ES2308794T3 - Lampara de vehiculo con cupula que atrapa la luz. - Google Patents
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Abstract
LA CAPSULA DE UNA LAMPARA INCLUYE UN GLOBO QUE TIENE UNA PARTE TUBULAR Y UNA CUPULA QUE CIERRA UN EXTREMO DE LA PARTE TUBULAR, UNA FUENTE DE LUZ MONTADA EN O CERCA DEL EJE CENTRAL DEL GLOBO PARA EMITIR LUZ TRAS RECIBIR EXCITACION ELECTRICA Y UN REVESTIMIENTO ATENUADOR DE LUZ SOBRE LA CUPULA. LA CUPULA TIENE UNA FORMA QUE ATRAPA LA LUZ EMITIDA POR LA FUENTE DE LUZ EN LA DIRECCION DE LA CUPULA. LA CUPULA PUEDE TENER UNA FORMA TAL QUE EL ANGULO DE LA CUPULA ENTRE UNA TANGENTE A LA SUPERFICIE INTERIOR DE LA CUPULA Y EL EJE CENTRAL DEL GLOBO DE LA LAMPARA SEA DE 45 (GRADOS) O MENOS. LA CUPULA PUEDE TENER LA FORMA DE UNA SUPERFICIE HIPERBOLICA DE REVOLUCION. LA CAPSULA DE LA LAMPARA SE UTILIZA NORMALMENTE EN UN FARO DE BRILLO REDUCIDO DE UN VEHICULO.
Description
Lámpara de vehículo con cúpula que atrapa la
luz.
Este invento se refiere a las cápsulas de
lámparas para faros de vehículos y, más particularmente, a cápsulas
de lámparas que producen un destello de baja intensidad en
aplicaciones de faros de vehículos.
Los faros de vehículos normalmente incluyen una
cápsula de lámpara montada en un reflector de forma que la fuente
de luz está situada en o cerca del punto focal del reflector. La luz
emitida por la cápsula de lámpara está dirigida por el reflector en
una dirección hacia delante. La cápsula de lámpara normalmente
incluye un filamento de haz alto desde el cual la luz es dirigida
horizontalmente en una configuración de haz alto, y un filamento de
haz bajo desde el cual la luz es dirigida por debajo de la
horizontal en una configuración de haz bajo. Uno de los problemas
existentes en el diseño y fabricación de faros de vehículos es
minimizar la emisión de luz incontrolada fuera de las
configuraciones del haz, sobre todo la configuración de haz bajo,
que puede disminuir la capacidad de los conductores que vienen de
frente de ver la carretera y otros vehículos. Esta luz incontrolada
se conoce como destello.
Las carcasas de lámparas de las cápsulas de
lámparas utilizadas en los faros de vehículos están normalmente
formadas por tubos con forma abovedada, o redondeada, en el extremo
delantero y son estancos por presión en el extremo trasero. La
cápsula de lámpara está alineada en un reflector del faro, de forma
que la parte convexa está dirigida hacia adelante y el eje de la
carcasa de la lámpara está alineado con el eje óptico del reflector.
La luz emitida desde la fuente de luz dentro de la carcasa de la
lámpara que se proyecta directamente hacia delante incide en la
parte con forma abovedada. Debido a la forma irregular de la cúpula,
esta luz se refracta en ángulos extraños y se convierte en un punto
de gran intensidad luminosa o en una fuente de destello. Para
controlar la emisión de luz irregular, la cúpula de la carcasa de la
lámpara está normalmente inmersa en una pintura negra para impedir
que la luz salga de la lámpara en la parte abovedada de la carcasa
de la lámpara. En el documento
US-A-4.794.297, publicado el 27 de
diciembre de 1998, a nombre de Gaugel y otros, se expone un ejemplo
de una cápsula de lámpara para vehículo con cierre estanco por
presión de una técnica anterior y una cúpula con un recubrimiento
absorbente de la radiación.
Otro ejemplo se muestra en el documento
JP-A-8.264.162, en el que es fácil
seguir la superficie alrededor de la cúpula y señalar la reflexión.
