ФАРА БЛИЖНЕГО СВЕТА Российский патент 2017 года по МПК F21S8/10 

Изобретение относится к осветительным устройствам, предназначенным для транспортных средств.

Известна фара ближнего света, содержащая корпус с внутренней полостью, светодиодный источник света, плоско-выпуклую линзу и тонкую пластину, при этом светодиодный источник света расположен во внутренней полости корпуса, главная оптическая ось линзы совпадает с оптической осью фары, плоская поверхность линзы перпендикулярна оптической оси фары, а выпуклая поверхность линзы направлена от светодиодного источника света, тонкая пластина закреплена во внутренней полости корпуса перпендикулярно оптической оси фары между светодиодным источником света и линзой, при этом верхняя кромка тонкой пластины выполнена в виде ломаной линии, состоящей из двух прямолинейных отрезков, один из которых расположен горизонтально, а другой наклонен вниз под углом 15° к горизонту [патент на полезную модель №203464125, КНР, МПК F21S 8/10, Low beam optical system of LED (Light-Emitting Diode) automotive headlamp / Jiang Xiangdong и др., 05.03.2014].

В известной фаре светодиод источника света закреплен таким образом, что его оптическая ось перпендикулярна оптической оси фары. Для того чтобы направить излучаемые светодиодом лучи света на линзу, фара снабжена эллиптическим отражателем, в фокусе которого расположен светодиод. Наличие отражателя усложняет конструкцию фары, увеличивает ее размеры и снижает надежность ее работы.

Известна также фара ближнего света, содержащая корпус с внутренней полостью, светодиодный источник света, плоско-выпуклую линзу и тонкую пластину со сквозным пазом, при этом светодиодный источник света выполнен в виде одного мощного светодиода, плата которого закреплена во внутренней полости корпуса перпендикулярно оптической оси фары, главная оптическая ось линзы совпадает с оптической осью фары, плоская поверхность линзы перпендикулярна оптической оси фары, выпуклая поверхность линзы направлена от источника света, тонкая пластина со сквозным пазом закреплена во внутренней полости корпуса перпендикулярно оптической оси фары между источником света и линзой, при этом нижняя кромка сквозного паза тонкой пластины выполнена в виде ломаной линии, состоящей из двух прямолинейных отрезков, один из которых расположен горизонтально, а другой наклонен вниз под углом 15° к горизонту [патент на изобретение №101556013, КНР, МПК F21S 8/10, Projection-type high-power LED automobile dipped headlight and manufacturing technique thereof / Zhengqing Du и др., 14.10.2009] - прототип.

ГОСТ Ρ 41.5-99 предписывает вид и положение светотеневой границы, создаваемой пучком света, излучаемым фарой ближнего света, на вертикальном экране, удаленном от фары на 25 м. Эта светотеневая граница должна быть либо в виде горизонтально расположенной прямой линии, либо в виде ломаной линии, состоящей из двух лучей, один из которых должен быть расположен горизонтально, а другой подниматься вверх под углом 15° к горизонту. Требованиям безопасной езды лучше отвечают фары, излучающие пучок света, создающий на экране светотеневую границу в виде ломаной линии. Такой пучок света лучше освещает обочину дороги. В известной фаре вид и положение светотеневой границы определяется профилем и положением нижней кромки сквозного паза тонкой пластины. Для получения четко выраженной светотеневой границы в виде ломаной линии тонкая пластина со сквозным пазом должна быть расположена в плоскости, проходящей через фокус линзы. В то же время, для того чтобы обеспечить требуемый ГОСТ Ρ 41.5-99 уровень освещенности экрана, светодиод источника света должен находиться вблизи фокуса линзы, чтобы выходящие из фары лучи света располагались под небольшими углами к оптической оси фары. Поэтому выходящий из известной фары пучок света имеет малый угол расхождения лучей в вертикальной плоскости. Вследствие этого такой пучок света плохо освещает дорогу вблизи транспортного средства, что снижает эксплуатационные свойства фары.

Кроме того, для повышения мощности излучаемого фарой светового потока известная фара снабжена светоотражающим кольцом, установленным во внутренней полости корпуса соосно с оптической осью фары между источником света и тонкой пластиной со сквозным пазом. Однако светоотражающая внутренняя поверхность этого светоотражающего кольца выполнена в виде цилиндра, вследствие чего часть лучей, попавших на эту поверхность, отражаются от нее под углами, близкими к 90°, и не выходят из фары. Поэтому мощность светового потока увеличивается незначительно, что вынуждает устанавливать в фару более мощный светодиод. Это увеличивает энергопотребление фары и снижает ее коэффициент полезного действия.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, - создание фары, которая наряду с выполнением требований, установленных ГОСТ Ρ 41.5-99, обеспечивает освещение дороги вблизи транспортного средства, а также повышение коэффициента полезного действия фары.

