Модуль фары ближнего света Российский патент 2021 года по МПК B60Q1/04 F21S41/20 F21V11/08 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

Известнафара проекционного типа для транспортных средств, раскрытые в RU2115060C1, 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 H.

Недостатком фары проекционного типа являетсянедостаточная эффективность освещения в зоне дорожных знаков.

Кроме того, из уровня техники известнафара для автомобилей, раскрытая в RU 2071579 C1, 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 в зоне дорожных знаков, 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 высокой силой света зоне III (зона ближнего света) в соответствии с требованиями приложения 4 ГОСТ Ρ 41.5-99 (правила ЕЭК ООН 112).

Техническим результатом изобретения является повышение силы света и эффективности освещения в зоне III в соответствии с требованиями правил ЕЭК ООН 112.

Указанный технический результат достигается за счет того, чтомодуль фары содержит радиатор с платой, соединенный с корпусом, внутри которого последовательно установлены вторичный оптический элемент, экран, содержащий поверхность, ограничивающую световой поток ниже оптической оси, и фокусирующая линза. При этом в полости, расположенной в центре вторичного оптического элемента, расположен по крайней мере один источник света, закрепленный на плате. Причем в указанной поверхности экрана выполнено отверстие, а на поверхности экрана, обращенной к фокусирующей линзе, закреплен дополнительный оптический элемент в виде плоской линзы, закрывающий указанное отверстие.

Дополнительный оптический элемент выполнен матовым.

Поверхностидополнительного оптического элемента выполнены рифлеными.

Дополнительный оптический элемент выполнен матовым и его поверхности выполнены рифлеными.

Отверстие в экране расположено ниже на 1-5 мм ниже верхней поверхности экрана.

Отверстие в экране выполнено прямоугольной формы со скошенным правым верхним углом.

Отверстие в экране выполнено прямоугольной формы со скошенным левым верхним углом.

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 –Продольный разрез модуля фары.

Фиг. 2 – Увеличенный вид продольного разреза модуля фары в месте экрана.

Фиг. 3 –рисунок SB_8a приложения 4 ГОСТ Ρ 41.5-99.

Фиг. 4 – Увеличенный вид на отверстие в экране со стороны поверхности, обращенной к вторичному оптическому элементу для леворульных автомобилей.

1 – фокусирующая линза; 2 – вторичный оптический элемент; 3 –экран; 4 – источник света; 5 – дополнительный оптический элемент; 6 –внутренняя поверхность дополнительного оптического элемента; 7 – внешняя поверхность дополнительного оптического элемента; 8 – отверстие; 9 – радиатор; 10 – плата; 11 – поверхность, ограничивающая световой поток; 12 –оптическая ось.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг. 3 раскрыт эталонный 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 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.

Модуль фары содержит радиатор (9) с платой (10), соединенный с корпусом модуля фары, внутри которого закреплены вторичный оптический элемент (2), экран (3), содержащий поверхность (11), ограничивающую световой поток ниже оптической оси (12), фокусирующая линза (1) и по крайней мере один источник света (4) в виде светодиода, установленный на плате (10), при этом в указанной поверхности выполнено отверстие (8), а на поверхности экрана (3), обращенной к фокусирующей линзе (1), закреплен дополнительный оптический элемент (5) в виде плоской линзы, закрывающий указанное отверстие.

Расстояние от источника света (4) до экрана (3) составляет 37-47 мм, а расстояние от источника света (4) до фокусирующей линзы (1) – 85-100 мм.

Источник света может быть установлен вдоль оптической оси или смещен относительно нее на расстояние, не превышающее размеры кристалла светодиода.

Дополнительный оптический элемент (5) выполнен матовым. Матовость по сравнению с прозрачной поверхностью обеспечивает снижение значения силы света до необходимыхзначений в зоне III. При выполнении элемента (5) прозрачным сила света будет превышать значения максимальной силы света в характерных точках, в которых производятся замеры, т.к. прозрачный элемент (5) пропускает больше света, чем матовый элемент (5).

Поверхность (6)дополнительного оптического элемента (5), обращенную к отверстию (8),и поверхность (7) дополнительного оптического элемента (5), обращенную к фокусирующей линзе (1) выполнены рифлеными (прямое, сетчатое и другие известные виды рифления). Рифление по сравнению с прозрачной поверхностью без рифления, обеспечивает снижение значения силы света до необходимых значений в зоне III. При выполнении элемента (5) с прозрачной поверхностью (без рифления) сила света будет превышать значения максимальной силы света в характерных точках, в которых производятся замеры.

Дополнительный оптический элемент (5) выполнен матовым и его поверхности (6, 7) выполнены рифлеными.

