ФАРА ГОЛОВНОГО СВЕТА МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ УНИВЕРСАЛЬНАЯ Российский патент 2015 года по МПК F21S8/10 B60Q1/04 

Область техники

Изобретение относится к области осветительных приборов на твердотельных полупроводниковых источниках света, а именно к фарам головным многофункциональным (ФГМ), и предназначено для применения на транспортных средствах (ТС). Изобретение может устанавливаться на транспортные средства (автомобиль, автобус, грузовой автомобиль, тягач) как дополнительное освещение, а на такие ТС как пожарные машины, военные машины, машины МВД, машины МЧС, дрезины РЖД и т.д. в качестве основного и дополнительного освещения. Кроме того, изобретение может использоваться в качестве осветительного прибора в промышленности и народном хозяйстве.

Уровень техники

На сегодняшний день твердотельные полупроводниковые источники света, используемые первоначально в боковых и задних гибридных фонарях автомобилей, наряду с традиционными источниками света, нашли широкое применение в фарах транспортных средств уже для головного освещения [2]. Заявляемое изобретение, а также уровень техники (в основном) для него будут указаны для классификационной группы «Массив СИД (светоизлучающий диод) + оптический элемент» согласно классификации, приведенной в исследовании [2].

Так, известен ряд аналогов:

- патент на изобретение RU 2202731 C2, F21V 5/00, G08G 1/095 13.12.2000;

- патент на изобретение RU 2266466 C1, F21S 8/10, 30.04.2004;

- патент на изобретение RU 2274801 C2, F21S 8/10, F21Y 101/00 05.12.2003,

в которых в целях обеспечения высокой степени концентрации светового потока в узком пучке излучения используются линзы Френеля с совпадением оптических осей линз и светодиодов, светящие центры которых установлены в фокусе каждой линзы. К этому же ряду аналогов, близких по компоновочным решениям, относится и устройство:

- патент на изобретение RU 2438067 C2, F21S 8/00, 29.11.2007,

предназначенное для применения на транспортных средствах. Для реализации отдельных огней ФГМ используются узкоградусные светодиоды с двойным углом рассеяния для белого света (ближний свет - 2Θ_0,5=(2±0,5)°, 2Θ_0,01=(3±0,5)° и дальний свет 2Θ_0,5=4-8°), а светораспределение фары формируют линзовыми рассеивателями и/или призматическими элементами, являющимися одновременно защитным стеклом каждого или группы светодиодов либо поворотом оптических осей светодиодов. Светодиоды могут быть подключены к электронным преобразователям с возможностью автономного дистанционного включения и функционирования.

Недостатком группы аналогов является сложность конструкции фар, отчасти обусловленной дополнительными функциями по светомаскировке.

Другой группой аналогов являются решения:

- патент RU 118590 U1, B60Q 1/04, 12.01.2012;

- патент RU 124479 U1, B60Q 1/04, 06.03.2012;

- патент RU 124638 U1, B60Q 1/04, 21.05.2012;

- патент RU 124639 U1, B60Q 1/04, 21.05.2012;

- патент RU 124640 U1, B60Q 1/04, 21.05.2012;

- патент RU 131678 U1, B60Q 1/04, F21S 2/00, 08.11.2012,

характеризуемые тем, что содержат корпус, имеющий установленную на корпусе посредством резьбового соединения прозрачную крышку для вывода через нее из корпуса светового потока, испускаемого установленным внутри корпуса световым модулем, имеющим, по крайней мере, один светодиод и, по крайней мере, одну фокусирующую систему, при этом корпус снабжен средствами его фиксации в угловом положении посредством регулятора положения, который, в случае реализации по патенту RU 124640 U1, содержит П-образный кронштейн, вертикальные полочки которого установлены на боковинах корпуса с возможностью поворота и закрепления вокруг установочной оси, связанной с корпусом, при этом горизонтальная полочка кронштейна имеет средства для ее поворота вокруг оси, перпендикулярной оси поворота корпуса вокруг установочной оси.

Указанная группа решений позволяет существенно упростить конструкцию, а также быстро сменить прозрачную защитную часть фары в случае ее повреждения. Кроме того, фара по патенту RU 124640 U1 отличается регулировкой ее положения в двух плоскостях. Однако для данной группы аналогов нет указаний по реализации света фар под требования, например, ГОСТ Р 41.20-99 [1].

Обе группы аналогов содержат дополнительно защитное стекло фары (в решении RU 2438067 C2 - основное защитное стекло 5, наряду с защитными стеклами одного или группы светодиодов).

За прототип заявляемого изобретения, в части основного освещения, принято решение по документу RU 2438067 C2.

