CN2901030Y - 高效率防眩目前照灯 - Google Patents

Abstract

一种能够提高路面照亮作用和防止眩目作用的高效率防眩目前照灯，它的反光凹面镜由弧形凹面镜和一段抛物线形凹面镜组成，其凹面镜腔中设一凸透镜，三个光学元件的焦点重合，光源设在焦点处。光源发出的光线经凹面镜的反射和凸透镜的折射后全部转化为平行光束，提高了光源的效率和防眩目作用。

Description

高效率防眩目前照灯

技术领域

本实用新型是一种汽车夜间行驶照明的主动安全装置，是能够提高路面照高作用和防眩目作用的前照灯。

背影技术

前照灯是夜间行车的重要照明的设备，其性能的好坏直接影响着夜间行车的安全性。如果前照灯射出的强光束，突然射入人的眼睛，因瞳孔来不及收缩，使人暂时失去了对眼睛的控制能力而本能的闭上眼睛或只能看到亮处的东西，而不能看到暗处的路面或障碍物，形成眩目，很容易发生交通事故。目前的前照灯的光线分为反射平行光束和直射散光(如图1)。对面的司机和行人只要不处在反射光束的光照区内，平行的反射光束就不会给对面的司机和行人造成眩目。只要是处在本车的前方，不论是什么位置，直射(散)光都会给对方造成眩目，距离越近眩目作用越强烈。直射散光照到前方50米后，光照强度十分微弱，对路面的照亮作用十微小，对本车司机的利用价值微小。现在有些汽车为了克服散射光线的眩目作用，采遮光屏的设计，将散射光线遮住，虽然起到了防眩目的作用，但是直接造成了光源的浪费，降低了路面的照亮强度。下面以BJ2020VJ前照灯的实际数据为例来计算说明直射散光的损失比，图例(图2)。

以前照灯中心线为X轴，以灯底O点垂直于X轴的直线为Y轴建立平面直角坐标系。焦点(光源)F坐标(3、0)，灯口边A点坐标(3、8)，C点坐标

球冠ADE的表面积

S＝2πr h＝2πFA·BD

球冠ACE的表面积

S₁＝2πr h₁＝2πFA·BC

散光损失比

$S_1/S=2\mathrm{\πFA}\·\mathrm{BC}/2\mathrm{\πFA}\·\mathrm{BD}=(\sqrt{73}-3)/(\sqrt{73}+3)\≈48\%$

如果将直射散光全部转化为平行光，前照灯的光照强度将增强48％，路面的照亮作用将增强48％，同时还具有防眩目作用。

发明内容

为了克服现在前照灯散射光线的眩目作用、光源利用率低以及路面照亮作用低的不足，本实用新型提供了一种前照灯，该前照灯不仅能够提高路面的照亮作用和光源的利用率，而且具有明显的防眩目作用。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：在前照灯光源的前方设置一凸透镜，焦点与光源重合，光源向前发出的光线经凸透镜折射后全部转化为平行光束。同时改进抛物线形凹面镜的后方为圆弧面，焦点与光源重合。使光源向后发出的光线经圆弧面反射后原光路返回，再经凸透镜折射后转化为平行光束。光源向四周发出的光线经抛物线形凹面镜反射后转化为平行光束。光源发出的光线全部转化为平行光束，消除了眩目的直射散光，达到的提高光源效率和防眩目作用以及提高路面照亮作用的目的。其原理依据为：

1：改进的几何原理(图3)

建立以凹面镜中心线为X轴凹面镜抛物线顶点垂直于X轴的直线为Y轴建立坐标系，如图所示。经抛物线A点和焦点F做直线交于抛物线于点I，经抛物线E点和焦点F做直线交于抛物线于点G，由于图形为对称图形，GF等于FI，以焦点F为圆心，以FG为半径做圆，交于直线FE于点L，交于直线FA于点M，由于GF等于FI，圆过点I。经点ML做直线ML，直线ML和X轴交于点这P。

2：改进后的物理形状(图4)

以圆弧GNI代替抛物线GOI，实物中部分为球冠面GNI代替抛物线面GOI，形成一个抛物线面和球冠面相结合的凹面镜，抛物线面的焦点和球冠面的焦点相重合，在ML两点间放直径为ML，焦距为FP的凸透镜，焦点于凹面镜的焦点相重合，凸透镜中心线面与凹面镜口面相重合。

3：改进后的光学原理(图5)

