CN1088170C - 车灯装置 - Google Patents

Abstract

一种车灯装置，包括：反射镜；具有透镜阶面的透镜；位于反射镜和透镜之间的光源。反射镜由包括其主光轴的垂直平面分成两个部分。来自位于垂直平面的一侧的部分的反射光以相对于主光轴偏斜的方向传播而不和该垂直平面相交，然后由在透镜的一部分中形成的透镜阶面透射。来自位于垂直平面的另一侧的部分的反射光沿相对于主光轴偏斜的方向传播而不和该垂直平面相交，然后由在透镜的另一部分中形成的透镜阶面透射。

Description

车灯装置

本发明涉及一种车灯装置，它在车灯透镜中不会产生局部的高温区，且可容易地设计透镜阶面。

图11是现有的车灯装置的结构示意图。车灯装置a包括一个反射镜b，光源c，以及位于这些部件前方的透镜d(假定车灯装置的照射方向向前)。

在图中，″L-L″表示反射镜b的主光轴。光源c的光发射中心位于主光轴L-L上。在由光源c发出的光中，射向反射镜b的光被从其反射面反射后向前发射，然后主要由在透镜d上形成的透镜阶面e沿水平方向散射。

若把屏幕SCN置于车灯装置a的前方而和车灯装置离开一足够距离并设置一条由包括主光轴L-L的垂直平面和屏幕SCN相交形成的线(在图中该线用点N表示)，来自位于图中包括主光轴L-L的垂直平面左方的反射镜b的部分bl的反射光沿光路f所示的路径传播而照到位于点N的右边的屏幕SCN的一个范围上(图中用“AR”表示)。与此相反，来自位于图中包括主光轴L-L的垂直平面右方的反射镜b的部分br的反射光沿光路g所示的路径传播而照到位于点N的左边的屏幕SCN的一个范围上(图中用“AL”表示)。

在上述的车灯装置a中，反射镜b的反射面和屏幕SCN上辐射范围的对应关系相对于包括反射镜b的主光轴的垂直平面呈反向关系。因此，这种车灯装置存在的问题是，反射光趋于集中在透镜d的中央部位。

下面进行具体说明。来自反射镜b的部分bl和br的反射光的传播路径和主光轴L-L相交，并分别照到相对于点N位置相反的范围AR和AL上。因而，光被集中于主光轴L-L附近的透镜d的范围h上，使温度局部升高。因此，若透镜d是用树脂材料制造的，局部温升使透镜d热变形或局部熔化。若透镜d是用玻璃材料制造的，当用手误接触其表面时可因高温而被烫伤。

在透镜d的区域h的透镜阶面必须设计成使其可以控制来自反射镜b的两部分bl和br的反射光线f和g。因此，为满足光分布要求，要控制两种照射光线，这给透镜的设计带来困难。

本发明要解决的问题是，防止在车灯透镜中产生局部高温区域，并有利于透镜上形成的透镜阶面的设计。

为了解决上述问题，本发明的车灯装置按下述方式构成。来自反射区域的全部反射光分别位于相对于包括反射镜的主光轴的把反射镜分为两个部分的垂直平面的两侧，或者来自反射区域一部分的反射光沿相对于反射镜的主光轴偏斜而不和包括反射镜的主光轴的垂直平面交叉的方向传播，并且当透镜被包括反射镜的主光轴的垂直平面分成两个部分时，所述反射光由在透镜部分中形成的透镜阶面透射，所述透镜部分分别和反射区域或反射区域的一部分相对应。

