ITMI932546A1

ITMI932546A1 - Sistema di illuminazione di fari anteriori a proiezione per proiettare un largo fascio di luce a divergenza controllata

Info

Publication number: ITMI932546A1
Application number: IT002546A
Authority: IT
Inventors: John Martin Davenport; Richard Lowell Hansler; John Lawrence Henkes
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 1992-12-16
Filing date: 1993-12-03
Publication date: 1995-06-03
Also published as: DE4342031A1; ITMI932546A0; JPH06223601A; US5414601A; GB9325524D0; GB2273978A; IT1265366B1; GB2273978B

Description

SISTEMA DI ILLUMINAZIONE DI FARI ANTERIORI A PROIEZIONE PER PROIETTARE UN LARGO FASCIO DI LUCE A DIVERGENZA CONTROLLATA. _

RIFERIMENTO A DOMANDA ATTINENTE

Si fa riferimento alla domanda di brevetto USA in corso riguardante l?oggetto e ceduta al titolare della presente invenzione, avente titolo: "Perfezionato sistema di sorgente luminosa usante un riflettore ellissoidale" avente come inventore John M. Davenport ed altri, ceduta come domanda USA N. 07/660.388 e depositata il 25 febbraio 1991 (LD-10.152).

PREMESSE RELATIVE ALL?INVENZIONE

Campo deirinvenzione

La presente invenzione riguarda in generale fari automobilistici e, pi? particolarmente, un sistema di fari anteriori a proiezione impiegante una combinazione di componenti per ricevere un largo fascio di luce controllato di divergenza.

Descrizione della tecnica anteriore

Sistemi di fari anteriori ad incandescenza per proiezione sono stati disponibili su automobili da parecchi anni. Pi? recentemente, sistemi di fari anteriori a proiezione impieganti lampade a scarica in alogenuri metallici sono stati proposti e dimostrati per l?impiego su automobili.

Questi sistemi usano una maschera per dare il taglio netto richiesto ad un?accettabile sagoma di illuminazione a fascio basso.

Con la tendenza presente verso automobili con linee di cofano abbassate, sistemi di pi? piccoli fari anteriori a proiezione sono di interesse crescente per l'industria automobilistica. Tuttavia, i sistemi proposti finora hanno certe limitazioni proprie rendenti difficile la riduzione delle loro dimensioni. Quindi, il problema affrontato da parecchi progettisti di fari anteriori a proiezione ? di fare un sistema il pi? piccolo possibile pur fornendo un soddisfacente fascio luminoso. Di conseguenza, esiste ancora una necessit? di perfezionamenti nel progetto di sistemi di fari anteriori a proiezione.

DESCRIZIONE SOMMARIA DELL'INVENZIONE

La presente invenzione fornisce un sistema di proiezione per fari anteriori previsto per soddisfare le sopraddette necessit?. Il sistema di fari anteriori a proiezione della presente invenzione impiega una combinazione unica di componenti per proiettare un largo fascio di luce controllato di divergenza. Il sistema di fari anteriori a proiezione ? capace di miniaturizzazione.

Di conseguenza, la presente invenzione riguarda un sistema di fari anteriori a proiezione capace di proiettare un largo fascio di luce controllato di divergenza per consentire illuminazioni a fascio basso e alto per uso automobilistico. Il sistema di fari anteriori a proiezione contiene una porzione di proiezione a fascio basso che comprende: (a) un riflettore curvo avente primo e secondo punto focale ottico associati al medesimo posizionati lungo un asse ottico, il primo punto focale essendo entro e pi? vicino al riflettore del secondo punto focale che ? distanziato dal riflettore; (b) una lampada a scarica in gas disposta entro il riflettore curvo sostanzialmente al suo primo punto focale e lungo l?asse ottico, la lampada essendo funzionante per generare luce, il riflettore essendo funzionante per ricevere una porzione sostanziale della luce generata della lampada e dirigere la luce lungo l?asse ottico verso il suo secondo punto focale; (c) primi mezzi posizionati lungo l?asse ottico all?incirca al secondo punto focale del riflettore per creare un?immagine di un taglio netto ben definito entro la luce; e (d) secondi mezzi aventi una nota lunghezza focale e posizionati lungo l?asse ottico distanziati dai primi mezzi ad una distanza approssimativamente uguale alla nota lunghezza focale dei primi mezzi per ricevere la luce del secondo punto focale e proiettare la luce come un largo fascio luminoso controllato di divergenza contenente l?immagine del taglio netto ben definito per fornire perci? un?illuminazione a fascio basso ad un veicolo.

