МОДУЛЬ ФАРЫ Российский патент 2021 года по МПК B60Q1/04 F21S41/20 F21V11/14 F21V13/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к осветительным приборам головной автомобильной оптики и может быть использовано для освещения поверхности дороги в фарах автомобилей, как в качестве основного, так и дополнительного освещения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известна фара проекционного типа для транспортных средств, раскрытые в RU 2115060 С1, опубл. 10.07.1998. Фара проекционного типа для транспортных средств содержит вогнутый отражатель для интегрирования света, источник света, расположенный в фаре, экран для ограничения верхней части светового пучка, линзу для проецирования контрастного края темной площади экрана на светлом фоне отражателя и рефрактор. При этом перед линзой с диаметром D, удаленной от экрана на расстояние XF, у нижней ее стороны расположен апертурный отражатель, имеющий отражающую поверхность, которая удалена от оси фары на расстояние Н.

Недостатком фары проекционного типа является недостаточная эффективность освещения поверхности.

Кроме того, из уровня техники известна фара для автомобилей, раскрытая в RU 2071579 С1, опубл. 10.01.1997, прототип. Фара для автомобилей содержит рефлектор вогнутой формы, источник света цилиндрической формы, расположенный внутри рефлектора, экран, экранирующий нижнюю часть рефлектора и источник света и линзу, отображающую рефлектор, источник света и экран, при этом ось источника света расположена под осью рефлектора, кромка экрана расположена перпендикулярно вертикальной плоскости сечения XY параметра, линза выполнена в виде тела симметричной формы, а верхняя часть рефлектора, образованная кривой, выполнена раскрытой более чем нижняя часть рефлектора, при этом высота Н_П верхней части рефлектора больше, чем высота Н_Д нижней части рефлектора.

К недостаткам раскрытой выше фары можно отнести низкие технологические возможности, заключающиеся в недостаточной эффективности освещения поверхности, а сложность конструкции, большие размеры и масса существенно уменьшают варианты использования и увеличивают затраты на изготовление, так как для создания первичного светового луча рефлектора, требуется нанесение на его поверхность дорогого и недолговечного металлизированного слоя. Так, в известном устройстве источник света затеняет часть отраженного от рефлектора света, что негативно сказывается на КПД оптической системы.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей заявленного изобретения является разработка модуля фары с высоким уровнем освещения поверхности.

Техническим результатом изобретения является повышение оптического КПД и эффективность освещения поверхности.

Указанный технический результат достигается за счет того, что модуль фары содержит радиатор для охлаждения источника света с платой, соединенный с корпусом, внутри которого расположены вторичный оптический элемент, фокусирующая линза, экран, расположенный между вторичным оптическим элементом и фокусирующей линзой, и по крайней мере один источник света в виде светодиода, установленный на плате и в полости вторичного оптического элемента. При этом в экране ниже оптической оси выполнена поверхность, ограничивающая световой поток высотой (шириной) 2-7 мм, между которой образованы верхнее и нижнее отверстия экрана, причем нижнее отверстие экрана со стороны фокусирующей линзы снабжено дополнительным оптическим элементом в виде линзы, имеющим форму прямоугольного треугольника, больший катет которого закрывает нижнее отверстие. Фокусирующая линза выполнена плосковыпуклой, верхняя часть которой выполнена выпуклой, а нижняя часть отсечена ограничительной плоскостью, параллельной оптической оси, и выполнена с рифленой поверхностью.

Расстояние от источника света до экрана составляет 37-47 мм, а расстояние от источника света до линзы - 85-100 мм. Угол между большим катетом и гипотенузой дополнительного оптического элемента составляет 4-12 градусов. Длина большого катета больше нижнего отверстия экрана. Источник света может быть установлен вдоль оптической оси или смещен относительно нее на расстояние, не превышающее размеры кристалла светодиода.

Ограничительная плоскость расположена параллельно оптической оси.

Ограничительная плоскость расположена ниже оптической оси на 4-10 мм.

Вторичный оптический элемент выполнен в виде рефлектора или линзы.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Изобретение будет более понятным из описания, не имеющего ограничительного характера и приводимого со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:

Фиг. 1 - Вид спереди модуля фары.

Фиг. 2 - Продольный разрез модуля фары.

Фиг. 3 - Увеличенный вид продольного разреза модуля фары в месте экрана.