La luz reflejada sustancialmente vuelve hacia atrás al reflector o
al filamento y aparece en el exterior como destello debido a que no
es absorbida o confinada por las reflexiones múltiples de su cúpula
con forma de bocina de ángulo agudo. Esta técnica muestra un
revestimiento negro usado en una cúpula relativamente plana o
redondeada y no puede atrapar el último 4 o 5% de la luz mala.
El documento
EP-A-0.187.597 trata de una lámpara
incandescente halógena para aplicaciones de lámparas de vehículo
que tienen una lámpara cilíndrica con una cúpula y un cierre estanco
por presión.
En el PATENT ABSTRACTS OF JAPAN, vol. 097, no
003, del 31 de marzo de 1997 y el JP 08306343 A, de 22 de noviembre
de 1996, se ha expuesto una bombilla esférica con un extremo en
punta. Un elemento de revestimiento se extiende desde el extremo
hasta aproximadamente el punto de inflexión entre el extremo y la
esfera. No existe cuerpo tubular desde se pueda distinguir una
cúpula. Caso de haberlo, la zona esférica refleja la luz
directamente hacia atrás hacia la fuente de luz.
Los trabajadores en este campo habían creído que
la pintura negra absorbía la mayor parte de la luz, con lo que se
resolvía el problema del destello. Sin embargo, se ha encontrado que
una parte importante de la luz que se esperaba fuese absorbida en
la cúpula puede ser reflejada hacia atrás en la lámpara, incidiendo
sobre la fuente de luz, las estructuras soporte y el cierre estanco
por presión. Esta luz reflejada es después reflejada hacia fuera de
la lámpara, donde permanece incontrolada y produce destello. Por lo
tanto, existe la necesidad de controlar la luz proyectada en la
cúpula de una cápsula de lámpara de vehículo.
Para satisfacer esta necesidad, de acuerdo con
el invento se ha provisto una cápsula de lámpara que tiene las
características de la reivindicación 1. La cúpula tiene una forma
que sustancialmente atrapa la luz emitida por la fuente de luz en
la dirección de la cúpula. La fuente de luz es normalmente un
filamento.
La superficie interior de la cúpula puede
comprender una bocina que atrapa la luz.
De acuerdo con otro aspecto del invento, se ha
provisto un faro de vehículo. El faro de vehículo comprende un
reflector que tiene un punto focal, una cápsula de lámpara y un
conector de lámpara para montar la cápsula de lámpara en el
reflector. La cápsula de lámpara comprende una carcasa de la lámpara
que tiene una parte tubular y una cúpula que cierra un extremo de
la parte tubular. La cápsula de lámpara comprende además una fuente
de luz montada en la carcasa de la lámpara para emitir luz cuando se
le suministra energía eléctrica y un recubrimiento atenuador de luz
sobre la cúpula.
Para una mejor comprensión del presente invento
se hace referencia a los dibujos anejos que se incorporan aquí como
referencia, y en los que:
la Figura 1 es una vista lateral en sección
recta de un conjunto de faro de vehículo no de acuerdo con el
invento;
la Figura 2 es una vista parcial ampliada de la
sección recta del conjunto de faro de vehículo, que muestra la
cápsula de lámpara;
la Figura 3 es una vista parcial esquemática de
una sección recta de un ejemplo de realización que no es una
cápsula de lámpara del presente invento;
la Figura 4 es una vista parcial esquemática de
una sección recta de otro ejemplo de realización del presente
invento; y
la Figura 5 es una vista parcial esquemática de
una sección recta de una realización de la cápsula de lámpara del
presente invento; y
la Figura 6 es una vista parcial esquemática de
una sección recta de una técnica para formar una carcasa de lámpara
que tiene una cúpula que atrapa la luz.
En las Figuras 1 y 2 se muestra un ejemplo de un
faro de vehículo no de acuerdo con el invento. Elementos iguales en
las Figuras 1 y 2 tienen los mismos números de referencia. Un faro
10 de vehículo incluye una cápsula 12 de lámpara montada dentro de
un reflector 14. Un conector 16 de lámpara monta mecánicamente la
cápsula 12 de lámpara en el reflector 14 y suministra energía
eléctrica a la cápsula 12 de lámpara. El lado abierto del reflector
14 está cerrado por una cubierta transmisora de la luz o lente (no
mostrada).
