CN102217030A

CN102217030A - 灯

Info

Publication number: CN102217030A
Application number: CN2009801453398A
Authority: CN
Inventors: B.舍恩费尔德; M.韦斯特迈尔; K.舍勒; K.G.博伊姆格斯; M.鲁斯克; K.泽尔
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2008-11-14
Filing date: 2009-11-09
Publication date: 2011-10-12
Anticipated expiration: 2029-11-09
Also published as: JP2012508963A; US20110205749A1; US8602616B2; EP2359385A1; WO2010055458A1; JP6088140B2; CN102217030B; EP2359385B1

Abstract

提供了一种用于机动车辆的头灯的灯，尤其是卤素灯，该灯包括用于发射大体上为白色的光的光源（12）、封装该光源（12）的大体上透明的外壳（14）以及在外壳（14）处提供的滤光器元件（22），其中该滤光器元件（22）适于偏转预定义波长区间的可见光，使得可以在亮/暗分界（28）之上提供大体上为蓝色的光。由于偏转的带蓝色的光在亮/暗分界（28）之上，因而迎面而来的司机更早地识别该光。同时，亮/暗分界（28）之上的蓝色光不使迎面而来的司机眩目，因为不是整个发射的光（40）而是仅仅较小的波长区间被定向到亮/暗分界（28）之上。

Description

灯

技术领域

本发明涉及灯领域，尤其是像白炽灯那样的卤素灯，其可以用于汽车头灯。

背景技术

从WO2004/053924A2可以获悉依照H1、H7、H9或H11标准的卤素灯，其可以用于汽车的头灯。该卤素灯包括滤光器元件，借助于该元件，大体上为黄色的光被定向到预定义的亮/暗分界（cutoff）之下的道路以便照明该道路并且大体上为蓝色的光被定向到亮/暗分界之下的道路侧面以便照明交通标志。

除了这种灯不使迎面而来的司机眩目（blind）的特性之外，应当借助于其头灯令人满意地识别迎面而来的机动车辆是一个持久的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种灯，其光可由迎面而来的司机令人满意地识别，而没有明显地使迎面而来的司机眩目的风险。

这个目的是通过一种用于机动车辆的头灯的灯，尤其是卤素灯来实现的，该灯包括用于发射大体上为白色的光的光源、封装该光源的大体上透明的外壳（envelope）以及在外壳处提供的滤光器元件，其中该滤光器元件适于偏转预定义波长区间的可见光，使得可以在亮/暗分界之上提供大体上为蓝色的光。

亮/暗分界通常由对于机动车辆头灯的要求预定义，通过该亮/暗分界，用于照明道路的预期受照明区域优选地与用于防止使迎面而来的司机眩目的预期不受照明区域截然分开，对于所述头灯，应当使用所述灯，尤其是卤素灯，其中对于亮/暗分界的要求可以从针对特定状态的技术标准导出。由于偏转的大体上为蓝色的光在亮/暗分界之上，因而对于迎面而来的司机而言光看起来更蓝。由于夜间蓝色光更好地被迎面而来的司机的眼睛的光敏视杆吸收，因而可以令人满意地识别依照本发明的灯的光。由于偏转的带蓝色的光在亮/暗分界之上，因而迎面而来的司机更早地意识到该光。迎面而来的机动车辆可以被更早地识别，导致改善的交通安全。同时，亮/暗分界之上的蓝色光不使迎面而来的司机眩目，因为不是整个发射的光而是仅仅较小的波长区间被定向到亮/暗分界之上。使用了以下认识：针对光束中心调节用于机动车辆头灯的光学系统，所述光束开始于灯的光源，例如灯的灯丝。由于发射的光的预定义波长区间被外壳处的滤光器元件偏转，因而一些光束（即偏转的光束）开始于外壳，这意味着相对于灯的光源移动。由于偏转的光束的起源移动，因而头灯的光学系统有意地将偏转的光束的至少一部分定向到亮/暗分界之上，而无需改变光学该光学系统。通过调节滤光器特性以及滤光器元件的形状和尺寸，可以根据需要调节亮度和光通量。亮/暗分界之上的偏转的光的照度可以例如通过选择用于滤光器元件的足够小的波长区间、借助于光漫射器散射偏转的光束和/或借助于另一滤光器对偏转的光的部分光通量过滤而保持足够低以便不致盲迎面而来的车辆。亮/暗分界之上的光的照度可以调节得足够低，从而不明显增大或者甚至防止明显使迎面而来的司机眩目的风险。由于亮/暗分界之上的仅仅低的照度就足够了，因而不必要偏转波长在预定义波长区间内的每一个光束，而是仅仅偏转一部分。有意用于照明亮/暗分界之下的区域的未偏转的光的颜色可以大体上不变并且可以保持大体上为白色。此外，用于迎面而来的司机的带蓝色的外观不是通过借助于在灯丝等的更高温度下操作灯而发射更多蓝色光来提供，而是通过当前的光的波长选择性偏转来提供。这对于灯的寿命大体上没有不利的影响。像灯丝那样的电气部件的增加的磨损不会发生。

