АВТОМОБИЛЬНАЯ ФАРА БЛИЖНЕГО СВЕТА Российский патент 1994 года по МПК F21M3/05 

Изобретение относится к светотехнике, в частности к конструкции автомобильных фар проекторного типа.

Известные полиэллипсоидные фары представляют собой конструкцию, состоящую из полиэллипсоидного рефлектора, источника света, собирательной линзы, соосной с рефлектором, и диафрагмы, расположенной между рефлектором и линзой.

В этих, фарах, реализующих проекторный принцип формирования светового пучка определенной направленности, светотеневая граница светового пучка формируется диафрагмой, экранирующей световые лучи, исходящие от нижней части рефлектора. В результате значительная часть светового потока источника света полностью поглощается диафрагмой.

Известны конструкции эллипсоидных фаз ближнего света, в которых установлены различные элементы, позволяющие использовать часть экранированных диафрагмой световых лучей.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является фара, в которой диафрагма в части, обращенной к источнику света, имеет отражающую сферическую поверхность с центром во втором (наружном) фокусе круглосимметричного эллипсоидного рефлектора, и отражает падающие на нее лучи назад, по их исходному направлению. Эти отраженные диафрагмой лучи, еще дважды отразившись от рефлектора, включаются в создание светового потока фары.

Недостатками прототипа являются:
конструкция диафрагмы прототипа не может быть применена в фарах с некруглосимметричными эллипсоидными рефлекторами, т. к. отражающая часть поверхности диафрагмы имеет сферическую форму;
- граница светотени светового пучка фары формируется горизонтальной кромкой от вырезанной части сферической поверхности диафрагмы, находящейся на значительном расстоянии от наружного фокуса рефлектора, что затрудняет оптимизировать использование сконцентриро- ванного в наружном фокусе рефлектора светового потока источника света.

Целью изобретения является повышение коэффициента полезного действия и уменьшение цветового эффекта на границе светотени светового пучка фары ближнего света, достигаемое тем, что фара содеpжит полиэллипсоидный рефлектор с общей вершиной и одним и тем же внутренним фокусом, источник света, установленный во внутреннем фокусе рефлектора, диафрагму-отражатель и собирательную линзу.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемая фаза ближнего света отличается от прототипа тем, что отражающая поверхность рефлектора имеет полиэллипсоидную форму; поверхность отражающей части диафрагмы-отражателя образована семейством дуг окружностей разной кривизны; вершина дугообразной кромки диафрагмы-отражателя, формирующей границу светотени светового потока фары, находится в фокальной плоскости первого наружного фокуса вертикального меридионального сечения рефлектора или вблизи нее.

На фиг. 1 изображена полиэллипсоидная фаза ближнего света в вертикальном осевом сечении; на фиг. 2 - та же фара в горизонтальном осевом сечении; на фиг. 3 - вид на рефлектор и диафрагму-отражатель спереди; на фиг. 4 - отдельно диафрагма-отражатель.

Фара содержит: полиэллипсоидный рефлектор 1 с оптической осью 2, эксцентриситет образующих эллипсов которого постепенно увеличивается от его вертикального меридионального сечения к горизонтальному меридиональному сечению, с общими для всех эллипсов вершиной и ближним к вершине фокусом F, а также с фокусом F_в в вертикальном меридиональном сечении и фокусом F_г в горизонтальном меридиональном сечении;
- источник света 3, установленный в фокусе F рефлектора;
- диафрагму-отражатель 4 с зеркальной выпуклой поверхностью 5, обращенной к источнику света 3, с кромкой 6, имеющей в горизонтальной плоскости вид дуги окружности с центром на оптической оси или вид выпуклой кривой, вершина которой расположена в фокальной плоскости фокуса F_в или вблизи нее, и плоской горизонтальной поверхностью 7 с элементами крепления диафрагмы в корпусе фары (не показаны), находящейся на некотором расстоянии ниже от оптической оси, с целью возможности придания проекции кромки 6 на плоскость, перпендикулярную оптической оси 2 профиля, формирующего границу светотени соответствующего контура;
- собирательную линзу 8, соосную с рефлектором.

