ES2587134T3 - Faro del género elíptico para vehículo automóvil - Google Patents
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Abstract
Faro de vehículo automóvil, del tipo susceptible de generar un haz luminoso de una configuración dada y que incluye una fuente luminosa (10), un espejo (20) del género elíptico en las inmediaciones de un primer foco del que está situada la fuente luminosa, una lente (40) colocada delante del espejo, caracterizado por que el espejo incluye al menos dos zonas (20a, 20b; 20a, 20b, 20c) situadas una al lado de la otra y adecuadas para formar en una región focal de la lente unas manchas luminosas preformadas a lo ancho, y por que las manchas se recubren mutuamente en una dirección horizontal.
Description
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DESCRIPCION
Faro del genera eKptico para vehraulo automovil
La presente invencion se refiere de una forma general a los faros del genera eKptico para vehraulos automoviles.
Un faro de este genero comprende de una forma general un espejo que posee una zona de primer foco en las inmediaciones del que esta colocada una fuente luminosa y una zona de segundo foco en las inmediaciones de la que se concentra la radiacion de la fuente despues de reflexion por el espejo. Una lente, tradicionalmente una lente esferica planoconvexa, esta focalizada en las inmediaciones de la zona de segundo foco y proyecta esta radiacion concentrada sobre la carretera.
Es igualmente convencional prever en la zona de segundo foco una pantalla que tiene por objeto ocultar una parte de la radiacion y cuyo un borde superior define, en el haz formado, un corte limpio, para de esta manera obtener un haz de corte, en concreto un haz de cruce.
Mientras que estos faros que se conocen posefan de manera convencional un espejo en forma de elipsoide de revolucion, con unos focos puntuales primero y segundo, el Solicitante ha propuesto recientemente modificar un espejo de este tipo para generar, en el plano focal de la lente, una mancha de luz concentrada predifundida a lo ancho, de manera que se de al haz proyectado la anchura requerida.
De esta manera, se limita esencialmente el recurso a unos elementos opticos (estnas, prismas,...) de difusion lateral de la luz, siendo tambien unos elementos de este tipo delicados de implementar en un faro del tipo con proyeccion de una imagen luminosa que constituye un faro del genero elfptico.
El documento europeo FR 2 704 044 describe un espejo modificado de este tipo.
No obstante, el espejo descrito en este documento presenta tambien algunas limitaciones. En particular, la propia naturaleza del espejo lleva a un haz cuyo estudio fotometrico demuestra que puede perfeccionarse.
Es util recordar aqrn que un haz de cruce satisfactorio, es decir, que da el maximo de confort visual al conductor respetando al mismo tiempo las normas en vigor, debe incluir una mancha de concentracion relativamente aguda ya sea en el eje de la carretera, ya sea ligeramente desviada lateralmente hacia el arcen (es decir, hacia la derecha para un sentido de circulacion a la derecha), y debe presentar igualmente una luz relativamente homogenea sobre una cierta anchura a ambos lados de la mancha de concentracion, con una transicion relativamente regular entre la mancha de concentracion y la luz difundida. Se desea, en concreto, evitar la presencia de interrupciones bruscas en el haz, es decir, la disminucion demasiado rapida de la intensidad en la orilla lateral del haz.
Ahora bien, el espejo del tipo anteriormente citado lleva en general a un haz que presenta una zona de concentracion de anchura excesiva y, como consecuencia, de intensidad luminosa insuficiente. Otra limitacion de este faro que se conoce reside en que el haz puede presentar un espesor insuficiente, es decir, poseer una fuerte concentracion de luz justo bajo el corte, pero alumbrar de manera insuficiente la carretera a mayor proximidad del vehraulo.
Por otra parte, los haces generados por los faros del tipo anteriormente citado presentan por lo general un espesor relativamente reducido y, en cualquier caso, difrail de controlar, mientras que es deseable mas bien tener, al menos en el caso de un haz de cruce, un haz que posea un espesor sustancial hacia los lados y que, al mismo tiempo, no genere un exceso de luz en el eje del vehraulo y demasiado cerca de este.
