CN101322222A - 电灯 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于具有近光束功能的机动车前灯的电灯(1)，所说电灯包括：发射可见光(4)的一个光源(2)；具有外部表面(3’)和内部表面(3”)的用于封闭所述光源(2)的透明外壳(3)；在外壳(3)的外部表面(3’)上提供的至少一个多层结构(7)；其中，基本上呈青白色的第一光(5)直接透过多层结构(7)；基本上呈淡黄色的第二光(6)在多层结构(7)处反射之后透过多层结构(7)；其中，按下述方式提供由非光吸收材料构成的多层结构(7)：在多层结构(7)上反射的一个标准光源A的光的颜色位于CIE 1931 Yxy颜色空间中的一个三角形内，三角形由xy坐标(0.58；0.42)、(0.58；0.30)、和(0.70；0.30)定义，其中的亮度Y范围是2.5≤Y≤17.5，其中，所述的多层结构(7)不吸收任何所发射的可见光(4)。

Description

电灯
技术领域
本发明涉及一种用于具有近光束功能的机动车前灯的电灯。
背景技术
具有近光束功能的机动车前灯在本发明的范围内是指产生亮暗断续区(cut-off)的所有的那些前灯，例如纯近光束前灯、组合的远光束的和近光束前灯、纯雾前灯、组合的近光束的和雾前灯、和曲线照明(curve illumination)前灯。
通常，具有近光束功能的前灯配备能够在所有的空间方向辐射基本上相同颜色的可见光的灯，因此在此情况下通常获得用均匀颜色照明的交通空间。
借助常规的涂层，特别是按已知的方式在电灯上提供的涂层，可以实现相应的期望的和/或需要的光的颜色。
已知的是，在交通空间中，浅蓝色(bluish)光能够较好地受到障碍物例如交通标志的反射，因此可由照明相应交通空间的机动车的驾驶员较好地或者较早地观察到，以致由此通常提高了交通安全性。对比之下，黄色光，对于迎面而来的机动车的驾驶员的部分，将导致较低的眩光灵敏度(glare sensitivity)。
在US6331750B1中公开了一种产生具有多种颜色的光的光源设备，所说光源设备包括发射可见光的一个光源以及一个外壳，所说的外壳具有一个明亮部分和一层二向色材料。光源发射白光，彩色光谱的黄色分量穿过二向色材料，而光谱的蓝色分量通过外壳或灯泡的明亮部分反射回去。于是，灯的一半发射黄色光，灯的另一半发射青白色(bluish-white)光。所述的设备的一个缺点是，外壳处的两个不同部分是必需的，具体来说即一个明亮部分和一个涂层。
在US2005/0212434A1中描述了一种用于反射前灯的灯，所述灯在灯的外壳内有一个光源，灯的外壳包括部分涂层。只在外壳的外部表面的一部分上安排全部所述部分涂层。外壳还有一个区域没有涂层，因此从这一区域主要发出未经过滤的光。部分涂层的一个部分是由吸收涂层形成。其缺点是，在所说灯内消耗或吸收掉这些未经选择的或者不期望出现的光，在这里不期望出现的波长是作为热消耗掉的。
发明内容
本发明的目的是消除上述的缺点。具体来说，本发明的目的就是提供一种电灯，它的配置廉价、小型、简单，借此当实现了近光束功能时在不增加眩光灵敏度的条件下实现了较好的交通安全性。
这个目的是由本发明的权利要求1教导的电灯实现的。在从属权利要求中定义了本发明设备的有益实施例。
因此，提供一种用于具有近光束功能的机动车前灯的电灯，所述的电灯包括：发射可见光的一个光源；具有外部表面和内部表面用于封闭所述光源的透明外壳；在外壳的外部表面上提供至少一个多层结构；其中，基本上呈青白色的第一部分光直接透过多层结构，并且，基本上呈淡黄色(yellowish)的第二部分光，具体来说即呈黄调红(yellowish-red)色的第二部分光，在多层结构上反射之后也透过多层结构，其中按下述方式提供由非光吸收材料构成的多层结构：在多层结构上反射的一个标准光源A发出的光的颜色位于CIE 1931Yxy颜色空间中的一个三角形内，三角形由xy坐标(0.58；0.42)、(0.58；0.30)、和(0.70；0.30)定义，其中的亮度Y范围是2.5≤Y≤17.5，由此所述的多层结构几乎不吸收任何发射的可见光。
