Svítilna motorového vozidla

Oblast techniky

Vynález se týká svítilny motorového vozidla obsahující geometricky uzavřený světlovod a napájecí zařízení pro světlovod.

Dosavadní stav techniky

Světlovody nebo planámí světlovody pracují na principu totálního odrazu světla. Tento princip se využívá ve stylisticky atraktivních automobilových svítilnách.

Současné světlovody jsou navrhovány v nejrůznějších tvarech většinou jako linie sloužící k nasvícení nějaké význačné kontury, která může být částečně uzavřená s cílem obepínat komoru reflektoru. Pro tyto lineární typy světlovodů je napájení světlem řešeno tak, že světlovod na svém konci obsahuje optický element, ke kterému se umístí zdroj světla. Současný stav technologie tedy umožňuje mít otevřený tvar světlovodů, tj. takový, který neobepíná celou komoru, a pro který je nutné určit místo na světlovodů, kde bude umístěn světelný zdroj napájející světlovod a který je nutné překrýt částí masky lampy nebo jinou přídavnou krytkou tak, aby nevznikalo místo s výrazně vyšším jasem způsobené parazitním světlem světelného zdroje.

Nevýhodou známých svítilen je skutečnost, že obsahují otevřené světlovody a k docílení dojmu relativně stejnoměrného osvícení světlovodů po jeho délce pro vnějšího pozorovatele obsahují krytky nebo masky pro překrytí světelného zdroje, aby se potlačilo místo vykazující výrazně vyšší jas způsobený parazitním světlem světelného zdroje.

Cílem vynálezu je navrhnout takové řešení svítilny, které umožní použití geometricky uzavřeného světlovodů, a přitom zajistí pro vnějšího pozorovatele dojem stejnoměrného osvětlení světlovodů po celé jeho délce tedy včetně úseku, kde je připojen světelný zdroj, a to bez použití krytek nebo masek známých z dosavadního stavu techniky.

Podstata vynálezu

Cíle vynálezu splňuje a uvedené nedostatky odstraňuje svítilna motorového vozidla podle předkládaného vynálezu, obsahující geometricky uzavřený světlovod a napájecí zařízení pro světlovod, kde napájecí zařízení obsahuje světelný zdroj a světelný napáječ pro přivádění světla produkovaného světelným zdrojem do světlovodů, přičemž světelný napáječ je spojený se světlovodem tak, že v místě jejich spojení je vytvořena dutina tvaru hranolu s odraznými plochami pro totální odraz světla přiváděného světelným napáječem do obou stran světlovodů, v níž je vložena částečně transparentní vložka vytvořená z materiálu s předem určeným poměrem transparentní a kouřové složky pro řízení množství parazitního světla, které projde transparentní vložkou.

Podle jednoho z výhodných provedení je světlovod na straně odvrácené od směru svícení opatřen vyvažujícími elementy a uvedená dutina je shora vymezena plochou obsahující strukturu jemných hranolů, pro zachování vzhledové homogenity celého světlovodů, včetně oblasti spojení světelného napáječe se světlovodem, při nerozsvíceném stavu.

Podle jednoho z výhodných provedení světelný napáječ obsahuje ve své vstupní části optický kolimátor pro navazování světla ze světelného zdroje a jeho směrování přímo na odrazné plochy.

Částí světelného napáječe je s výhodou světelný vodič pro vedení světla produkovaného světelným zdrojem ke světlovodu, přičemž vložka je upevněna v zářezu vytvořeném ve světelném vodiči.

Vložka je s výhodou opatřena fixačními elementy pro její přesné uchycení do zářezu světelného vodiče a pro zabránění průchodu světelných paprsků kolem vložky.

Světelným zdrojem jsou s výhodou LED diody.

Světelný napáječ nebo jeho část a světlovod tvoří s výhodou společný plastový výlisek.