La cápsula 12 de lámpara incluye una carcasa 20
de lámpara de un material transmisor de la luz, tal como vidrio,
que define un volumen encerrado 22. Un filamento 24 de haz bajo y un
filamento 26 de haz alto están montados dentro de la carcasa 20 de
lámpara. Los cables 30, 32 y 34 proporcionan soporte mecánico a los
filamentos 24 y 26 y suministran energía eléctrica a los filamentos
24 y 26, como ya es conocido en la técnica. Un armazón de plomo 36
proporciona soporte mecánico a los cables 30, 32 y 34 y a los
filamentos 24 y 26. Los cables 30, 32 y 34 atraviesan un cierre
estanco por presión 40 de la carcasa 20 de la lámpara y hacen
contacto con los conductores del conector 16 de lámpara.
La carcasa 20 de lámpara incluye una parte 42
generalmente tubular que tiene un eje central 44. La parte tubular
42 está cerrada en un extremo por una parte no en punta, o cúpula
50, y está cerrada en el otro extremo por el cierre estanco por
presión 40. Como se describirá posteriormente con más detalle, la
cúpula 50 tiene una forma para atrapar la luz emitida por los
filamentos 24 y 26 en la dirección de la cúpula 50 y para así
reducir el destello asociado con el faro. Una capa 52 atenuadora de
luz, tal como una pintura negra, cubre la superficie exterior de la
cúpula 50 e impide la transmisión de la luz a través de la cúpula
50.
El reflector 14 tiene una superficie reflectora
60 que es típicamente una superficie parabólica de revolución
alrededor de un eje óptico del reflector. La cápsula 12 de la
lámpara está colocada por el conector 16 de tal forma que los
filamentos 24 y 26 están situados en o cerca del punto focal de la
superficie parabólica reflectante y el eje central 44 de la carcasa
20 de lámpara está alineado con el eje óptico del reflector 14. La
luz emitida, por ejemplo, por el filamento 24 es reflejada por la
superficie reflectante 60 en una dirección hacia delante a través
de un lado abierto del reflector 14, como está indicado por los
rayos 62. La luz emitida por el filamento 24 y reflejada por la
superficie reflectante 60 está dirigida paralela al eje óptico del
reflector 14 y produce una configuración de haz deseada. Sin
embargo, la luz que se origina en partes de la cápsula 12 de la
lámpara distintas de los filamentos 24 y 26, tales como las
reflexiones de diversos componentes de la lámpara, está dirigida
por la superficie reflectante 60 en una dirección que no es
paralela al eje óptico del reflector 14 y da lugar a un destello
incontrolado. Tal resplandor incontrolado está representado en las
Figuras 1 y 2 por los rayos 64.
La cúpula 50 tiene una forma para atrapar una
parte sustancial de la luz emitida por los filamentos 24 y 26 en la
dirección de la cúpula 50. Debido a que esta luz es atrapada por la
cúpula 50 en vez de ser reflejada hacia atrás a otras partes de la
cápsula 12 de lámpara, se reduce sustancialmente el destello
incontrolado. En general, la cúpula 50 tiene una forma de bocina
para atrapar la luz que hace que la luz incidente experimente
reflexiones múltiples dentro de la cúpula 50 en vez de ser
reflejadas hacia fuera de la cúpula 50.
Se puede definir un ángulo \alpha de la cúpula
como el ángulo entre el eje central 44 de la cápsula 12 de lámpara
y una tangente 68 a una superficie interior 70 de la cúpula 50.