本发明的一个优点是，所实现的电灯改善了机动车驾驶员的彩色光可视性，同时在夜间不会干扰其它道路上的参与者。本电灯可应用到照明设备，尤其是可应用到汽车前灯，特别是可应用到摩托车的白天灯泡。这种电灯的主要优点之一是，多层结构同时提供了光束图案的淡黄色调谐光和浅蓝色光。在白天，淡黄色光改善了迎面而来的驾驶员可见度，而在夜间或者在恶劣天气条件下，浅蓝色的调谐光可改善周围区域的可见度。令人惊奇的是已经发现，在所述本发明的多层结构上反射的第二光明显地改善了白天期间机动车信号功能，其中的眩光灵敏度减小了。优选的是，完整的外壳包括了多层结构。于是，就可以在工业批量生产制造过程中高效地制造具有所述多层结构的这种灯。
在电灯操作期间，光源发出可见光，可见光向外壳辐射。所发射的可见白光撞击透明外壳，具体来说就是撞击多层结构，而彩色光谱青白色分量则基本上通过所述的多层结构。所发射的可见光的另一部分，作为包括前灯中浅黄色的第二光，受到了反射。这个第二光在外壳的另一侧，具体来说即在第一反射区的相对侧，透过多层结构。有益的是，所发射的任何可见光都没受到多层结构的阻断，所述的多层结构是由非吸收材料构成的。于是，可以实现没有任何热能积累的电灯。
按照优选实施例，多层结构是一个干扰涂层，包括至少两层，第一层具有高折射率nH，nH≥1.7，第二层具有低折射率nL，nL≤1.6。干扰涂层的层的数目影响反射性质。为了实现第二光的期望的淡黄色，单层的规定数目是必要的。优选的是，第一层定位在外壳的外部表面上。第二层涂敷在第一层上。
按照另一个实施例，多层结构包括一个夹心结构，其中的第一层和第二层是相互交替定位的。第一层可包括Nb2O5和/或TiO2和/或Ta2O5和/或ZrO2和/或HfO2和/或Si3N4。第二层可由SiO2制成。在电灯的一个优选实施例中，多层结构是Nb2O5/SiO2干扰涂层，包括四个第一层和四个第二层。可以肯定的是，层的数目是可以改变的。作为相对较少的层数的结果，这种多层结构的造价相对较低。优选的是，多层结构的厚度要小于5微米。
在本发明的另一个优选实施例中，多层结构是Si3N4/SiO2干扰涂层，具有五个第一层和五个第二层。同样，在这个实施例中，层的数目是可以变化的。为了实现多层结构的期望的反射性质，第一层和第二层的厚度是重要的。优选的是，Nb2O5/SiO2干扰涂层所包括的第一层的厚度T1的范围是8纳米≤T1≤25纳米，第二层的厚度T2的范围是90纳米≤T2≤210纳米。在Si3N4/SiO2干扰涂层的情况下，第一层包括的厚度T1的范围是8纳米≤T1≤25纳米，第二层具有的厚度T2的范围是90纳米≤T2≤200纳米。
进而，优选的是，利用亮暗断续区在一个垂直屏幕上产生灯的照明分布，其中位于亮暗断续区下方的区域(照明区)基本上用第一光照明，在亮暗断续区的区域基本上用第二光照射。
有益的作法是，第一光是离开电灯的峰值波长范围基本上为400纳米-600纳米的一束光。这就意味着，在所述的波长范围内，相对于离开光源的光来说，直接透过的第一光的比例通常是增加了。优选的还有，第二光是离开电灯的一束光，它的峰值波长范围基本上是600纳米-800纳米。换言之，相对于离开光源的光来说，在所述的波长范围内，在多层结构上反射以后离开电灯的第二光的比例通常是增加了。按照本发明的优选实施例，照明区由包括青白色第一光照射。只有很小数量的黄调红色的光穿过多层结构，没有在多层结构上反射。于是，照明区基本上由青白色光照射。因此，可以实现较好的交通安全性，这是因为照明区中的目标可以较早地由纯青白色光识别，其中包括黄调红色的第二光并没有增加眩光区中的眩光灵敏度。
多层结构例如可通过CVD(化学蒸汽淀积)提供，或通过蒸发法提供，具体来说通过PVD(物理蒸汽淀积)提供，或通过溅射提供。此外，多层结构是一个溶胶-凝胶涂层。
上述的部件、以及要求保护的部件、和在所述的实施例中按照本发明要使用的部件，在它们大小、形状、材料选择和技术概念方面，都没有任何特殊的例外，因此可以使用相关领域中已知的选择标准，不受限制。
在从属权利要求和随后的相应附图的描述中公开了本发明目的的附加细节、特征和优点，附图用示范的方式表示了所述的电灯的不同的优选实施例。
附图说明
图1表示电灯的横向剖面图；
图2表示在图1的灯的交通空间中的照明分布；
图3表示按照图1的灯剖面视图III-III；