Для решения этой задачи фара ближнего света, содержащая корпус с внутренней полостью, светодиодный источник света, плоско-выпуклую линзу и тонкую пластину со сквозным пазом, при этом светодиодный источник света выполнен в виде одного мощного светодиода, плата которого закреплена во внутренней полости корпуса перпендикулярно оптической оси фары, главная оптическая ось линзы совпадает с оптической осью фары, плоская поверхность линзы перпендикулярна оптической оси фары, выпуклая поверхность линзы направлена от источника света, тонкая пластина со сквозным пазом закреплена во внутренней полости корпуса перпендикулярно оптической оси фары между источником света и линзой, при этом нижняя кромка сквозного паза тонкой пластины выполнена в виде ломаной линии, состоящей из двух прямолинейных отрезков, один из которых расположен горизонтально, а другой наклонен вниз под углом 15° к горизонту, согласно изобретению снабжена второй тонкой пластиной, вставкой и, по меньшей мере, одним дополнительным светодиодом. При этом вторая тонкая пластина закреплена во внутренней полости корпуса перпендикулярно оптической оси фары в непосредственной близости от плоской поверхности линзы и выполнена в виде плоского кольца с поперечной горизонтально расположенной перегородкой, причем верхняя кромка поперечной перегородки второй тонкой пластины расположена ниже самой нижней точки наклоненного вниз прямолинейного отрезка нижней кромки сквозного паза тонкой пластины со сквозным пазом, а нижняя кромка поперечной перегородки второй тонкой пластины образует щель со стенками корпуса. Вставка закреплена во внутренней полости корпуса в нижней его части между тонкой пластиной со сквозным пазом и второй тонкой пластиной, имеет плоскую поверхность A, расположенную под углом к горизонту, и загнутый вниз козырек. Дополнительные светодиоды закреплены на плоской поверхности A вставки под упомянутым козырьком и выше плоскости, проходящей через фокус линзы и нижнюю кромку поперечной перегородки второй тонкой пластины.

Для повышения коэффициента полезного действия фары она снабжена светоотражающим кольцом, установленным во внутренней полости корпуса соосно с оптической осью фары между источником света и тонкой пластиной со сквозным пазом, при этом светоотражающее кольцо имеет светоотражающую внутреннюю поверхность, выполненную в виде усеченного конуса, направленного меньшим основанием к источнику света, причем основания усеченного конуса выполнены в виде овалов, большие оси которых расположены горизонтально.

Для облегчения настройки положения фары на транспортном средстве тонкая пластина со сквозным пазом закреплена в таком положении, в котором точка пересечения горизонтального и наклоненного вниз прямолинейных отрезков нижней кромки ее сквозного паза находится на оптической оси фары, а мощный светодиод источника света закреплен в таком положении, в котором его оптическая ось совпадает с оптической осью фары.

Для получения четко выраженной верхней границы светового пучка тонкая пластина со сквозным пазом расположена в плоскости, проходящей через фокус линзы.

При этом выпуклая поверхность линзы выполнена либо сферической, либо эллиптической, либо параболической.

Технический результат, обеспечиваемый предлагаемым изобретением, заключается в создании дополнительного пучка света, освещающего дорогу вблизи транспортного средства.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 изображена предлагаемая фара, продольный разрез; на фиг. 2 - вид A по фиг. 1, при этом линза не показана; на фиг. 3 - разрез Б-Б по фиг. 1; на фиг. 4 - рисунок SB_8a приложения 4 ГОСТ Ρ 41.5-99; на фиг. 5 - зоны освещенности, создаваемые предлагаемой фарой на вертикальном экране.

Фара ближнего света содержит корпус 1 с внутренней полостью, светодиодный источник света, плоско-выпуклую линзу 2, тонкую пластину 3 со сквозным пазом 4, вторую тонкую пластину 5, вставку 6 и дополнительные светодиоды 7.

Светодиодный источник света выполнен в виде одного мощного светодиода 8, плата 9 которого закреплена во внутренней полости корпуса 1 перпендикулярно оптической оси О фары. Мощный светодиод 8 закреплен в таком положении, в котором его оптическая ось совпадает с оптической осью O фары.

Главная оптическая ось линзы 2 совпадает с оптической осью O фары. Плоская поверхность B линзы 2 перпендикулярна оптической оси O фары. Выпуклая поверхность линзы 2 направлена от источника света и выполнена либо сферической, либо эллиптической, либо параболической. По сравнению со сферической, эллиптическая и параболическая формы выпуклой поверхности позволяют уменьшить наружный диаметр линзы и фары в целом.

