CN1985124A - 双光束型卤素灯 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种灯－反射器单元(3)，其设有轴向地位于灯轴线(1)上的第一光源(15)和第二光源(17)，以及带有反射部分(13)的反射器(7)。将反射器的反射部分稍作改进成具有抛物线形和直锥形之间的形状就可以实现，从第一光源可得到窄光束，即光束角小于15°的光束，而从第二光源可得到不会在其中心出现任何“光孔”的光束。

Description

双光束型卤素灯
本发明涉及一种灯-反射器单元，其包括：
反射器，其带有颈部(neck)、光发出窗、围绕延伸穿过颈部且垂直于光发出窗的光轴而设置的反射部分，该反射部分从颈部向上延伸至光发出窗；
灯，其包括第一光源和第二光源，所述第一光源和第二光源在光轴上一前一后轴向地设置，使得第一光源设置成比第二光源更接近颈部；
灯帽，其安装在颈部上并且设有电触头，其中电导线连接在电触头上以及相应的光源上。
这种灯-反射器单元从EP-168015中已知。该已知的单元包括低功率灯，其第一光源和第二光源均由灯丝形成。束状灯丝是形成一个整体的螺旋形体，因为它们由单根线制成并且通过该线的笔直连接部分而互连在一起。这两根灯丝具有至少基本上相同的电阻。这种已知单元中的灯安装在反射器的颈部中，以便可沿着光轴移动。该反射器具有焦点，因此灯和反射器沿着光轴的相互移动可将其中一条灯丝设置在焦点上，从而得到来自该单元的具有较窄光束角的所需光束。灯和反射器的相互移动或者灯丝之间的切换使得可以稍微改变光束的光束角。或者，它还提供了在设在反射器焦点处的灯丝失效的情况下灯和反射器相互移动的能力，使得焦点处于另一保持完好的灯丝上，从而就实现了灯的双倍使用寿命。但不利的是，已知单元具有比较复杂的结构。已知单元的另一缺点在于，无法得到这样的光束，即这种光束不带有因两个光源的灯丝之间的简单切换而导致的来自每个单独光源的“光孔”(optical hole)。光孔是光束中具有较低亮度级的中心部分。为了避免在光源之间的切换时出现的这种光孔，在已知单元中要求灯和反射器能够相互移动。
本发明的一个目的是提供一种开篇段落中所介绍的克服了上述缺点的灯-反射器单元。为了实现这一点，开篇段落中所介绍的单元的特征在于，反射部分根据围绕曲线的光轴而设置的回转体来形成，该曲线从经过光轴的反射器的纵剖视图看去在颈部上的起点和光发出窗上的终点之间延伸，因此通过以下的辅助功能：
在起点和终点之间延伸的带有n个直线点的直线段；
在起点和终点之间延伸的带有n个抛物线点的抛物线段，其具有与光轴重合的抛物线轴线并且在光轴上具有焦点F；
曲线上的各单独点Kn距抛物线点Pn有一段距离x.Dn，并且距直线点Ln有一段距离(1-x).Dn，这是沿着Pn和Ln之间的连接直线Vn测得的，其中Vn处于纵向剖面的平面内并且垂直于直线段，其中Dn为沿着Vn在Pn和Ln之间测得的距离，其中x对于整个曲线而言基本上为常量，并且具有0.25≤x≤0.75范围内的值。换句话说，反射器的反射部分通过因子x而从理想的抛物线形状变形成为直锥形，x值处于上述范围内。根据本发明的灯-反射器单元中的第一光源设计成可产生较窄光束，即光束角最多为15°的光束。因此灯-反射器单元可用作聚光灯。根据本发明的灯-反射器单元中的第二光源设计成可产生较宽光束，即光束角至少为20°的光束。如果反射器具有直锥形，则该单元将从第一光源和第二光源中产生基本上相同的光束。如果反射器为抛物线形，则位于光轴上且处于焦点上的第一光源将发出较窄的平行光束。