图4表示计算的作为Nb2O5/SiO2干扰涂层波长的函数的反射光谱；
图5表示计算的作为Si3N4/SiO2干扰涂层波长的函数的反射光谱。
具体实施方式
现在参照图1，其中示出了用于反射前灯的灯1。灯1包括具有外部表面3’和内部表面3”的透明外壳3。发射可见光4的光源2在灯的外壳3的里面。在整个外壳3的外部表面3’上提供多层结构7。多层结构7由非光吸收材料制成。多层结构7是一个干扰涂层，包括一个夹心结构，具有相互交替定位的第一层7’和第二层7”。光源2发射被引导至外壳3的可见白光4，具体来说被引导至多层结构7。光4的一个部分直接透过外壳3和多层结构7，没有受到反射。可见光4的另一个部分在多层结构7上受到反射，多层结构7是由非光吸收材料制成的，其中按下述方式提供多层结构7：在多层结构7处反射的一个标准光源A的光的颜色位于CIE 1931的Yxy颜色空间中的一个三角形内，三角形由x、y坐标(0.58；0.42)、(0.58；0.30)和(0.70；0.30)定义，其中的亮度Y的范围是2.5≤Y≤17.5。如图1所示，受到反射的第二光6透过外壳3和几乎在第一反射区相对侧的多层结构7。
离开电灯1的第一光5包括青白色，它是峰值波长范围基本上从400纳米到600纳米的一束光。第二光6离开电灯1，具有黄调红色，它也是峰值波长范围从600纳米到800纳米的一束光。第一光5和第二光6都被引导至机动车的反射镜，反射镜在这里没有明显表示出来。
图2示意地表示按照本发明的灯1在垂直屏幕上的照明分布10，当按照图1实现近光束功能时垂直屏幕位于机动车的前方。图2包含一个照明区12和一个眩光区13，它们由亮暗断续区11分开。按照本发明，照明区12基本上由第一光5照明，其中的亮暗断续区11的区域基本上由第二光6照明。已经发现，这个黄调红色的第二光6对于迎面而来的驾驶员具有良好的信号效应。
现在参照图3，可以看见，定位在外壳3的外部表面3’上面的多层结构7包括多个层7’、7”，它们是干扰涂层7’、7”。在这个实施例中，多层结构7包括八层7’、7”，借此第一和第二层7’、7”的位置相互交替。第一层7’包括Nb2O5，第二层7”由SiO2制成。表I表示八层Nb2O5/SiO2的多层结构7的组合。
表I：
Nb2O5/SiO2的多层结构实施例
  层   材料   折射率   厚度(纳米)
  1   Nb2O5   2.39   10.5
  2   SiO2   1.46   203.0
  3   Nb2O5   2.39   18.9
  4   SiO2   1.46   200.6
  5   Nb2O5   2.39   18.1
  6   SiO2   1.46   194.4
  7   Nb2O5   2.39   21.8
  8   SiO2   1.46   102.4
表II：
Si3N4/SiO2多层结构实施例
  层   材料   折射率   厚度(纳米)
  1   Si3N4   2.05   10.8
  2   SiO2   1.46   190.8
  3   Si3N4   2.05   21.7
  4   SiO2   1.46   190.8
  5   Si3N4   2.05   21.7
  6   SiO2   1.46   190.8
  7   Si3N4   2.05   21.7
  8   SiO2   1.46   190.8
  9   Si3N4   2.05   21.7
  10   SiO2   1.46   95.4
图4表示的是按照表I的多层结构7的反射性质。多层结构7在波长范围从400纳米到≤580纳米的反射R满足关系R≤10％。于是，基本上浅蓝色的光通过多层结构7，在电灯1中没有受到反射。在这个实施例中，在多层结构7处受到反射的第二光6是由彩色坐标(0.643；0.345)和Y＝9.9确定的。按照图4，受到反射的具有黄调红色的第二光6的反射值明显大于浅蓝色的光的反射值。例如，700纳米左右的波长范围中的平均值反射约为40％，这就意味着，大约60％的第二光6透过多层结构7，并在到机动车的反射镜的方向离开电灯1。
