CN1957441A - 用于机动车前灯的灯 - Google Patents

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Abstract

说明了用于机动车前灯的灯(1、11、14、17)。灯(1、11、14、17)包括包围光源(4)的灯泡(3)和布置在灯泡(3)一端并且用于将灯(1、11、14、17)保持在前灯的反射器(20)内部的灯座(2)。至少一个透镜结构(7、12、15、18)存在于灯泡(3)内部或灯泡上部(0)和/或灯泡下部(U)。该透镜结构(6、12、15、18)被构造为使光源射出的到接近于灯座的反射器区域的方向的光被改变方向到位于更前方的反射器(20)区域。

Description

用于机动车前灯的灯
本发明涉及用于机动车前灯的灯并且涉及具有该灯的机动车前灯。
由车前灯尽可能好地实现对交通空间的照明以便一方面为机动车的驾驶者提供良好的视野，另一方面避免前灯使迎面而来的行人车辆反感觉晃眼从而不至于将来车或来人带入危险境地，这是对几乎所有机动车前灯的基本要求。因此，为了确实避免使迎面而来的行人车辆感觉晃眼已经在相应的标准中为近光功能定义了所谓的明暗边界或分界线。应该注意到在灯和前灯的构造以及前灯在机动车的安装和调试中只有在这个明暗分界线之下的交通空间被照亮。在多种情况下，借助于灯本身或前灯中适当地安装和定形的屏蔽罩或光阑形成对黑暗区域的适当遮蔽，观察到明暗分界线。此外，也可以通过前灯玻璃的光学元件完成对光的再分配，使得没有光被射出到明暗分界线上方的黑暗区域。由灯横向地射出的光，即从灯的组合状态下水平相对的侧面发出的光，通常被映象到两个系统的明暗分界线的紧下方的区域。通过前灯反射器和前灯玻璃中的其它常见的光学元件之间的共同作用，由灯向上射出的光，被向下反射到近光区域，并且从灯向下射出的光被辐射到横向区域，在用于右侧通行的前灯的情况下，主要辐射到左手一侧。
应当将灯和前灯构造成使得尽可能多的光被映射在非常接近并位于明暗分界线下方的允许区域内，以便尽可能好地实现对明暗分界线给定的界限之内的交通空间的照明，特别地也照亮车辆前方尽可能的远的地方。前灯反射器和/或前灯玻璃的特殊构造，特别地与用于相应前灯的特殊构造的灯一道，能够实现对光的重新分布，使得紧邻明暗分界线下方的区域被更强烈地照亮。然而，不幸地是，用于优化前灯的辐射性能的附加条件也对前灯的设计和将前灯集成在给定设计的机动车前方的操作强加了附加边界条件。此外，这样的优化策略将带来许多不同的前灯需要不同的灯类型的结果，这个结果在最后将导致供应商为替换灯付出更高的存储代价，并且另外导致不再能同样程度地保证总是能快速得到合适的替换灯具。
本发明的目的是提供用于机动车前灯的一种灯，通过这种灯能够与该灯被集成的前灯的具体构造无关地实现对紧邻明暗分界线下方的允许区域内的交通空间给予更好的照明。
这个目的通过用于机动车前灯的灯完成，该灯包括；封有光源的灯泡、用于将灯保持在前灯的反射器内部的部置在灯泡一端的灯座、及部置在灯泡内部或灯泡上部和/或灯泡下部的至少一个透镜结构，该透镜结构被构造为使从光源射出的在接近于灯座的反射器区域的方向上光的至少一部分被改变方向射到更前方的反射器区域中。这里灯的术语“上部”和“下部”涉及该灯被结合在机动车前灯中的常见位置。类似地，方向的指示“前”和“后”等也根据这个意思理解。