La presente invencion tiene como objeto paliar estas limitaciones del estado de la tecnica y proponer un faro del tipo anteriormente citado, en el que el haz que se obtiene este mejorado.
Otro objeto de la presente invencion es dar al disenador una gran flexibilidad en la obtencion de diferentes caractensticas del haz, como anchura e intensidad de la mancha de concentracion, evolucion de la intensidad hacia los bordes laterales del haz.
Finalmente, otro objeto de la presente invencion es proponer un faro en el que el espesor del haz generado pueda controlarse mas facilmente y con mas flexibilidad durante el diseno.
De esta manera, la invencion propone un faro de vehraulo automovil, del tipo susceptible de generar un haz luminoso de una configuracion dada y que incluye una fuente luminosa, un espejo del genero elfptico en las inmediaciones de un primer foco del que esta situada la fuente luminosa, una lente colocada delante del espejo, caracterizado por que el espejo incluye al menos dos zonas situadas una al lado de la otra y adecuadas para formar en una region focal de la lente unas manchas luminosas preformadas a lo ancho, y por que las manchas se recubren mutuamente en una direccion horizontal.
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Unos aspectos preferentes, pero no limitativos, del faro segun la invencion son los siguientes:
- cada zona del espejo presenta una superficie que posee una generatriz horizontal tal que los rayos que
refleja a partir de los rayos procedentes de la fuente se extienden en unos planos verticales que cortan una lmea
imaginaria en unos puntos cuyas abscisas curvilmeas evolucionan sobre esta lmea segun una ley predeterminada.
- dichas lmeas imaginarias de las diferentes zonas son continuas.
- dichas lmeas imaginarias de las diferentes zonas son unas curvas.
- cada curva esta tanto mas alejada de la region focal de la lente, siguiendo una direccion paralela al eje del espejo, cuanto mas alejada lateralmente esta dicha curva de dicho eje.
- en cada zona del espejo, una seccion vertical de dicho espejo situada en un plano vertical que contiene el rayo reflejado por la generatriz horizontal es adecuada para concentrar dichos rayos reflejados sobre dicho punto asociado de la lmea imaginaria, siendo dicha lmea imaginaria una lmea de focos secundarios, y siendo dichos puntos unos focos secundarios.
- en al menos una parte de una de las zonas, una region superior de una seccion vertical es adecuada para concentrar los rayos que refleja sobre otro punto situado entre dicho foco secundario asociado y la lente.
- a ambos lados de una lmea de transicion entre dos zonas adyacentes, las secciones verticales de dichas zonas poseen unas lmeas de focos secundarios no superpuestas.
- dicha lmea de transicion esta determinada por la interseccion de las superficies de dichas zonas y dicha lmea de transicion es distinta de lmeas de isodesviacion horizontal respectivas de dichas zonas.
- el espejo posee dos zonas separadas por una lmea de transicion que se extiende esencialmente en el medio del espejo en direccion horizontal.
- el espejo posee tres zonas separadas por dos lmeas de transicion que se extienden a ambos lados del eje del espejo.
- una zona central del espejo es esencialmente mas estrecha, en direccion horizontal, que dos zonas laterales.
- el faro comprende, ademas, una mascara situada en la region focal de dicha lente, de manera que se genere un haz cortado.
- dichas lmeas de focos secundarios estan situadas, en direccion axial, entre la mascara y la lente.
