KR20060051000A - 적외선 헤드라이트 - Google Patents

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KR20060051000A
KR20060051000A KR1020050081985A KR20050081985A KR20060051000A KR 20060051000 A KR20060051000 A KR 20060051000A KR 1020050081985 A KR1020050081985 A KR 1020050081985A KR 20050081985 A KR20050081985 A KR 20050081985A KR 20060051000 A KR20060051000 A KR 20060051000A
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KR1020050081985A
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한스-요아힘 슈미트
Original Assignee
파텐트-트로이한트-게젤샤프트 퓌어 엘렉트리쉐 글뤼람펜 엠베하
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Abstract

본 발명은 반사기내에 배열되고 램프 용기의 내부 영역에 수용된 방사선 소스를 가진 적외선 방사기를 가진 적외선 헤드라이트, 및 상기 적외선 헤드라이트를 가진 암시 시스템을 개시한다. 적외선 소스는 필터층을 구비한 부분 및 코팅되지 않은 부분을 가진 관련된 필터 몸체를 가지며, 상기 부분들은 필터 몸체의 코팅되지 않은 부분을 통과하는 방사선 모두가 필터층을 통하여 통과된 적외선 방사선과 다른 영역의 반사기를 때리도록 설계된다. 본 발명은 또한 상기와 같은 적외선 헤드라이트용 적외선 방사기를 개시한다.

Description

적외선 헤드라이트{INFRARED HEADLIGHT}
도 1은 본 발명에 따른 적외선 헤드라이트의 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 예시적인 실시예에서 빔 경로도.
도 3은 메인 빔 기능을 가진 적외선 헤드라이트의 단면도.
도 4는 도 3에 도시된 예시적인 실시예에서 빔 경로도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
2 : 반사기 4 : 형광 램프
6 : 램프 용기 8 : 핀치
12 : 필라멘트 18 : 필터 몸체
22 : 샤프트 26 : 스위칭 실린더
본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에서 청구된 바와같이, 반사기에 배열된 적외선 방사기를 가진 적외선 헤드라이트, 및 상기 적외선 헤드라이트를 구비한 적외선 방사기뿐 아니라, 상기 적외선 헤드라이트를 가진 암시 시스템에 관한 것이다.
상기 적외선 헤드라이트들은 예를들어 미래에 차량에 사용될 암시 시스템들에 대한 조명기로서 사용된다.
EP 1 072 841 A2는 형광 램프가 적외선 방사선 소스로서 사용되고, 상기 형광 램프의 형광 필라멘트가 동작 동안 적외선 방사선 및 가시 범위 광 모두를 방사하는 적외선 헤드라이트를 개시한다. 공지된 해결책에서, 적외선 방사선은 목표된 방향으로 적외선 방사선을 평향시키고 가시 방사선을 전송하는 파라볼릭(parabolic) 반사기를 가진다. 반사기 개구부는 필터 디스크에 의해 커버되고, 적외선 방사기의 램프 용기(형광 필라멘트를 둘러쌈)는 돔 영역내에 광 반사 코팅을 구비한다. 가시 범위 광에 대해 불투명한 필터 디스크는 흡수 원리 또는 간섭 원리를 바탕으로 설계될 수 있는 평면형 필터를 나타낸다. 이와 같은 해결책은 다음 단점을 가진다 : 흡수 원리를 바탕으로 하는 적외선 평면형 필터들은 250℃ 이상의 온도에 적당하지 않고, 일부 경우들에서 카드뮴을 포함한다. 이들 이유 때문에, 이와 같은 평면형 필터들은 자동차에 응용하는데 적당하지 않다. 간섭 원리를 바탕으로 하는 적외선 평면형 필터들은 필터 에지가 적외선 방사기로부터 방사된 방사선의 입사각들(에지쪽으로 증가함)에 의해 보다 짧은 파장쪽으로 시프트하고 이 결과 예를들어 적색광을 교란하기 때문에, 헤드라이트가 매우 제한된 구멍을 가지는 경우에만 적당하다. 실제로, 이것은 나머지 적색광을 방지하기 위하여 필터를 가진 종래 헤드라이트의 전체 출구 영역을 커버하는 것이 가능하지 않고, 대신 환형 영역이 외측에서 빈곳으로 남겨져야 한다는 것을 의미하고, 빈곳으로 남겨진 환형 영역을 통하여 백색광이 방사된다.
