АВТОМОБИЛЬНАЯ ФАРА БЛИЖНЕГО СВЕТА Российский патент 2002 года по МПК F21S8/12 

Изобретение относится к области светотехники, в частности к конструкциям фар транспортных средств, и может быть применено в автомобильной, военной и специальной технике.

Известна фара ближнего света, включающая источник света, бифокальный отражатель с незеркалированной канавкой по границе раздела по форме пучка, рассеиватель с преломляющими и рассеивающими элементами ( патент RU 1519308, кл. F 21 М 11/00, 1988).

Наиболее близким техническим решением является автомобильная фара ближнего света, содержащая источник света, рефлектор и рассеиватель ( патент RU 2009390, кл. F 21 M 3/05, 1992).

Недостатком известных устройств фар ближнего света является эффект ослепления водителя встречного транспорта, что снижает безопасность движения и может привести к аварии на дороге.

Достигаемым техническим результатом изобретения является устранение вышеуказанного недостатка, который обусловлен тем, что в точке отражения основного луча возникает рассеянный свет, который не могут полностью подавить или отделить линзы, диафрагмы и другие отражательные устройства, устанавливаемые в известных конструкциях фар, что и является причиной ослепления водителей встречного транспорта.

Технический эффект изобретения достигается за счет того, что основной поток света отделяется от рассеянного с помощью плоскопараллельных пластин, которые для того, чтобы перекрыть всю поверхность рефлектора, собирают в пакет, который располагают между рефлектором и рассеивателем, причем каждая пластина имеет верхнюю не отражающую темно-матовую поверхность, а нижнюю - отражающую, при этом пластины в пакете могут быть скреплены одной или несколькими вертикальными перегородками. Исходя из требований, предъявляемых к фаре ближнего света по дальности действия, высоте установки и габаритам рефлектора, определяют расстояние между пластинами по формуле
h≤H•1/L, (1)
где h - расстояние между пластинами в пакете;
Н - расстояние от уровня земли до верхней точки рефлектора;
l - длина пластины;
L - дальность действия фары.

Толщину каждой пластины в пакете определяют соотношением
t≤h/20, (2)
где t - толщина пластины;
h - расстояние между пластинами в пакете.

Количество пластин в пакете определяют по формуле
n≤D/h+t, (3)
где n - количество пластин в пакете;
D - диаметр рефлектора;
h - расстояние между пластинами в пакете;
t - толщина одной пластины.

Такое расположение пластин создает технический эффект, заключающийся в том, что рассеянный свет, проходя через противоположные края соседних пластин, не поднимается выше горизонта, а значит, не попадает в глаза водителю встречного транспорта.

Для увеличения светового пятна в сторону автомобиля пакет может быть снабжен дополнительными пластинами в нижней части пакета, которые устанавливают так, что каждая последующая пластина располагается под большим (на 0,3^o-3^o) углом, чем предыдущая.

Технический эффект создается за счет того, что часть светового потока, отраженная от отражающей поверхности дополнительных пластин, идет на увеличение светового потока в сторону автомобиля, что повышает комфортность передвижения на автомобиле.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 изображена принципиальная конструкция фары с пакетом плоскопараллельных пластин;
на фиг.2 изображена принципиальная конструкция фары с пакетом, у которого две нижние дополнительные пластины расположены с нарастающим углом;
на фиг. 3 изображен принцип работы фары с пакетом из параллельных пластин;
на фиг.4 изображен пакет из двух параллельных пластин;
на фиг.5, 6, 7, 8 изображены варианты конструктивного выполнения и взаимного расположения пакетов и рефлекторов;
на фиг.9 изображен пакет больших геометрических размеров с одной вертикальной перегородкой и дополнительными пластинами в нижней части пакета, расположенными с нарастающим углом относительно друг друга;
на фиг. 10 изображена схема формирования светового пятна для фары, изображенной на фиг.1;
на фиг. 11 изображена схема формирования светового пятна для фары, изображенной на фиг.2;
на фиг. 12 изображена единая конструкция фары, состоящая из источника света, круглого рефлектора и литого пакета из семнадцати пластин, из которых три нижние расположены с нарастающим углом относительно друг друга.

Предлагаемая конструкция автомобильной фары ближнего света включает в себя рефлектор 1 диаметром D, верхняя точка которого находится на расстоянии Н от уровня земли, источник света 2, пакет 3 и рассеиватель 4.

Пакет расположен между рефлектором и рассеивателем и состоит из плоских пластин 5 определенной длины l, находящихся на расстоянии h друг от друга.

Пластины выполнены с верхней не отражающей темно-матовой поверхностью 6 и нижней отражающей поверхностью 7.