Otros aspectos, finalidades y ventajas de la presente invencion se mostraran mejor tras la lectura de la descripcion detallada siguiente de formas de realizacion preferentes de esta, dada a tftulo de ejemplo y hecha con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
- la figura 1 ilustra mediante una vista esquematica parcial en corte horizontal el principio de construccion de una zona del espejo de un faro segun la invencion,
- la figura 2 ilustra mediante una vista esquematica parcial en corte vertical un primer modo de construccion de las secciones verticales del espejo,
- la figura 3 ilustra mediante una vista esquematica parcial en corte vertical un segundo modo de construccion de las secciones verticales del espejo,
- la figura 4 es una vista esquematica parcial en corte horizontal de un faro segun una primera forma de realizacion concreta de la invencion,
- las figuras 5a y 5b ilustran mediante unos conjuntos de curvas isocandela el reparto luminoso de las partes de haz generadas por dos regiones individualizadas del espejo del faro de la figura 4,
- la figura 6 ilustra mediante un conjunto de curvas isocandela el reparto luminoso del haz que se obtiene de manera global,
- la figura 7 es una vista esquematica parcial en corte horizontal de un faro segun una segunda forma de realizacion de la invencion,
- las figuras 8a a 8c ilustran mediante unos conjuntos de curvas isocandela el reparto luminoso de las partes de haz generadas por tres regiones individualizadas del espejo del faro de la figura 7, y
- la figura 9 ilustra mediante un conjunto de curvas isocandela el reparto luminoso del haz que se obtiene de manera global.
Con referencia en primer lugar a la figura 1, se han representado de manera esquematica unos elementos de un faro segun la invencion, que comprende una fuente luminosa 10, un espejo 20, una pantalla o mascara de ocultacion 30 y una lente 40.
La fuente 10 es tradicionalmente el filamento de una lampara incandescente o el arco de una lampara de descarga.
La mascara 30 posee, por ejemplo, de forma convencional de por sf, un borde superior definido por dos segmentos de rectas que definen juntos en “V” invertida y plana, de manera que se genere un haz de cruce conforme a las normas europeas en la materia.
La lente 40 es, por ejemplo, una lente esferica plano/convexa, con un foco puntual, o tambien una lente torica.
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El espejo esta construido segun unos principios analogos a los descritos en el documento europeo FR 2 704 044, al que se hara referencia para mas detalles, con respecto a estos principios unas diferencias como se van a explicitar estas mas adelante.
En primer lugar, y como se vera esto mas en detalle en lo que sigue, el espejo esta constituido por al menos dos zonas construidas de manera individual y que se conectan segun unas lmeas de transicion ligeramente acodadas que se extienden por lo general de arriba a abajo.
Cada una de estas zonas esta construida como se va a describir esto mas abajo.
Se comienza por definir una generatriz horizontal GH analoga a la descrita en el documento europeo FR 2 704 044, lo que se ilustra por el hecho de que un rayo F1G emitido por la fuente en direccion a la superficie reflectante de la zona que hay que construir, a la altura de su generatriz horizontal, va a reflejarse en un rayo GF2 que va a cortar una lmea de focos secundarios LFS en un punto F2 cuya posicion, o abscisa curvilmea, sobre la lmea LFS vana en funcion del angulo a del rayo F1G con respecto al eje optico x-x. Podna demostrarse facilmente que esto equivale a utilizar una generatriz horizontal cuya ecuacion se da abajo de la pagina 8 del documento europeo FR 2 704 044 mencionado mas arriba.
Una diferencia con respecto a las ensenanzas de este documento es que la lmea LFS permite controlar igualmente la focalizacion de la seccion del espejo situadas en el plano vertical que contiene el rayo reflejado GF2.
Se observara aqrn que la lmea LFS puede ser una curva cualquiera, preferentemente sin discontinuidad, de manera que se eviten unas discontinuidades en la superficie generada.
En la forma de realizacion basica que se ilustra en la figura 2, el conjunto de esta seccion es adecuado para focalizar los rayos reflejados por ella sobre el punto F2, cuya distancia, medida segun el eje x-x, con respecto al plano de la mascara 30 puede variar esencialmente a lo largo de la curva LFS.