Pi? particolarmente, il riflettore curvo ? di preferenza un riflettore ellissoidale. Il riflettore ha un substrato di un materiale vetroso e un sottile rivestimento sull?interno del substrato formante una superficie di specchio freddo. Ancora, la lampada a scarica in gas ? di preferenza un tubo ad arco in alogenuro metallico di bassa potenza. In una realizzazione preferita, il riflettore e la lampada sono orientati lungo un asse verticale. In una realizzazione alternativa, il riflettore e la lampada sono orientati lungo un asse orizzontale. Il primo mezzo ? una maschera o uno specchio sagomato a maschera, mentre il secondo mezzo ? una lente proiettrice. La lente proiettrice pu? essere una lente di Fresnel sola o combinata con una lente cilindrica.

La zona di proiezione a fascio basso del sistema di fari anteriori a proiezione contiene anche di preferenza uno specchio freddo posizionato adiacente all'asse ottico per ricevere luce dal riflettore lungo un primo ramo dell'asse ottico e riflettere la luce lungo un secondo ramo dell?asse ottico sfalsato sostanzialmente di 90? dal primo ramo dell?asse ottico. Alternativamente, il sistema pu? contenere uno specchio caldo posizionato lungo l?asse ottico per ricevere luce dal riflettore lungo un primo ramo dell?asse ottico e trasmettere la luce lungo un secondo ramo dell?asse ottico disposto coassialmente rispetto al suo primo ramo.

La presente invenzione riguarda anche un sistema di fari anteriori a proiezione che contiene una custodia, la sopra definita zona di proiezione a fascio basso disposta nella custodia e una zona di proiezione a fascio alto disposta nella custodia in relazione affiancata con la zona di proiezione a fascio basso. La zona di proiezione a fascio alto ? sostanzialamente identica alla zona di proiezione a fascio basso, eccetto che non contiene il primo mezzo per creare l?immagine di taglio netto entro la luce.

Queste e altre caratteristiche, pregi e risultati della presente invenzione diventeranno evidenti agli esperti nel ramo da una lettura della seguente descrizione dettagliata quando presa insieme con i disegni, nei quali viene mostrata e descritta una realizzazione illustrativa dell?invenzione.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Nella seguente descrizione dettagliata si far? riferimento agli allegati disegni, nei quali:

la figura 1 ? una vista schematica in elevazione frontale di una realizzazione preferita di un sistema di fari anteriori a proiezione della presente invenzione combinato in una singola custodia.

La figura 2 ? una vista schematica in elevazione laterale del sistema di fari anteriori a proiezione, come visto lungo la linea 2-2 di figura 1.

La figura 3 ? una vista in sezione attraverso un asse ottico di una zona di proiezione a fascio basso del sistema di fari anteriori a proiezione della presente invenzione tolto dalla custodia.

La figura 4 ? una vista piana dall?alto della zona a fascio basso del sistema, come visto lungo la linea 4-4 di figura 3.

La figura 5 ? una vista ingrandita in elevazione frontale di una maschera opaca del sistema, come visibile lungo la linea 5-5 di figura 3.

La figura 6 ? una vista ingrandita in elevazione frontale di un elemento ottico che combina funzioni di maschera e di specchio e viene impiegato nel sistema di figura 3 al posto della maschera di figura 5.

La figura 7 ? una vista di sezione attraverso un asse ottico della zona di proiezione a fascio basso di una realizzazione alternativa del sistema di fari anteriori a proiezione della presente invenzione.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL?INVENZIONE

Nella descrizone che segue simboli di riferimento simili indicano parti simili o corrispondenti in tutte le parecchie viste. Ancora nella seguente descrizione, si deve capire che termini come "avanti", "indietro", "sinistra", "destra", "su", "giu" e simili, sono parole di convenienza e non devono essere considerati termini limitativi.

Considerando ora i disegni, e in particolare le figure da 1 a 3, viene qui illustrata una realizzazione preferita di un sistema di fari anteriori a proiezione della presente invenzione, generalmente indicati con 10, che ? capace di proiettare un largo fascio di luce controllato di divergenza per accogliere fasci di luce bassi ed alti per uso automobilistico. Il sistema di fari anteriori a proiezione 10 contiene fondamentalmente una zona 12 di proiezione a fascio basso e una zona 14 di proiezione a fascio alto disposte in relazione affiancata tra di loro in una singola custodia 16. Come verr? precisato qui sotto, la zona 14 di proiezione a fascio alto ? sostanzialmente identica alla zona 12 di proiezione a fascio basso, eccetto per Tomissione di uno dei componenti della zona 12 di proiezione a fascio basso. In vista delle loro somiglianze, verr? descritta qui avanti in dettaglio solo la zona 12 di proiezione a fascio basso.

