CN1021314C - 汽车远光防眩前照明灯 - Google Patents

Abstract

汽车远光防眩前照明灯，涉及一种机动车辆照明用的车灯。其技术特征是将灯丝安在一个不会造成眩目反射光线的灯丝最佳安装空间。其照射光形具有近光的优良防眩光形E-Z混合光形，而且具有远光的照射距离和照射高度。可使对面来车司机视线范围内的照度最小。

Description

本发明涉及一种机动车辆照明用的车灯，特别是汽车用的前照明灯。此种车灯包括光源，旋转抛物面形反射镜，配光用的散光玻璃及一个半球面形反射曲面。

汽车前照明灯的远光防眩问题是世界各国汽车制造行业长期以来一直寻求解决的问题。其中美国专利US-2229693和US-2277685提出一种与本发明比较接近的同样利用半球反射曲面进行二次防眩反射的车灯。但是因为它们远光灯丝的安装位置并未摆脱传统安装方法的限制，即将灯丝中心安在旋转抛物面形反射镜的焦点上，故其灯丝直接射向反射镜任一部分的光线，全都包括位于焦点之前和焦点之后的光线，这样就会由反射镜直接反射产生眩目光线。因而再用半球反射曲面进行定向二次防眩反射也难以达到防眩效果。另外，中国发明专利申请86100659.3提出一种远光防眩车灯。这种车灯是把灯丝安在一个半球面形反射曲面里，半球反射曲面位于反射镜光轴的上方，灯丝位于反射镜的焦点之后。它的防眩关键之处是将灯丝安在设定从反射镜边缘射出的过从焦点引出的垂直光轴的直线与灯丝各点连球心的直线的交点的光线跟其再经半球反射曲面反射回来的光线之间的空间里。这样使灯丝直接射出的或经半球反射曲面反射回来的射到下半部分反射镜上的光线全部位于焦点之后，并使半球反射曲面反射回来位于焦点之前的光线全部射到反射镜之外，从而达到消除远光眩目光线的目的。但是这项发明没有提出当灯丝靠近焦点的时候，怎样防止不在光轴上的灯丝的点直接射向反射镜的光线超过焦点而产生眩目光线的问题;而且它所提出的用半球反射曲面后面较高部分的下沿挡住经前沿反射之后所产生的超过焦点的眩目光线的方法比较复杂，不易确定，难于达到比较理想的防眩效果，另外作为一种远光防眩车灯，它没有提出怎样使远光在保持近光的E形、Z形等优良防眩光形的前提下，同时保证远光的照明 高度的问题，以及怎样防止半球反射曲面产生一次和二次反射眩目光线的问题。所以这种防眩车灯仍会产生很多眩目光线。

本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提供一种能够更加全面、准确地限定灯丝的防眩安装空间范围，从而更加全面消除眩目光线、防眩效果更佳的具有E形、Z形或E-Z混合光形等近光优良防眩光形并同时具有远光的照射高度和照射距离，更加符合行车需要的远光防眩车灯。

本发明为了克服虽然位于已有技术最佳安装空间里的灯丝但仍然可能产生眩目光线的缺陷，在现有技术将灯丝安在半球反射曲面里，反射镜焦点之后，半球反射曲面位于光轴上方的技术基础之上，特别提出必须使灯丝整体位于设定从反射镜边缘射出的过反射镜焦点的各条光线跟其再经半球反射曲面反射回来的光线之间的空间里，并使灯丝下边边缘位于反射镜光轴所在水平平面或其上方。这样就可使灯丝直接射向下半部分反射镜的光线全部位于焦点之后，并且可使由半球反射曲面反射下来的超过焦点即位于焦点之前的光线全部射到反射镜边缘之外的地面上，而反射到下半部分反射镜上的光线必然位于焦点之后。这是因为安在限定空间里的灯丝射向半球反射曲面再反射回来的光线在通过反射镜光轴所在的水平平面时，只要超过焦点，就一定比设定从反射镜边缘射出的过反射镜焦点的限定灯丝安装空间的光线更加向外倾斜，所以必然射到反射镜边缘之外的地面上。这样反射镜就不会反射产生眩目光线。

