) als Antrieb derart zugeordnet ist, daß der Drehteller (10) zwei definierte Stellungen einzunehmen vermag, wobei in der ersten Stellung die Farbfilterplatte (11) sich vor der Lichtdurchtrittsöffnung (8) befindet, und in der zweiten Stellung nicht.

2. Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Träger als Trägerplatte mit mittiger Lichtdurchtrittsöf fnung (8) ausgebildet ist, daß um die Lichtdurch-

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trittsöffnung (8) herum mehrere Schwenklager (20, 24) ausgebildet sind, daß jeweils in gleichem vorbestimmten Abstand von jedem Schwenklager (20, 24) zwei Elektromagnete (16, 17) in der Trägerplatte (7) aufgenommen sind, und daß in jedem Drehteller (10) mit dem vorbestimmten Abstand von der Drehachse (A) des Schwenklagers (20, 24) drei Permanentmagneten (20, 21, 22) gelagert sind.

3. Scheinwerfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß der Umfangsabstand der Elektromagneten (16, 17) etwas kleiner ist als der Umfangsabstand zwischen zwei benachbarten Permanentmagneten (20, 21, 22).

4. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet,

daß an dem Träger (7) Bremsmagneten (18, 19) angeordnet sind, die mit an dem Drehteller befindlichen Permanentmagneten als magnetische Anschläge arbeiten.

5. Scheinwerfer nach Anspruch 4, dadurch gekenn ze i chnet,

daß die Bremsmagneten Permanentmagneten (18, 19) sind, die durch magnetische Abstoßung gegenüber Permanentmagneten (20, 21, 22) am Drehteller als Anschläge fungieren.

6= Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet,

daß jeder Drehteller (10) als etwa halbkreisförmige Platte ausgebildet ist, die mechanische Anschläge (13a, 13b) besitzt, denen ein Gegenanschlag (14) auf der Trägerplatte (7) gegenüberliegt.

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7. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronagnetanordnung (18, 19) durch Stromim- pulse angesteuert wird, so daß sich der Drehteller (10) in die gewünschte Stellung bewegt.

8. Scheinwerfer nach einem der Anspruchs 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß das Scheinwerfergehause (2) Leichtmetall-Stranggußelemente aufweist.

9. Scheinwerfer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Stranggußelement-Hälften gleichen Querschnitts zu einem Gehäusemantel zusammengefügt sind.

10. Scheinwerfer nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Scheinwerfergehäuse hohlwandig mit mehreren Kühlmittelkanälen (39-42) ausgebildet ist.

11. Scheinwerfer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelkanäle als Luftstromkanäle stirnseitig offen sind.