DE 39 32 216 A1은 적외선 헤드라이트 및 메인 빔 모두로서 사용될 수 있는 자동차 분야의 조명 장치를 개시한다. 조명 장치는 광 소스가 삽입된 반사기를 가진다. 게다가, 필터는 또한 반사기내에 삽입되고, 반사기를 통하여 적외선 방사선은 통과하고 가시 범위의 방사선을 광 소스쪽으로 반사한다. 메인 빔 모드에서, 필터는 영향을 주지 않도록 광 소스에 대하여 이동되어, 모든 방사선은 반사기를 통하여 반사기 개구부로 반사된다. 감광 광들이 선택될때, 필터는 조명 장치가 적외선 방사선만을 방사하도록 광 소스에서 이동된다.
이와 같은 해결책의 단점은 조명 장치상에서 이동되는 원통형 필터가 열적 문제들을 유발하여, 램프가 메인 빔 모드에 비해 너무 작거나, 적외선 모드에서 너무 뜨겁게 되는 것이다. 게다가, 이 조명 장치에서 조차, 적색광의 교란이 원통형 간섭 필터상 고입사각으로 인해 생성되는 것이 발견되었다. 복잡한 메카니즘은 필터를 이동시키기 위하여 요구된다. 헤드라이트의 설치 깊이는 전체 필터가 메인 빔 모드에서 램프의 전면에 배치되어야 하기 때문에 상당히 증가된다. 슬롯은 반사기에서 요구되어, 유효 반사기 영역을 감소시키고 따라서 배열 효율성을 감소시킨다.
본 발명의 목적은 적외선 방사선이 개선된 적당한 적외선 헤드라이트 및 적외선 방사기를 제공하는 것이다.
본 발명에 따라, 상기 목적은 청구항 제 1 항의 피쳐들에 의한 적외선 헤드 라이트 및 청구항 제 17 항의 피쳐들에 의한 적외선 방사기으로 달성된다. 특히 본 발명의 바람직한 실시예들은 종속항들에 기술된다.
본 발명에 따른 적외선 헤드라이트는 반사기에 배열되고 램프 용기의 내부 영역에 수용된 방사선 소스를 가진 적외선 방사기를 가진다. 방사선 소스는 적외선 방사선이 통과할 수 있지만 가시 범위의 광은 통과할 수 없는 필터 층을 적소에 구비하는 관련된 필터 몸체를 가진다. 본 발명에 따라, 이 필터 층은 필터 몸체의 서브영역에만 제공되고, 반면 모든 방사선(IR 방사선 및 가시 방사선)은 이와 같은 필터 층을 구비하지 않는 필터 몸체 일부를 통하여 통과할 수 있다. 본 발명에 따라, 필터 몸체의 코팅되지 않은 부분 및 코팅 부분은 모든 방사선이 필수적으로 필터 층을 통하여 통과하는 적외선 방사선보다 반사기의 다른 영역을 때리도록 설계된다. 필터에 의해 전송되지 않은 방사선 구성요소의 상당 부분은 흡수되는 것이 아니라, 형광 필라멘트쪽으로 반사되고 열 소스를 가열하기 위하여 사용되어, 적외선 방사기의 효율성은 증가된다.
본 발명에 따른 적외선 방사기는 램프 용기에 형성된 형광 필라멘트를 가진다. 이 필라멘트는 회전 가능한 타원형 전면부로 램프 용기를 둘러싸고, 간섭 코팅을 구비하고 간섭 코팅없이 샤프트에 인접하고, 모든 방사선을 전송하는 관련된 필터 몸체를 가진다.
본 발명에 따른 해결책이 지각적인 임계치에 대한 적색 교란 광의 비율을 감소시키는 것이 가능하다는 것은 발견되었다.
본 발명에 따라, 특히 회전 가능한 타원체 형태의 회전하여 대칭적인 필터 층을 구비하고, 방사선 소스의 영역에서 적외선 방사기의 램프 용기를 둘러싸고 램프 용기의 내부 영역에서 반사기쪽으로 연장하는 램프 용기 부분에서 비교적 짧은 거리에 배열된 샤프트에 인접한 필터 몸체 부분은 바람직하다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 방사선 소스는 램프 축상에 배열되고 필터의 2개의 초점 포인트들 사이의 영역에 배열되고, 회전 가능한 타원체 형태인 형광 필라멘트 형태이다.