1 - фокусирующая линза; 2 - экран; 3 - вторичный оптический элемент; 4 - источник света; 5 - плата; 6 - дополнительный оптический элемент; 7 - радиатор; 8 - верхняя часть фокусирующей линзы; 9 - нижняя часть фокусирующей линзы; 10 - наружная поверхность экрана; 11 - наружная поверхность дополнительного оптического элемента; 12 - верхнее отверстие экрана; 13 - нижнее отверстие экрана; 14 - ограничительная плоскость; 15 - оптическая ось; 16 - поверхность, ограничивающая световой поток.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Модуль фары содержит радиатор (7) с платой (5), соединенный с корпусом. Внутри корпуса расположены: вторичный оптический элемент (3), фокусирующая линза (1), экран (2) и по крайней мере один источник света (4). При этом в экране (2) ниже оптической оси (15) выполнена поверхность (16), ограничивающая световой поток высотой (шириной) 2-7 мм, между которой образованы верхнее (12) и нижнее (13) отверстия экрана (2), причем нижнее (13) отверстие экрана со стороны фокусирующей линзы (1) снабжено дополнительным оптическим элементом (6) в виде линзы, имеющим форму прямоугольного треугольника, больший катет которого закрывает нижнее отверстие (13). Фокусирующая линза (1) выполнена плосковыпуклой, верхняя часть (8) которой выполнена выпуклой, а нижняя часть (9) отсечена ограничительной плоскостью (14), параллельной оптической оси (15), и выполнена с рифленой поверхностью, т.е. образована из выпуклой линзы, в нижней части которой вырезана выпуклая часть.

Расстояние от источника света (4) до экрана (2) составляет 37-47 мм, а расстояние от источника света (4) до фокусирующей линзы (1) - 85-100 мм.

Угол между большим катетом и гипотенузой дополнительного оптического элемента (6) составляет 4-12 градусов. Длина большого катета больше нижнего отверстия (13) экрана (2). Источник света может быть установлен вдоль оптической оси или смещен относительно нее на расстояние, не превышающее размеры кристалла светодиода.

Нижняя часть (9) фокусирующей линзы (1) выполнена с рифленой поверхностью, рифление может быть выполнено различной геометрии (как показано на фиг. 1), что позволяет направить световой поток в нужные зоны, тем самым обеспечить повышение оптического КПД и эффективность освещения поверхности.

Ограничительная плоскость (14) расположена параллельно оптической оси (15).

Ограничительная плоскость (14) расположена ниже оптической оси на 4-10 мм.

Вторичный оптический элемент (3) выполнен в виде рефлектора или линзы.

Заявленное устройство (модуль фары) работает следующим образом. При подаче напряжения на источник света (4), он начинает излучать свет в виде купола под углом до 130 градусов. Излучаемый свет попадает на вторичный оптический элемент (3) и отражается от него, в результате чего формируется максимально коллиматорный пучок света, который попадает на экран (2), проходит через верхнее (12) и нижнее (13) отверстие экрана и попадает на фокусирующую линзу (1), при этом поверхность (16), ограничивающая световой поток формирует светотеневую границу. Пучок света проходя через верхнее отверстие (12) экрана (2) попадает на верхнюю часть (8) фокусирующей линзы (1), проходит через указанную верхнюю часть (8), где световое пятно пучка света переворачивается на 180 градусов и выходит через наружную поверхность указанной верхней части (8) направленной в сторону освещаемого объекта, в результате чего на освещаемой поверхности формируется четкая форма свето-теневой границы. Пучок света проходя через дополнительный оптический элемент (6), установленный в нижнем отверстии (13) экрана (2) на наружной его поверхности (10) выходит из наружной поверхности (11), попадает на нижнюю часть (9) фокусирующей линзы (1), проходит через указанную нижнюю часть (9) выходит через наружную поверхность указанной нижней части (9), направленной в сторону освещаемого объекта.

Применение дополнительного оптического элемента (6) позволяет дополнительно направить не используемый свет на нижнюю часть (9) фокусирующей линзы (1), в которой не переворачивается световое пятно пучка света, что обеспечивает повышение оптического КПД и эффективность освещения поверхности.

