ПРОТИВООСЛЕПЛЯЮЩАЯ ФАРА Российский патент 2003 года по МПК F21S8/12 F21W101/10 F21V9/14 

Изобретение относится к техническим средствам, повышающим безопасность эксплуатации механических транспортных средств в темное время суток, и может найти применение в области автомобилестроения, тракторостроения, а также в других областях техники.

Известна используемая в автомобильной технике фара "ближнего света", содержащая источник света, близкий по размеру к точечному, помещенный в фокус рефлектора, имеющего форму параболоида вращения, в которой для уменьшения ослепления водителей встречного транспорта уменьшена мощность источника света (по сравнению с фарой "дальнего света"), а поток параллельных между cобой лучей, отраженных от рефлектора, направлен на ближнюю к автомобилю часть дорожного полотна (Волков А.Ф. Дальний, свет, ближний свет // Сигнал, 10, 11, 12, 1999 и 1, 2, 2000; ГОСТ 3544-75 ССБТ. Фары дальнего и ближнего света автомобилей. Технические условия).

Данная конструкция фары не обеспечивает безопасной эксплуатации автомобилей в темное время суток. Подтверждением этому является большое количество аварий и катастроф, случающихся в темное время суток в результате ослепления водителей фарами встречного транспорта и потере ими видимости дорожной обстановки.

Целью предлагаемого изобретения является повышение безопасности эксплуатации механических транспортных средств в темное время суток путем уменьшения ослепления водителей встречного транспорта.

Поставленная цель достигается в конструкции фары, содержащей источник света, близкий по размеру к точечному, помещенный в корпусе рефлектора, имеющего форму параболоида вращения, тем, что поток параллельных между собой лучей, отраженных от рефлектора, перед тем, как быть направленным на объект освещения, претерпевает отражение под углом Брюстера от стопы плоских, параллельных между собой пластин прозрачного диэлектрика, после чего отраженный линейно поляризованный поток света используется для освещения дорожного полотна, причем толщины пластин и воздушные зазоры между ними намного больше длин волн видимого света, при этом в качестве диэлектрика используется оптически прозрачное стекло, при этом рефлектор совместно с источником света может быть выполнен с возможностью поворота относительно вертикальной (либо горизонтальной) оси с фиксацией его в двух положениях - "ближнего" либо "дальнего" света, причем в положении "ближнего" света поток параллельных лучей отражается от стопы пластин, а при "дальнем" свете непосредственно направлен на дорогу.

Изобретение состоит из представленных на фиг.1 точечного источника света 1, помещенного в фокусе рефлектора 2, имеющего форму параболоида вращения, и стопы стеклянных пластин 3, размещенных в корпусе фары 4, снабженном окном 5. На фиг.2 представлена схема двухрежимной фары с поворотным рефлектором, которая при нахождении рефлектора в положении а) является источником обычного ("дальнего") света, а при нахождении рефлектора в положении в) является источником линейно поляризованного ("ближнего") света.

Изобретение работает следующим образом.

Свет представляет собою электромагнитное излучение в узком диапазоне длин волн, источником которого являются возбужденные атомы при переходе их внешних электронов на нижележащие орбиты, что и вызывает электромагнитные колебания, разнящиеся между собой по фазе, амплитуде и направлению колебаний векторов электрической и магнитной напряженности. Если среди них существует преимущественное направление, то подобный свет является линейно поляризованным (Ландсберг Г. С. Оптика. - М.: Наука, 1976, 926 с.). Когда подобный линейно поляризованный свет попадает в глаза человеку, а на его пути к глазам помещен поляризационный светофильтр (поляроид), то в зависимости от ориентации этого светофильтра будет наблюдаться большее или меньшее поглощение потока линейно поляризованного света.

В результате, придав автомобильным фарам способность излучать поляризованный свет и разместив перед глазами водителей поляризационные светофильтры, ориентированные на его максимальное гашение, можно практически исключить слепящее действие фар встречного транспорта на глаза водителей. Диффузно отраженный от полотна дороги свет практически полностью деполяризуется (возвращается к хаотически ориентированному состоянию), поэтому освещенность дорожного полотна практически не изменяется, а видимость дорожной обстановки, зависящая от отношения освещенности дороги к интенсивности слепящего потока света фар встречного транспорта, резко повышается.

Для изготовления поляризационных фильтров, используемых водителями, может служить пленка, выполненная, например, из ориентированных кристаллов герапатита на связующей основе, либо специально обработанная полимерная пленка. Такие пленки могут применяться в салоне автомобиля в виде подвижной шторки, закрепленной на лобовом стекле, либо, что удобнее и дешевле, в виде поляризационных очков водителя.