Если принять расстояние от уровня земли до глаз водителя равным Е, то для легковых автомобилей имеет место неравенство Н < Е, где Н - расстояние от верхней точки рефлектора до уровня земли.

В этом случае дальность действия L фары будет определяться по формуле
L≤H•l/h,
где L - дальность действия фары;
Н - расстояние от верхней точки рефлектора до уровня земли;
l - длина пластины пакета, равная длине пакета;
h - расстояние между пластинами в пакете.

Для того, чтобы перекрыть всю поверхность рефлектора, надо набрать несколько таких пластин 5, которые образуют пакет 3, схематично изображенный на фиг.4. Пакет характеризуется следующими параметрами:
W - ширина пластины;
l - длина пластины;
t - толщина одной пластины, включая материал пластины, матовое напыление и зеркалирование;
h - расстояние между пластинами в пакете;
n - количество пластин в пакете.

Количество пластин в пакете определяется по формуле
n≥D/h+t,
где n - количество пластин в пакете;
D - диаметр рефлектора;
h - расстояние между пластинами в пакете;
t - толщина одной пластины.

Параметр ширины пластины W зависит от диаметра рефлектора.

Параметр толщины пластины t, с одной стороны, должен быть как можно меньше, поскольку сечение S_L=n•t•W - это сечение потерь, которое задерживает часть полезного светового потока и влияет на нагрев конструкции. С другой стороны, параметр t определяет прочность пластины на изгиб. Таким образом, параметр t определяется техническими и технологическими возможностями. Надо стремиться к тому, чтобы эти потери не превышали пяти процентов, т.е.

t≥h/20,
где t - толщина пластины;
h - расстояние между пластинами в пакете.

Пластины могут быть изготовлены из стекла, термостойкой пластмассы или из металла с малым коэффициентом изгиба, например силумина, титана и др. К достоинствам металла следует отнести его высокую теплопроводность.

Пакет может быть круглой, квадратной, прямоугольной или овальной формы с использованием различных рефлекторов, как это показано на фиг.5, фиг.6, фиг. 7, фиг.8.

Высота рефлектора на фиг. 8 условно обозначена D. При большой ширине W пластин во избежание их прогиба можно установить одну или несколько вертикальных перегородок 8, как показано на фиг.9.

Пакет может быть изготовлен путем литья либо набором пластин.

Если все пластины пакета будут параллельны друг другу (фиг.1), то световое пятно S такой фары окажется небольшого размера, на значительном удалении от автомобиля и будет определяться диаметром рефлектора и дальностью действия фары. При этом участок дороги В между автомобилем и световым пятном S окажется не освещен (фиг.10). Такой вариант возможен в военной и специальной технике.

Чтобы расширить световое пятно S в сторону автомобиля и осветить участок дороги перед автомобилем, пакет снабжается дополнительными одной или несколькими нижними пластинами 9, которые необходимо расположить с нарастающим углом α, т.е. каждая последующая пластина располагается под углом большим, чем предыдущая.

Тогда поток света, отражаясь от нижних поверхностей этих пластин, пойдет на увеличение светового пятна S (фиг.11). Степень расширения светового пятна S зависит от количества пластин, расположенных под углом, и от значения нарастающего угла α, который может находиться в пределах 0,3^°≤α≤ 3^°.
Поскольку световой поток данной фары идет ниже горизонта, освещение придорожных знаков и указателей может быть осуществлено с помощью рассеивателя 4, направляющего часть светового потока вправо и вверх.

Возможность осуществления изобретения может быть подтверждена следующим конкретным примером его выполнения.

В технических данных на автомобили и в литературе дальность действия автомобильных фар ближнего света не превышает семи-восьми метров. Это связано с ослеплением водителя встречного транспорта. Однако известно, что чем больше это расстояние, тем безопаснее и комфортнее движение.

Рассчитаем пакет для фары ближнего света, которая не ослепляет водителя встречного транспорта, с параметрами:
- дальность действия фары - L = 15 м;
- диаметр рефлектора - D = 0,15 м;
- расстояние от земли до верхней точки рефлектора - H = 0,6 м;
- длина пластины пакета (т.е. длина самого пакета) - l = 0,1 м.

Тогда в соответствии с формулой (1) расстояние между пластинами h в пакете составит: h≤H•1/L=0,6 м•0,1 м/15 м≤0,004 м. Принимаем h = 4 мм.

Толщина каждой пластины t в соответствии с формулой (2) составит: t≤h/20≤0,004 м/20≤0,0002 м. Принимаем t = 0,2 мм.

Количество пластин n в пакете в соответствии с формулой (3) составит:
n≥D/h+t≥0,15/0,004 м+0,0002 м≥0,15 м/0,0042 м.

Принимаем n = 36.

Если технологически невозможно изготовить пакет с такими параметрами, увеличиваем значение длины пластины l, например, до 0,15 м.