然而，位于光轴上但未处在焦点上的第二光源将发出带光孔的光束。由于根据本发明的灯-反射器单元中的反射器具有稍微不同于抛物线的形状，因此第一光源产生具有稍宽但仍可接受的10°左右较窄光束角的光束，而同时第二光源的光束中没有了光孔。带有根据主权利要求来成形的反射器的单元具有较简单的构造。根据本发明的灯-反射器单元使得可以相互间独立地操作第一光源和第二光源，从而可以从窄光束瞬时地切换至没有光孔的宽光束。这种瞬时切换尤其在汽车前灯中频繁地使用，其中经常要进行从近光灯光束切换至驾驶用远光灯光束。因此，根据本发明的单元适合于这种应用。或者，可以同时操作第一光源和第二光源。该灯优选固定成使得其端头部分处于反射器的颈部中，这就实现了光源在反射器中的永久性精确定位，因此所需光束就可从该单元中发出。
在根据本发明的灯-反射器单元的一个实施例中，该单元的特征在于，从纵向剖视图看去，经过起点和经过焦点F的直线与光轴形成了α1角，其中经过终点和经过焦点F的另一直线与光轴形成了α2角，其中α1处于30°至50°的范围内，α2处于40°至60°的范围内。已经发现，当α1和α2处于处于这些角度范围内时，可以得到具有理想光输出、光束特性、尺寸和长/宽比的反射器。如果α1在30°以下，那么反射器的颈部将具有不必要地窄的开口，这是因为与开口相邻的反射部分处于第一光源的光阴影中。窄开口阻碍了将灯引入反射器中。如果α1在50°以上，那么颈部中的开口就会太宽，使得光会入射在反射面的旁边，这将会导致光损失。如果α2在60°以上，则反射器具有较小的长度，因此光的主要部分将直接从光发出窗发出，即不会反射在反射面上，因此未用于光束，从而导致了更多的光损失。如果α2在40°以下，则反射器比较长，而在光输出上没有任何显著相伴随的增加。
这种单元的一个实施例的特征在于，灯为卤素白炽灯。光源、即白炽灯的灯丝可制作成在其整个长度上都精确地位于光轴上，因此可以较简单的方式来得到所需的圆形对称光束。优选的是，这些灯丝均由单根线制成，因此它们不必通过中间部分来互连在一起。因此就避免了中间部分中的能量损耗，例如已知灯中所发生的那样。同时，还实现了灯设计如单根灯丝的不同额定瓦数的较高自由性，以及避免了单元的各部件的所需性能之间的妥协。对于每种瓦数而言，可为每条灯丝和中间部分来选择所需灯丝线的直径和所需灯丝线的材料。
优选的是，卤素白炽灯为双灯丝汽车用卤素灯，例如传统H4灯的改进型。传统H4灯用于汽车照明，并且具有灯的尺寸和形状恒定的优点，如标准文件E/ECE/TRANS/505中所述。传统H4灯仅在内部进行了修改，而其外部尺寸等保持不变。近光灯帽从传统H4灯中除去，两条灯丝设置在相互间延伸的方向上，省略了灯上的黑色涂层。改进型H4灯的使用的优点在于，它可在现有H4灯的生产线上制造。对H4灯的已知通用生产工艺的若干生产步骤的省略使得可以简单和便宜的方式并且以高生产率来生产改进型H4灯，由于已经可以实现大规模生产设备，因此就更是如此，从而抵消了较大的投资。
在一个优选实施例中，根据本发明的灯-反射器单元的特征在于，所述反射部分分成近似成曲线的p个段面环(facet ring)，其中从纵向剖视图看去，各段面环p沿着相关段面环p中间处的曲线的各自切线m来定向。结果，灯-反射器单元具有这样的优点，即抵消了投射在灯-反射器单元所照亮的物体上的光源的(不清楚的)影象，并且灯-反射器单元在光源未精确地设在光轴上时对光束中的干扰不太敏感。或者，这些优点可以这样来实现，其中根据本发明的灯-反射器单元特征在于，反射部分分成r个轴向块。通过同时采用上述措施，即将反射部分分成p.r面矩阵，就可以实现甚至更高程度的所述优点。