优选地，滤光器元件适于使得亮/暗分界之上的偏转的光包含相对于CIE 1931图位于具有x、y坐标(0.380; 0.335)、(0.380; 0.392)、(0.430; 0.425)、(0.410; 0.357)，尤其是(0.390; 0.345)、(0.390; 0.400)、(0.410; 0.412)、(0.410; 0.365)以及优选地(0.392; 0.361)、(0.392, 0.372)、(0.408; 0.392)、(0.408; 0.388)的矩形的边界上或者该矩形内的颜色。由于偏转的光的该颜色的原因，光更好地被迎面而来的司机的眼睛的光敏视杆吸收。此外，该颜色可以在没有附加努力的情况下通过滤光器元件调节。特别地，典型卤素灯的光源发射的光包含位于该x、y坐标内的成分，使得这种颜色可以在无需改变光源的发射谱的情况下在亮/暗分界之上提供。同时，发射的光的位于前述坐标内的成分不太多，不至于可能使迎面而来的司机眩目。

特别地，滤光器元件适于使得亮/暗分界之上的偏转的光包含0.1 lux ≤ E_v ≤ 1.0 lux、特别地0.2 lux ≤ E_v ≤ 0.8 lux以及优选地0.4 lux ≤ E_v ≤ 0.6 lux的照度E_v。该照度高得足以被迎面而来的司机识别，但是不太高，不至于使迎面而来的司机眩目。该照度特别地在相距灯25m的距离处测量。

在一个优选的实施例中，滤光器元件适于使得亮/暗分界之上的偏转的光包含3000 K ≤ T ≤ 4000 K、特别地3200 K ≤ T ≤ 3800 K以及优选地3400 K ≤ T ≤ 3600 K的色温T。由于该色温的原因，确保了亮/暗分界之上的偏转的光的带蓝色的外观。

在一个优选的实施例中，滤光器元件完全或者仅仅部分地设置在外壳的内表面和/或外表面上。滤光器元件可以借助于涂层提供，从而不必要为外壳使用特定的材料，所述外壳可以是大体上包含SiO₂的玻璃体。由于外壳的原因，提供了坚固的衬底，其用于例如通过溅射施加滤光器元件的滤光材料。该外壳可以大体上由惰性气体填充并且可以包含至少一种卤族元素，比如溴、碘或氯。

特别地，所述外壳仅仅部分地设有滤光器元件。特别地，该滤光器元件被定形和定位成使得发射的光的一定量a的光通量未过滤地逸出外壳，该量a为30% ≤ a ≤ 98%，特别地50% ≤ a ≤ 95%，优选地70% ≤ a ≤ 90%以及最优选地75% ≤ a ≤ 80%。这意味着大量的发射的光未被过滤地经过滤光器元件。例如，大多数光通量可以不受滤光器元件影响地逸出所述灯。灯的照度不明显地受滤光器元件影响。特别地，灯的颜色不明显地受滤光器元件影响。

特别地，滤光器元件包括干涉滤光器和/或吸收滤光器。干涉滤光器可以包括若干不同厚度和不同折射率的层，这些层被选择成使得只有具有特定波长或特定波长区间的光被透射或反射。由于反射的光（这意味着偏转的光）可能在不同的角度下在外壳的不同位置遇到干涉滤光器，因而反射的光能够在不再次被反射的情况下透射干涉滤光器。灯的亮度不明显地受影响。借助于吸收滤光器，具有特定波长的光被吸收，留下具有明显不同的波长的光几乎不变。此外，吸收滤光器可以散射和/或发射具有特定波长或波长区间的光。由于滤光器元件的设计的原因，可以调节偏转的光的特定颜色。