这里利用了如下现象，即从接近于灯座的反射器区域反射到交通空间的光源的映象实质上比从位于反射器中更前方的区域反射的映象更大。因此，将射出到接近于灯座的反射器表面的方向上的光再分布到反射器的前部区域的过程，自动地实现了更大的比例的光到达接近于明暗分界线的中心区域，使得这里的光强度被增加。因此，重定向到反射器的前方最外侧部分的光被射入接近明暗分界线的交通空间中更远的区域，这部分区域对于驾驶员更重要。没有透镜结构的这个重定向的作用，光也可能被部分地映射到接近于车辆的交通空间中。然而，接近于车辆的交通空间的光，与驾驶者的安全不怎么有关，因为对于在这个空间中视觉上意识到的危险充分反应的反应时间通常是不够的。相反，在前方更远的交通区域中的更多光使得能够更容易地并且更早地识别出可能的危险，这样驾驶者可得到更长的反应时间。因此，对于相同总量的光，对交通空间实现了更好的照明，同时，遵守了防晃眼条件，能观察到明暗分界线。这里并不需要通过特殊的方法改变前灯本身，即具体地改变反射器、前灯玻璃、灯头或其他部件。将根据本发明的灯插入常规的前灯就足以获得有益的效果。
从属权利要求涉及各特别有益的实施例和本发明的进一步实施方式。
原则上透镜的结构可以以不同的方式实现。例如，在一个实施例中，透镜结构包括将光转向期望的反射器区域的凹透镜。
可选地或附加地，透镜的结构还可以包括棱镜。在特别的优选实施例中，透镜结构包括棱镜组，例如，棱镜构成一种菲涅耳透镜结构，以便实现将来自光源的光束按设想重定向到期望的反射器方向。
为了实现将接近灯座的反射器的区域的光重定向到位于更前方的反射器区域的期望的重新分布，建议如此设置透镜结构，使得其包括至少一个位于灯泡的上方或下方的外边界面，并且该边界面向后部灯座的方向倾斜。然后通过灯泡的光线将在这个边界表面被折射，使得来自灯座方向的光线被定向为向前的方向。
这样的透镜结构可以仅被布置在灯的上部，使得反射器中只有向上射出的光被改变方向，光通过反射器被直接向下映射到交通空间。然而，可能可选地或附加地，在透镜的下部提供合适的透镜结构，以便将射出的光更强烈地主要集中在交通空间的横向区域中，使得明暗分界线下方的区域的亮度再一次增强。在一个优选的修改实施例中，根据本发明的透镜结构仅位于灯的表面和/或灯的下部，特别优选地也可以同时位于上部和下部。在另一修改中，灯具有的透镜结构也位于其他表面，例如横向的或向上倾斜或向下倾斜的表面。
从光源考虑，透镜结构优选的被实质上布置在位于灯座一侧的灯泡区域，使得射入反射器的光线主要地只有直射向灯座方向的或倾斜向灯座方向的向后的光线通过透镜结构，而由光源向前射出的光不被透镜结构改变方向。
优选地，透镜结构从位于灯座一侧的灯泡的后端沿着向灯泡的前端方向的灯泡的纵向轴至少延伸到光源的中间区域。这样确保，例如，从光源中心发出的沿着灯泡纵向轴向后发射的全部光线以向上或向下方向通过透镜结构并且由此被改变方向。
透镜结构优选地通过对灯泡壁的适当塑形被集成在灯泡中。它们可以与灯泡的制造同时定型-例如当材料仍处于液体或可塑的状态时-或者它们可以在灯泡的制造之后形成例如通过适当地研磨灯泡表面形成。另外，可选的，可以使用单独制造的透镜组或透镜结构，例如通过粘着处理附着在灯泡壁上。
本发明可以利用多种类型的灯实施。
在一个优选实施例中，灯包括灯丝，例如白炽线圈作为其光源。这种灯的典型的示例是由卤素灯(例如常用的H4灯)构成的。这样的灯一般只包括一个灯泡，通常是直接环绕在灯丝周围，但与灯丝保持一定距离的石英灯泡。透镜结构优选的将通过这个灯泡的上部或下部的特殊定型被形成。