회전하여 대칭적인 필터 및 필터 몸체의 샤프트 사이의 전이부는 하나의 바람직한 실시예에서 원뿔체의 단면 원상에 배치되고, 상기 원뿔체의 끝 부분은 형광 필라멘트의 후면 단부에 배치되고, 상기 원뿔체의 1/2 부분 콘에 대한 원뿔체 각도는 20°≤ α ≤ 50°이고, 40°의 값이 바람직하다.
필터 몸체는 바람직하게 유리로 만들어지고, 필터 층은 간섭 코팅 형태의 적외선 에지 필터이다.
필터의 에지 파장(λ1)은 예를들어 780 내지 830 nm, 바람직하게 800nm일 수 있다.
적외선 방사기로부터 잔류 광 방사는 추가로 처음에 언급된 반사기의 2개의 영역에 대하여 다른 코팅을 구비함으로써 최소화되고, 상기 반사기에 대한 전면 영역에서, 필터된 적외선 방사선은 선택적으로 설계되고, 반면 모든 방사선이 때리는 후면 영역은 방사선이 미리 결정된 파장 범위, 예를들어 ≥800nm로 반사되고, 그렇지 않으면 흡수된다.
적외선 헤드라이트가 적외선 범위에서만 동작되는 상황에서, 반사기의 전면 영역은 무색 양극화 알루미늄 또는 그 위에 기상 증착된 알루미늄 또는 은을 가진 유리 또는 플라스틱에 의해 형성될 수 있고, 반면 후면 부분은 검정색 양극화 알루미늄, 또는 적외선 방사선을 반사시키는 간섭 층을 구비하는 유리 또는 검정 플라스틱에 의해 형성된다. 이 경우, 필터에 의해 전송된 적외선 방사선은 완전히 반사되고, 미리 결정된 파장(λ3)에서 필터 몸체의 코팅되지 않은 영역은 반사되고, λ3는 λ1와 거의 같도록 편리하게 선택된다.
적외선 헤드라이트가 메인 빔 기능으로 설계되는 상황에서, 반사기는 선택적으로 반사 재료로 완전히 구성되거나, 상기 재료로 코팅된다.
메인 빔 기능은 필수적으로 방사선에 불투명하고, 예를들어 원통형 금속 슬리브 형태이고, 이동되거나 그 길이가 샤프트상에서 가변되도록 가이드되는 스위칭 엘리먼트에 의해 특히 쉽게 제공될 수 있고, 상기 스위칭 엘리먼트는 필터 몸체의 샤프트를 완전히 커버하고, 적외선 헤드라이트로서 작동할때, 상기 필터 몸체를 통하여 모든 방사선이 통과하고, 메인 빔 기능시 가능한한 멀리 노출된다.
슬리브의 길이는 바람직하게 슬리브가 이동될 수 있는 필터 몸체의 샤프트 길이의 적어도 절반에 대응한다. 상기 이동은 예를들어 병진 운동 또는 병진 및 회전 운동의 결합에 의해 형성될 수 있다.
선택적으로, 적외선 모드에서 필터에 밀접하게 샤프트 영역을 커버하고 메인 빔 모드에 노출시키기 위하여, 신축적으로 슬리브를 늘리는 것은 가능할 수 있다. 슬리브는 바람직하게 스테인레스 스틸로 형성된다.
본 발명은 바람직한 예시적인 실시예를 참조하여 다음 설명에서 보다 상세히 설명될 것이다.
도 1은 NIR(근 적외선) 방사선이 방사되는 적외선 헤드라이트(1)의 개략적인 도면을 도시한다. 이와 같은 적외선 헤드라이트들은 차량에 적합할뿐 아니라, 모니터링 임무들 또는 자동차 번호판 식별 등의 일반적인 형태에 사용될 수 있다.