在一个优选的实施例中，借助于干涉滤光器反射预定义波长区间范围内的发射的光的一定量v的光通量，其中该量v为5% ≤ v ≤ 80%，特别地10% ≤ v ≤ 70%，优选地15% ≤ v ≤ 60%以及最优选地20% ≤ v ≤ 50%。由于预定义波长区间的仅仅部分的光通量被反射，因而其他部分可以在不被反射的情况下透射干涉滤光器，使得亮/暗分界之下的灯的颜色不明显地变化。定向到亮/暗分界之下的发射的光可以包含可见光谱的所有相关波长，从而颜色看起来大体上为白色。此外，有可能例如借助于涂层向灯的整个外壳提供干涉滤光器，其中同时预定义波长区间不完全从预期用于照明亮/暗分界之下的区域的光过滤。

特别地，干涉滤光器包含上边界之下和下边界之上的反射率R(λ)，其中上边界对于380 nm ≤ λ ≤ 525 nm为R(λ) = 70%，对于525 nm ≤ λ ≤ 600 nm为R(λ) = 70% - 50% · (λ - 525 nm) / 75 nm，以及对于600 nm ≤ λ ≤ 780 nm为R(λ) = 20%，并且其中下边界对于380 nm ≤ λ ≤ 450 nm为R(λ) = 20%，对于525 nm ≤ λ ≤ 500 nm为R(λ) = 20% - 20% · (λ - 450 nm) / 50 nm以及对于500 nm ≤ λ ≤ 780 nm为R(λ) = 0%。在反射R(λ) =0%处，没有任何特定波长λ被反射，其中在反射R(λ)=100%处，所有的特定波长λ被反射。其反射特性位于上边界与下边界之间的干涉滤光器在不明显降低照度的情况下提供了更蓝色的外观。

优选地，吸收滤光器包含散射颗粒，尤其是包含CoAl₂O₄，其中散射颗粒包含500 nm ≤ d ≤ 6 μm、特别地600 nm ≤ d ≤ 5 μm、优选地750 nm ≤ d ≤ 3 μm以及最优选地900 nm ≤ d ≤ 1 μm的平均直径d，其中吸收滤光器包括一定重量份额w的散射颗粒，该重量份额w特别地为2% ≤ w ≤ 40%、优选地3% ≤ w ≤ 30%、更优选地5% ≤ w ≤ 15%以及最优选地7% ≤ w ≤ 10%。与用于吸收滤光器的通常的吸收颗粒相比，散射颗粒更大和/或更多。由于散射颗粒的原因，光散射到若干方向。最优选地，散射颗粒同时是吸收和/或发射具有特定波长的光的吸收颗粒，比如CoAl₂O₄。

在一个优选的实施例中，滤光器元件包括特别地通过在一定波长λ处的反射和/或吸收引起的滤光效果，该波长为300 nm ≤ λ ≤ 700 nm、特别地350 nm ≤ λ ≤ 650 nm、优选地380 nm ≤ λ ≤ 600 nm以及最优选地400 nm ≤ λ ≤ 500 nm。在这些波长区间之外，大体上不提供滤光器元件的滤光效果，这意味着特定波长的少于1%的光通量被滤光器元件偏转。借助于这些波长区间，调节适当的颜色以便为迎面而来的司机提供亮/暗分界之上的光的带蓝色的外观。