因此，按照本发明，来自反射区域或该区域的一部分的反射光不会集中地通过透镜的某个区域，而是分散地通过整个透镜。

图1是本发明的车灯装置结构示意图；

图2示出了回转抛物面的回转轴的倾斜后的情况；

图3示出了灯罩的支撑部分和反射面之间的关系；

图4是车灯装置的纵截面图，它和图5至图10一起用来表示本发明的

实施例；

图5是车灯装置的主要部分的横向截面示意图；

图6是拆去透镜的车灯装置的透视图，它被部分地剖开；

图7为一正视图，表示透镜拆下后的状态；

图8是灯体的正视图；

图9是放大的灯罩的侧视图；

图10示出反射区和由反射区投射的图形之间的对应关系；

图11是现有技术的车灯装置的结构示意图。

图1概略示出本发明的车灯装置的结构。该车灯装置包括反射镜2，光源3和透镜4。

在图中，“L-L”表示反射镜2的主光轴。光源3的光发射中心F基本上位于主光轴L-L上。可用白炽灯或放电灯作为光源3。若使用白炽灯，例如假定灯丝的理想形状为圆柱形，并使其中心轴线垂直于主光轴L-L或沿主光轴L-L延伸。若使用放电灯，弯月形弧面的端部设置在主光轴L-L上或其附近，弧面的发光中心被设置在略高于主光轴L-L处。实际上，光源具有一定的大小。因此，一般地说，反射镜2的焦点或参考点并不总是和发光中心F重合。

透镜4设置在反射镜2的前方(假定车灯装置1的照射方向指向前方)。透镜阶面形成在透镜4中，它具有主要沿水平方向散光的作用。通过使反射镜2反射的光经透镜阶面5的作用后向前发射，形成车灯装置的光分布图形。

若将屏幕SCN置于车灯装置1的前方使其和车灯装置离开一足够的距离并设置一条由包括主光轴L-L的垂直平面和屏幕SCN相交形成的线(在图中该线用点N表示)被设置，来自位于包括主光轴L-L的垂直平面左方的反射镜2的部分2l的反射面的反射光沿相对于反射镜2的主光轴L-L的平行线偏斜的方向传播，如光线i所示，然后照射到位于点N的左侧的屏幕SCN的范围上(图中由“AL”表示)。与此相反，来自位于包括主光轴L-L的垂直平面右边的反射镜2的部分2r的反射面的反射光沿相对于反射镜2的主光轴L-L的平行线偏斜的方向传播，如光线j所示，然后照射到位于点N的右侧的屏幕SCN的范围上(图中由“AR”表示)。

换句话说，反射镜2的每个部分的反射面的形状被如此确定，即使得来自反射镜2的部分2l和2r的反射光不和包括主光轴L-L的垂直平面相交而照射在分别位于点N的同一侧的范围AL和AR上。因此，当反射光线i和j通过透镜时，就没有光线局部集中的区域，从而防止透镜4的温度局部升高。在透镜阶面5中，在相对于包括主光轴L-L的垂直平面位于其一侧的透镜4的部分4l(图中为左侧)中形成的透镜阶面对从反射镜2的部分2l反射的光起作用，而在相对于包括主光轴L-L的垂直平面位于其另一侧(图中为右侧)的透镜4的部分4r中形成的透镜阶面对反射镜2的部分2r反射的光起作用。因而，这些部分的透镜阶面可以独立地设计。换句话说，反射光线i和j通过时，透镜4不存在反射光线互相重迭的区域，或这种区域很小，因而在对透镜4的一个部分4l(或4r)的透镜阶面进行光学设计时，可以只考虑反射镜2的一个部分2l(或2r)的反射面的形状。

反射镜2的反射面的形状可用一种最简单的方法实现，在这种方法中，图2所示的回转抛物面pr的回转轴(和由“A-A”表示的光轴重合)向预定的方向偏斜(在图中旋转抛物面用点划线表示)。众所周知，当点光源被放在回转抛物面Pr的焦点Fp上时，从回转抛物面Pr的反射光和回转轴A-A平行。由此可见，通过相对于包括所示的轴线“A′-A′”的水平面中的点Fp向右或向左偏斜旋转轴A-A而获得的回转抛物面Pr′的部分(图中的回转抛物面用实线表示)可用作反射镜2的反射面部分2l和2r。