적외선 헤드라이트(1)는 예를들어 알루미늄, 유리 또는 플라스틱으로 형성된 포물선 반사기(2)를 가진다. 형광 램프(4)는 이 반사기(2)에 삽입되고, 예를들어, 50 및 100W 사이의 전력 소비를 갖는 할로겐 형광 램프 형태일 수 있다. 이와 같은 할로겐 형광 램프들로부터의 모든 방사선은 적외선 헤드라이트(1)에 사용하기 위하여 충분히 큰 비율의 NIR 방사선을 포함한다. 형광 램프(4)는 필수적으로 핀치(8)에 의해 한쪽 단부가 밀폐된 램프 용기(6)를 포함한다. 적외선 헤드라이트(1)의 축(A-A)에서 연장하는 단일 형광 필라멘트(12)는 램프 용기(6)의 내부 영역(10)에서 방사선 소스로서 배열된다. 전기 전력은 핀치(8)를 통하여 통과되는 2개의 전기 전력 공급 라인들(14, 16)을 통하여 형광 필라멘트(12)에 제공된다. 램프 용기(6)는 바람직하게 석영 유리로 구성되고, 할로겐 형광 램프의 경우 내부 영역(10)은 할로겐 함유 충전 가스로 충전된다. 이런 충전은 펌핑 구멍 연결장치를 통하여 제공되고, 상기 구멍을 통하여 내부 영역(10)은 진공되고 충전될 수 있다. 충전후, 펌프 구멍 부착물은 함께 융합된다.
이로 인해, 적외선 헤드라이트(1)의 설계는 종래 해결책들과 대응한다.
본 발명의 하나의 특정한 피쳐는 형광 램프(4)가 회전 가능한 타원체 형태의전면부(20) 및 이에 인접한 샤프트(22)를 필수적으로 포함하는 필터 몸체(18)에 의해 둘러싸인다는 것이고, 상기 샤프트의 직경(DS)은 전면부(DV)의 직경 미만이다(도 1에 도시됨). 타원체 전면부(20)의 2개의 초점 지점들은 도 1의 기준 심볼들(F1 및 F2)에 의해 식별된다. 형광 필라멘트(12)의 위치는 이들 2개의 초점 지점들(F1 및 F2) 사이에서 축 방향에 배치되도록 선택된다. 필터 몸체(18)는 예를들어 석영 유리로 형성된다. 타원체 전면부(20)의 외부 표면은 필터로서 동작하는 코팅을 구비한다. 도시된 예시적인 실시예에서, 이 필터는 적외선 에지 필터 형태의 간섭 코팅(24)에 의해 형성된다. 이와 같은 에지 필터는 도시된 예시적인 실시예에서 800nm의 영역내에 있도록 선택된 - 즉 NIR 방사선이 필터를 통하여 통과할 수 있음 - 미리 결정된 파장(λ1) 이상의 방사선만을 전송한다. 보다 짧은 파장의 방사선의 대부분은 형광 필라멘트(12)의 방향에서 내부쪽으로 다시 반사되어, 형광 필라멘트를 가열시킨다. 상기 애플리케이션에 따라, 800nm 이하의 단파 범위 투과도는 추가 층들, 예를들어 흡수 층들의 제공에 의해 추가로 감소될 수 있다.
하나의 바람직한 실시예에서, 형광 필라멘트(12)를 둘러싸는 램프 관(6)은 축 A-A에 대하여 회전하여 대칭이고 초점 포인트들로서 포인트들(F1 및 f2)를 가진 타원체 형태이다. 이 경우, 램프 관(6)은 미리 결정된 파장 (λ2>λ1) 이하의 파장들의 방사선만을 필수적으로 전송하는 코팅(99)을 가진다. 이 피쳐는 소위 IRC 램 프들로부터 이미 공지되었고, 이에 대조하여, 필터 에지(λ2)는 850nm가 아니고 1100nm의 영역에서 상당히 높은 파장들을 가진다. 결과적으로, 실리콘 이미지 센서가 더 이상 감지하지 못하는 1100nm 이상의 파장들의 방사선은 형광 필라멘트(12)로 다시 반사되어, 에너지를 절약한다. 램프 용기(6)의 코팅(99)의 하나의 큰 특징은 흡수 엘리먼트들이 사용되지 않는다는 것이다. 이것과 λ2>λ1로 인해, 외부 필터 몸체(20)의 코팅(24)상에서 안쪽으로 반사되는 단파 방사선은 램프 용기(6)상 코팅(99)을 통하여 안쪽으로 통과하고 부가적으로 형광 필라멘트(12)의 가열을 돕는다. 외부 코팅(24) 및 내부 코팅(99)을 포함하는 전체 시스템은 외부에 대한 대역통과 응답을 가지며, 통과 대역은 λ1<λ<λ2이다. 통과 대역 외측의 파장들에서 방사선은 형광 필라멘트(12)를 가열하기 위하여 에너지 절약 방식으로 사용되어, 통과 대역내에서 방사가 증가된다.