当车靠右侧行驶时，造成对面来车司机眩目的光线是射向左上方空间即在灯光测试屏幕上射向H-H水平直线之上，V-V铅垂直线左侧区域的光线;当车靠左侧行驶时，是射向右上方空间即在灯光测试屏幕上射向H-H水平直线之上，V-V铅垂直线右侧区域的光线。因为位于反射镜光轴上的灯丝的点从焦点之后射到下半部分反射镜上的光线将会扩散反射，从焦点之前射到下半部分反射镜上的光线将会交叉反射。即位于反射镜光轴上的灯丝的点射到下半部分反射镜上的入射光线与法线的夹角大于设定从焦点射出的入射光线与法线的夹角则光线就会扩散反射，否则光线就会交叉反射。因为从焦 点射到下半部分反射镜上的入射光线与法线所决定的反射平面一般是向外侧下方倾斜的，而从焦点射出的入射光线的反射光线是平行光轴的水平直线，所以，射到下半部分反射镜上的入射光线与法线的夹角大于设定从焦点射到同一入射点的入射光线与法线的夹角、实现防眩要求的扩散反射的实质就是使此一入射光线的反射光线低于反射平面上过入射点的水平直线。因此，当灯丝的点不在反射镜光轴上时，为了控制向斜上方交叉反射而产生眩目光线，本发明提出应使射到的位于光轴下半部分反射镜或射到会因交叉反射产生眩目光线的右下部分或左下部分（通过将灯丝相对光轴左右偏移安装就可实现这种控制）反射镜上的入射光线与法线之间的夹角一般大于在此反射平面上过光线入射点的水平直线与法线之间的夹角;或大于灯光测试平面上设定不会产生眩目光线的极限高度的水平直线（例如灯光测试屏幕上的H-H水平直线）过入射光线和法线所决定的反射平面的交点连反射镜上光线入射点的直线与法线之间的夹角。

此种远光防眩前照明灯，是将灯丝安在半球面形反射曲面里，灯丝位于焦点后侧，使其直接射出的光线从焦点之后射向下半部分反射镜，用半球面形反射曲面将灯丝射向上半部分反射镜的会造成眩目的光线从焦点之后反射到下半部分反射镜上去，并使位于焦点之前的反射光线直接射到反射镜之外，或者同时利用灯丝通过半球面形反射曲面缺口从焦点之后直接射到上半部分反射镜的光线，经反射后形成E形光形（即射到过光轴的水平直线的上方，铅垂直线一侧的光形为一三角形），E形光形的上边边缘与灯光测试屏幕上的H-H水平直线的最佳角度范围在48.4度以内。为了保证远光的照射高度和照射距离，用散光玻璃将射到E形光形下方区间即在灯光测试屏幕上与之位于V-V线同侧，H-H线下方区间的光线向上折射，形成Z形光形（即射到过光轴的水平直线的上方，铅垂直线一侧的光形为一长方形），或与E形光形一起形成E-Z混合光形。这是因为上述区间的光线在未被向上折射之前，其照射最高的光线与通过光轴的水平直线位于同一水平高度，所以用散光玻璃将其向上折射10度之内，就能使其照到相距25米远的灯光测试屏幕上时水平高出H-H线4.45米之内，形成具有优良防眩 效果的Z形光形。又使车灯具有远光的照射距离和照射高度，适应高速行车的需要。

以上所说的防眩车灯当做成半封闭型车灯时，可以将球形灯泡玻壳的部分球面镀上反射层，用球形玻壳充当半球面形反射曲面，并使灯泡中的灯丝安装位置符合前边所述的限定安装空间。而且用泡壳充当的半球反射曲面的特征均同全封闭型车灯中的单独制作的半球反射曲面的特征。