也可不采用回转抛物面的方法，而采用其形状沿水平方向具有散光功能的反射面，即，使反射面的参考轴线偏斜。例如，可以使用日本专利公开No.昭和50-127487中披露的那种反射面(反射面具有在包括光轴的水平面中的参考轴，当把光轴设为X轴时，垂直于光轴的水平轴和垂直轴被分别设为Y和Z轴，参考轴用“Y²＝4·f·X+a·X²”表示，其中“f”是焦距，“a”和“n”是常数)。难以用解析式表达的自由曲面的例子见日本专利公开No.平成4-248201中披露的一种反射面。使用自由曲面的优点是，可以在曲面的任意位置自由地控制反射光的方向。另一个优点是，构成反射镜的反射面的各区段的接合处是连续光滑的，而不形成级差(会引起眩光)。当反射镜被包括其主光轴的水平面分成两部分，若位于水平面以上的部分的反射面被制成回转抛物面的形状，则位于水平面以下的部分的反射面和水平面以上部分的反射面可以是连续光滑的(一般地说，最好保证在接合处n阶微分的连续性，其中n是自然数)。

如上所述，反射镜2的反射面相对于包括主光轴L-L的垂直平面整个被分成两个区域。即使在只有反射面的一部分区域具有如图1所示的反射光照射的趋势时，本发明也可以实现。具体地说，为方便起见，当反射镜被包括主光轴L-L的垂直平面分成两个区域时，所述区域的表面形状可以这样定义，使得反射面的一部分区域位于包括主光轴L-L的垂直平面的一侧，而另一部分区域位于另一侧，它们和反射镜2的部分2l和2r具有相同的反射效果。

利用如图1所示的反射镜2的反射面和屏SCN上的照射范围之间的相互关系，包围光源3设置灯罩有如下优点。

设置灯罩的目的主要是防止从光源发出的光直接照到透镜上。例如，在图3中，灯罩SD相对于光源3被这样设置，使得灯罩在立体角θ所示的范围内遮断由光源发出的直射光，在其它范围内则照射在反射镜的反射面上。

灯罩SD必须通过某种固定装置固定在反射镜上。使用的方法是，在灯罩上形成一个用于把其连接到反射镜上的支柱，并把支柱连接于反射镜上，也可以在反射镜上形成用于支撑灯罩SD的支撑部分，然后把灯罩连接于支撑部分上，还可以把这两种方法组合使用。

不过，若反射镜的反射面和在屏SCN上的照射范围的关系如图11所示，灯罩SD的支柱或对其支撑部分对反射光的传播会有不利影响。当用于灯罩SD的支柱或支撑部分位于靠近灯罩SD的前方如图3的实线矩形6所示的位置时，用于灯罩SD的支柱或支撑部分会干扰来自图中如点划线表示的反射镜的两个部分bl和br的反射面的反射光，因而支柱或支撑部分将影响光的分布。

为了减小这种影响，用于灯罩的支柱或支撑部分必须尽量位于靠后位置，如图中点划线矩形6′所示。此外，可以确定支柱或支撑部分不影响光的分布的一位置，并把它们设置在这一位置上。这一限制降低了和灯罩SD的连接相关的设计自由度。

与此相比，若使用图3中实线所示的反射镜部分2l和2r，反射镜的反射面和在屏SCN上的照射范围之间的关系被这样确定，即使得反射面和各照射范围位于包括主光轴L-L的垂直平面的同一侧。灯罩SD的支柱或支撑部分不干扰来自部分2l和2r两个部分的反射面的反射光，或对反射光只有很小的影响。因此，灯罩SD的支柱或支撑部分对光分布的影响可以忽略不计。本发明的车灯装置对灯罩SD的支柱或支撑部分的位置没有限制，这些位置可以任意选择，使其位于包括主光轴L-L的垂直平面和反射镜的反射面的交线上或在交线附近即可。

图4至图10表示本发明用于汽车前灯的实施例。

从前方看基本呈矩形的车灯装置7包括在一端开口的由合成树脂制成的灯体8，以及罩在灯体8的开口上的前透镜9。作为光源的金属卤化物灯11放在由灯体和前透镜限定的灯室10内。

在灯体8的内表面进行熟知的反光处理形成反射镜12。该反射镜12采用上述反射镜2的结构。

如图8所示，在反射镜12的中心位置形成圆孔12a，通过它把金属卤化物灯11装入灯室10中。反射镜12的主光轴设定为通过圆孔12a的中心并纵向延长的轴线。在围绕圆孔12a的区域内，相对于主光轴以预定的角度范围形成向前凸起的凸出壁12b。