다른 바람직한 실시예에서, 코팅되지 않은 램프 용기(6)인 선택적으로 전송하는 일반적인 차량 램프(예를들어 H7 또는 H9)의 원통형 버너는 필수적으로 형광 램프(4)에 사용된다. 이 경우, 전체 배열은 순수 에지 필터로 작동하고, 즉 명백히 파장들(λ>λ2)에서 에너지가 복구되지 않는다. 그러나, 램프 용기의 분리 및 필터 기능이 통상적으로 설계된 차량 램프들을 사용할 수 있게 하기 때문에 설계가 상당히 간단해진다. 그러나, 형광 램프 주변의 회전 타원체 형태 간섭 필터는 처음에 기술된 바와같이, 분리된 평면 필터들 또는 원통형 필터들의 단점들을 방지한다.
본 발명에 따라, 샤프트(22)는 필터 형태가 아니고, 따라서 모든 방사선은 상기 샤프트를 통하여 통과한다. 기술된 예시적인 실시예에서, 간섭 코팅(24)은 샤프트(22)의 영역쪽으로 연장하지 않는다. 따라서, 필터 몸체(18)의 전면부(20)에 의해 형성된 필터는 후면 방향으로 모든 방사선에 대하여 개방되도록 설계된다. NIR 방사 및 모든 방사선 사이의 비율을 관리하는 이런 후면 개방은 본 발명에 따라 전면부(20)를 가진 콘의 단면 원에 의해 형성된다. 이런 원뿔체의 끝 부분은 도 1에서 점선으로 도시된 바와같이 형광 필라멘트(12)의 후면 단부를 통하여 진행하고, 원뿔체의 1/2 부분의 각도(α)는 다음과 같이 정의된다 :
20°≤α≤50°.
이것은 샤프트(22)의 직경(DS)이 타원체 전면부(20)를 가진 이 원뿔체의 단면 원에 의해 형성된다는 것을 의미한다. 이것은 반사기(2)를 2개의 서브영역들로 분할하고, 반사기 존(존 Ⅰ)은 콘 각도(2α)에 의해 둘러싸인 영역에 배치되고, 반사기(2)의 제 2 존(존 Ⅱ)은 외측에서 원뿔체와 인접한다.
도 1에 설명된 예시적인 실시예에서, 반사기(2)의 내부 표면은 존 Ⅱ에서 특정하게 선택되도록 설계된다. 이 영역은 도 1에서 이중 점들에 의해 도시되고 예를들어 무색 양극화 알루미늄, 또는 그 위에 기상 증착된 알루미늄 또는 은을 가진 플라스틱 또는 유리로 형성될 수 있다. 반사기(2)의 존 Ⅰ(도 1에서 단일 점들에 의해 도시됨)은 바람직하게 800nm 정도의 영역에서 미리 결정된 파장(λ3) 이상의 방사선을 반사하고, 필수적으로 다른 파장들의 방사선을 흡수한다. 이것은 반사기 (2)의 존 Ⅰ이 적외선 에지 필터 형태인 것을 의미한다. 예를들어, 검정색 양극화 알루미늄뿐 아니라 적외선들을 반사시키는 간섭 층을 구비한 유리 또는 검정 플라스틱은 이 영역에 대한 재료로서 사용될 수 있다(존 Ⅰ).
반사기(2)는 필터 몸체(18) 및 형광 램프를 둘러싸고, 반사기의 캡을 통하여 통과한다.
도 2는 매우 개략적인 형태로 도 1에 도시된 적외선 헤드라이트(1)의 동작 동안 빔 경로를 도시한다. 필터로서 동작하는 타원형 전면부(20) 및 필터 층을 구비하지 않은 샤프트(22)를 가진 필터 몸체(18)뿐 아니라, 상기된 바와같이 설계된 반사기(2)의 본 발명에 따른 구성은 간섭 코팅(24)(간섭 에지 필터)에 의해 전송된 NIR 방사선이 반사기(2)의 존 Ⅱ만을 때리는 것을 보장한다. 이런 NIR 방사선은 존 Ⅱ에서 반사되고, 반사기 개구부로부터 빠져나온다. 이런 빔 경로는 도 2의 우측에 도시된다. 모든 방사선은 원뿔체 각도(2α) 및 존 Ⅰ에 의해 식별된 영역에서만 반사기(2)를 때린다. 이런 존 Ⅰ이 적외선 에지 필터 형태이기 때문에, 방사선의 NIR 구성요소만이 반사되고(도 2의 좌측), 그 이하의 파장 범위의 방사선은 흡수된다. 존 Ⅰ의 반사기(2)에 의해 반사된 NIR 방사선 성분은 반사기 개구부를 통하여 존 Ⅱ로부터 NIR 방사선과 함께 빠져나온다.