Выполнение фокусирующей линзы (1) плосковыпуклой, верхняя часть (8) которой выполнена выпуклой, а нижняя часть (9) отсечена ограничительной плоскостью (14), параллельной оптической оси (15), и выполнена с рифленой поверхностью, позволяет проходить световому пятну прямо (не переворачиваясь) а также позволяет управлять световым пятном, что обеспечивает повышение оптического КПД и эффективность освещения поверхности. Если на плоско-выпуклой линзе не будет убрана часть выпуклой поверхности, то свет, проходящий через линзу (1) перевернется и пойдет выше светотеневой границы.

При расположении ограничительной плоскости (14) менее 4 мм ниже оптической оси (15) не позволит направить свет в нужное место на освещаемую поверхность, а при расположении более 10 мм существенно сократит количество света, проходящего под выпуклой поверхностью, следовательно, не позволит достичь заявленный технический результат.

При угле между большим катетом и гипотенузой в дополнительном оптическом элементе (6) менее 4 градусов искривление света будет недостаточным для выравнивания лучей, которое обеспечивает направление света в нужное место на освещаемую поверхность, а при угле более 12 градусов большая часть света будет направляться в верхнее отверстие ограничивающего экрана, что не позволяет направить свет в нужное место на освещаемую поверхность, следовательно, не позволит достичь заявленный технический результат.

Выполнение поверхности (16), ограничивающая световой поток ниже оптической оси (15) позволяет увеличить количество света попадающего в верхнее отверстие ограничивающего экрана, что повышает силу света конечной системы, т.к. максимальная сила света обеспечивается светом проходящем через выпуклую поверхность фокусирующей линзы, следовательно, обеспечивается повышение оптического КПД и эффективность освещения поверхности.

При выполнении поверхности (16), ограничивающая световой поток, высотой (шириной) менее 2 мм не позволяем сформировать четкую свето-теневую границу, высотой (шириной) более 7 мм приводит к значительному сокращению нижнего отверстия в ограничивающем экране, что сокращает количество проходящего через него света и как следствие силу света и КПД системы

Изобретение было раскрыто выше со ссылкой на конкретный вариант его осуществления. Для специалистов могут быть очевидны и иные варианты осуществления изобретения, не меняющие его сущности, как оно раскрыта в настоящем описании. Соответственно, изобретение следует считать ограниченным по объему только нижеследующей формулой изобретения.

Изобретение относится к осветительным приборам головной автомобильной оптики и может быть использовано для освещения поверхности дороги в фарах автомобилей как в качестве основного, так и дополнительного освещения. Модуль фары содержит радиатор с платой, соединенный с корпусом, внутри которого расположены вторичный оптический элемент, экран, фокусирующая линза и по крайней мере один источник света, установленный на плате. В экране ниже оптической оси выполнена поверхность, ограничивающая световой поток, между которой образованы верхнее и нижнее отверстия экрана. Нижнее отверстие экрана со стороны фокусирующей линзы снабжено дополнительным оптическим элементом в виде линзы, имеющим форму прямоугольного треугольника, больший катет которого закрывает нижнее отверстие. Фокусирующая линза выполнена плосковыпуклой, верхняя часть которой выполнена выпуклой, а нижняя часть отсечена ограничительной плоскостью параллельно оптической оси и выполнена рифленой поверхностью. Достигается повышение оптического КПД и эффективность освещения поверхности. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Модуль фары, содержащий радиатор с платой, соединенный с корпусом, внутри которого расположены вторичный оптический элемент, экран, фокусирующая линза и по крайней мере один источник света, установленный на плате, при этом в экране ниже оптической оси выполнена поверхность, ограничивающая световой поток, между которой образованы верхнее и нижнее отверстия экрана, причем нижнее отверстие экрана со стороны фокусирующей линзы снабжено дополнительным оптическим элементом в виде линзы, имеющим форму прямоугольного треугольника, больший катет которого закрывает нижнее отверстие, фокусирующая линза выполнена плосковыпуклой, верхняя часть которой выполнена выпуклой, а нижняя часть отсечена ограничительной плоскостью параллельно оптической оси и выполнена с рифленой поверхностью.

2. Модуль фары по п. 1, отличающийся тем, что ограничительная плоскость расположена параллельно оптической оси.

3. Модуль фары по п. 1, отличающийся тем, что ограничительная плоскость расположена ниже оптической оси на 2-7 мм.

4. Модуль фары по п. 1, отличающийся тем, что вторичный оптический элемент выполнен в виде рефлектора или линзы.