在另一实施例中，根据本发明的灯-反射器单元的特征在于，该灯具有半透明壁，其包括分别围绕第一光源和第二光源的第一壁部分和第二壁部分，其中至少一个壁部分对源于光源并且透过相关壁部分的光具有改变光谱的效应。这种改变光谱的效应可以简单的方式来实现，其中至少一个壁部分具有涂层如干涉涂层或吸收涂层，其可以改变光的颜色和/或色温。或者，第一壁部分和第二壁部分可以具有彼此不同的玻璃成分。
根据本发明的灯-反射器单元的实施例在附图中示意性地显示出，其中
图1是根据本发明的灯-反射器单元的一个实施例的纵向剖视图；
图2是图1所示曲线的重构视图；
图3A是图1所示灯-反射器单元所得到的第一光束特性；和
图3B图1所示灯-反射器单元所得到的第二光束特性。
图1是通过灯-反射器单元3的光轴1的纵向剖视图，灯-反射器单元3包括灯5、带有颈部9的反射器7、光发出窗11，以及围绕光轴1从颈部向上延伸至光发出窗的反射部分13。光轴延伸通过颈部并且垂直于光发出窗。灯通过胶结剂14固定在反射器的颈部中并且包括第一光源15和第二光源17，即图中的灯丝。或者，光源可各自容纳在单独的灯中。第一光源和第二光源一前一后地设在光轴上，并且在图中相互之间具有大约6.5毫米的轴向距离，使得第一光源比第二光源更接近颈部。光源各自由单独的线制成。图中的灯为低压灯，即12V卤素白炽灯，在这种情况下为长度是大约50毫米以及最大直径是大约22毫米的改进型H4灯。灯丝的额定功率通常为20至100W，图中的第一光源具有35W的额定功率，第二光源具有50W的额定功率。灯5具有壁18，其包括圆柱形地围绕第一光源15的第一壁部分20以及基本上围绕第二光源17的第二壁部分22。第二壁部分具有干涉涂层24，其可透过源于第二光源的大部分光，并且可使光的色温从大约2900K改变至大约4000K。源于第一光源的光将主要透过第一壁部分到达灯外部，而没有进行修正。在灯的工作期间，第一光源产生窄光束，第二光源产生宽光束，其各自的光束特性如图3A和3B所示。颈部9设有灯帽19，其包括电触头21a，21b，21c。这些电触头通过各自的电导线23连接在相关光源上，使得第一和/或第二光源可单独地点亮。这使得这两个光源可同时地工作，从而获得较高发光强度的光束。反射部分根据围绕图2所示特定曲线的光轴的回转体来成形。反射部分设有气相沉积的铝25来作为反射层，但反射层作为备选也可以为干涉涂层。反射器另外也可由p个段面27构成，这些段面沿着反射器中的特定曲线的切线29来定向。
图2示意性地显示了曲线31，其从沿着光轴的反射器的纵向剖视图看去，在颈部9上的起点33和反射器7的光发出窗11上的终点35之间延伸。该曲线通过在起点和终点之间延伸的带有n个直线点的直线段37以及在起点和终点之间延伸的带有n个抛物线点的抛物线段39来限定。抛物线段39具有与光轴1重合的抛物线轴线以及位于光轴上的焦点F。曲线31上的各单独点Kn距抛物线点Pn有一段距离x.Dn，并且距直线点Ln有一段距离(1-x).Dn，这是沿着Pn和Ln之间的连接直线Vn测得的。因此Vn处于纵向剖面的平面内并且垂直于直线段37，其中Dn为沿着Vn在Pn和Ln之间测得的距离。x对于整个曲线而言基本上为常量，并且具有0.25≤x≤0.75范围内的值，在图中该值为0.4。反射器的反射部分的尺寸通过抛物线段39来确定。抛物线段的长度通过直线32和直线34来确定，该直线32经过起点33和焦点F并且与光轴形成了α1角，直线34经过终点35和经过焦点F并且与光轴形成了α2角，其中30°≤α1≤50°，40°≤α2≤60°，在图中α1为40°，α2为50°。