반사기 개구부에 장착된 평면형 필터를 가진 적외선 헤드라이트와 대조하여, 기술된 설계는 실제로 임의의 목표된 구멍을 형성하고, 특히 넓은 빔 헤드라이트 형태의 목표된 구멍을 형성한다. 실제로 임의의 목표된 전기 전력들은 기본 기하학적 비율을 유지하면서 가능하다. 그 위에 배치된 원통형 필터를 가진 공지된 해 결책 이상의 장점은 상당히 작은 입사 각도들이 원통형 필터 윤곽부(전면 20)를 때려서, 적색 잔류 광을 상당히 감소시키고, 동시에 형광 필라멘트(12)상에 다시 반사된 방사선의 비전송 비율을 증가시키는 것이다.
도 1에 도시된 설계는 형광 필라멘트(12)에서 나오는 방사선이 적외선 필터를 통해서만 통과한다. 즉 필터링이 간섭 코팅(24)이나 존 Ⅰ에서 수행되는 것을 보장한다. 이것과 대조하여, 만약 전체 반사기 표면이 존 Ⅰ에 사용된 재료로 인해 적외선 선택적이도록 설계되었다면, 스펙트랄 전송도의 증가로 인해 전체적으로 보다 작은 전송뿐 아니라 800nm의 영역에서 먼 플래터(flatter) 필터 에지를 유발한다.
그러나, 가능한한 가파른 필터 에지는 암시 시스템들을 가진 본 발명에 따른 적외선 헤드라이트들과 관련하여 바람직하게 사용된 카메라들의 실리콘 수신 센서의 감도가 800 내지 1000nm의 영역에서 매우 날카롭게 떨어지고, 다른 한편 긴 파의 가시 범위가 가능한한 작기 때문에 큰 장점이다.
도 3은 적외선 헤드라이트(10가 메인 빔 기능을 가지는 예시적인 실시예를 도시한다. 차량들에 대한 메인 빔 헤드라이트로서 사용은 다음 본문에서 예시적으로 기술될 것이다. 적외선 헤드라이트(1)의 기본 설계는 상기된 예시적인 실시예와 동일하고, 즉 형광 램프(4), 바람직하게 할로겐 형광 램프는 반사기(2)에 삽입되고, 상기 반사기의 모양은 대칭 축을 중심으로 회전에 의해 형성된 파라볼릭 윤곽부, 또는 2개의 대칭 평면들상 미러 이미지를 포함한다. 형광 램프(4)는 필터 몸체(18)에 의해 둘러싸이고, 그 전면부(20)는 간섭 코팅(24)을 구비한다. 전면부 (20)는 초점 포인트들(F1, F2)을 가진 회전 타원체 형태이다. 전면부(20)는 대략 원통형 샤프트(22)에 인접하고, 상기 샤프트를 통하여 형광 필라멘트(12)로부터 방사된 모든 방사선은 통과할 수 있다.
도 3에 도시된 예시적인 실시예에서, 스위칭 실린더(26)는 대략적으로 원통형 샤프트(22)상에 도시되지 않은 장치를 통하여 축방향으로 이동될 수 있도록 가이드된다. 이런 스위칭 실린더(26)는 모든 방사선을 필수적으로 불투과시키고 예를들어 스테인레스 스틸로 형성된다. 스위칭 실린더(26)의 축방향 길이(L)는 바람직하게 샤프트(22)의 전체 길이(2L)의 적어도 1/2이다. 스위칭 실린더(26)의 내부 직경은 샤프트(22)의 외부 범위보다 다소 크도록 설계되어, 큰 마찰 없이 슬라이딩 형태로 이동될 수 있다.
처음에 기술된 예시적인 실시예와의 다른 차이는, 도 3에 도시된 결합된 메인 빔 및 적외선 헤드라이트의 경우, 존 Ⅰ 및 존 Ⅱ 모두가 동일한 반사 재료로 구성되거나, 상기 재료로 코팅된다는 것이다.