Для получения поляризованного света фар использование поляризационных светофильтров на основе органических пленок оказывается непригодным, так как доля электромагнитного излучения источников света, преобразующаяся в тепло (более 50%), приводит к повышению температуры пленок и утрате ими своих поляризующих свойств. Поэтому предлагается другой, простой и надежный конструктивный вариант поляризации света внутри фары. При этом используется явление поляризации света при его отражении от границы раздела двух диэлектриков (Ландсберг Г.С. Оптика. - М.: Наука, 1976, 926 с.; Крауфорд Ф. Волны. Берклеевский курс физики. Т. 3. - М.: Наука, 527 с.) при угле падения неполяризованного светового потока, равном углу Брюстера

где (по фиг.3) n₁ и n₂ - показатели преломления контактируемых диэлектриков, - нормаль к поверхности раздела двух диэлектриков, - поток падающего света, - поток отраженного света, поляризованного перпендикулярно плоскости падения, - поток преломленного света поляризованного параллельно плоскости падения.

В конструкции предложенной фары одним из диэлектриков является воздух, а другим - силикатное стекло. При прохождении света через стопу параллельных стеклянных пластин 3 (см.фиг.1), разделенных воздушными зазорами (при толщине пластин и воздушных зазоров между ними намного большей длин волн видимого света и при количестве пластин стекла в стопе не менее семи) достигается вполне приемлемый коэффициент отражения, равный 45%.

В итоге конструкция предложенной фары работает следующим образом. Большая часть световых лучей, исходящих из точечного источника света 1 (см.фиг. 1), помещенного в фокус рефлектора 2, имеющего форму параболоида вращения, после отражения от его поверхности, направляется в виде параллельного потока на стопу стеклянных пластин 3.

Угол падения ϕ^Б равен углу Брюстера для данного стекла, так что после отражения от стопы 3, световой поток оказывается практически полностью поляризованным перпендикулярно плоскости своего падения. После этого он покидает фару 4 через прозрачное для световых лучей окно 5 и направляется на полотно дороги. Прошедшая же сквозь стопу 3 составляющая светового потока С по фиг. 3 поглощается зачерненной поверхностью, находящейся с противоположной стороны стопы 3. Функции "дальнего" и "ближнего" (противоослепляющего) света можно совместить в одной фаре (фиг.2), сделав ее рефлектор поворотным относительно оси 0 с фиксацией его в двух положениях а) и в).

Предложенная конструкция фары позволяет при эффективном освещении полотна дороги исключить слепящее действие на водителей встречного транспорта. При этом снимается необходимость снижения скорости движения транспорта, нервное перенапряжение водителей и, главное, уменьшается количество дорожных происшествий, связанных с материальными потерями и человеческими жертвами при столкновении автомобилей, съезде их в кюветы, наезде на пешеходов, велосипедистов, транспорт, стоящий на обочине, и так далее.

Изобретение относится к автотехнике и может найти применение в автомобилестроении. Техническим результатом является повышение безопасности эксплуатации механических транспортных средств в темное время суток путем уменьшения ослепления водителей встречного транспорта. Предложенная фара содержит источник света, помещенный в фокусе рефлектора, имеющего форму параболоида вращения. Поток параллельных лучей, отраженных от рефлектора, претерпевает отражение от стопы плоских параллельных между собой пластин оптически прозрачного стекла при толщине пластин и воздушных зазоров между ними намного больше длин волн видимого света, после чего отраженный линейно поляризованный поток света используется для освещения дорожного полотна. Рефлектор совместно с источником света выполнен с возможностью поворота относительно вертикальной либо горизонтальной оси с фиксацией его в положении "ближнего" света, при котором поток параллельных лучей отражается от стопы пластин, или в положении "дальнего" света, при котором поток параллельных лучей непосредственно направляется на дорогу. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Противоослепляющая фара, содержащая источник света, близкий по размеру к точечному, помещенный в фокус рефлектора, имеющего форму параболоида вращения, отличающаяся тем, что поток параллельных между собой лучей, отраженных от рефлектора, перед тем как быть направленным на объект освещения, претерпевает отражение под углом Брюстера от стопы плоских, параллельных между собой пластин прозрачного диэлектрика, после чего отраженный линейно поляризованный поток света используется для освещения дорожного полотна, причем толщины пластин и воздушные зазоры между ними намного больше длин волн видимого света. 2. Фара по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве диэлектрика используется оптически прозрачное стекло. 3. Фара по п. 1, отличающаяся тем, что рефлектор совместно с источником света выполнен с возможностью поворота относительно вертикальной либо горизонтальной оси с фиксацией его в двух положениях - "ближнего" либо "дальнего" света, причем в положении "ближнего" света поток параллельных лучей отражается от стопы пластин, а при "дальнем" свете непосредственно направляется на дорогу.