Por lo tanto, cada una de estas secciones es una seccion elemental de elipsoide de revolucion que tiene como focos F1 y F2, y los parametros de este elipsoide vanan a medida que el punto F2 se desplaza a lo largo de la curva LFS.
Se comprende aqrn que el perfil de la curva LFS anteriormente citada permite controlar no solo la anchura de la mancha luminosa que va a formarse en el plano de la mascara 30, sino igualmente el espesor de esta mancha luminosa, siendo esta, tanto mas importante, cuanto mas alejado esta el punto F2 delante de la mascara 30.
La figura 3 ilustra una variante de realizacion de algunas secciones verticales del espejo 20, segun la que una parte 20' de la seccion ilustrada en esta figura presenta el mismo comportamiento que en el caso de la figura 2, es decir, concentra la radiacion reflejada sobre el punto F2, mientras que una parte superior 20'' de esta seccion va a concentrar la radiacion reflejada en un punto F2' alejado de F2 hacia adelante, es decir hacia la lente. Esto tiene igualmente como resultado que hace mas espesa a voluntad la mancha luminosa en el plano de la mascara 30 y, por lo tanto, el espesor del haz proyectado.
Se observara aqrn que las superficies reflectantes que dan los comportamientos opticos que corresponden a las figuras 2 y 3 pueden deducirse facilmente de la ecuacion de superficie dada en la pagina 9 del documento europeo FR 2 704 044.
Recordandose aqrn que el diseno de la superficie descrita mas arriba se aplica a una zona de entre dos o mas, el espejo 20 se define entonces disenando una primera zona caracterizada por una cierta curva LFS y una cierta regla de evolucion de la posicion de los puntos F2 sobre esta lmea en funcion del angulo a de los rayos emitidos por la fuente, y al menos una segunda zona caracterizada por otra regla de evolucion de la posicion de los puntos F2 y, llegado el caso, por otra lmea LFS cuya trayectoria es diferente de la que corresponde a la primera zona.
Ademas, y segun una caractenstica importante de la invencion, las reglas de evolucion de las posiciones de los puntos F2 entre una zona del espejo y una zona adyacente son tales que existe un recubrimiento, en el sentido de la anchura, entre la radiacion producida en el plano de la mascara 30 por una zona y la radiacion producida en este mismo plano por la zona adyacente. Esto se realiza disenando las reglas de evolucion de los puntos F2 sobre las lmeas LFS respectivas, de tal manera que, para unas fracciones determinadas respectivas de las zonas primera y segunda que son adyacentes a la transicion entre las dos zonas, los intervalos angulares horizontales cubiertos por las radiaciones reflejadas por estas fracciones de zonas se recubren. Se comprende facilmente que, de esta manera, va a existir a la altura de la frontera entre estas dos zonas un ligero codo, es decir, una no derivabilidad, entre las superficies reflectantes contiguas.
Por otra parte, para asegurar entre dos zonas adyacentes una transicion que preferentemente se extienda de manera esencial verticalmente, los parametros de las superficies reflectantes de las dos zonas, definidos fundamentalmente por la trayectoria de las curvas LFS respectivas y por las reglas de evolucion F2 = f(a) sobre estas curvas, se eligen de manera que se obtenga este genero de transicion. Esto implica, en concreto, que las
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posiciones axiales de las curvas LFS respectivas con respecto al plano de la mascara 30 deben estar razonablemente cerca la una de la otra en lo que refiere a las fracciones de zonas cuyos campos, en cuanto a desviacion horizontal, se recubren.
La figura 4 ilustra de manera esquematica una primera forma de realizacion concreta de un espejo de un faro segun la invencion, con dos zonas 20a y 20b disenadas como se describe mas arriba y que estan separadas por una arista de transicion 21 que se extiende esencialmente en el medio del espejo.