Cuando el ángulo \alpha de la cúpula es 45º, la luz debería ser
reflejada dos veces (una vez en cada lado) para volver
aproximadamente en línea recta hacia atrás, suponiendo una fuente
de luz infinitamente distante. Cuando la fuente de luz está cerca
de la cúpula 50 el ángulo de la cúpula debe ser menor para obtener
dos o más reflexiones. Para un ángulo de cúpula fijo, el ángulo de
reflexión en una zona cercana a la punta 72 puede ser lo
suficientemente bajo para atrapar la mayor parte de la luz que
entra con dos o más reflexiones y absorciones. Haciendo menor el
ángulo de la cúpula, o situando la fuente de luz más lejos de la
cúpula, la zona de la cúpula que atrapa luz es mayor. Idealmente,
toda la cúpula debería ser atrapadora de luz con respecto a todo el
filamento. Prácticamente, el ángulo de reflexión mayor está entre
la parte superior del filamento y la parte inferior de la cúpula.
Preferiblemente, el ángulo mayor de la cúpula es por tanto 45º o
menor. Como la superficie interior de la carcasa 20 de lámpara
experimenta una transición suave desde la cúpula 50 hasta la parte
tubular 42, alguna parte de la superficie de la cúpula cerca de
esta transición tiene un ángulo de la cúpula mayor de 45º. Haciendo
que el ángulo de la cúpula sea 30º o menor, la luz que se extiende
paralela al eje 44 es reflejada desde un lado de la cúpula hacia el
lado opuesto de la cúpula. Haciendo menor incluso el ángulo de la
cúpula, se producen más reflexiones y absorciones.
Una forma apropiada de lámpara utiliza un ángulo
de cúpula relativamente grande cerca de la parte tubular 42, por
ejemplo 45º o menor. Más arriba en la cúpula y más cerca del eje 44,
la pared interior de la cúpula tiene un ángulo progresivamente
menor con respecto al eje. Por ejemplo, se puede usar una curva
monótona que forma una superficie de revolución con respecto al eje
44. Una curva hiperbólica es adecuada.
En la Figura 3 se muestra una vista esquemática
de una cápsula 100 de lámpara que tiene una cúpula con una forma
hiperbólica. Una carcasa 102 de lámpara incluye una parte tubular
104 que tiene un eje central 106. Un filamento 110 está montado
dentro de la carcasa 102 de lámpara. Una cúpula 120 tiene la forma
de una superficie hiperbólica de revolución alrededor del eje 106.
Una capa atenuadora de luz 130 cubre la cúpula 120. Un ángulo
\alpha_{1} de la cúpula entre una tangente 122 a la superficie
interior 124 de la cúpula 120 cerca de la parte tubular 104 es
relativamente grande (aunque 45º o menor), y un ángulo
\alpha_{2} entre una tangente 122 con la superficie interior
124 cerca de la punta 128 es relativamente pequeño. Se comprenderá
que la forma de la cúpula 120 no requiere precisión matemática. En
este ejemplo que no es una realización, una aproximación a una
curva hiperbólica reduce sustancialmente el destello.
En la Figura 4 se muestra una vista esquemática
parcial de una cápsula 150 de lámpara que tiene una cúpula con una
forma cónica. La carcasa 152 de lámpara incluye una parte tubular
154 que tiene un eje central 156. Un filamento 158 está montado
dentro de la carcasa 152 de lámpara. Una cúpula 160 cierra un
extremo de la parte tubular 154 y tiene una forma cónica o casi
cónica. Una capa atenuadora de luz 170 cubre la cúpula 160. Un
ángulo de cúpula \alpha entre el eje central 156 y una tangente a
la superficie interior 164 de la cúpula 160 es sustancialmente
constante entre la parte tubular 154 y la punta 168. Nuevamente, se
comprenderá que la forma de la cúpula no requiere tener una
precisión matemática, por lo que se acepta alguna desviación en el
ángulo de la cúpula y en la forma cónica. La exigencia general es
proporcionar un ángulo de cúpula de 45º o menor, de forma que la luz
quede atrapada dentro de la cúpula 160.