当灯丝位于前边所说的限定安装空间里时，为了防止灯丝相对部分反射镜时，由于遮挡焦点或把焦点覆盖而产生超过焦点的眩目直射光线，确定灯丝的安装位置为灯丝下边边缘位于反射镜光轴所在的水平平面或其之上，同时为防止半球反射曲面的前沿或前半部分产生超过焦点的眩目反射光线，确定半球反射曲面的安装位置为球心位于灯丝中心轴线所在的水平平面或其之上。从而使灯丝射到半球反射曲面前面下沿的位于法线上方的入射光线与法线的夹角小于法线与反射镜光轴的夹角。这样就使球面前面下沿反射回来的一次反射光线从焦点之后射到下半部分反射镜上去。

当灯丝沿着光轴安装时，为了防止灯丝射到半球反射曲面后面部分光线的反射光线射到球面前面下沿产生从焦点之前射到下半部分反射镜上的二次反射眩目光线，可以使半球反射曲面缺口的前后边缘的距离等于球面直径，即缺口的前后边缘在前后方向上的投影重合且通过球心。灯丝位于缺口边缘里面，球心位于灯丝偏向缺口的一侧。反射镜光轴与灯丝中心轴线上下对齐，即灯丝中心轴线在上下方向上的投影偏离球心而与光轴重合。这样只须使缺口的高度符合使位于球心后面的灯丝射到球心后面的半球反射曲面缺口上边边缘的入射光线与法线之间的夹角小于由此入射光线和法线所决定的反射平面跟位于焦点前面的半球反射曲面的下边边缘的交点连球面上光线入射点的直线与法线之间的夹角，即使射到缺口上边边缘的入射光线再反射回来的光线直接射到半球反射曲面以下空间即可消除二次反射眩目光线。

为使上述各种防眩车灯射出形成E形光形的光线，将半球面形反射曲面相对将光线反射到灯光测试屏幕H-H上边、V-V线右边（汽车若是左侧行驶则为V-V 线左边）区间的这一部分反射境的球面做有一个缺口，使灯丝射出的光线通过缺口直接射到这一部分反射镜上，经反射后形成E形光形。缺口范围为1/4个球面（不包括位于球心下面的下沿）或其之内，这样利用1/4个球面（不包括球面下沿）充当半球反射曲面，并使灯丝的外边边缘与半球反射曲面的边缘对齐，或位于球面边缘的里面，同样不会产生眩目光线。

以上所述的防眩车灯的散光玻璃有着与现有技术不同的配光性能，能够适合此种防眩车灯的配光要求。其组成为用垂直通过反射镜光轴的水平直线与铅垂直线将反射镜和散光玻璃分为四个区间，其中对应反射镜向斜上方射出E形光线的区间，具有只将光线向灯光测试屏幕上的E形光线所在的V-V线同侧配光的散光玻璃;对应反射镜射出以上E形光线区间的上下方向的另外一侧的区间，具有将光线向上折射的散光玻璃;对应反射镜射出以上E形光线区间的对角的区间，具有将光线左右散射或折射的散光玻璃。

当灯丝位于焦点之后时，半球反射曲面的下边边缘位于光轴所在的水平平面或其下面，这样就可挡住灯丝射向会产生眩目光线的部分反射镜的光线。因为半球反射曲面的球心不一定与球面的边缘位于同一水平面上，所以半球反射曲面具有一定高度的下沿，用于将可能造成眩目的光线反射回来成为不会眩目的光线。

本发明与现有技术相比，因为找出了新的限定灯丝安装位置的限定条件。弥补了现有技术所提出的最佳安装空间仍会产生眩目光线的缺陷，所以使防眩车灯的灯丝安装位置更加准确，车灯的防眩范围更加全面，效果更好。又因为本发明车灯提出了在灯丝最佳安装空间里的灯丝最佳的安装位置，可以完全避免由于灯丝把焦点覆盖而产生超过焦点的眩目光线，无须再用不同高度的半球反射曲面下沿去遮挡这一部分光线，因而使防眩车灯的设计与制作更加简单容易。特别是本发明提出的远光防眩车灯不仅具有近光的优良防眩光形，而且可使远光保持它的照射距离和照射高度，因而更加符合夜间行车的需要，不用再将远光变为近光，降低司机劳动强度，节省灯光变换装置，增加实际照明亮度和距离，从而减少交通事故。