图3A和3B分别显示了图1所示灯-反射器单元的第一光源所得到的第一光束特性51以及第二光源所得到的第二光束特性53。第一光束特性51具有峰值55，其标准化为100。具有50％峰值的光束的宽度为光束角，该光束角对于第一光束特性而言大约为10°。第二光束特性53也具有其标准化为100的峰值57，并且具有大约25°的光束角。图3B显示了第二光束特性不受其发光强度中″光孔″的影响。

Claims (10)

1.一种灯-反射器单元，其包括：
反射器，其带有颈部、光发出窗、围绕延伸穿过所述颈部且垂直于所述光发出窗的光轴而设置的反射部分，所述反射部分从所述颈部向上延伸至所述光发出窗；
灯，其包括第一光源和第二光源，所述第一光源和第二光源在所述光轴上一前一后轴向地设置，使得所述第一光源设置成比所述第二光源更接近所述颈部；
灯帽，其安装在所述颈部上并且设有电触头，其中电导线连接在所述电触头上以及相应的光源上，
其特征在于，所述反射部分根据围绕曲线的光轴而设置的回转体来形成，所述曲线从经过所述光轴的反射器的纵剖视图看去在所述颈部上的起点和所述光发出窗上的终点之间延伸，因此通过以下的辅助功能：
在所述起点和所述终点之间延伸的带有n个直线点的直线段；
在所述起点和所述终点之间延伸的带有n个抛物线点的抛物线段，其具有与所述光轴重合的抛物线轴线并且在所述光轴上具有焦点F；
所述曲线上的各单独点Kn距抛物线点Pn有一段距离x.Dn，并且距直线点Ln有一段距离(1-x).Dn，这是沿着Pn和Ln之间的连接直线Vn测得的，其中Vn处于所述纵向剖面的平面内并且垂直于所述直线段，其中Dn为沿着Vn在Pn和Ln之间测得的距离，其中x对于整个所述曲线而言基本上为常量，并且具有0.25≤x≤0.75范围内的值。
2.根据权利要求1所述的灯-反射器单元，其特征在于，从所述纵向剖视图看去，经过所述起点和所述焦点F的直线与所述光轴形成了α1角，经过所述终点和所述焦点F的另一直线与所述光轴形成了α2角，其中30°≤α1≤50°，40°≤α2≤60°。
3.根据权利要求1或2所述的灯-反射器单元，其特征在于，所述灯通过所述反射器的颈部中的端头部分来固定。
4.根据权利要求1、2或3所述的灯-反射器单元，其特征在于，所述灯为低压卤素白炽灯。
5.根据权利要求4所述的灯-反射器单元，其特征在于，所述光源是各自通过单独的线来制成的灯丝。
6.根据权利要求5所述的灯-反射器单元，其特征在于，所述卤素白炽灯为改进的双灯丝型汽车用卤素灯。
7.根据上述权利要求中任一项所述的灯-反射器单元，其特征在于，所述反射部分分成近似成曲线的p个段面环，其中从纵向剖视图看去，各段面环p沿着相关段面环p中间处的曲线的各自切线m来定向。
8.根据上述权利要求中任一项所述的灯-反射器单元，其特征在于，所述反射部分分成r个轴向块。
9.根据上述权利要求中任一项所述的灯-反射器单元，其特征在于，所述灯具有半透明壁，其包括分别围绕所述第一光源和第二光源的第一壁部分和第二壁部分，其中至少一个壁部分对源于所述光源并且透过所述相关壁部分的光具有改变光谱的效应。
10.根据权利要求9所述的灯-反射器单元，其特征在于，所述壁部分中的至少一个具有涂层。
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