Технической задачей заявляемого изобретения является упрощение конструкции фары и снижение ее стоимости. Попутно решаются задачи:

- улучшения качества освещения для повышения безопасности дорожного движения: большее расстояние, освещаемое в режиме ближнего света; мгновенный запуск в отличие от ксеноновых ламп (использование ксенона в фарах дальнего света невозможно, т.к. ксенон разгорается 3-8 секунд, использование ксеноновых ламп в стандартной оптике под галогенные лампы запрещено правилами дорожного движения);

- экономии топлива за счет снижения установленной мощности.

Сущность изобретения

Сущность изобретения заключается:

- в интегрировании защитного экрана-рассеивателя фары и оптики фары в одном элементе;

- в использовании модульной оптики на основе линз, при этом требуемые КСС (кривые силы света) дальнего и ближнего света или каждого из них в отдельности достигаются путем:

- размещения части твердотельных источников света, например, светодиодов, на оптических осях линз - дальний свет;

- размещения твердотельных источников света со смещением вверх или со смещением вверх и частично влево по ходу движения относительно оптических осей линз - ближний свет; для левостороннего движения, вправо - для правостороннего.

- в использовании одного типа твердотельных источников света;

- в размещении твердотельных источников света на одной поверхности светового модуля;

- в вертикальном относительно поверхности светового модуля ориентировании оптических осей твердотельных источников света;

- в использовании одной поверхности модульной оптики;

- в использовании твердотельных источников света с углом ½ яркости = 20-150°.

Таким образом, технический результат достигается тем, что для формирования оптических свойств изделия используется световой модуль с расположением источников света в одной плоскости и модульная оптика, совмещенная с защитным экраном-рассеивателем фары, линзы которой расположены также в одной плоскости. Требуемых мощности и КСС добиваются путем смещения источников света или источника света относительно линз или линзы модульной оптики.

При этом количество линз не обязательно равно количеству твердотельных полупроводниковых источников света, более того в области одной линзы может располагаться несколько источников света, а в некоторых случаях под некоторыми линзами может и не быть источников - это зависит от требуемой мощности прибора и требуемой КСС. Более того, могут использоваться как один твердотельный полупроводниковый источник света совместно с линзами или линзой модульной оптики, так и одна линза с одним или несколькими источниками света. Таким образом, источники света в зависимости от требуемой мощности и КСС располагаются на световом модуле со смещением относительно оптических осей линз, на оптических осях линз, на оптических осях линз в их фокусах или близко к ним.

Смещение источников света относительно линз также зависит от необходимой КСС: если это фара ближнего света или ближний плюс дальний - то смещение требуется. Если эта фара работает в режиме дополнительного освещения к ближнему свету - то не обязательно.

Экран-рассеиватель фары может содержать и одну линзу необходимого размера с размещенным под ней необходимым количеством светодиодов, поэтому используется минимум одна линза. Таким образом, одна линза может обслуживать группу источников света или один источник света может работать с несколькими линзами модульной оптики экрана-рассеивателя.

Предлагаемое техническое решение позволяет получить максимальный КПД, т.к. максимум светового потока светодиодов выходит по световой оси и близ нее.

Наличие всего одной среды формирования КСС (только одна из линз групповой оптики) позволяет добиться минимальных потерь, в прототипе RU 2438067 C2 их три (отражатель и две линзы).

Использование одинаковых твердотельных источников света (унификация) способствует снижению стоимости изделия, в сравнении с прототипом, в котором используются разные светодиоды.

В прототипе предусмотрен поворот оптических осей светодиодов для ближнего света, что усложняет конструкцию, в предлагаемом решении оптические оси одинаково вертикально (относительно поверхности светового модуля) ориентированы.

Фара, по заявляемому изобретению, может иметь взрывозащищенное исполнение, обеспечиваемое за счет заливки светового модуля и внутреннего блока источника питания электротехническим компаундом.

Фара, по заявляемому изобретению, может комплектоваться внешним источником питания для быстрой замены в случае выхода прибора из строя, потому как источник питания имеет меньший ресурс по сравнению со светоизлучающей частью.

Подача питания на блок источника питания осуществляется с возможностью дистанционного включения. Более того, может осуществляться раздельная подача питания на группу источников или на один источник ближнего света и группу источников или на один источник дальнего света.

Фара, по заявляемому изобретению может использоваться в виде светового прибора ближнего света - в этом случае источники света смещаются относительно оптических осей линз; дальнего света - источники света находятся на оптических осях соответствующих линз; ближнего и дальнего - используется расположение источников света первого и второго случаев.

При использовании заявляемого изобретения на железнодорожном транспорте, в метрополитене, на автомобилях в качестве фары-искателя, на автомобилях в качестве фары дальнего света, т.е. в случаях, когда необходим узконаправленный свет, в основном источники света фары находятся на оптических осях соответствующих линз, а именно в их фокусах или близко к ним.