反射镜12的反射面13被分成绕主光轴设置的三个区域13U，13_LL，13_LR，它们均为回转抛物面的形状。

区域13U位于包括反射镜12的主光轴的水平面上方的位置(在图8中，该区域由相对主光轴的角度φ表示)。该区域的一部分达到包括反射镜12的主光轴的水平面以下的位置。构成区域13U的回转抛物面的回转轴和反射镜12的主光轴重合。回转抛物面的焦点处于比参考点稍微向后的位置，所述参考点被设为金属卤化物灯11的光发射中心，并位于主光轴上或主光轴附近。

区域13_LL和13_LR位于包括主光轴的水平面下方的位置。由正前方看去，区域13_LL位于包括主光轴的垂直平面的左边，区域13_LR位于右边。三个区域的平面形状由上述方法限制，其中回转抛物面的回转轴向左或向右倾斜。区域13_LR相应于部分21，而区域13_LL相应于部分2r。在此实施例中，这些区域的回转抛物面的焦距相等，其焦点位于比参考点稍微向前的位置，所述参考点被设在金属卤化物灯11的光发射中心并位于主光轴上或主光轴附近。

其中区域13U，13_LL，13_LR的曲面部分采用回转抛物面形状的优点在于，表面结构简单，因而使反射镜容易制造，但其存在的问题是，在这些区域的接合处形成的级差会引起眩光。因此，必须采取措施克服这一问题。

如图4，5所示，金属卤化物灯11具有绝缘基座14和弧形放电管15。从绝缘座14伸出的用玻璃制成的弧形管15的中心轴固定在灯体8上，图中未示出，使其沿反射镜12的主光轴延伸。稀有气体，水银，金属碘化物之类被填充在放电管15的灯泡15a中。玻璃球16被固定在放电管15上使其包围着放电管，用来消除在一对电极之间由电弧放电产生的紫外光范围内的有害波长分量。

标号17代表由金属制成的并装有金属卤化物灯11的启动电路罩(见图5)。形成在罩的一端的法兰17a通过螺栓固定在从灯体8的背面向后伸出的凸起部18上，借以把罩固定在灯体8上。金属卤化物灯11的绝缘座14的后端和一个部件比如罩中的灯座相连。该部件通过导线和启动电路相连，使车灯可以接收启动信号和接通电源。

标号19代表具有圆柱主体20的灯罩，它还具有用于将其固定到反射镜12上的支柱21。例如，灯罩19可用以下方式形成：通过冲压金属板形成展开形状的灯罩19；把金属板制成圆柱形；然后在圆柱上涂以黑漆。

如图9所示，灯罩19的主体20由一圆柱部分20a和罩住圆柱部分的前端开口的前盖20b构成。前盖20b装在圆柱部分20a的前端部上然后通过点焊或类似工艺固定在圆柱部分20a的外表面上。

在灯罩19的主体20的后端部，一对向后伸出的灯罩件20c被这样形成，使得它和圆柱部分20a成一整体并绕圆柱部分20a的中心轴线彼此分开一个基本等于φ的角度。设置灯罩件20c是为了遮断从金属卤化物灯11向反射镜12的区域13U，13_LL，13_LR的接合处发出的光线，以消除引起炫光的光。一个直径基本等于圆柱部分20a的直径的圆环部分20d和罩件20c的端部形成一个整体，使得圆环部分桥接罩件。罩件20c的位置和数量依分割反射面13的方式确定。

罩19的支柱21从圆柱部分20a的外表面向下伸出，并包括从前方看时呈倒Y形的连接部分21a，以及位于连接部分的下端部并基本呈方盒状的固定部分21b，在固定部分21b形成有向后的开口21c，在固定部分的前端面的中心形成有插入孔21d。

如图8所示，在反射镜12中，用于把固定部分21b固定在反射镜12上的凸起22从区域13_LL和13_LR的接合处向前伸出。在凸起22的中心形成有前端开口并沿纵向延伸的攻了丝的孔22a。