메인 빔 헤드라이트로서 사용될때, 메인 빔은 노출되고, 스위칭 실린더(26)는 도 3에 도시된 바와같이 후면 위치에 배치되고, 반사기(2)쪽으로 이동된다. 최종 빔 경로는 도 4에 도시된다. 상기된 예시적인 실시예의 경우 처럼, 간섭 코팅(24)에 의해 전송된 NIR 방사선은 반사기(2)의 존 Ⅱ을 때리고 상기 존 Ⅱ에 의해 반사기 개구부쪽으로 반사된다. 모든 방사선은 스위칭 실린더(26)에 의해 커버되지 않고 존 Ⅰ을 때리는 샤프트(22)의 영역을 통하여 통과하고, 여기서 방사선은 총 방사선으로서 반사되고 가시 범위의 메인 빔으로서 작동한다.
따라서, DE 39 32 216 A1에 제안된 해결책과 대조하여, 본 발명에 따른 헤드라이트는 교번적으로 보다 동시에 메인 빔 광 및 NIR 헤드라이트 방사선을 방사하고 따라서 전체적으로 매우 큰 방사된 방사선용으로 설계될 수 있다. 그러나 이런 방식에서 가능하게 이루어지는 메인 빔 모드의 범위의 증가는 만약 암시 시스템(도시되지 않음)이 NIR 범위뿐 아니라, 가시 방사선의 전체 범위에서 높은 감도로 기록될 수 있다면 전체 범위에만 이용된다. 즉 380 내지 1100nm의 총 파장 범위에만 이용된다. 다른 장점은 예를들어 일몰후 남은 일광, 형광 램프들, 소듐 저압 램프들, 수은 및 소듐 고압 램프들에 의한 외부 조명 시스템들로부터의 광, 조명된 교통 신호뿐 아니라 교통 신호등 및 LED들을 가진 차량 광이 이미지 형성을 위하여 사용될 수 있다는 것이다. 대조하여, 순수하게 적외선을 바탕으로 하는 암시 시스템은 상기된 방사선 소스들에 대하여 시계가 없다.
메인 빔으로부터 필수적으로 순수한 NIR 방사선으로 변경하기 위하여, 스위칭 실린더(26)는 도 3에 도시된 위치로부터 전면부(20)쪽으로 이동된다. 상기 처리에서, 스위칭 실린더(26)의 전면 에지는 타원형 전면부(20)의 외부 원주부상에 실질적으로 놓인다.
스위칭 실린더(26)가 전면 위치에 있을때, 총 방사선의 어느 것도 실질적으로 반사기(2)의 존 Ⅰ을 때리지 않으므로, 간섭 코팅에 의해 전송된 NIR 방사선만이 반사기(2)의 존 Ⅱ를 통하여 방사된다. 이런 NIR 방사선은 다른 로드 사용자들을 눈부시게 하지 않지만, 차량 운전자는 분리된 헤드라이트에 의해 형성된 종래 감광 빔의 제한을 넘어서 차도상에서 발생하는 것들을 식별하기 위하여 암시 시스 템을 사용할 수 있다. 무시할 수 있는 양의 탈선 광만이 샤프트의 후면부로부터 나온다(스위칭 실린더 26 및 반사기 사이).
상기된 예시적인 실시예에서, 스위칭 실린더(26)는 단단한 슬리브 형태이다. 본래, 상기 실린더는 망원경일 수 있어서, 샤프트(22)의 전면부는 감광 빔 기능에서, 스위칭 실린더(26)가 축 방향으로 길어지고, 샤프트(22)의 후면부는 항상 방사선 기밀 형태로 둘러싸이므로, 특히 먼곳까지 도달하는 근거리용이 된다.
정상적인 메인 빔과 대조하여, 본 발명에 따른 적외선 헤드라이트(1)는 스위치 온 및 오프될뿐 아니라, 스위칭 실린더(26)의 이동에 의해 총 방사선 플러스 NIR 방사선(도 4의 좌측 및 우측상) 및 순수 NIR 방사선(도 4의 우측)을 선택하는 것은 가능하다. 이들 동작 모드들은 테이블 1에 요약된다.
테이블 1:
모드 전기 실린더(26) 애플리케이션
[0] 동작하지 않음 오프 후면 기본 모드
[1] 준비 오프 전면 선택된 감광 빔을 이용한 동작 모드 [2]에 대한 준비
[2] NIR 방사기 온 전면 운전 상황의 기능으로서 자동 스위치 온
[총] 방사기 온 후면 종래 메인 빔 또는 헤드라이트 섬광으로서 사용
적외선 헤드라이트(1)의 기본 모드에서, 형광 필라멘트(12)는 스위칭 오프되고, 스위칭 실린더(26)는 후면 위치(도 3, 4)에 배치되고 - 헤드라이트는 동작[0]되지 않는다.