Výhodou řešení svítilny podle předkládaného vynálezu je, že navržený způsob napájení světlovodů umožňuje použití geometricky uzavřeného tvaru světlovodů. Světlovod lze pak umístit tak, že obepíná komoru reflektoru nebo projektoru a tím tvoří uzavřenou hranici lampy bez vzniku místa se zvýšeným jasem v oblasti umístění světelného zdroje napájejícího tento geometricky uzavřený světlovod.

Řešení podle vynálezu umožňuje rovnoměrné rozložení světla vystupujícího po celé délce ze světlovodů, bez použití krytek nebo masek k zakrytí světelného zdroje.

Objasnění výkresů

Svítilna podle vynálezu bude blíže vysvětlena pomocí příkladu svého uskutečnění, který bude dále popsán s odkazem na připojené výkresy, na nichž zobrazuje:

- obr. 1 perspektivní pohled na příklad provedení zahrnující geometricky uzavřený světlovod a světelný napáječ,

- obr. 2 pohled na spodní stranu světlovodu z obr. 1 opatřenou vyvažujícími elementy,

- obr. 3 příčný řez světlovodem z obr. 1,

- obr. 4 detailní pohled na světelný napáječ světlovodu z obr. 1,

- obr. 5 detail z obr. 4 ukazující aktivní plochy vyvažujících elementů,

- obr. 6 pohled zespodu na optický kolimátor,

- obr. 7 detail optické vložky,

- obr. 8 boční pohled na světlovod s vloženou optickou vložkou,

- obr. 9 boční pohled z opačné strany na světlovod a

- obr. 10 zvětšený pohled na vytvoření zářezů pro optickou vložku.

Příklady uskutečnění vynálezu

Na obr. 1 a 2 je znázorněn příklad uskutečnění vynálezu s kruhovým světlovodem 1, který umožňuje zvýraznění kontury kruhové komory jiné světelné funkce světlometu či svítilny.

Světlovod 1 je vyroben z vysoce opticky transparentního materiálu jako je například akiylátové sklo (PMMA) nebo polykarbonát (PC). Na spodní straně světlovodu 1, tj. straně odvrácené k požadovanému směru svícení, jsou umístěny optické vyvažující elementy 2 (viz např. obr. 5). Jedná se o přesně definované zářezy do materiálu světlovodu 1, kdy úhel x mezi přivrácenou aktivní plochou 3 vyvažujícího elementu 2, tvořeného optickým zářezem, tj. plochou přivrácenou ke světelnému zdroji 17 a podélnou osou světlovodu 1 je definován tak, aby posílal výstupní paprsky emitujícího světla světlovodem 1 paralelně s podélnou osou X vozidla.

Samotný světlovod £ je plně uzavřený, to znamená, že nemá vstupní plochu použitelnou k napájení ze světelného zdroje 17. Napájení světlem je zde řešeno pomocí světelného napáječe 4 tvořeného kolimátorem 5 světla, který efektivně zachycuje světlo ze světelného zdroje 17, dále pak světelným vodičem 6, který vede světlo z kolimační paraboly 7 kolimátoru 5 a kolimační čočky 8 kolimátoru 5. Světlo vedené s využitím světelného vodiče 6 dopadá na totálně odrazné plochy £0 a 11 dutiny 9 tvaru hranolu. Odrazné plochy 10 a ££ dutiny 9 tvaru hranolu svírají úhel a. Obě odrazné plochy 10 a 11 dutiny 9 tvaru hranolu, společně se strukturou 12 hranolů, jsou již včleněny do těla světlovodu £. Světlo z optického kolimátoru 5 je přímo vedeno skrze světelný vodič 6 na obě odrazné plochy 10 a 11 dutiny 9, kde dochází ke změně směru paprsků světla a paprsky světla jsou totálně odraženy do obou konců těla světlovodu £ (viz např. obr. 4).

Obr. 6 představuje pohled zespodu na optický kolimátor 5. Je zde znázorněna kolimační parabola 7 a kolimační čočka 8. Oba tyto díly slouží k zachycení světla ze světelného zdroje 17 a k vytvoření paralelního svazku paprsků, což výrazně zvyšuje podíl paprsků, u nichž dochází k totálnímu odrazu na odrazných plochách £0 a ££, čímž se snižuje podíl parazitního světla procházejícího dutinou 9.

