FI90911B - Valonheitin - Google Patents

Description

90911

Valonheitin

Keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaista valonheitintä erityisesti ajoneuvoja varten.

Autoissa tarvitaan hyviä lähi- ja kaukovaloja erityisesti 5 pimeän aikaan liikuttaessa sekä silloin, kun näkyvyys on huono esimerkiksi sumun, vesi- tai lumisateen tai vastaantulevien autojen pyöristä lentävän lumisohjon vuoksi.

Lisäksi useissa maissa on autojen ajovalot oltava päällä aina taajama-alueen ulkopuolella ajettaessa. Vaikka ajovalo lot ovat liikenneturvallisuuden kannalta välttämättömät, myös monet liikenteen riskitekijät liittyvät ajovaloihin.

Valonheittimet sijoitetaan mahdollisimman alas, jotta häikäisy ajoneuvojen kohdatessa olisi mahdollisimman vähäistä. Valonheittimien valokeilat eivät kuitenkaan saa 15 suuntautua liian alas, koska etenkin märän tien pinnasta heijastuessaan valo aiheuttaa häikäisyä vastaantulevan auton kuljettajalle. Myös omien valonheittimien valaisema sumu, vesi- tai lumisade saattaa haitata näkyvyyttä. Tällöin vesipisaroista tai lumihiutaleista heijastuu valo 20 kuljettajan silmiin ja estää häntä näkemästä kauempana tiellä olevia esteitä.

Nykyisin kaikkien moottoriajoneuvojen valonheittimet ovat rakenteeltaan hyvin samankaltaisia ja toimivat samalla periaatteella. Niissä on valokotelo, jossa on valolamppu, 25 heijastin ja suojalasi. Ajovalojen valolampussa on kaksi hehkulankaa, joista toinen so. kaukovalojen hehkulanka on sijoitettu parabolisen heijastinpinnan polttopisteeseen ja vastaavasti lähivalojen hehkulanka on sijoitettu muutaman millimetrin polttopisteen etupuolelle. Heijastinpinta 30 heijastaa kaikki polttopisteestä lähtevät kaukovalojen valonsäteet polttoakselinsa suuntaisesti ja vastaavasti polttopisteen etupuolelta lähtevät lähivalojen valonsäteet 2 heijastuvat alaspäin kohti polttoakselia.

Suojalasin tehtävä on toimia heijastimelta tulevan kapean valokeilan hajottimena siten, että saadaan aikaan haluttu valokuvio ja valojakautuma. Tätä varten suojalasiin on 5 tehty erilaisia uurteita, joilla aikaansaadaan valokeilan hajottaminen. Valokotelo on joko pyöreä tai automerkkikoh-taisesti muotoiltu suorakaiteen tai jonkin muun muotoiseksi. Nykyisten henkilöautojen muotoilu edellyttää leveää ja matalaa valonheittimien muotoa.

10 Ajoneuvojen ajovaloina käytettään myös valonheittimiä, jotka ovat rakenteeltaan umpinaisia. Umpio on täytetty kaasulla ja hehkulangat ovat paljaina. Näitä ns. Sealed-Beam ajovaloja käytetään lähinnä Yhdysvalloissa, Englannissa ja Japanissa.

15 Ajoneuvoissa on lakisääteisesti oltava vähintään kaksi korin eri puolille sijoitettua valonheitintä, joiden valolamppujen sähköteho on Suomessa korkeintaan lähivaloilla 45 W ja kaukovaloilla 55 W. Valonheittimiä sallitaan useita, mutta niiden sijoittelusta ja valotehosta on 20 omat määräyksensä.

Tunnetuilla valonheittimillä on seuraavat, niiden rakenteesta ja toimintaperiaatteesta johtuvat puutteet:

Valokotelon sisäpinnalla oleva heijastinpinnan metalli-pinnoite on jatkuvasti tekemisissä ilman kanssa, mistä 25 on seurauksena metallipinnoitteen tummuminen vähitellen ja valonheittimen valotehon heikkeneminen. Esimerkiksi valolampun asennusreiästä koteloon pääsee kosteutta ja epäpuhtauksia.

- Valonheitin rikkoutuu helposti. Esimerkiksi yhdestä 30 kiven iskusta valonheitin saattaa särkyä käyttökelvot tomaksi .

I! 90911 3

Valokeilan suuntaa voidaan muutella vain rajoitetusti ja valon poikkeuttaminen suojalasin avulla on vaikeaa ja epätaloudellista, koska lasissa ja lasi-ilma rajapinnassa tapahtuu aina sirontaa, energiahäviöitä ja 5 häikäisyä.