Considerando le figure da 1 a 4, la zona di proiezione 12 a fascio basso del sistema 10 contiene fondamentalmente un riflettore curvo 18 e una lampada a scarica in gas 20. Il riflettore curvo 18 ? di preferenza un riflettore ellissoidale 18 formato di materiali per alte temperature avente un substrato 22 fabbricato di un opportuno materiale vetroso e un sottile rivestimento 24 su una superficie interna del substrato 22. Il sottile rivestimento 24 ? un opportuno materiale per formare una superficie di uno specchio freddo. Il riflettore ellissoidale 18 ha un primo e un secondo punto focale 26, 28 associati al medesimo posizionati lungo un asse ottico 30 del sistema 10. Il primo punto focale 26 ? entro e pi? vicino al riflettore ellissoidale 18 del secondo punto focale 28 che ? distanziato dal riflettore 18.

Di preferenza, la lampada 20 a scarica in gas ? un tubo di arco 20 in alogenuri metallici a spazio breve e bassa potenza. La lampada 20 ad arco in alogenuri metallici ? disposta entro il riflettore ellissoidale 18 in corrispondenza del suo primo punto focale 26 e lungo l?asse ottico 30. La lampada 20 ad arco in alogenuri metallici funziona per generare un fascio di luce. Il riflettore ellissoidale 18 ? funzionante per ricevere una parte sostanziale della luce generata della lampada 20 e per dirigere la luce lungo l?asse ottico 30 verso il suo secondo punto focale 28. Nella realizzazione preferita del sistema 10, mostrato nelle figure da 1 a 4, il riflettore ellissoidale e la lampada 20 ad arco in alogenuri metallici sono orientati lungo un asse verticale che ? coassiale con un primo ramo 30A orientato verticalmente dell?asse ottico 30. In una realizzazione alternativa del sistema 10 mostrato in figura 7, il riflettore ellissoidale 18 e la lampada 20 ad arco in alogenuri metallici sono orientati lungo un asse orizzontale che ? coassiale con l?intero asse ottico 30 orientato orizzontalmente. Il funzionamento orientato verticalmente ? preferito rispetto al funzionamento orientato orizzontalmente, poich? offre i vantaggi di una distribuzione di luce di maggior durata e pi? uniforme. Per una trattazione pi? dettagliata del riflettore ellissoidale 18 e della lampada 20 ad arco in alogenuri metallici impiegato nel sistema 10, si dirige l?attenzione alla domanda di brevetto europea in corso sopra referita, la cui descrizione si incorpora qui per riferimento.

Considerando le figure da 2 a 5, il sistema 10 di faro anteriore a proiezione contiene anche una lente 32 proiettrice di luce e un elemento ottico 34, con uno specchio 34A con una maschera opaca 34B (figura S), entrambi i quali sono posizionati lungo l?asse ottico 30. La maschera opaca 34B ? posizionata all?incirca al secondo punto focale 28 del riflettore ellissoidale 18 per creare un?immagine di taglio netto ben definito entro la luce proveniente dal riflettore 18. La lente 32 proiettrice di luce ha lunghezza focale nota. La luminosit? del fascio di luce deve soddisfare certe esigenze, e la luminosit? massima nel fascio varia come il quadrato della lunghezza focale della lente. Questo aiuta a determinare la scelta della lente. La lente 32 ? posizionata lungo l'asse ottico 30 distanziato dalla maschera 34 ad una distanza all?incirca uguale alla lunghezza focale della lente 32 per ricevere luce dal secondo punto focale 28. La lente 32 ? capace di proiettare la luce come un largo fascio controllato di divergenza o collimato contenente l?immagine del taglio netto ben definito per fornire perci? un?illuminazione a fascio basso per uso automobilistico. La lente proiettrice 32 pu? essere una lente di Fresnel 36 da sola o combinata con una lente cilindrica 30 per produrre il desiderato fascio di luce per illuminazione a fascio alto e basso.

Il sistema 10 di fari anteriori a proiezione contiene anche uno specchio 40 (figura 3) o uno specchio 42 (figura 7) posizionato adiacente all?asse ottico 30 per ricevere luce dal riflettore ellissoidale 18 lungo il primo ramo 30A dell?asse ottico 30. Uno specchio "freddo", come qui usato, ? uno che riflette luce visibile e lascia passare energia ultravioletta (UV) ed infrarossa (IR). Uno specchio "caldo?, come qui usato, ? uno che riflette energia UV e IR e lascia passare luce visibile. In figura 3, lo specchio 40 ? uno specchio freddo posizionato a 45? rispetto al primo ramo 30A dell?asse ottico 30 per riflettere la luce lungo un secondo ramo 30B dell?asse ottico 30 che ? spostato di sostanzialmente 90? dal primo ramo 30A dell?asse ottico 30. Alternativamente, come visto in figura 7, uno specchio caldo 42 pu? essere posizionato lungo l?asse ottico 30 per ricevere la luce da detto riflettore lungo il primo ramo 30A dell'asse ottico 30 e riflettere la luce lungo il suo secondo ramo 30B estendentesi coassialmente con il suo primo ramo 30A. Alternativamente, invece della maschera 34 e dello specchio 40, si pu? utilizzare uno specchio 44 sagomato a maschera, come visto in figura 6.