Dutina 9 ve světlovodu £, jejíž tvar spolu s odraznými plochami 10, 11 tvoří totálně odrazný hranol, způsobuje sama o sobě vzhledovou nehomogenitu, a to jak ve zhasnutém tak v rozsvíceném stavu, kdy světlovodem £ stále prochází parazitní světlo i přes využití totálně odrazného hranolu a vytváří místo se zvýšeným jasem.

Vzhledová homogenita v nerozsvíceném stavuje zajištěna jemnou strukturou 12 optických hranolů na výstupní ploše dutiny 9 tvořící totálně odrazný hranol. Délka jemných optických hranolů 12 je rovna průměru válcové čočky 15 tvořící výstupní plochu světla z těla světlovodu £. Válcová čočka 15 virtuálně roztáhne vyvažující elementy 2 umístěné na spodní straně těla světlovodu £. Jemná struktura 12 optických hranolů je potom navržena tak, aby navazovala na vyvažující elementy 2 a aby světlovod £ jako celek měl v nerozsvíceném stavu homogenní vzhled.

V rozsvíceném stavu je třeba potlačit parazitní světlo procházející skrze odrazné plochy 10 a 11 dutiny 9 tvořící totálně odrazný hranol a dále pak skrze strukturu 12 hranolů, které jsou včleněné do těla světlovodu £. Do dutiny 9 tvořící totálně odrazný hranol je vložena částečně transparentní vložka 16 vyrobená kombinací opticky transparentního materiálu a kouřového materiálu. Poměr opticky transparentního materiálu a kouřového materiálu řídí absorpci světla v samotné částečně transparentní vložce £6. Tím je dosaženo řízeného redukování energie procházejícího světla a potlačení místa se zvýšeným jasem. Na druhou stranu část světla stále prochází přes částečně transparentní vložku 16 nad světelným napáječem 4 světlovodu £ a tak nedochází ke vzniku tmavého místa, které by také narušilo homogenní vzhled světlovodu £ v rozsvíceném stavu. Částečně transparentní vložka £6, respektive poměr použitých materiálů řídí intenzitu procházejícího světla a přesným poměrem materiálů je intenzita sladěna na hodnotu intenzity světla vyzařovaného ze světlovodu £.

Na obr. 8 a 9 je znázorněn světelný napáječ 4 s vložkou £6. Poměr použitých materiálů transparentní/kouřový řídí množství procházejícího světla skrz vložku £6. Toto procházející světlo vzniká jako parazitní světlo, pro které nebyla splněna podmínka pro totální odraz na odrazných plochách 10 a ££.

K zabránění průsvitu parazitního světla kolem vložky £6 slouží zářez 22 ve světelném vodiči 6 vytvořený těsně pod dutinou 9 tvořící totálně odrazný hranol.

Fixační elementy 19 a 20 vložky 16 a lokační plocha 2£ vložky 16 slouží jednak k přesnému uchycení vložky 16 na světelný napáječ 4 a také k odstínění parazitního světla, které by jinak procházelo kolem vložky 16.

Světelný napáječ 4 je napájen světelným zdrojem 17, kterým může být LED dioda umístěná v ohniskovém bodě kolimátoru 5. Správná poloha LED diody je zajištěna přes fixační kolík 18.

Průmyslová využitelnost

Světlovod 1 s napáječem 4 použitý ve svítilně podle vynálezu jsou vhodné k použití zejména u těch vozidel, kde je třeba docílit stylisticky atraktivního vzhledu svítilny. Popsaný optický systém lze použít pro přední a zadní obrysovou světelnou funkci ve světlometech a v zadních signálních svítilnách. Optický systém umožňuje využití světla vyzařovaného LED diodami, kdy barva LED diody určí aplikovatelnost světelného zařízení.