Esillä olevan keksinnön tavoitteena on aikaansaada valon-heitin, jonka heijastinpinta pysyy tummumattomana, joka on iskunkestävä ja josta lähtevä valokeila on siten muotoiltu, että häikäisyä ei esiinny ja tie saadaan riittävästi 10 valaistuksi. Nämä tavoitteet saavutetaan keksinnönmukai- sella valonheittimellä, jolle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

Tärkeimpiä keksinnön mukaisella valonheittimellä saavutettavia etuja ovat seuraavat: 15 - Rakenteeltaan umpinainen valonheitin on iskunkestävä eikä rikkoudu yhtä helposti kuin kotelomainen valonheitin.

Valonheittimessä ei tarvita laitteen sisäisiä heijas-tinpintoja. Heijastinpinnat sijaitsevat edullisesti 20 valonheittimen ulkopinnalla.

Umpilasisen tai umpimuovisen rakenteen vuoksi valotehon pintahäviöt ovat vain vähäiset.

Valonheittimen pinta voidaan kovettaa kestämään iskuja ja kolhiutunut pinta voidaan uudelleen hioa kirkkaaksi.

25 - Valonheitin voidaan valmistaa yksinkertaista valutek- niikkaa käyttäen.

Valonheittimen tilantarve on vähäinen ja se voidaan sijoittaa esimerkiksi auton puskuriin.

4

Keksinnön mukaisessa valonheittimessä käytetään kahta peilipintaa, jotka kummatkin on muotoiltu aikaansaamaan muodoltaan ja valojakautumaltaan haluttu valokuvio valaistavaan kohteeseen. Lisäksi valolamppu sijoitetaan sitä 5 varten varattuun syvennykseen tai vastaavaan, jossa on aukkoheijastin valolampun valon suuntaamiseksi heijastimelle. Tällöin saavutetaan mm. seuraavia lisäetuja:

Valonheittimen heijastinpintojen muotoilulla voidaan 10 valokeilaa erityisen helposti muotoilla halutuksi esi merkiksi aikaansaada epäsymmetrinen valokeila lähivaloille.

Valonheittimellä voidaan valaista haluttuja erikoiskoh-tia kuten tien reunaa.

15 - Samaan valonheittimeen voidaan sijoittaa useampia valo- lamppuja ja siinä voi olla alueet esimerkiksi suuntavilkuille ja äärivaloille.

Valolampun vaihtaminen on helppoa.

Perinteisessä valonheittimessä valokuvio ja valojakautuma 20 aikaansaadaan valon hajottimena toimivan suojalasin kuvioinnilla. Keksinnön mukaisessa valonheittimessä sama aikaansaadaan heijastinpinnan muotoilulla. Heijastinpinnan muotoilusta johtuen valonheitin ei näy kauempaa katsottuna kirkkaana koko heijastinpinnaltaan, koska heijastinpinnan 25 eri alueet on muotoiltu suuntaamaan valon eri suuntiin ja siten häikäisyä esiintyy vähemmän.

Keksintöä selostetaan nyt seuraavassa viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuva 1 esittää valonheittimen pystysuuntaista poikki- 30 leikkausta, kuva 2 esittää valonheittimen päältä katsottuna.

I: 90911 5

Esimerkin mukainen valonheitin käsittää valoa läpäisevästä materiaalista kuten optisesta lasista tai vastaavasta muovista valmistetun, sopivasti muotoillun ja edullisesti valamalla valmistetun valonheittimen runko-osan A. Runko-5 osa A on muotoiltu siten, että sen ensimmäinen pintaosa muodostaa esimerkkitapauksessa kaltevan säteilypinnan 1. Runko-osan A toisessa reunassa, laitteen yläosassa on lieriömäinen syvennys 7, johon valolähde 5 sekä esimerkkitapauksessa valon suuntaamiseksi käytettävä putkimainen, 10 metallinen aukkoheijastin 6 on asetettu. Syvennyksen 7 ainakin peilipinnan 3 puoleinen seinämä on kiillotettu valohäviöiden estämiseksi. Valolamppu asennetaan syvennykseen 7 ylhäältäpäin ilman mitään esteitä. Runko-osaan A, säteilypinnan 1 yläpuolelle on muotoiltu ura 2, johon 15 auton konepellin reuna sovitetaan laitetta autoon asennettaessa.