Тонкая пластина 3 со сквозным пазом 4 закреплена во внутренней полости корпуса 1 между светодиодным источником света и линзой 2. Эта пластина расположена в плоскости C, проходящей через фокус линзы 2 перпендикулярно оптической оси O фары.

Нижняя кромка сквозного паза 4 тонкой пластины 3 выполнена в виде ломаной линии, состоящей из двух прямолинейных отрезков, один из которых (D) расположен горизонтально, а другой (Е) наклонен вниз под углом 15° к горизонту. При этом тонкая пластина 3 закреплена в таком положении, в котором точка пересечения прямолинейных отрезков D и Ε находится на оптической оси O фары.

Светоотражающее кольцо 10 установлено во внутренней полости корпуса 1 соосно с оптической осью O фары между источником света и тонкой пластиной 3. Светоотражающее кольцо 10 имеет светоотражающую внутреннюю поверхность F, выполненную в виде усеченного конуса, направленного меньшим основанием к источнику света. Основания усеченного конуса светоотражающей внутренней поверхности F выполнены в виде овалов, большие оси которых расположены горизонтально.

Вторая тонкая пластина 5 закреплена в корпусе перпендикулярно оптической оси O фары в непосредственной близости от плоской поверхности B линзы 2. Вторая тонкая пластина 5 выполнена в виде плоского кольца с поперечной горизонтально расположенной перегородкой 11, верхняя G и нижняя H кромки которой расположены горизонтально. Верхняя кромка G перегородки 11 расположена ниже самой нижней точки 12 наклоненного вниз прямолинейного отрезка Ε нижней кромки сквозного паза 4 тонкой пластины 3. Нижняя кромка Η перегородки 11 образует щель 13 со стенками корпуса 1.

Вставка 6 закреплена во внутренней полости корпуса 1 в нижней его части между тонкой пластиной 3 и второй тонкой пластиной 5. Вставка 6 имеет плоскую поверхность A, расположенную под углом к горизонту, и загнутый вниз козырек 14.

Дополнительные светодиоды 7 закреплены на плоской поверхности A вставки 6 под козырьком 14. Дополнительные светодиоды 7 закреплены выше плоскости K, проходящей через фокус линзы 2 и нижнюю кромку H поперечной перегородки 11. За счет этого лучи света 15, 16, излучаемые дополнительными светодиодами 7, пройдя через щель 13 между нижней кромкой H перегородки 11 и стенками корпуса 1 и преломившись на плоской и выпуклой поверхностях линзы 2, после выхода из фары идут ниже и под острым углом к горизонтальной плоскости L, проходящей через нижнюю кромку H перегородки 11.

Работает фара следующим образом.

При подаче напряжения на мощный светодиод 8 последний излучает свет. Лучи света 17, 18, прошедшие выше нижней кромки сквозного паза 4 тонкой пластины 3, и преломившись на плоской и выпуклой поверхностях линзы 2, после выхода из фары идут под острыми углами к оптической оси O фары и формируют на вертикальном экране, расположенном в 25 м от фары, зону освещенности M (см. фиг. 5), соответствующую зонам освещенности I, II, IV, указанным в приложении 4 к ГОСТ Ρ 41.5-99 (см фиг. 4). Лучи, отразившиеся от светоотражающей поверхности F светоотражающего кольца 10, увеличивают уровень освещенности в зоне M и увеличивают общую площадь зоны освещенности за счет добавления к ней зоны N.

Поскольку тонкая пластина 3 расположена в плоскости C, проходящей через фокус линзы 2, то на вертикальном экране нижняя кромка сквозного паза 4 создает четко выраженную линию светотеневой границы. При этом прямолинейный отрезок D нижней кромки сквозного паза 4 создает на вертикальном экране горизонтально расположенную линию Ρ светотеневой границы, а прямолинейный отрезок Ε создает линию R светотеневой границы, поднимающуюся вверх под углом 15° к горизонту.

Лучи света 15, 16, излучаемые дополнительными светодиодами 7, после выхода из фары идут под отрицательными острыми углами к горизонтальной плоскости L, проходящей через нижнюю кромку H перегородки 11 второй тонкой пластины 5, и освещают дорогу вблизи транспортного средства. Лучи света 15, 16 еще больше увеличивают общую площадь зоны освещенности, добавляя к ней зону S.

Козырек 14 препятствует попаданию лучей, излучаемых дополнительными светодиодами 7, на линзу 2 выше верхней кромки G поперечной перегородки 11.