在另一优选实施例中，灯为气体放电灯。典型的气体放电灯为例如所谓的HID(高强度放电)灯，例如高压钠灯、或者所谓的MPXL(微功率氙光)灯。这样的灯通常包括由内部灯泡构成的放电容器，内部灯泡通常是由惰性气体填充的石英灯泡。电极沿灯泡纵向延伸，从相反的端进入内部灯泡，在彼此具有一定距离处终止。通过高压作用电极点火后，在电极之间建立其本身的放电弧或发光弧，该电弧用作光源。通常，其中具有光源的气体放电灯的内部灯泡由外部灯泡环绕四周，外部灯泡通常也是由石英玻璃制成的并且特别用作UV辐射屏蔽。建议这种气体放电灯本身在外部灯泡的上部和/或下部集成透镜结构或挨着灯泡布置透镜结构。
然而，可选地，内部灯泡可以被提供具有相关的透镜结构。这具有透镜结构被放置得更接近光源并且由此更有效的优点。然而，缺点是在内部灯泡之中或之上引入透镜结构在技术上更复杂也更昂贵，并且除了在内部灯泡的几何结构的每个改变以外，同时还导致灯泡其他参数的改变诸如，例如内部灯泡上的温度分布。这接下来对放电弧的形成并且从而对光的分布有影响。与其对比，在外部灯泡提供透镜结构比较简单且没有那么昂贵，并且对发光和光源本身的效力没有影响。
利用仅有一个灯泡的放电灯或者利用具有附加的外部灯泡的白炽灯也可以实现本发明。此外，在灯具有内部和外部灯泡的情况下，也可以将合适的共同作用的透镜结构布置在内部灯泡和外部灯泡上。
本发明特别适用于具有近光功能的灯，因为特别地正是在利用近光试图对给定的明暗分界线之下的区域实现尽可能强的照明的过程中发生问题。然而，这并不是说这种灯不能被用于其他机动车的其他目的照明。
原则上灯可以包括多于一个的光源。在这种情况下，优选的将透镜结构布置为使得至少一部分由光源之一射出的在接近灯座方向的的反射器区域上的光被改变方向到位于更前方的反射器区域。这种灯的一个示例是H4灯，它包括两个灯丝，一个灯丝用作近光功能而另一个灯丝用作远光灯功能。在这种情况下，可以提供透镜结构使得，例如，只有来自于近光光源的光被合适地改变方向，以便实现期望的接近于明暗分界线的照明。
除非提供为右侧通行或左侧通行特别设计的其它附加元件，否则根据本发明的灯可以不作修改地用于右侧通行和左侧通行的前灯而不会有问题。
下面将参考实施例和附图，更详细地说明本发明，其中：
图1为根据本发明的灯的第一实施例在反射器(仅示意性示出)中的纵向剖面图，图示了透镜结构对于交通空间的照明效果，
图2更详细地示出了图1的透镜结构，
图3是根据发明的灯在第二实施例中的纵向剖面图，
图4是根据发明的灯在第三实施例中的纵向剖面图，
图5是根据发明的灯在第四实施例中的纵向剖面图，
图6示意性示出了通过根据现有技术的灯对交通空间的照明，及
图7示意性示出了通过根据本发明的灯对交通空间的照明。
图1至5所示的灯都是现在机动车前灯领域中主要使用的白炽灯。然而，本发明可以同样很好地用于其他类型的灯，特别是气体放电灯。
图1是白炽灯1的示意性纵向视图，其包括灯泡3，通常由石英玻璃或其他类似材料制成，灯泡的后部9被紧固在灯座2上。灯泡3中存在真空空腔5，线圈4被作为光源4设置在其中。通常形式下灯座2在其后部具有插头，通过该插头，将从汽车电路中获得的电压施加到线圈4，以使其发光。