Koska runko-osa A on umpimateriaalinen kappale, valolähteen valo joutuu runko-osan läpi kulkiessaan läpäisemään vain yhden ilma-lasi rajapinnan ja vain yhden lasi-ilma 20 rajapinnan. Esimerkkitapauksessa valolähteestä 5 runko-osan läpi kulkeva valo kohtaa ensimmäisen rajapinnan runko-osan A takaosassa valolähteen kohdalla ja toisen rajapinnan mainitun säteilypinnan 1 kohdalla. Näiden rajapintojen välillä valo heijastuu kahdesta heijastinpin-25 nasta ts. ensimmäisestä peilipinnasta 3 ja toisesta peilipinnasta 9. Kuvien 1 ja 2 mukaisesti peilipinnat 3, 9 on muodostettu tai kiinnitetty runko-osan A säteilypintaan 1 rajoittuvaan, toiseen pintaosaan. Ensimmäinen peilipinta 3 on esimerkkitapauksessa muodostettu runko-osan A yläreu-30 naan, säteilypinnan 1 ja uran 2 yläpuolelle, ja toinen peilipinta 9 runko-osan A alareunaan.

Valonheittimen näkyvä säteilypinta 1 on edullista suojata ulkoapäin jollain läpinäkyvällä materiaalilla esimerkiksi kovamuovilla kiveniskujen varalle. Muilta osiltaan runko-35 osa voidaan esimerkiksi maalata jollain kovalla maalilla 6 tai päällystää jollain muulla sopivalla aineella kuten esimerkiksi muovilla.

Peilipinnat 3, 9 voidaan tehdä esimerkiksi höyrystämällä valetun runko-osan tietyille kohdille. Ne voivat olla esi-5 merkiksi ohuita alumiini- tai hopeakerroksia, jotka peitetään kovamuovikerroksella peilipinnan vaurioitumisen estämiseksi. Peilipinnat 3, 9 voidaan koota myös liuskoista tai paloista, jolloin valonheittimen syvyys voidaan valita hyvin pieneksi.

10 Aukkoon 7 sijoitettu valolähde 5 käsittää suojattuun pidäkkeeseen asennetun valolampun. Valolamppu on asennettu esimerkkitapauksessa putkimaisen aukkoheijastimen 6 sisälle. Aukkoheijastimessa 6 on valoaukko 8, joka suuntaa valolähteen 5 valoa haluttuun suuntaan ja siten määrää 15 valolähteen todellisen koon. Aukkoheijastimen 6 sisäpinta on kiillotettu tai folioitu estämään valohäviöiden syntyminen aukkoheijastimessa 6.

Peilipinnat 3 ja 9 on muotoiltu siten, että valoaukon 8 kautta tuleva valo heijastuu ensimmäisen peilipinnan 3 20 kautta toiseen peilipintaan 9, josta valo suunnataan valaistavaan kohteeseen säteilypinnan 1 läpi. Kuvissa 1 ja 2 on esitetty eräs esimerkki ensimmäisen ja toisen peilipinnan kautta kulkevien valonsäteiden suunnista. Aukkohei-jastimen 6 valoaukko 8 sekä ensimmäinen ja toinen peili-25 pinta 3, 9 on sijoitettu ja muotoiltu siten, että valon- heittimellä aikaansaadaan muodoltaan ja valojakautumaltaan haluttu valokuvio valaistavaan alueeseen so. valokeilan suunta, muoto ja valon paikkakohtainen intensiteetti eli valotiheys ovat haluttuja. Muotoilemalla peilipinnat 3, 9 30 sopivasti voidaan siis valokeila suunnata halutulla tavalla ja myös järjestää valon intensiteetti tietyllä kohdalla sopivan suuruiseksi.

Valonheittimen valolamppu sisältää kaksi erillistä hehku-

II

90911 7 lankaa, joista toinen on tarkoitettu lähivaloille ja toinen kaukovaloille. Kun käytetään lähivaloja, toisen hehkulangan tuottama valo suuntautuu aukkoheijastimen 6 aukon 8 läpi ensimmäiselle peilipinnalle 3 esimerkiksi sen 5 yläosaan. Sieltä valo heijastuu esimerkiksi toisen peilipinnan 9 yläosaan, joka on muotoiltu heijastamaan valo alaspäin. Tällöin vastaantulijoiden häikäistyminen vähenee tai estyy kokonaan. Vastaavasti, kun käytetään kaukovaloja, johdetaan kaukovalojen hehkulangan tuottama valo 10 peilipintojen 3 ja 9 kautta siten, että valonheittimeltä lähtevä valo suuntautuu kauemmaksi.