Зеркальная выпуклая поверхность диафрагмы 4 образована семейством дуг окружностей разной кривизны, центры которых находятся на оптической оси 2 в пределах межфокусного расстояния рефлектора F_в-F_г, при этом величины радиусов дуг окружностей определяются уравнением
R_n= 2х(аn-ав)+R_в, где R_n - радиус кривизны поверхности в сечении диафрагмы плоскостью, в которой лежат световые лучи, отраженные от n-го меридионального сечения рефлектора;
аn - большая полуось эллипса в n-ном меридиональном сечении рефлектора;
ав - большая полуось эллипса в вертикальном меридиональном сечении рефлектора;
R_в - радиус кривизны выпуклой поверхности диафрагмы в вертикальном осевом сечении с центром в фокусе F_в.

Таким образом, кривизна выпуклой поверхности диафрагмы постепенно уменьшается от радиуса R_в с центром в фокусе F_в в вертикальном меридиональном сечении до радиуса R_г с центром в фокусе F_г в горизонтальном меридиональном сечении.

Как видно из фиг. 1 и 2, из-за наличия зеркальной отражающей поверхности 5, образованной дугами окружностей по вышеприведенному уравнению, всякий луч 9, исходящий от источника света 3 и падающий на нижнюю часть поверхности рефлектора 1, отражается от нее по направлению, перпендикулярному к поверхности 5 диафрагмы-отражателя и, следовательно, отразившись от диафрагмы-отражателя и рефлектора, пройдет вблизи фокуса F, и, еще раз отразившись от верхней части рефлектора, попадет на линзу 8, увеличивая тем самым световой поток фары.

Падение на линзу 8 дополнительного излучения, отраженного поверхностью 5 диафрагмы-отражателя 4 под углами, несколько отличающимися от углов падения излучения, исходящего непосредственно от нити накала лампы и отраженного рефлектором на линзу 8, позволяет несколько уменьшить хроматическую аберрацию светового потока фары.

(56) Патент Италии N 2622276 (8813851), кл. F 21 М 3/05, 1988.

Патент ФРГ N 3523029А1, кл. F 21 М 3/14, 1986.

Патент ФРГ N 3241713А1, кл. F 21 М 3/04, 1984.

Патент ФРГ N 3802097А1, кл. F 21 М 3/14, 1989.

Патент ФРГ N 3226580А1, кл. F 21 М 3/06, 1983.

Патент Франции N 2550847, кл. F 21 М 3/05, 1983.

Использование: в светотехнике. Полиэллипсоидная автомобильная фара ближнего света, в которой благодаря особой форме диафрагмы, имеющей зеркальную поверхность, образованную семейством дуг окружностей разной кривизны, достигается не менее чем на 30% увеличение светового потока фары и уменьшение его цветового эффекта на границе светотени. 2 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. АВТОМОБИЛЬНАЯ ФАРА БЛИЖНЕГО СВЕТА, содержащая полиэллипсоидный рефлектор с общей вершиной и внутренним фокусом F, источник света, установленный в фокусе рефлектора F, собирательную линзу, соосную с рефлектором, диафрагму-отражатель, расположенную между рефлектором и линзой и формирующую границу светотени светового пучка фары, отличающаяся тем, что диафрагма-отражатель выполнен с зеркальной отражающей поверхностью выпуклой формы, обращенной к источнику света, образованной семейством дуг окружностей разной кривизны. 2. Фара по п. 1, отличающаяся тем, что центры дуг окружностей, образующих выпуклую поверхность диафрагмы-отражателя, находятся на оптической оси в пределах межфокусного расстояния F_в - F_г рефлектора и величины радиусов дуг окружностей определяются уравнением
R_n = 2 · (a_n - a_в) + R_в,
где R_n - радиус кривизны поверхности в сечении диафрагмы плоскостью, в которой лежат световые лучи, отраженные от n-го меридионального сечения рефлектора;
a_n - большая полуось эллипса в n-ном меридиональном сечении рефлектора;
a_в - большая полуось эллипса в вертикальном меридиональном сечении рефлектора;
R_в - радиус кривизны выпуклой поверхности диафрагмы в вертикальном осевом сечении с центром в фокусе F_в. 3. Фара по п. 1, отличающаяся тем, что диафрагма-отражатель выполнена с отрицательной поверхностью с дугообразной кромкой, вершина которой находится в фокальной плоскости фокуса F_в рефлектора или вблизи нее, расположенной на некотором расстоянии ниже оптической оси для придания проекции кромки на плоскость, перпендикулярную к оптической оси, профиля формирующего соответствующий контур границы светотени светового пучка фары.