优选地，在卤素灯的远端提供防眩罩（cap）。由于该防眩罩的原因，防止了从灯的光源到迎面而来的机动车辆的司机的直接光束。

本发明还涉及一种用于机动车辆头灯的反射系统，其包括可以如前面所描述的设计的灯以及反射器，该反射器用于将开始于光源且沿着直接光束路径遇到反射器的直接光束定向到亮/暗分界之下，其中该反射器适于将开始于滤光器元件的偏转的光束的至少一部分定向到亮/暗分界之上。可以特别地对反射器定形以便根据需要调节亮/暗分界之下的照度。该反射器进一步可以提供亮/暗分界。例如，该反射器可以被定形成使得不存在会将起源于光源的直接光束定向到预期的亮/暗分界之上的反射表面。同时，该反射器可以被定形成使得起源于灯外壳的偏转的光束可以被定向到预期的亮/暗分界之上。例如，该反射器可以提供大体上带蓝色的光晕，其至少部分地延伸到亮/暗分界之上。光晕大体上为无光泽的或者乳白色的，从而不使迎面而来的司机眩目。所述反射系统提供可以由迎面而来的司机令人满意地识别的光，而没有明显地使迎面而来的司机眩目的风险。

本发明还涉及一种用于机动车辆的头灯，包括可以如前面所描述的设计的灯和/或可以如前面所描述的设计的反射系统，其中提供了光束通道，该光束通道用于将借助于滤光器元件偏转的偏转光束的至少一部分定向到亮/暗分界之上。该光束通道没有快门、盖元件、孔径、百叶窗或者可以阻挡所有偏转的光束的其他光学元件。由于光束通道的形状和设计的原因，偏转的光束的至少一部分可以被定向到亮/暗分界之上。所述头灯提供可以由迎面而来的司机令人满意地识别的光，而没有明显地使迎面而来的司机眩目的风险。

附图说明

本发明的这些和其他方面根据以下描述的实施例将是清楚明白的，并且将参照这些实施例进行阐述。

在附图中：

图1为依照本发明的灯的示意性侧视图，

图2为借助于图1的灯照明的交通空间的示意图，

图3为包括依照本发明的具有干涉滤光器的灯的反射系统的示意性侧视图，

图4为包括依照本发明的具有吸收滤光器的灯的反射系统的示意性侧视图，

图5为依照本发明的灯偏转的光的适当色度坐标的示意图，以及

图6为用于依照本发明的灯的适当滤光器元件的滤光特性的示意图。

具体实施方式

如图1中所示的灯10是H7标准的卤素灯。卤素灯10包括作为光源的灯丝12，其由透明玻璃体形式的外壳14保护。借助于外壳14近端处提供的连接器16，可以向灯丝12施加电流。在外壳14的远端处，提供了防眩罩18。在外壳14的外表面20上，提供了滤光器元件22，其可以是干涉滤光器和/或吸收滤光器。在所示的实施例中，外壳14完全由滤光器元件22涂敷。在可替换的方案中，可以在外壳14上仅仅部分地提供滤光器元件22，使得仅仅发射的光的一部分被过滤。借助于滤光器元件22，光偏转到包括灯10的头灯的预定义亮/暗分界之上。

如图2中所示，汽车之前的交通空间26由亮/暗分界28划分成受照明区域30和不受照明区域32。典型的汽车头灯提供用于照明道路和交通标志的亮/暗分界28之下的光束模式34。在所示的实施例中，针对右手交通选择亮/暗分界28，其中交通标志置于右侧。通常，应当防止亮/暗分界28之上的光以便不使迎面而来的司机眩目。依照本发明的灯10通过滤光器元件22上的偏转将具有大体上为蓝色的光的波长的少量发射光定向到偏转区域36，该偏转区域至少部分地位于亮/暗分界28之上。由于大体上为蓝色的光在亮/暗分界28之上，因而灯10的光可以由迎面而来的司机令人满意地识别。由于偏转的光在偏转区域36中的照度可以调节得相对较低，因而防止了明显地使迎面而来的司机眩目的风险。

如图2中所示的交通空间26的照明可以借助于如图3中所示的反射系统38来提供。反射系统包括依照本发明的灯10，该灯在所示的实施例中包括作为滤光器元件22的干涉滤光器。灯丝12发射发射的光束40。大多数发射的光束40为不被干涉滤光器22反射的直接光束42。直接光束42借助于反射器44反射到光束模式34中的亮/暗分界28之下。少量的发射的光束40由干涉滤光器22反射。这些偏转的光束46起源于外壳14处的干涉滤光器22。由于相对于直接光束42的不同起源，因而偏转的光束46借助于反射器44反射到偏转区域36中并且从而至少部分地处于亮/暗分界28之上。