Las figuras 5a y 5b ilustran las partes de haz proyectadas por la lente 40 a partir de las manchas luminosas formadas respectivamente por estas dos zonas y con la intervencion de la mascara 30.
Se observa que la parte de haz generada por la zona 20a en combinacion con la mascara 30 y la lente 40 (figura 5a)
rebosa esencialmente hacia la derecha con respecto al eje vertical central de la pantalla de proyeccion y que, en el
sentido inverso, la parte de haz generada por la zona 20b en combinacion con la mascara 30 y la lente 40 (figura 5b)
rebosa esencialmente hacia la izquierda con respecto al eje vertical central de la pantalla.
Se observa igualmente que estos rebosamientos de las partes de haz respectivas no presentan interrupciones bruscas de luz, sino que, al contrario, la cantidad de luz disminuye de manera progresiva, como lo demuestra el espaciado entre las curvas isocandela representadas. Se senalara aqrn que esta ausencia de interrupciones bruscas se obtiene cuando la arista de transicion entre las dos zonas 20a y 20b no sigue una lmea de isodesviacion horizontal de la luz, es decir, no se superpondra a una lmea de cada zona que dana la misma desviacion horizontal a los rayos reflejados. Tradicionalmente, esto se obtiene dando a las curvas LFS de las dos zonas unas posiciones axiales diferentes en las inmediaciones de sus partes tocadas por los rayos reflejados por unas regiones de las zonas 20a, 20b adyacentes a la frontera 21, y determinando la lmea 21 como que es la lmea de interseccion entre las dos superficies definidas de esta manera.
De este modo, las dos partes de haz van a fusionarse en un haz global (figura 6) que presenta una excelente homogeneidad, asf como una concentracion en el eje que al mismo tiempo es marcada y al mismo tiempo se fusiona de forma progresiva con las partes mas anchas del haz.
La figura 7 ilustra una segunda forma de realizacion de un espejo de faro segun la invencion. Esta vez incluye tres zonas, con dos zonas laterales 20a, 20b separadas por una zona central esencialmente mas estrecha. Tambien aqrn, los parametros utilizados durante el diseno de las superficies individuales son tales que las dos lmeas de transicion 21 y 22 entre las zonas adyacentes no corresponden a unas lmeas de isodesviacion horizontal, de tal manera que las tres partes de haz correspondientes, como se ilustran en las figuras 8a, 8b y 8c respectivamente, presentan unos bordes laterales con atenuacion progresiva de la luz. De ello resulta una fusion de estas partes de haz para formar un haz global homogeneo, que presenta las mismas cualidades que en el caso de la figura 6, no obstante, con un nivel de concentracion central mas importante.
Se comprende aqrn que jugando con la anchura de la zona 20c y con la difusion lateral (y, llegado el caso, con el espesamiento) que realiza, permite modular el aspecto del haz con una gran flexibilidad.
Por supuesto, la presente invencion no se limitada de ninguna manera a las formas de realizacion descritas y representadas, sino que el experto en la materia sabra aportarle cualquier variante o modificacion conforme a su esencia.
En particular, queda entendido que un espejo de faro segun la invencion puede estar subdividido en tantas zonas como sean necesarias, de manera que se pueda modelar el haz en funcion de los objetivos en cuanto a fotometna tanto en el plano normativo como en el plano del confort visual.
Queda entendido igualmente que la invencion se aplica a la obtencion de cualquier tipo de haz, limitado o no por un corte (estando la mascara 30 ausente en este ultimo caso).
Finalmente, es importante senalar aqrn que la invencion se distingue de manera fundamental del caso en que dos manchas luminosas formadas por dos zonas diferentes de un mismo faro, por ejemplo, elipsoidal se recubren en virtud del hecho de que la fuente luminosa no es puntual, sino que tiene como objeto todos los casos en que el recubrimiento entre estas manchas luminosas va mas alla del recubrimiento, por lo demas no controlado, que se obtendna con las superficies convencionales.