附图中的图1是灯丝安装空间的俯视示意图;图2和图3分别是已有技术的车灯产生眩目光线的俯视示意图和左视示意图;图4是灯丝安装空间的左视示意图;图5是灯丝在半球反射曲面中的限定条件的左视示意图;图6是灯丝与半球反射曲面球心及反射镜光轴的安装位置关系的主视示意图;图7是本发明车灯的远光E-Z混合光形的示意图;图8是灯丝安在焦点之后的防眩车灯的散光玻璃的配光方向示意图。

下面结合附图详细说明依据本发明提出的具体防眩车灯的细节。

根据图1所示，灯丝1的整体位于设定从反射镜边缘射出的、过反射镜焦点2的光线3与其再经半球反射曲面4反射回来的光线5之间的空间6里。这样就可防止如图2所示的位于已有技术最佳安装空间里的灯丝但仍会从焦点之前直接射向下半部分反射镜而产生的眩目光线7。

另外，如图3所示，为了防止由于灯丝1把焦点2覆盖而产生相当从焦点之前射向下半部分反射镜的眩目光线8或经半球反射曲面前沿反射产生的从焦点之前射向下半部分反射镜的眩目光线9。因此如图4所示将灯丝1安在反射镜10的光轴11上方，并使球心12位于灯丝中心轴线的水平平面或其上方。这时灯丝前边端点不能与焦点2平齐，而必须使灯丝整体全部位于设定从反射镜边缘射出的过反射镜焦点的倾斜的光线3的后面。否则灯丝端点直接射出的光线就会超过焦点产生眩目光线。为了挡住灯丝射向上半部分反射镜而产生的眩目光线，使半球反射曲面的下边边缘位于光轴所在的水平平面或其之下。为了使灯丝射出的光线直接射向上半部分反射镜形成E形光线，在半球反射曲面上做有一个缺口13，其缺口的高低根据E形光形的 角度确定。

根据图5所示，灯丝1的整体位于设定从反射镜边缘射出的、过反射镜焦点2的光线3与其再经半球反射曲面4反射回来的光线5之间的空间里，而且灯丝1位于光轴11的上方。此时应使灯丝射到半球反射曲面前面下沿的位于连接球心12的法线14上方的入射光线15与法线的夹角16小于法线与反射镜光轴的夹角17，这样就使球面前面下沿反射回来的一次反射光线从焦点之后射到下半部分反射镜上去。

为了防止产生二次反射眩目光线，从灯丝射到缺口13上沿18的光线19的反射光线20必须直接射到半球反射曲面下方的空间。

确定与计算灯丝相对反射镜和半球反射曲面的符合以上关系的位置，只须根据设定的反射镜、半球反射曲面以及灯丝的尺寸数据即可导出。

根据图6所示，当灯丝沿着光轴安装时，灯丝1位于光轴11的上方，球心12位于灯丝偏向缺口的一侧，灯丝与半球反射曲面边缘平齐或位于边缘里面。为了防止出现杂乱反射光线，相对半球反射曲面缺口一侧后面的反射镜部分不应镀反射层。另外为了减少灯丝引线支架对光线的遮挡，可以使引线支架顺着灯丝引出半球反射曲面。

图7所示的就是此种防眩车灯的远光E形光形E和Z形光形Z的混合光形。这种光形既可以保持远光的照射距离和照射高度，又是一种优良的防眩光形。此种光形可使对面来车司机视线范围内的照度最小。

根据图8所示，当防眩车灯的灯丝安在焦点之后时，其对应反射镜的向斜上方射出E形光线的区间，如图8中的OAB区间，具有只 将光线向灯光测试屏幕上的E形光线所在的V-V线的同侧配光的散光玻璃;对应反射镜射出以上E形光线区间的上下方向的另外一侧的区间，如图8中的OBC区间，具有将光线向上折射的散光玻璃;对应反射镜射出以上E形光线区间的对角的区间，如图8中的OCD区间，具有将光线左右散射或折射的散光玻璃。这样就可保证远光防眩车灯实现具有远光照射距离和照射高度的E-Z混合防眩光形。