En la Figura 5 se muestra una vista esquemática
parcial de una cápsula 200 de lámpara que tiene una cúpula con una
forma de bocina. La fuente de luz 202 está montada en la parte
tubular 204 de la carcasa de lámpara en o cerca de dicho eje
central 206. La cúpula tiene un punto 208 con una tangente 210 en el
plano del eje central 206 y el punto 208 de la cúpula entonces
forma un ángulo A con el eje central 206. Una línea (212, 214, o
216) puede trazarse desde un punto 208 de la cúpula hasta un punto
cercano en el filamento 202 en un plano extremo 218 perpendicular
al eje central 206 en el filamento 202 en un plano extremo 218
perpendicular al eje central 206 en el extremo del filamento más
cerca de la cúpula. El punto escogido puede ser, por ejemplo, el
punto más cercano 220 del filamento, o el punto de intersección 222
entre el plano y el eje central 206, o el punto 224 que da el
ángulo axial mayor con el punto 208 de la cúpula. La parte de la
cúpula tiene una forma tal que, para sustancialmente todos los
puntos 208 de la cúpula, el ángulo A de la tangente 210 con la
cúpula en un punto 208 de la cúpula, estando la tangente 210 en el
plano que contiene el eje central 206 y el punto 208 de la cúpula,
es menor que (90-B)/2, en donde B es el ángulo del
eje central 206 con una línea (212, 214, o 216) entre el punto de
la cúpula y un punto (220, 222, o 224) del filamento situado en el
plano extremo 218. La cúpula puede tener una forma en un caso para
el que el punto del filamento sea el punto 220 del filamento más
cerca del punto de la cúpula. En ella se encuentra el punto de
fuente de luz más cercano, y sustancialmente capta la mayor parte
de la luz de la cúpula, y requiere un ángulo menos agudo y menor
profundidad de una forma de bocina. La cúpula puede también tener
una forma para el caso en el que el punto del filamento sea el
punto de intersección 222 del eje central 206 con el plano 218 del
extremo del filamento más cercano. El punto de intersección 222 es
fácil de identificar para el trabajo de diseño, y es una buena
solución entre las posibles. Resulta de alguna forma una cúpula con
forma de bocina más profunda y con un ángulo más agudo. En un caso
posterior se puede escoger el punto 224 del filamento que da el
ángulo axial mayor con el punto 208 de la cúpula. Ópticamente, esto
da unos resultados generales mejores, aunque requiere una forma de
cúpula más profunda y con un ángulo más agudo. La cápsula de
lámpara puede tener además una forma tal que un primer ángulo C
entre el eje central 206 y una primera tangente 226 (coplanaria con
el eje central) con un primer punto 228 de la cúpula sea menor que
un segundo ángulo A entre el eje central 206 y una segunda tangente
210 (también coplanaria con el eje central) con un segundo punto
208 de la cúpula, en donde el segundo punto 208 de la cúpula esté
más cerca en la dirección axial al filamento 202 que lo está el
primer punto 228 de la cúpula para sustancialmente cada par de
puntos 228, 208 de la cúpula. La cúpula entonces tiene un ángulo
axial progresivamente menor cuando el extremo de la punta
230 se aproxima.
230 se aproxima.
La cúpula que atrapa la luz descrita
anteriormente puede ser fabricada por laminación con rodillos. Un
tubo de vidrio se coloca en un torno de vidrio, y se calienta la
zona de la cúpula. Un laminador de rodillos con la forma deseada
(tal como hiperbólica o cónica) hace contacto con el tubo calentado
y le da la forma deseada. En otro caso, el tubo de vidrio es
calentado en la zona de la cúpula y es estirado para darle la forma
deseada.
La Figura 6 es una ilustración de formación por
laminado con rodillos de una cúpula que atrapa la luz. Un tubo de
vidrio 250 es calentado en una zona 252 y se monta en un torno de
vidrio (no mostrado). Un laminador 260 está montado para rotación
sobre un eje 262. Una superficie 264 de un laminador de rodillos 260
tiene la forma deseada, tal como por ejemplo hiperbólica, de la
cúpula que atrapa la luz. El laminador de rodillos 260 es situado
en contacto con la zona calentada 262 del tubo de vidrio 260, y
ambos son girados para formar la cúpula que atrapa la luz.