Для защиты от механических повреждений экран-рассеиватель может выполняться из ударопрочного материала, например поликарбоната.

Фара, по заявляемому изобретению может выполняться по форме прямоугольника, или квадрата, или круга.

Перечень чертежей

Изобретение поясняется следующими графическими материалами, представленными на фиг.1-6:

Фиг.1 - Фара, вид в аксонометрии спереди;

Фиг.2 - Фара, вид в аксонометрии сзади;

Фиг.3 - Фара, вид спереди;

Фиг.4 - Фара, поперечный разрез;

Фиг.5 - Фара, вид спереди, корпус условно не показан;

Фиг.6 - Фара, вид в аксонометрии, экран-рассеиватель условно не показан.

Перечень позиций, указанных на фигурах

1 - Корпус фары;

1-1 - Отсек блока питания;

1-2 - Теплорассеивающие ребра корпуса;

2 - Экран-рассеиватель;

2-1 - Линза групповой оптики экрана-рассеивателя;

3 - Световой модуль;

3-1 - Твердотельный источник света светового модуля;

4 - Крепежная П-образная скоба;

4-1 - Отверстие крепления корпуса к П-образной скобе;

5 - Резьбовой элемент крепления;

6 - Элемент крепления скобы к корпусу;

7 - Уплотнительный элемент.

Осуществление изобретения

Изобретение осуществляется следующим образом.

Фара, содержит корпус 1 с теплорассеивающими ребрами 1-2, с отсеком 1-1 блока источника питания 2 и отсеком светового модуля 3. Теплорассеиваюшие ребра 1-2 служат для рассеяния тепла от фары и могут выступать или не выступать за ее габариты или габариты экрана-рассеивателя. Для герметизации внутренних полостей корпуса 1, используется уплотнительный шнур 7.

Экран-рассеиватель 2 содержит линзы 2-1 модульной оптики, как минимум одну, с количеством, необходимым для создания требуемой КСС и требуемого светового потока, который регулируется путем набора или одного источника света необходимой мощности. Для защиты от механических повреждений выполняется из ударопрочного материала.

При этом, при использовании фары на ТС, для получения дальнего света источники света 3-1 располагаются на поверхности светового модуля 3 таким образом, что часть из них оказывается на оптических осях линз 2-1 модульной оптики в их фокусах или близко к ним, а другая часть, для получения ближнего света - со смещением вверх или со смешением вверх и частично влево относительно оптических осей линз 2-1 по ходу движения транспортного средства.

При подаче питания на источники света 3-1, расположенные на оптических осях линз модульной оптики близко к их фокусам, световой поток концентрируется в узком пучке - дальний свет.

При подаче питания на источники света 3-1, расположенные со смещением относительно оптических осей линз модульной оптики, световой поток уходит вниз прижимается к дорожному полотну - ближний свет.

При использовании в других случаях применения требуемые КСС достигаются смещением источников света 3-1 относительно линз 2-1 модульной оптики.

В некоторых случаях для формирования требуемых КСС под одной линзой 2-1 могут располагаться несколько источников света 3-1.

Подача питания на блок источника питания осуществляется с возможностью дистанционного включения.

Крепление фары к конструкциям транспортного средства осуществляется через П-образную скобу 4 с возможностью поворота корпуса относительно оси отверстий 4-1 креплений к скобе и с возможностью поворота фары совместно со скобой. Таким образом, регулирование фары может осуществляться в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.

Литература

1. ГОСТ Р 41.20-99 «Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения автомобильных фар с асимметричными огнями ближнего света и (или) огнями дальнего света, предназначенных для использования с галогенными лампами накаливания (лампы Н4)».

2. Сернов С.П., Балахонов Д.В., Колонтаева Т.В. Современное состояние автомобильной светотехники с несменными источниками света на основе светодиодных технологий // Наука и техника. 2012. №3. С.37-41.

3. Патент на изобретение RU 2202731 C2, F21V 5/00, G08G 1/095, 13.12.2000.

4. Патент на изобретение RU 2266466 C1, F21S 8/10, 30.04.2004.

5. Патент на изобретение RU 2274801 C2, F21S 8/10, F21Y 101/00, 05.12.2003.

6. Патент на изобретение RU 2438067 C2, F21S 8/00, 29.11.2007.

7. Патент RU 118590 U1, B60Q 1/04, 12.01.2012.

8. Патент RU 124479 U1, B60Q 1/04, 06.03.2012.

9. Патент RU 124638 U1, B60Q 1/04, 21.05.2012.

10. Патент RU 124639 U1, B60Q 1/04, 21.05.2012.

11. Патент RU 124640 U1, B60Q 1/04, 21.05.2012.

12. Патент RU 131678 U1, B60Q 1/04, F21S 2/00, 08.11.2012.