Claims (10)

1、汽车远光防眩前照明灯，包括光源，旋转抛物面形反射镜，散光玻璃及一个半球面形反射曲面，其灯丝位于半球面里，反射镜焦点的后面，半球面形反射曲面位于反射镜光轴上方，其特征为：

(1)灯丝的下边边缘位于反射镜光轴所在的水平平面或其上方空间；

(2)灯丝整体位于设定从反射镜边缘射出的过反射镜焦点的各条光线跟其再经半球反射曲面反射回来的光线之间的限定空间里。

2、汽车远光防眩前照明灯，包括光源，旋转抛物面形反射镜，散光玻璃及一个半球面形反射曲面，其灯丝位于半球面里，反射镜焦点的后面，半球面形反射曲面位于反射镜光轴上方，其特征为：

（1）射到位于光轴下半部分反射镜上的入射光线与法线之间的夹角一般大于在此反射平面上过光线入射点的水平直线与法线之间的夹角;或大于灯光测试平面上设定不会产生眩目光线的极限高度的水平直线过入射光线和法线所决定的反射平面的交点连反射镜上光线入射点的直线与法线之间的夹角;或

（2）通过将灯丝相对光轴左右偏移安装使射到会因交叉反射产生眩目光线的右下部分或左下部分反射镜上的入射光线与法线之间的夹角一般大于在此反射平面上过光线入射点的水平直线与法线之间的夹角;或大于灯光测试平面上设定不会产生眩目光线的极限高度的水平直线过入射光线和法线所决定的反射平面的交点连反射镜上光线入射点的直线与法线之间的夹角。

3、根据权利要求1或2所述的车灯，其特征为半球反射曲面有一缺口。

4、根据权利要求3所述的车灯，其特征为：

（1）利用灯丝通过半球面形反射曲面的缺口从焦点之后直接射到上半部分反射镜上的光线，经反射后形成E形光形;或

（2）用散光玻璃将射到E形光形下方区间即在灯光测试屏幕上与之位于通过车灯测试机械轴线的铅垂直线同侧，水平直线下方区间的光线向上折射形成Z形光形，或与E形光形一起形成E-Z混合光形。

5、根据权利要求1或2所述的车灯，其特征为球形灯泡玻壳的部分球面是镀有反射层的反射曲面。

6、根据权利要求1或2所述的车灯，其特征为：

（1）半球反射曲面的球心位于灯丝中心轴线所在的水平平面或其上方;或

（2）半球反射曲面的下边边缘位于光轴所在的水平平面或其下面。

7、根据权利要求1或2所述的车灯，其特征为垂直通过反射镜光轴的水平直线与铅垂直线将反射镜和散光玻璃分为四个区间中的：

（1）对应反射镜向斜上方射出E形光线的区间，具有只将光线向灯光测试屏幕上的E形光线所在的通过车灯测试机械轴线的铅垂直线同侧配光的散光玻璃;或

（2）对应反射镜射出以上E形光线区间的上下方向的另外一侧的区间，具有将光线向上折射的散光玻璃;或

（3）对应反射镜射出以上E形光线区间的对角的区间，具有将光线左右散射或折射的散光玻璃。

8、根据权利要求3所述的车灯，其特征为：

（1）位于球心后面的灯丝射到球心后面的半球反射曲面缺口上边边缘的入射光线与法线之间的夹角小于由此入射光线和法线所决定的反射平面跟位于焦点之前的半球反射曲面的下边边缘的交点连球面上光线入射点的直线与法线之间的夹角;或

（2）半球反射曲面缺口的前后边缘在前后方向上的投影重合且通过球心。

9、根据权利要求1或2所述的车灯，其特征为灯丝中心轴线在上下方向上的投影偏离半球反射曲面的球心或与反射镜光轴重合。

10、根据权利要求1或2所述的车灯，其特征为灯丝射到半球反射曲面前面下沿的位于法线上方的入射光线与法线的夹角小于法线与反射镜光轴的夹角。

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