灯泡3实质上是圆柱灯泡，围绕灯泡的纵轴L并沿着L延伸，并且在其与后端9相对的前端10处，通过具有钝圆锥角的圆锥形外部形状的端壁闭合。然而，原则上，灯泡3可以具有几乎任何其他期望的形状。
透镜结构6被布置在灯1的灯泡3的上部和/或下部。在图1所示的实施例中，这是一种具有包括多个独立棱镜7的透镜组的菲涅耳透镜结构6。独立棱镜7每个都具有在向灯座2倾斜的方向上延伸的外边界表面8。因而菲涅耳透镜结构6具有图示的效果，即来自于光源4的指向反射器20的接近灯座的区域的光线S被转向到棱镜的边界表面8，以便转向的光线SA入射到位于反射器20中更靠前的区域。没有棱镜7，未受影响的光线SU将沿着虚线指示的路径入射反射器20中更靠近后部的区域。
图2以放大的比例再一次示出了菲涅耳透镜结构6的这个效果。这里仅示出灯泡3的一部分，包括透镜结构6，还包括灯丝4和屏蔽罩25，例如为了提供对明暗分界线的可靠观测结果在H4照明中通常使用的屏蔽罩。屏蔽罩25的形状被塑造为使得明暗分界线遵循期望的形状：当右侧通行的情况时向左上方倾斜，当左侧通行的情况时向右上方倾斜。
如图2中表明的，从线圈4的后部区域射出的指向后部的光线S在透镜结构6的独立的棱镜7的边界表面8被向前折射，使得光线SA沿着实线的路径射出灯泡3。没有所述棱镜7，光线SA将沿着虚线。由此，平均起来，在反射器20之外延伸的箭头所指示的方向上发生了光的转移A。
图1还示意性示出了所述灯1在机动车前灯中常用的反射器20中的布置，以及来自于灯1，即其光源4，的光线SA通过反射器20射入交通空间21的重定向。这里所示的交通空间21位于在反射器20前方某一距离处的剖面24中。由明暗分界线22在向上的方向上限制照亮的交通空间，其上方不允许射出光，以避免迎面而来的行人车辆感到晃眼。明暗分界线向左斜上延伸，因为这是用于右侧通行的前灯或灯。
如图1中清楚所示，经过这样的重定向的光线SA比由虚线箭头代表的未转向的光线SU被更强有力地导入沿着明暗分界线22的中心区域23中。
光源4射入到反射器20的接近于灯座的区域的光被分布到交通空间21中更远的位置，并且反射到更远离灯座2的反射器区域的光线被更加集中在明暗分界线22下方的中心区域的效果遵循如下事实：目标距离，即光源4和将入射的光反射到交通空间21的反射器表面的相关部分之间的距离，对于更靠前的反射器区域其目标距离比接近灯座的反射器区域更大。由于光源4的映象随着目标距离的增加而变得更小，这样自动地具有如下结果：反射器2的远离灯座的靠前区域将光源4在交通空间中映射的更小，从而比接近灯座的区域将光更强地集中。
图3至5示出了构成灯1的灯泡3以完成期望效果的替代实施例。
在图3中，灯11的透镜结构12由一个大棱镜13简单构成。该棱镜由灯泡壁的上部O和下部U向后部呈圆锥形彼此接近，构成相应的倾斜边界表面8而获得。
图4示出了灯14的另一个实施例，其具有由在灯泡3的上部和下部提供的略凹的凹透镜16构成的透镜结构15。灯泡3的上部O和下部U的形状被塑造为使得在灯泡3的上部和下部前部区域的壁都比接近于灯座的后部区域的壁更厚。具有不同壁厚度的两个区域之间的过渡大约出现在线圈4的中间区域，即从灯泡3的前面看恰好在通过线圈的中点并且与纵向轴L垂直地延伸的剖面M后面。这个过渡被形成为向后部倾斜延伸的灯泡3的略凹的外边界表面8。
图5示出了一个更简单的实施例，其在灯丝4的中心平面M的稍后方在上部和下部都具有简单的凹透镜。