基本原理：光的折射定律和光的反射定律以及光路的可逆性。

焦点F发出的光线FB射到球冠凹面镜上后，经镜面反射后，形成经过焦点F的光线BC，光线BC经过凸透镜的折射后，形成平行于光轴OX的平行光线CD平行射出。

焦点F发出的光线FW射到抛物面上后，经镜面反射后，形成平行于光轴OX的平行光线WR平行射出。

焦点F发出的光线FJ射到凸透镜上后，经凸透镜折射后，形成平行于光轴OX的平行光线JK平行射出。

焦点F发出的光线经凹面镜的反射和凸透镜的折射后全部转化为平行光束。

4：改进后的效果示意图和一般结构剖面图(图6)(图7)。

改进后原前照灯的直射光束经凸透镜的折射后全部转化为平行光束，在光源功率一定的情况下，光照强度将增强48％，路面照亮作用将增强48％。

目前，一般汽车上所用的氙气前照灯的功率为35W，色温为6000K，光照强度为3200-3500流明，如果采用改进后的前照灯结构，在功率和色温都不变的情况下，光照强度能达到4700-5100流明。

对于本前照灯的结构特点，本灯的光源最好采用氙气放电发光光源，在焦点处设两个电极，在整个密闭的灯内充以氙气及少许稀有金属，用高电流去激活氙气游离，就会发出6000K左右的光度。

本实用新型的有益效果是：1、在功率和色温都不变的情况下，光照强度增加48％，路面照亮作用将增强48％，该前照灯的高亮度和6000K的接近正午日光的色温，有助于减小驾车者视觉疲劳和在第一时间内发现危险，从而获得足够的反应时间，很大程度减少了夜间事故发生率。2、由于没有直射光束的眩目作用，不会给对面的司机和行人造成眩目、特别是会车时，司机和行人以及对面的司机的安全系数提高，该前照灯极大地增加了驾驶的安全性与舒适性。

附图说明

图1是目前前照灯的工作原理图。

图2是目前前照灯的直射散光的损失比(BJ12020VJ为例)。

图3改进的几何原理。

图4该前照灯的物理结构形状示意图。

图5该前照灯的光学原理。

图6该前照灯的工作效果示意图。

图7该前照灯的实施例的纵剖面构造图。

图8是图7的A-E剖视图。

图1中：1.直射(散)光、2.反射光束、3.抛物线形凹面镜。

图7中：1.圆弧形凹面镜、2.电极、3.透镜支架、4.弧形透镜5.抛物线形凹面镜、6.透镜金属框、7.凸透镜。

图8中：1.圆弧形凹面镜、2.电极、3.透镜支架、5.抛物线形凹面镜、6.透镜金属框、7.凸透镜。

具体实施方式

图3中，以圆弧GNI代替抛物线GOI，实物中部分为球冠面GNI代替抛物线面GOI，形成一个抛物线面和球冠面相结合的凹面镜，抛物线面的焦点和球冠面的焦点相重合，在ML两点间放直径为ML，焦距为FP的凸透镜，焦点于凹面镜的焦点相重合，凸透镜中心线面与抛物线形凹面镜口面相重合。

图7中，圆弧凹面镜、抛物线形凹面镜和弧形透镜构成一个密闭的整体空腔，抛物线面的焦点和球冠面的焦点相重合，空腔中凸透镜的焦点也与之重合，电极放电形成的光源应处于焦点上。凸透镜由金属框和金属支架支撑，金属支架固定于抛物线形凹面镜上，电极固定于圆弧形凹面镜上。在整个密闭的灯内充以氙气及少许稀有金属。

Claims (3)

1.高效率防眩目前照灯，由光源、凸透镜、凹面镜和配光镜构成，其特征是：作为反光镜的凹面镜由圆弧形凹面镜和一段抛物线形凹面镜组成，圆弧形凹面镜的焦点与一段抛物线形凹面镜的焦点相重合，其腔中焦点前面设有凸透镜，凸透镜的焦点与凹面镜的焦点相重合。

2.根据权利要求1所述的高效率防眩目前照灯，其特征是：弧形凹面镜的镜口与一段抛物线形凹面镜的小口相联接，弧形凹面镜的镜口面与凸透镜的中心线面以焦点为对称中心对称布置，弧形凹面镜的弦长和凸透镜的直径相等，一段抛物线形凹面镜的大口与配光镜直接相联或与装饰性镜面相联再与配光镜相联，焦点处设有光源。

3.根据权利要求1所述的高效率防眩目前照灯，其特征是：圆弧形凹面镜、一段抛物线形凹面镜和凸透镜的光轴在同一条直线上，光源也在这条直线上中，能将光源发出的光线全部转化为平行光束。

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