Изобретение относится к области осветительных приборов на твердотельных полупроводниковых источниках света, а именно к фарам головным многофункциональным, и предназначено для применения на транспортных средствах. Фара головного света многофункциональная универсальная содержит корпус, световой модуль с твердотельным полупроводниковым источником света, блок источника питания с возможностью дистанционного включения. Защитный экран-рассеиватель выполнен совместно с линзами модульной оптики фары с формированием одной внутренней поверхности. Твердотельные полупроводниковые источники света одного типа или источник света размещаются на одной поверхности светового модуля с вертикальным относительно поверхности светового модуля ориентированием их оптических осей. Для формирования дальнего света часть из них располагается на оптических осях линз модульной оптики в их фокусах или близко к ним. Для формирования ближнего света другая часть размещена со смещением вверх или с размещением вверх и частично влево относительно оптических осей линз модульной оптики по ходу движения транспортного средства для левостороннего движения и вправо - для правостороннего движения. Достигается улучшение качества освещения для повышения безопасности дорожного движения. 21 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Фара головного света многофункциональная универсальная, содержащая корпус, световой модуль с минимум одним твердотельным полупроводниковым источником света, блок источника питания с возможностью дистанционного включения, отличающаяся тем, что защитный экран-рассеиватель выполнен совместно с линзами модульной оптики фары с формированием одной внутренней поверхности; твердотельные полупроводниковые источники света одного типа или источник света размещаются на одной поверхности светового модуля с вертикальным относительно поверхности светового модуля ориентированием их оптических осей, причем для формирования дальнего света часть из них располагается на оптических осях линз модульной оптики в их фокусах или близко к ним, для формирования ближнего света другая часть размещена со смещением вверх или с размещением вверх и частично влево относительно оптических осей линз модульной оптики по ходу движения транспортного средства для левостороннего движения и вправо - для правостороннего движения.

2. Фара по п. 1, отличающаяся тем, что требуемых КСС (кривая силы света) добиваются путем смещения твердотельных полупроводниковых источников света относительно линз модульной оптики защитного экрана-рассеивателя.

3. Фара по п. 1, отличающаяся тем, что корпус выполнен цельнолитым из алюминиевого сплава.

4. Фара по п. 1, отличающаяся тем, что на корпусе изделия имеется минимум одно ребро охлаждения, выступающее или не выступающее за пределы экрана-рассеивателя.

5. Фара по п. 1, отличающаяся тем, что для защиты от влаги и пыли между корпусом и экраном-рассеивателем установлен уплотнитель из эластичного материала.

6. Фара по п. 1, отличающаяся тем, что в экране-рассеивателе имеется минимум одна выпуклая линза.

7. Фара по п. 1, отличающаяся тем, что в экране-рассеивателе имеется минимум одна вогнутая линза.

8. Фара по п. 1, отличающаяся тем, что в экране-рассеивателе имеется минимум одна линза, поверхность которой описана габаритом выпуклой линзы.

9. Фара по п. 1, отличающаяся тем, что выполнена по форме прямоугольника.

10. Фара по п. 1, отличающаяся тем, что выполнена по форме круга.

11. Фара по п. 1, отличающаяся тем, что выполнена по форме квадрата.

12. Фара по п. 1, отличающаяся тем, что твердотельные полупроводниковые источники света имеют угол ½ яркости 20-150°.

13. Фара по п. 1, отличающаяся тем, что имеет возможность включения отдельно ближнего света, отдельно дальнего света, ближнего и дальнего света одновременно.

14. Фара по п. 1, отличающаяся тем, что корпус имеет П-образную скобу с креплением к его боковым сторонам с возможностью поворота относительно оси, проходящей через отверстия креплений, и возможностью поворота совместно со скобой относительно конструктивных элементов транспортного средства.

15. Фара по п. 1, отличающаяся тем, что экран-рассеиватель выполнен из ударопрочного светопропускающего материала, например из поликарбоната.

16. Фара по п. 1, отличающаяся тем, что имеет взрывозащищенное исполнение.

17. Фара по п. 1, отличающаяся тем, что имеет минимум один твердотельный источник света, установленный на оптической оси соответствующей линзы.

18. Фара по п. 1, отличающаяся тем, что имеет минимум один твердотельный источник света, установленный со смещением относительно оптической оси соответствующей линзы.

19. Фара по п. 1, отличающаяся тем, что имеет минимум одну линзу, в проекции которой установлен минимум один твердотельный источник света.

20. Фара по п. 1, отличающаяся тем, что может быть выполнена в виде светового прибора ближнего света или дальнего света.

21. Фара по п. 1, отличающаяся тем, что может быть выполнена в виде светового прибора ближнего и дальнего света.

22. Фара по п. 1, отличающаяся тем, что может быть выполнена в виде светового прибора как фара-искатель.