Дополнительный оптический элемент (5) выполнен из стекла, поликарбоната, полиметилметакрилата, полистирола, акрила и других прозрачных или полупрозрачных материалов. Толщина дополнительного оптического элемента (5) составляет 0,5-3 мм. Выбор значения толщины зависит от вида материала дополнительного оптического элемента (5), имеющие различные характеристики светопропускания.

Отверстие (8)в экране (3), а именно, верхняя поверхность отверстия,расположено ниже на 1-5 мм ниже верхней поверхности экрана.Отверстие (8) в экране (3) ниже оптической оси (12) обеспечивает необходимую силу света и эффективность освещения в зоне III, т.к. свет, прошедший через фокусирующую линзу (1) не выходит за рамки зоны (III). При выполнении отверстия (8) на расстоянии менее 1 мм, освещаемая поверхность будет выше верхней границы зоны III, что приведет к снижению силы света и ухудшению освещения, ослеплению встречных и попутных автомобилей, а также пешеходов на обочине. При выполнении отверстия (8) на расстоянии более 5 мм граница освещаемой поверхности будет ниже верхней границы зоны III, что приведет к снижению силы света и ухудшению освещения ближним светом (снижается площадь освещения).

На фиг. 4 отверстие (8) в экране (3) выполнено прямоугольной формы имеющее длину 8-16 мм и ширину 2-6 мм. Прямоугольное отверстие (8) выполнено со скошенным правым верхнимуглом, что обеспечивает снижение длины верхней стороны до 4-8 мм, а длины правой стороны до 1-3 мм.Форма и размеры отверстия (8) обеспечивают освещаемую поверхность, соответствующую зоне III, т.е. граница освещаемой поверхность не расположена выше или ниже верхней границы зоны III, что не приводит к снижению силы света, ухудшению освещения, снижению площади освещения, ослеплению встречных и попутных автомобилей.

Для леворульных автомобилей, отверстие (8) в экране (3) выполнено прямоугольной формы со скошенным правым верхним углом. Для праворульных автомобилей, отверстие (8) в экране (3) выполнено прямоугольной формы со скошенным левым верхним углом.

Вторичный оптический элемент (2) 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. Одна часть пучка света проходит над экраном (3) – выше оптической оси (12) и попадает на фокусирующую линзу (1), проходит через фокусирующую линзу (1), где световое пятно пучка света переворачивается на 180 градусов и выходит через наружную поверхность фокусирующей линзы (1), направленной в сторону освещаемого объекта, в результате чего формируется зона освещенности, соответствующая зонам I, II и IV правил ЕЭК ООН 112.Другая часть пучка света попадает на поверхность (11), ограничивающую световой поток, при этом поверхность (11) формирует светотеневую границу. Затем другая часть пучка света проходит через отверстие (8) и дополнительный оптический элемент (5) попадает на фокусирующую линзу (1),проходит через фокусирующую линзу (1), где световое пятно пучка света переворачивается на 180 градусов и выходит через наружную поверхность фокусирующей линзы (1), направленной в сторону освещаемого объекта, в результате чего формируется зона освещенности, соответствующая зоне III правил ЕЭК ООН 112.

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, содержащий поверхность, ограничивающую световой поток ниже оптической оси, фокусирующая линза и по крайней мере один источник света, установленный на плате. В указанной поверхности выполнено отверстие, а на поверхности экрана, обращенной к фокусирующей линзе, закреплен дополнительный оптический элемент в виде матовой линзы с рифленой поверхностью, закрывающий указанное отверстие. Достигается повышение силы света и эффективности освещения в зоне III в соответствии с требованиями правил ЕЭК ООН 112. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Модуль фары, содержащий радиатор с платой, соединенный с корпусом, внутри которого расположены вторичный оптический элемент, экран, содержащий поверхность, ограничивающую световой поток ниже оптической оси, фокусирующая линза и по крайней мере один источник света, установленный на плате, при этом в указанной поверхности выполнено отверстие, а на поверхности экрана, обращенной к фокусирующей линзе, закреплен дополнительный оптический элемент в виде матовой линзы с рифленой поверхностью, закрывающий указанное отверстие.

2. Модуль фары по п. 1, отличающийся тем, что дополнительный оптический элемент выполнен матовым.

3. Модуль фары по п. 1, отличающийся тем, что поверхности дополнительного оптического элемента выполнены рифлеными.

4. Модуль фары по п. 1, отличающийся тем, что дополнительный оптический элемент выполнен матовым и его поверхности выполнены рифлеными.

5. Модуль фары по п. 1, отличающийся тем, что отверстие расположено ниже на 1-5 мм ниже верхней поверхности экрана.

6. Модуль фары по п. 1, отличающийся тем, что отверстие в экране выполнено прямоугольной формы со скошенным правым верхним углом.

7. Модуль фары по п. 1, отличающийся тем, что отверстие в экране выполнено прямоугольной формы со скошенным левым верхним углом.

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