Изобретение относится к области светотехники и предназначено для использования в транспортных средствах. Техническим результатом является повышение коэффициента полезного действия фары. Фара ближнего света содержит корпус (1) с внутренней полостью, светодиодный источник света, плоско-выпуклую линзу (2), тонкую пластину (3) со сквозным пазом (4) и светоотражающее кольцо (10). Светодиодный источник света выполнен в виде одного мощного светодиода (8), плата (9) которого закреплена во внутренней полости корпуса (1) перпендикулярно оптической оси O фары. Нижняя кромка сквозного паза (4) тонкой пластины (3) выполнена в виде ломаной линии, состоящей из двух прямолинейных отрезков, один из которых расположен горизонтально, а другой наклонен вниз под углом 15° к горизонту. С целью создания дополнительного пучка света, освещающего дорогу вблизи транспортного средства, фара снабжена второй тонкой пластиной (5), вставкой (6) и дополнительными светодиодами (7). Вторая тонкая пластина (5) выполнена в виде плоского кольца с поперечной горизонтально расположенной перегородкой (11). Нижняя кромка Н перегородки (11) образует щель (13) со стенками корпуса (1). Вставка (6) закреплена во внутренней полости корпуса (1) в нижней его части между тонкой пластиной (3) со сквозным пазом и второй тонкой пластиной (5). Дополнительные светодиоды (7) закреплены на плоской поверхности A вставки (6) под козырьком (14) и выше плоскости K, проходящей через фокус линзы (2) и нижнюю кромку Н поперечной перегородки (11). 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Фара ближнего света, содержащая корпус с внутренней полостью, светодиодный источник света, плоско-выпуклую линзу и тонкую пластину со сквозным пазом, при этом светодиодный источник света выполнен в виде одного мощного светодиода, плата которого закреплена во внутренней полости корпуса перпендикулярно оптической оси фары, главная оптическая ось линзы совпадает с оптической осью фары, плоская поверхность линзы перпендикулярна оптической оси фары, выпуклая поверхность линзы направлена от источника света, тонкая пластина со сквозным пазом закреплена во внутренней полости корпуса перпендикулярно оптической оси фары между источником света и линзой, при этом нижняя кромка сквозного паза тонкой пластины выполнена в виде ломаной линии, состоящей из двух прямолинейных отрезков, один из которых расположен горизонтально, а другой наклонен вниз под углом 15° к горизонту, отличающаяся тем, что она снабжена второй тонкой пластиной, вставкой и по меньшей мере одним дополнительным светодиодом, при этом вторая тонкая пластина закреплена во внутренней полости корпуса перпендикулярно оптической оси фары в непосредственной близости от плоской поверхности линзы и выполнена в виде плоского кольца с поперечной горизонтально расположенной перегородкой, причем верхняя кромка поперечной перегородки второй тонкой пластины расположена ниже самой нижней точки наклоненного вниз прямолинейного отрезка нижней кромки сквозного паза тонкой пластины со сквозным пазом, а нижняя кромка поперечной перегородки второй тонкой пластины образует щель со стенками корпуса, вставка закреплена во внутренней полости корпуса в нижней его части между тонкой пластиной со сквозным пазом и второй тонкой пластиной, имеет плоскую поверхность А, расположенную под углом к горизонту, и загнутый вниз козырек, а дополнительные светодиоды закреплены на плоской поверхности А вставки под упомянутым козырьком и выше плоскости, проходящей через фокус линзы и нижнюю кромку поперечной перегородки второй тонкой пластины.

2. Фара по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена светоотражающим кольцом, установленным во внутренней полости корпуса соосно с оптической осью фары между источником света и тонкой пластиной со сквозным пазом, при этом светоотражающее кольцо имеет светоотражающую внутреннюю поверхность, выполненную в виде усеченного конуса, направленного меньшим основанием к источнику света, причем основания усеченного конуса выполнены в виде овалов, большие оси которых расположены горизонтально.

3. Фара по п. 1, отличающаяся тем, что тонкая пластина со сквозным пазом закреплена в таком положении, в котором точка пересечения горизонтального и наклоненного вниз прямолинейных отрезков нижней кромки ее сквозного паза находится на оптической оси фары, а мощный светодиод источника света закреплен в таком положении, в котором его оптическая ось совпадает с оптической осью фары.

4. Фара по п. 1, отличающаяся тем, что тонкая пластина со сквозным пазом расположена в плоскости, проходящей через фокус линзы.

5. Фара по п. 1, отличающаяся тем, что выпуклая поверхность линзы выполнена либо сферической, либо эллиптической, либо параболической.