当灯罩19被固定在反射镜12上时，其主体20向反射镜12移动，从而包围住放电管15和金属卤化物灯11的玻璃球16，并把灯罩19的环状部分装在反射镜12的凸出壁12b上，借以固定灯罩19。此后支柱21的固定部分以外配合方式被置于反射镜12的凸起22上，固定螺栓23通过固定部分21b的插入孔21d拧进凸起22的攻了丝的孔22a中，借以把支柱21的固定部分21b固定在凸起22上。如图8所示，在凸起22的外表面形成几个肋22b，使其和凸起22成一整体。在柱21的固定部分21b中形成的槽21e(见图9，只示出了一个槽)和肋22b分别配合，从而阻止罩19的偶尔转动。

透镜9用玻璃材料或透明合成树脂制成。在其外边缘被装入灯体8的前端部形成的透镜安装槽时，透镜9通过粘合剂或透镜压制机之类被固定在灯体8上。在透镜9上形成的透镜阶面具有能主要沿水平方向散射来自反射镜12的反射面13的反射光的公知形状(例如鱼眼透镜阶面)。如上所述，对透镜9进行光学设计，使其被包含反射镜12的主光轴的垂直平面分为两个区域，相对于垂直平面位于一边的透镜表面上形成的透镜阶面作用于来自相应的透镜表面的反射面13的反射光。

图10概略示出了由构成反射镜12的区域投射的图形的一个例子和反射区域之间的相应关系。具体地说，该图示出在透镜9从车灯装置7上拆下时金属卤化物灯11发光时获得的图形排列。在图中，线“H-H”表示包括反射镜12的主光轴的水平面和前方屏幕相交所得的水平线，线“V-V”表示包括反射镜12的主光轴的垂直平面和前方屏幕相交所得的垂直线。

图形24由区域13U形成，呈扇形，其中心在水平线“H-H”和垂直线“V-V”交点附近。相对于水平线“H-H”倾斜预定角度的上左边缘由透镜形成光分布图形中的倾斜割线，而沿基本上平行于水平线“H-H”方向延伸的上右边缘部分由透镜形成光分布图形中的水平割线。

图形25和26分别由区域13_LR和13_LL投射而成，它们位于水平线“H-H”的下方。位于图形24的左侧的图形25是区域13_LR产生的图形，位于图形24的右侧的图形26是区域13_LL产生的图形。当金属卤化物灯发光时，可能产生这样的情况，即填充物质的一部分留在放电管15的灯泡15a的接近下部的位置，这些物质使来自金属卤化物灯11的指向反射镜12的下半表面的光染色(例如黄光)。在反射镜12中，例如图形25和26可能由于区域13_LR和13_LL被染色。这些图形位于基本无色的或白色的图形24的两侧，通过透镜阶面的作用使三个图形24到26基本上沿水平方向散射，从而互相混合，以调节光的颜色，使得在整个光分布图形中不发生颜色配比不均匀。

在上述的实施例中，反射镜12的反射面13被分成三个区域。当然，实施本发明的方式不限于这种分割方式，并且本发明也不限于呈矩形的车灯装置，也可以是其它形状的，例如前方呈圆形的车灯装置。

由此可见，按照本发明，当反射镜被包括其主光轴的垂直平面分为两个区域时，来自反射区域或其一部分的反射光不会集中地通过透镜的某个范围，而是沿整个透镜分散地通过，因此，在透镜内不产生局部高温。在设计透镜中形成的透镜阶面时，当透镜被包括其主光轴的垂直平面分为两个部分时，透镜阶面的光学设计可以只相对于来自相应于一个部分的反射区域或来自反射区域的一部分的反射光独立地进行。

此外，按照本发明，即使当安装在用来防止光源的光直接射入透镜的灯罩上的支柱或位于反射镜上的灯罩的支撑部分固定到或形成在包括主光轴的垂直平面和反射镜的交线上或其附近时，支柱或支撑部分可遮挡反射光而减小或消除了对光分布的影响。

此外，因为反射镜的反射面被分成几个区域，并且这些区域的表面的形状为回转抛物面，所以反射面的结构可以简化，从而降低制造成本。

另外，大致位于包括主光轴的水平面以上的反射镜的部分的反射面具有回转抛物面的形状，大致位于包括主光轴的水平面以下的反射镜的部分的反射面和位于上部的反射面为连续的，防止了在两部分的接合处产生级差，从而可以防止产生炫光。