Claims (13)
- 5101520253035404550REIVINDICACIONES1. Faro de vehmulo automovil, del tipo susceptible de generar un haz luminoso de una configuracion dada y que incluye una fuente luminosa (10), un espejo (20) del genera eUptico en las inmediaciones de un primer foco del que esta situada la fuente luminosa, una lente (40) colocada delante del espejo, caracterizado por que el espejo incluye al menos dos zonas (20a, 20b; 20a, 20b, 20c) situadas una al lado de la otra y adecuadas para formar en una region focal de la lente unas manchas luminosas preformadas a lo ancho, y por que las manchas se recubren mutuamente en una direccion horizontal.
- 2. Faro segun la reivindicacion 1, caracterizado por que cada zona (20a, 20b; 20a, 20b, 20c) del espejo presenta una superficie que posee una generatriz horizontal (GH) tal que los rayos (GF2) que refleja a partir de los rayos (F1G) procedentes de la fuente (10) se extienden en unos planos verticales que cortan una lmea imaginaria (LFS) en unos puntos (F2) cuyas abscisas curvilmeas evolucionan sobre esta lmea segun una ley predeterminada.
- 3. Faro segun la reivindicacion 2, caracterizado por que dichas lmeas imaginarias (LFS) de las diferentes zonas son continuas.
- 4. Faro segun la reivindicacion 2, caracterizado por que dichas lmeas imaginarias (LFS) de las diferentes zonas son unas curvas.
- 5. Faro segun la reivindicacion 4, caracterizado por que cada curva (LFS) esta tanto mas alejada de la region focal de la lente, siguiendo una direccion paralela al eje (x-x) del espejo (20), cuanto mas alejada lateralmente esta dicha curva de dicho eje.
- 6. Faro segun la reivindicacion 2, caracterizado por que en cada zona del espejo, una seccion vertical de dicho espejo situada en un plano vertical que contiene el rayo (GF2) reflejado por la generatriz horizontal (GH) es adecuada para concentrar dichos rayos reflejados sobre dicho punto asociado (F2) de la lmea imaginaria, siendo dicha lmea imaginaria una lmea de focos secundarios (LFS), y siendo dichos puntos (F2) unos focos secundarios.
- 7. Faro segun la reivindicacion 6, caracterizado por que, en al menos una parte de una de las zonas, una region superior (20'') de una seccion vertical es adecuada para concentrar los rayos que refleja sobre otro punto (F2') situado entre dicho foco secundario asociado (F2) y la lente (40).
- 8. Faro segun la reivindicacion 6, caracterizado por que, a ambos lados de una lmea de transicion (21; 21, 22) entre dos zonas adyacentes, las secciones verticales de dichas zonas poseen unas lmeas de focos secundarios (LFS) no superpuestas.
- 9. Faro segun la reivindicacion 8, caracterizado por que dicha lmea de transicion (21; 21,22) esta determinada por la interseccion de las superficies de dichas zonas y por que dicha lmea de transicion distinta de unas lmeas de isodesviacion horizontal respectivas de dichas zonas.
- 10. Faro segun la reivindicacion 1, caracterizado por que el espejo posee dos zonas (20a, 20b) separadas por una lmea de transicion (21) que se extiende esencialmente en el medio del espejo en direccion horizontal.
- 11. Faro segun la reivindicacion 1, caracterizado por que el espejo posee tres zonas (20a, 20b, 20c) separadas por dos lmeas de transicion (21,22) que se extienden a ambos lados del eje (x-x) del espejo.
- 12. Faro segun la reivindicacion 11, caracterizado por que una zona central (20c) del espejo es esencialmente mas estrecha, en direccion horizontal, que dos zonas laterales (20a, 20b).
- 13. Faro segun la reivindicacion 1, caracterizado por que comprende, ademas, una mascara (30) situada en la region focal de dicha lente (40), de manera que genere un haz cortado.
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