Esimerkkitapauksessa ei valolampun parabolista heijastin-kupua tarvita lainkaan, koska aukkoheijastin huolehtii valon suuntauksesta oikealla tavalla. Jos taas valolähtee-15 nä käytetään suunnattua valoa tuottavaa polttimoa, ei aukkoheijastinta 6 tarvita lainkaan. Laitteeseen voidaan sijoittaa myös useampia valolähteitä 5 toimimaan esimerkiksi auton suuntavilkkuina tai muina huomiovaloina.

Keksintö ei ole rajoitettu edellä esitettyyn suoritusmuo-20 toon vaan sitä voidaan muunnella oheisten patenttivaatimusten puitteissa. Valolähteen valo voidaan heijastaa esimerkiksi kolmen peilipinnan kautta ja peilipinnat voidaan sijoittaa myös runko-osan sisälle. Valonheittimeen voidaan asentaa myös useampia valolähteitä, joilla on omat 25 peilipintansa. Keksinnön mukaista valonheitintä voidaan käyttää myös muussa kuin autokäytössä. Tällöin tulevat kysymykseen esimerkiksi teollisuuslaitoksissa tarvittavat valvonta- ja paikannusjärjestelmät, lentokonevalaisimet jne.

Claims (8)

1. Valonheitin erityisesti ajoneuvoja varten, johon valonheittimeen kuuluu runko-osa (A) ja valolähde (5), joka runko-osa (A) on valoa läpäisevästä materiaalista kuten 5 optisesta lasista tai vastaavasta edullisesti valamalla valmistettu umpimateriaalinen muotokappale, joka käsittää valonheittimen säteilypintana (1) toimivan ensimmäisen pintaosan, tunnettu siitä, että se käsittää ainakin kaksi, runko-osan (A) toiseen pinta-osaan, runko-osan (A) vastak-10 kaisille puolille järjestettyä valoa läpäisemätöntä peilipintaa (3,9), jolloin valolähteen (5) valo on järjestetty heijastumaan ensimmäisestä peilipinnasta (3) toiseen peilipintaan (9) ja sen jälkeen läpäisemään mainittu säteilypinta (1), ja että ensimmäinen peilipinta (3) on 15 muotoiltu aikaansaamaan haluttu heijastuneen valon valojakautuma toiselle peilipinnalle (9), joka on muotoiltu halutun valojakautuman aikaansaamiseksi valonheittimen ulkopuolella olevaan valaistavaan alueeseen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen valonheitin, tunnettu 20 siitä, että peilipinta (3,9) on muodostettu valoa heijastavasta hopea- tai vastaavasta kerroksesta.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen valonheitin, tunnettu siitä, että peilipinta (3,9) on muodostettu valoa heijastavista liuskoista tai paloista esimerkiksi alumiinifo- 25 lioliuskoista.

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen valonheitin, tunnettu siitä, että peilipinnan (3,9) valoa heijastava kerros on suojattu muovilla tai vastaavalla iskunkestäväl-lä materiaalilla.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen valonheitin, tunnettu siitä, että valolähteen (5) valolamppu on järjestetty sijoitettavaksi oleellisesti runko-osan (A) sisään runko- II 90911 osaan (A) muodostettuun syvennykseen (7).

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen valonheitin, tunnettu siitä, että se käsittää valolähteen (5) yhteyteen sijoitetun aukkoheijastimen (6), jossa on ainakin yksi aukko (8), 5 joka on sovitettu suuntaamaan valolähteen (5) valo halutulla tavalla.

7. Patenttivaatimusten 1, 5 ja 6 mukainen valonheitin, tunnettu siitä, että valolähteen (5) valolampussa on erilliset hehkulangat kauko- ja lähivaloja varten, jolloin 10 aukko (8) on järjestetty suuntaamaan valo peilipintojen (3,9) oleellisesti eri osiin siten, että aikaansaadaan oleellisesti alaspäin suuntautuva valokeila lähivaloja käytettäessä ja oleellisesti vaakasuoraan suuntautunut valokeila kaukovaloja käytettäessä.

8. Patenttivaatimusten 1 tai 5 mukainen valonheitin, tun nettu siitä, että se käsittää useita valolähteitä (5), joista ainakin yksi on järjestetty toimimaan huomiovalona kuten esimerkiksi suuntavilkkuna tai äärivalona.