借助于如图4中所示的反射系统38可以获得大体上相同的效果，其中滤光器元件22不是干涉滤光器，而是吸收滤光器。吸收滤光器22包含颗粒，其散射和/或吸收并且发射特定波长区间内的光。这导致多个起源于外壳14处的吸收滤光器22的偏转的光束46。未被过滤的直接光束42被定向到光束模式34中，其中偏转的光束46例如借助于另一反射器定向到偏转区域36中。

亮/暗分界28之上偏转的光包含一定颜色，该颜色位于图5中边界线48限定的矩形上或矩形内，通过该矩形，依照CIE 1931图限定了一定区域的适当色度坐标x、y。图中仅仅示出了一部分，其中x坐标处于从0.36至0.44的范围内并且y坐标处于从0.30至0.44的范围内。通过圆圈表示的第一色度坐标50由包含以下层的干涉滤光器22提供：

层	材料	厚度(nm)	折射率
				0 (衬底)	SiO2
1	Si3N4 CVD	8.38	2.05
				2	SiO2 CVD	42.8	1.45
3	Si3N4 CVD	74.25	2.05
				4	SiO2 CVD	42.8	1.45
5	Si3N4 CVD	74.25	2.05
				6	SiO2 CVD	42.8	1.45
7	Si3N4 CVD	74.25	2.05
				8	SiO2 CVD	145.79	1.45
介质	空气

大体上包含SiO₂和Si₃N₄的不同层通过热化学气相沉积（CVD）提供。该干涉滤光器包括大体上为3550K的色温。通过正方形表示的第二色度坐标30由吸收滤光器提供，该滤光器提供具有大体上为3450K的色温的光。

由于上面提到的CVD干涉滤光器22的第一实例的组成的原因，提供了如图6中所示的反射曲线54。在图6中，反射的百分比被示出依赖于波长λ。在反射R=0%处，没有任何特定波长λ被反射，其中在反射R=100%处，所有的特定波长λ被反射。如可以从反射曲线54导出的，大体上为蓝色的光被反射并且因而偏转到亮/暗分界28之上，其中大体上为黄色和红色的光未被滤光器元件22反射并且像预期的那样被引导到亮/暗分界28之下的光束模式34以便照明道路等。滤光器元件22的反射曲线54特别地位于上边界56之下和下边界58之上。

尽管在所述附图和前面的描述中已经详细地图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应当被认为是说明性或示例性的，而不是限制性的；本发明并不限于所公开的实施例。例如，有可能在其中改变了滤光器元件22的形状的实施例中操作本发明。例如，滤光器元件22可以是任何形状和尺寸的部分涂层和/或彼此分开设置的多个单独的部分涂层。此外，卤素灯10可以适于符合不同的灯标准，比如H1、H7、H9或H11。本领域技术人员在实施要求保护的本发明时，根据对于所述附图、本公开内容以及所附权利要求书的研究，应当能够理解并实施所公开实施例的其他变型。在权利要求书中，措词“包括/包含”并没有排除其他的元件或步骤，并且不定冠词“一”并没有排除复数。在相互不同的从属权利要求中列出特定技术措施这一事实并不意味着这些技术措施的组合不可以加以利用。权利要求中的任何附图标记都不应当被视为对范围的限制。

Claims

1.一种用于机动车辆的头灯的灯，尤其是卤素灯，包括

光源（12），其用于发射大体上为白色的光，

大体上透明的外壳（14），其封装该光源（12），以及

在外壳（14）处提供的滤光器元件（22），

其中该滤光器元件（22）适于偏转预定义波长区间的可见光，使得可以在亮/暗分界（28）之上提供大体上为蓝色的光。

2.依照权利要求1的灯，其中滤光器元件（22）适于使得亮/暗分界（28）之上的偏转的光（42）包含相对于CIE 1931图位于具有x、y坐标(0.380; 0.335)、(0.380; 0.392)、(0.430; 0.425)、(0.410; 0.357)，尤其是(0.390; 0.345)、(0.390; 0.400)、(0.410; 0.412)、(0.410; 0.365)以及优选地(0.392; 0.361)、(0.392, 0.372)、(0.408; 0.392)、(0.408; 0.388)的矩形的边界（48）上或者该矩形内的颜色。