在表II中，表示的是可替换的多层结构7。多层结构7包括十层7’、7”，其中第一层7’是Si3N4，第二层7”由SiO2制成。在图5中表示的是这个干扰涂层7的计算的反射光谱，它包括的反射特性与表I的多层结构7类似。在这个实施例中，通过彩色坐标(0.646；0.343)和亮度Y＝10.0来确定受到反射的第二光6。
按照表I和表II所述的两个多层结构7都包括具有高折射率nH的第一层7’和具有低折射率nL的第二层7”。实现期望的反射特性的另一个重要的参数是在表I和表II中表示的每一层7’、7”的厚度。
本发明的保护范围不限于在这里给出的例子。在每个新颖的特征和每个特征的组合中实施本发明。在权利要求中的附图标记不限制它的保护范围。
附图标记列表
1电灯
2光源
3透明外壳
3’外部表面
3”内部表面
4可见光
5第一光
6第二光
7多层结构
7’第一层
7”第二层
10照明分布
11亮暗断续区
12照明区
13眩光区

Claims (13)

1、一种用于具有近光束功能的机动车前灯的电灯(1)，包括：
发射可见光(4)的一个光源(2)，
具有外部表面(3’)和内部表面(3”)的用于封闭所述光源(2)的透明外壳(3)，
在透明外壳(3)的外部表面(3’)上提供的至少一个多层结构(7)，
其中，基本上呈青白色的第一光(5)直接透过多层结构(7)以及
基本上呈淡黄色的第二光(6)在多层结构(7)处反射之后透过多层结构(7)，
其中，按下述方式提供由非光吸收材料构成的多层结构(7)：在多层结构(7)处反射的一个标准光源A的光的颜色位于CIE 1931Yxy颜色空间中的一个三角形内，三角形由xy坐标(0.58；0.42)、(0.58；0.30)和(0.70；0.30)定义，其中的亮度Y范围是2.5≤Y≤17.5，
其中，所述的多层结构(7)不吸收任何所发射的可见光(4)。
2、根据权利要求1所述的电灯(1)，其特征在于：多层结构(7)是一个干扰涂层，包括至少两层(7’、7”)，第一层(7’)具有高折射率nH，nH≥1.7，第二层(7”)具有低折射率nL，nL≤1.6。
3、根据权利要求1或2所述的电灯(1)，其特征在于：利用亮暗断续区(11)在一个垂直屏幕上产生灯的照明分布(10)，其中位于亮暗断续区(11)下方的区域(照明区(12))基本上用第一光(5)照明，在亮暗断续区(11)基本上用第二光(6)照明。
4、根据前述权利要求中任何一个所述的电灯(1)，其特征在于：第一光(5)是离开电灯(1)的峰值波长范围基本上为400纳米-600纳米的一束光。
5、根据前述权利要求中任何一个所述的电灯(1)，其特征在于：第二光(6)是离开电灯(1)的峰值波长范围基本上是600纳米-800纳米的一束光。
6、根据前述权利要求中任何一个所述的电灯(1)，其特征在于：多层结构(7)包括一个夹心结构，其中的第一层和第二层(7’，7”)是相互交替定位的。
7、根据前述权利要求中任何一个所述的电灯(1)，其特征在于：第一层(7’)包括Nb2O5和/或TiO2和/或Ta2O5和/或ZrO2和/或HfO2和/或Si3N4。
8、根据前述权利要求中任何一个所述的电灯(1)，其特征在于：第二层(7”)包括SiO2。
9、根据前述权利要求中任何一个所述的电灯(1)，其特征在于：多层结构(7)通过CVD、溅射、蒸发来提供，或者多层结构(7)是一个溶胶-凝胶涂层。
10、根据前述权利要求中任何一个所述的电灯(1)，其特征在于：第一层(7’)的厚度明显大于第二层(7”)的厚度，其中多层结构(7)的厚度小于5微米。
11、根据前述权利要求中任何一个所述的电灯(1)，其特征在于：多层结构(7)包括四个第一层(7’)Nb2O5和四个第二层(7”)SiO2，其中第一层(7’)的厚度T1的范围是8纳米≤T1≤25纳米，第二层(7”)的厚度T2的范围是90纳米≤T2≤210纳米。
12、根据前述权利要求1-10中任何一个所述的电灯(1)，其特征在于：多层结构(7)包括五个第一层(7’)Si3N4和五个第二层(7”)SiO2，其中第一层(7’)的厚度T1的范围是8纳米≤T1≤25纳米，第二层(7”)的厚度T2的范围是90纳米≤T2≤200纳米。
13、一种照明设备，它包括根据前述权利要求中任何一个所述的至少一个电灯(1)。
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