Приведем тот же расчет, но для l = 0,15 м.

Исходные данные:
- дальность действия фары - L = 15 м;
- диаметр рефлектора - D = 0,15 м;
- расстояние от земли до верхней точки рефлектора - H = 0,6 м;
- длина пластины пакета (т.е. длина самого пакета) - l = 0,15 м.

Тогда в соответствии с формулой (1) расстояние между пластинами h в пакете составит:
h≤H•1/L=0,6 м•0,15 м/15 м≤0,006 м.

Принимаем h = 6 мм.

Толщина каждой пластины t в соответствии с формулой (2) составит: t≤h/20≤0,004 м/20≤0,0003 м. Принимаем t = 0,3 мм.

Количество пластин n в пакете в соответствии с формулой (3) составит:
n≥D/h+t≥0,15/0,006 м+0,0003 м≥0,15 м/0,0063 м.

Принимаем n = 24.

С такими параметрами изготовить пакет легче, однако несколько увеличиваются габариты пакета, а следовательно, и самой фары.

У такой фары световое пятно S будет равно четырем метрам (S = 4 м) (фиг. 10), а неосвещенный участок дороги В между автомобилем и световым пятном составит 11 м:
B=L-S=15 м-4 м=11 м.

Для расширения светового пятна в сторону автомобиля в пакете установлены три нижние дополнительные пластины с нарастающим углом наклона в один градус, α = 1^°, т.е.

Тогда световое пятно расширится (фиг.11) и составит двенадцать метров S = 12 м, а темный участок составит соответственно
B=L-S=15 м-12 м=3 м.

а, например, для пакета, изображенного на фиг. 2, при нарастающем угле наклона α = 2^° имеем


Предложенная фара ближнего света может представлять собой единую конструкцию, состоящую из источника света 2, рефлектора 1 и пакета 3. На фиг. 12 схематично изображена такая конструкция с литым пакетом 10 из семнадцати пластин, у которого три нижние дополнительные пластины расположены с нарастающим углом наклона.

Применение фары ближнего света предложенной конструкции позволит избежать ослепления водителя встречного транспорта рассеянным светом, увеличить при необходимости световой поток в сторону автомобиля, что позволит повысить комфортабельность и безопасность движения на транспортном средстве.

Изобретение относится к области светотехники, в частности к конструкциям фар транспортных средств, и может быть применено в автомобильной, военной и специальной технике. Фара снабжена установленным между рефлектором и рассеивателем пакетом плоскопараллельных пластин, в котором расстояние между пластинами, толщина пластин и их количество определяют в зависимости от дальности действия фары, диаметра рефлектора и расстояния от уровня земли до верхней точки рефлектора, причем каждая пластина выполнена с верхней не отражающей темно-матовой поверхностью и с нижней отражающей поверхностью, при этом пакет может быть снабжен дополнительными пластинами, расположенными в нижней части пакета так, что каждая последующая пластина установлена под углом на 0,3-3^o большим, чем предыдущая, а для увеличения жесткости пакета пластины могут быть скреплены одной или несколькими вертикальными перегородками. Техническим результатом является то, что изобретение позволяет значительно увеличить дальность действия фары ближнего света и одновременно устранить ослепление водителя встречного транспорта, а также при необходимости расширить световое пятно в сторону автомобиля, что позволяет повысить безопасность и комфортность движения на транспортном средстве. 2 з.п.ф-лы, 12 ил.

1. Автомобильная фара ближнего света, включающая источник света, рефлектор и рассеиватель, отличающаяся тем, что она снабжена расположенным между рефлектором и рассеивателем пакетом плоско-параллельных пластин, каждая из которых выполнена с верхней не отражающей темно-матовой поверхностью и нижней отражающей поверхностью, причем расстояние между пластинами в пакете определяют по формуле
h ≤ H • 1/L,
где h - расстояние между пластинами в пакете;
Н - расстояние от уровня земли до верхней точки рефлектора;
l - длина пластины;
L - дальность действия фары;
а толщину каждой пластины в пакете определяют соотношением
t ≤ h/20,
где t - толщина пластины;
h - расстояние между пластинами в пакете;
причем количество пластин в пакете определяют по формуле
n ≥ D/n + t,
где n - количество пластин в пакете;
D - диаметр рефлектора;
h - расстояние между пластинами в пакете;
t - толщина одной пластины. 2. Автомобильная фара по п. 1, отличающаяся тем, что пакет снабжен дополнительными пластинами, установленными в нижней части пакета так, что каждая последующая пластина расположена под большим на 0,3-3^o углом, чем предыдущая. 3. Автомобильная фара по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что пакет снабжен, по крайней мере, одной вертикальной перегородкой.