3.依照权利要求1的灯，其中滤光器元件（22）适于使得亮/暗分界（28）之上的偏转的光（42）包含0.1 lux ≤ E_v ≤ 1.0 lux、特别地0.2 lux ≤ E_v ≤ 0.8 lux以及优选地0.4 lux ≤ E_v ≤ 0.6 lux的照度E_v。

4.依照权利要求1的灯，其中滤光器元件（22）适于使得亮/暗分界（28）之上的偏转的光（42）包含3000 K ≤ T ≤ 4000 K、特别地3200 K ≤ T ≤ 3800 K以及优选地3400 K ≤ T ≤ 3600 K的色温T。

5.依照权利要求1的灯，其中滤光器元件（22）完全或者仅仅部分地设置在外壳（14）的内表面和/或外表面（20）上。

6.依照权利要求1的灯，其中滤光器元件（22）被定形和定位成使得发射的光（40）的一定量a的光通量未过滤地逸出外壳（14），该量a为30% ≤ a ≤ 98%，特别地50% ≤ a ≤ 95%，优选地70% ≤ a ≤ 90%以及最优选地75% ≤ a ≤ 80%。

7.依照权利要求1的灯，其中滤光器元件（22）包括干涉滤光器和/或吸收滤光器。

8.依照权利要求7的灯，其中借助于干涉滤光器反射预定义波长区间范围内的发射的光（40）的一定量v的光通量，其中该量v为5% ≤ v ≤ 80%，特别地10% ≤ v ≤ 70%，优选地15% ≤ v ≤ 60%以及最优选地20% ≤ v ≤ 50%。

9.依照权利要求7的灯，其中干涉滤光器包含上边界（56）之下和下边界（58）之上的反射率R(λ)，其中上边界（56）对于380 nm ≤ λ ≤ 525 nm为R(λ) = 70%，对于525 nm ≤ λ ≤ 600 nm为R(λ) = 70% - 50% · (λ - 525 nm) / 75 nm，以及对于600 nm ≤ λ ≤ 780 nm为R(λ) = 20%，并且其中下边界（58）对于380 nm ≤ λ ≤ 450 nm为R(λ)=20%，对于525 nm ≤ λ ≤ 500 nm为R(λ) = 20% - 20% · (λ - 450 nm) / 50 nm以及对于500 nm ≤ λ ≤ 780 nm为R(λ) = 0%。

10.依照权利要求7的灯，其中吸收滤光器包含散射颗粒，尤其是包含CoAl₂O₄，其中散射颗粒包含500 nm ≤ d ≤ 6 μm、特别地600 nm ≤ d ≤ 5 μm、优选地750 nm ≤ d ≤ 3 μm以及最优选地900 nm ≤ d ≤ 1 μm的平均直径d，其中吸收滤光器包括一定重量份额w的散射颗粒，该重量份额w特别地为2% ≤ w ≤ 40%、优选地3% ≤ w ≤ 30%、更优选地5% ≤ w ≤ 15%以及最优选地7% ≤ w ≤ 10%。

11.依照权利要求1的灯，其中滤光器元件（22）包括特别地通过在一定波长λ处的反射和/或吸收引起的滤光效果，该波长为300 nm≤λ≤700 nm、特别地350 nm≤λ≤650 nm、优选地380 nm≤λ≤600 nm以及最优选地400 nm≤λ≤500 nm。

12.依照权利要求1的灯，其中在卤素灯（10）的远端提供防眩罩（18）。

13.一种用于机动车辆头灯的反射系统，包括依照权利要求1的灯（10）以及反射器（44），该反射器用于将开始于光源（12）且沿着直接光束路径遇到反射器（44）的直接光束（42）定向到亮/暗分界（28）之下，其中该反射器（44）适于将开始于滤光器元件（22）的偏转的光束（46）的至少一部分定向到亮/暗分界（28）之上。

14.一种用于机动车辆的头灯，包括依照权利要求1的灯（10）或依照权利要求12的反射系统（38），其中提供了光束通道，该光束通道用于将借助于滤光器元件（22）偏转的偏转光束（46）的至少一部分定向到亮/暗分界（28）之上。