En un ejemplo que no es una realización de la
cúpula que atrapa la luz se utiliza una forma hiperbólica de acuerdo
con la siguiente ecuación:
\frac{X^{2}}{(0,21)^{2}} -
\frac{Y^{2}}{(0,76)^{2}} =
1
Las direcciones X e Y están indicadas en la
Figura 6 y el origen del sistema de coordenadas está en el punto
270. En el ejemplo de la Figura 6 la dimensión A puede ser 19,3 mm,
la dimensión B puede ser 7,87 mm y la dimensión C puede ser 14,73
mm. Como se ha indicado anteriormente, se pueden usar varias formas
diferentes de la cúpula que atrapa la luz (una pulgada es igual a
0,254 cm).
Las cápsulas de lámpara que tienen carcasas de
lámpara con forma de cúpula hiperbólica han mostrado una reducción
en la emisión incontrolada de luz del 25% al 30% en comparación con
las cápsulas de lámparas de la técnica anterior.
Mientras que se ha mostrado y descrito lo que
actualmente se considera como la realización preferida del presente
invento y ejemplos que no son realizaciones, será evidente a los
expertos en la materia que se pueden realizar diversos cambios y
modificaciones en ellos sin apartarse del alcance del invento
definido por las reivindicaciones anejas.
Claims (7)
1. Una cápsula de lámpara 200 que comprende:
una carcasa de lámpara que incluye una parte
tubular (204) y una cúpula que cierra un extremo de dicha parte
tubular, teniendo dicha carcasa de lámpara un eje central (206),
una fuente de luz (202) montada en dicha parte
tubular de dicha carcasa de lámpara, en o cerca de dicho eje
central, para emitir luz cuando se le suministra energía
eléctrica,
teniendo dicha cúpula una forma tal que para
sustancialmente todos los puntos (208) de la superficie interior,
una tangente (210) a la cúpula en tal punto de la cúpula, estando
dicha tangente en el plano que contiene el punto de la cúpula y el
eje central, forma un ángulo A con el eje central de tal forma que
el ángulo A es menor que (90-B)/2, donde B es el
ángulo del eje central con una línea (212; 214; 216) entre el punto
de la cúpula y un punto de emisión de luz (220; 222; 224) de la
fuente de luz, estando el punto de emisión de luz situado en un
plano (218) perpendicular al eje central, o si no estando lo más
cerca posible de la cúpula,
- una conexión eléctrica para suministrar energía eléctrica a dicha fuente de luz, y
- una capa atenuadora de luz (170) en dicha cúpula.
2. La cápsula de lámpara (200) de la
reivindicación 1, en la que la cúpula tiene una forma de modo que el
punto de emisión de luz (220) es el punto de la fuente de luz más
cercano al punto (208) de la cúpula.
3. La cápsula de lámpara (200) de la
reivindicación 1, en la que la cúpula tiene además una forma de modo
que el punto de emisión de luz (222) es un punto sobre el eje
central (206).
4. La cápsula de lámpara (200) de la
reivindicación 1, en la que la cúpula tiene además una forma de modo
que el punto de emisión de luz (224) es el punto en la fuente de
luz con el ángulo axial mayor con respecto al punto (208) de la
cúpula.
5. La cápsula de lámpara (200) de la
reivindicación 1, en la que la cúpula tiene además una forma de modo
que un primer ángulo entre el eje central (206) y una primera
tangente, coplanaria con el eje central en un primer punto (228) de
la cúpula, es menor que un segundo ángulo entre el eje central y una
segunda tangente, también coplanaria con el eje central, en un
segundo punto de la cúpula, en el que el segundo punto (208) de la
cúpula está más cerca en la dirección axial al filamento de
sustancialmente cada par de puntos de la cúpula.
6. La cápsula de lámpara (200) de la
reivindicación 1, en la que la cúpula tiene además una forma de modo
que dicha cúpula tiene una forma de bocina.
7. La cápsula de lámpara (200) de cualquiera de
las reivindicaciones anteriores de un faro de vehículo.
Applications Claiming Priority (4)
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