Come detto sopra, la zona di proiezione 14 a fascio alto del sistema 10 disposta nella medesima custodia 16 e in relazione affiancata, dove la zona 12 di proiezione a fascio basso ? sostanzialmente identica ad essa. La sola differenza ? che la zona 14 di proiezione a fascio alto non impiega la maschera 34 (o lo specchio 44 sagomato a maschera), dato che un?immagine di taglio netto non ? richiesta sul fascio alto. Si pensa che la presente invenzione e parecchi dei suoi pregi collegati saranno capiti dalla precedente descrizione, e sar? evidente che svariati cambiamenti possono essere fatti nella forma, costruzione e disposizione delle sue parti, senza allontanarsi dallo spirito del campo dell?invenzione o sacrificare tutti i suoi pregi materiali, le forme prima d'ora descritte essendo semplicemente sue realizzazioni preferite o esemplificative.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Sistema di fari anteriori a proiezione, comprendente: (a) un riflettore curvo avente un primo e un secondo punto focale ottico associati al medesimo, posizionati lungo un asse ottico, detto primo punto focale essendo entro e pi? vicino a detto riflettore di detto secondo punto focale che ? distanziato da detto riflettore; (b) una lampada a scarica in gas disposta entro detto riflettore curvo sostanzialmente in corrispondenza di detto suo primo punto focale e lungo detto asse ottico, detta lampada essendo funzionante per generare luce, detto riflettore essendo funzionante per ricevere una porzione sostanziale di detta luce 'generata da detta lampada e dirigere detta luce lungo detto asse ottico verso detto secondo suo punto focale; (c) primi mezzi posizionati lungo detto asse ottico aU'incirca a detto punto focale di detto riflettore per creare un'immagine di un taglio netto ben definito entro detta luce; e (d) secondi mezzi aventi una nota lunghezza focale e posizionati lungo detto asse ottico distanziati da detta maschera ad una distanza approssimativamente uguale a detta lunghezza focale nota per ricevere detta luce da detto secondo punto focale e proiettare detta luce come un largo fascio controllato di divergenza contenente detta immagine di un taglio netto ben definito per fornire perci? un'illuminazione a fascio basso ad un veicolo.
2. Il sistema come esposto in rivendicazione 1, nel quale detto riflettore curvo ? un riflettore ellissoidale.
3. Il sistema come esposto in rivendicazione 1, nel quale detto riflettore ha un substrato di materiale vetroso e un sottile rivestimento di materiali per alte temperature su un interno di detto substrato formante una superficie di specchio freddo.
4. Il sistema come esposto in rivendicazione 1, nel quale detto riflettore e detta lampada sono orientati lungo un asse verticale.
5. Il sistema come esposto in rivendicazione 1, nel quale detto riflettore e detta lampada sono orientati lungo un asse orizzontale.
6. Il sistema come esposto in rivendicazione 1, comprendente inoltre: uno specchio freddo posizionato adiacente a detto asse ottico per ricevere luce da detto riflettore lungo un primo ramo di detto asse ottico e riflettere detta luce lungo un secondo ramo di detto asse ottico spostato sostanzialmente di 90? da detto primo ramo di detto asse ottico.
7. Il sistema come esposto in rivendicazione 1, comprendente inoltre: uno specchio caldo posizionato lungo detto asse ottico per ricevere luce da detto riflettore lungo un primo ramo di detto asse ottico orientando e riflettendo detta luce lungo un secondo ramo di detto asse ottico che si estende coassialmente con detto suo primo ramo.
8. Il sistema come esposto in rivendicazione 1, nel quale detto primo mezzo ? una maschera opaca.
9. Il sistema come esposto in rivendicazione 1, nel quale detto primo mezzo ? uno specchio sagomato a maschera e nel quale detto secondo mezzo ? una lente di Fresnel.
10. Il sistema come esposto in rivendicazione 1, nel quale detto secondo mezzo ? una lente di Fresnel e una lente cilindrica combinata con detta lente di Fresnel.
11. Sistema di fari anteriori a proiezione, comprendente: (a) una custodia; (b) una zona di proiezione a fascio basso disposta in detta custodia, detta zona di proiezione a fascio basso contenendo il sistema di qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 10, e (c) una zona di proiezione a fascio alto disposta in detta custodia in relazione affiancata con detta zona di proiezione a fascio basso, detta zona d? proiezione a fascio alto essendo sostanzialmente identica a detta zona di proiezione a fascio basso, ma senza contenere detti primi mezzi per creare detta immagine di taglio netto.