还有，在反射镜绕其主光轴被分成几个区域时，设置一遮光装置，用于遮断从光源向各区域的接合处形成的级差发射的光，从而可以消除炫光。

Claims (7)

1、一种车灯装置，包括：一反射镜；一透镜，在透镜中相应于所述反射镜的反射面的范围内形成有用于散射光的透镜阶面；位于所述反射镜和所述透镜之间的光源，其中，

来自所述反射镜的反射面的第一区域的反射光或来自所述第一区域的一部分的反射光，沿相对于所述反射镜的主光轴偏斜的方向传播并且不和包括所述反射镜的主光轴的垂直平面相交，所述第一区域相对于包括所述反射镜的主光轴的把所述反射镜分为两个区域的垂直平面位于所述反射镜的一侧上，并且，当包括所述反射镜的主光轴的垂直平面把所述透镜分为两个部分时，所述反射光由形成在所述透镜的一部分中的透镜阶面透射，所述透镜的一部分对应于所述第一区域或相应于所述第一区域的一部分；以及

来自所述反射镜的反射面的第二区域的反射光或来自所述第二区域的一部分的反射光，沿相对于所述反射镜的主光轴偏斜的方向传播并且不和包括所述反射镜的主光轴的垂直平面相交，所述第二区域相对于包括所述反射镜的主光轴的把所述反射镜分为两个区域的垂直平面位于所述反射镜的一侧和所述第一区域相对，并且，当包括所述反射镜的主光轴的垂直平面把所述透镜分为两个部分时，所述反射光由形成在所述透镜的一部分中的透镜阶面透射，所述透镜的一部分对应于所述第二区域或所述第二区域的一部分。

2、如权利要求1所述的车灯装置，其中，设置有用来遮断从所述光源直接照射到所述透镜上的光的灯罩，用于将所述灯罩固定到所述反射镜的支柱和把所述灯罩固定在所述反射镜上的支撑部分被连接到或形成在所述反射镜上并位于包括主光轴的垂直平面和所述反射镜的交线上或交线附近。

3、如权利要求1或2所述的车灯装置，其中，用放电灯作为光源，当所述反射镜由包括所述反射镜的主光轴的水平面分成两部分时，基本上位于所述水平面以上部分的反射面具有回转抛物面的形状，所述反射面的焦点的位置比被设定为放电灯的光发射中心的位置更接近所述反射镜，位于包括所述反射镜的主光轴的水平面以下部分的反射面具有回转抛物面的形状，所述反射面的焦点的位置比被设定为放电灯的光发射中心的位置更接近所述透镜。

4、如权利要求1或2所述的车灯装置，其中，第一区域基本位于包括所述反射镜的主光轴的水平面以下，当所述反射镜被包括所述反射镜的主光轴的垂直平面分成两个区域时，所述第一区域从前方看位于垂直平面的左侧，第一区域或第一区域的一部分具有回转抛物面的形状，其回转轴相对于反射镜的主光轴向左偏斜，位于右侧的第二区域或第二区域的一部分具有回转抛物面的形状，其回转轴相对于所述反射镜的主光轴向右偏斜。

5、如权利要求1或2所述的车灯装置，其中，当所述反射镜由包括所述反射镜的主光轴的水平面分成两个区域时，基本上位于所述水平面以上的第一部分的反射面具有回转抛物面的形状，并且形成基本上位于包括所述反射镜的主光轴的水平面以下的第二部分的反射面，在所述第一、第二部分的反射面的接合处第二部分的反射面与第一部分的反射面是连续的。

6、如权利要求1或2所述的车灯装置，其中，所述的反射镜绕其主光轴被分成多个区域，并设置有遮光装置，用于遮断从所述光源向在所述区域的接合处形成的级差发射的光。

7、如权利要求4所述的车灯装置，其中，所述的反射镜绕其主光轴被分成多个区域，并设置有遮光装置，用于遮断从所述光源向在所述区域的接合处形成的级差发射的光。

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