所有实施例的共同特征为它们具有向后部灯座2倾斜延伸的边界表面8。透镜结构6、12、15、18基本上位于在灯丝4的中心剖面M之后，以确保向前的光线不被透镜结构6、12、15、18影响。
为了比较，图6和7再次示意性地示出了通过现有技术的灯(图6)和通过根据本发明的灯(图7)对交通空间21的照明。这些图中明确显示，在给定相同量的光的情况下，根据本发明将光线从接近灯座的反射器区域改变方向到远离灯座的反射器区域，实现了对所关心的接近于明暗分界线22的交通空间区域的更好的照明。
最后，再次指出，图中所示并在说明书中讨论的灯1、11、14、17仅仅是示例，本领域技术人员能够在不背离发明的范围的前提下，对其作出各种不同方式的修改。由此，特别地，透镜结构可以具有不同的具体形状以便实现期望的效果。类似地，不同实施例的独立的特征可以被组合以构成新的实施例，例如结合了棱镜和凹透镜和/或其它适合的透镜元件的透镜结构。为了完整性的缘故进一步指出了不定冠词“a”和“an”并不排除多个相应元件的存在，并且动词“包括”的使用并不排除其他元件的存在。

Claims (13)

1、用于车辆前灯的灯(1、11、14、17)
具有环绕光源(4)的灯泡(3)，
具有布置在灯泡(3)的一端用于保证灯(1、11、14、17)在前灯的反射器(20)内部的灯座(2)，
及具有存在于灯泡(3)内部或灯泡(3)上部(O)和/或灯泡(3)下部(U)的至少一个透镜结构(6、12、15、18)，该透镜结构被布置为使由光源(4)发出的在接近于灯座的反射器区域的方向上的光被至少部分重定向到位于前方更远的反射器(20)区域。
2、如权利要求1所述的灯，特征在于透镜结构(15、18)包括凹透镜(16、19)。
3、如权利要求1或2所述的灯，特征在于透镜结构(6、12)包括棱镜(7、13)。
4、如权利要求3所述的灯，特征在于透镜结构(6)包括棱镜组。
5、如权利要求1至4中任一权利要求所述的灯，特征在于透镜结构(6、12、15、18)包括至少一个布置在灯泡(3)的上部(O)或下部(U)并且向灯座(2)的后部方向倾斜的外部边界表面(8)。
6、如权利要求1至5中任一权利要求所述的灯，特征在于如从光源(4)观看透镜结构(6、12、15、18)基本上位于灯泡(3)灯座一侧的区域。
7、如权利要求1至6所述的灯，特征在于透镜结构(6、12、15)从位于灯座一侧的灯泡(3)的后端(9)沿着到灯泡(3)的前端(10)的方向的纵轴(L)至少延伸到光源(4)的中间区域。
8、如权利要求1至7中任一权利要求所述的灯，特征在于透镜结构(6、12、15、18)至少部分地与灯泡集成。
9、如权利要求1至8中任一权利要求所述的灯，特征在于灯(1、11、14、17)包括灯丝(4)作为其光源(4)。
10、如权利要求1至9中任一权利要求所述的灯，特征在于灯包括放电弧作为其光源。
11、如权利要求1至10中任一权利要求所述的灯，特征在于灯包括多个光源，透镜结构被布置为使得由光源之一射出的在接近灯座的反射器区域的方向上的光被至少部分重定向到位于更前方的反射器区域。
12、如权利要求1至11中任一权利要求所述的灯，特征在于灯(1、11、14、17)具有近光的功能。
13、其中具有反射器(20)和如权利要求1至12中任一权利要求所述的灯(1、11、14、17)的机动车前灯。
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