분리된 감광 빔 헤드라이트가 스위치 온될때, 적외선 헤드라이트(1)는 스위칭 실린더(26)를 전면 위치로 이동시킴으로써 스위칭된다. 형광 필라멘트(12)에 대한 전기 전력 공급은 여전히 스위치 오프되어 있다. 이 모드는 테이블에서 [1] 로서 참조된다.
운전 상황의 기능으로서 이런 준비 모드 [1]에서 NIR 방사기(테이블에서 [2]) 같은 모드로 자동으로 스위칭하는 것은 가능하다. 이 상황은 예를들어 교통 흐름에서 운전할때 또는 도시에서 천천히 운전할때, 다른 로드 사용자들이 불필요하게 높은 NIR 방사선에 의해 방해받지 않도록, 속도 임계치, 또는 속도 변화들 또는 조종 변화의 빈도의 평가에 의해 검출된다. 게다가, 특히 모드들 [1] 및 [2] 사이에서의 부드러운 전이는 적당한 전기 전력 공급(감광)에 의해 형광 필라멘트(12)에 형성된 NIR 방사선을 변화시키기 위하여 이동 속도 및/또는 다른 기준을 사용함으로써 바람직하다.
모드 [2]에서 [3]으로의 스위칭은 종래 메인 빔 동작과 대응하고, 스위칭 실린더(26)는 후면에 전기기계적으로 이동되고, 형광 필라멘트(12)는 전체 전력에서 동작된다.
기본 모드 [0]에서 [3] 사이의 수동 스위칭은 전체 전력으로 버너를 스위칭 온함으로써만 수행되고, 종래 헤드라이트 플래싱에 대응한다.
차량 메인 빔 헤드라이트로서 사용될때, 형광 램프(4)는 분리되게 요구된 감광 빔 헤드라이트와 함께 감광되지 않은 상태 [3]의 헤드라이트가 차량 메인 빔에 대한 최대 요구들을 만족시키도록 선택된다. 50 내지 100 와트의 전력 소비를 가진 종래 형광 램프(4)는 이런 목적에 적당하다. 순수 NIR 방사, 즉 테이블 1에 도시된 바와같이 모드 [2]의 경우, 여전히 요구되는 감광 빔 헤드라이트와 함께 헤드라이트(1)로부터의 잔류 광은 감광 빔에 대한 요구들을 만족시켜야 한다.
본 발명에 따른 개념에서 광의 잔류 양이 1 루멘의 영역에서 변화하기 때문에, 이런 요구는 임의의 문제들없이 따를수있다.
스위칭 실린더(26)의 축 이동은 순수하게 병진운동이거나 적당한 운전에 의한 병진 및 회전의 겹침에 의해 수행될 수 있고, 이런 운전은 이동이 매우 빠르고, 스위칭 동안 지연이 없도록 설계된다. 전면 위치에 도달되었다는 사실은 제한 스위치 또는 기타 등등(도시되지 않음)에 의해 검사되어야 한다. 특히, 동작 모드 [2]로 스위칭하고자 하지만, 스위칭 실린더는 결함으로 인해 전면 제한 위치로 완전히 이동되지 못하므로, 차량은 형광 램프(4)의 상기된 설계의 결과로서 표준들에 따른 감광 빔을 더 이상 가지지 못하고, 다른 로드 사용자들은 눈부실수있다.
따라서, 동작 모드 [1] 또는 [2]로 변화할때 제한 스위치가 결함의 이벤트에 응답하지 못하면, 형광 램프(4)에 대한 전기 전력 공급은, 비록 동작 모드 [3]를 사용하는 것이 여전히 가능하더라도 턴 오프되어야 한다.
특히 상기된 구성요소들에 대한 바람직한 크기들은 테이블 2에 기술된다.
본 발명에 따른 설계의 특정 장점은 회전 소스(형광 필라멘트 12)와 관련하여 코팅된 전면부(20)를 가진 필터 몸체(18)의 단단한 장치는 형광 램프(4)가 항상 균일한 열적 대기 조건들에서 동작되는 것을 의미하고, 이에 의해 최적화가 이루어질 수 있다. 도 3에 도시된 예시적인 실시예의 경우, 스위칭 실린더(26)만이 이동되지만, 매우 쉽게 조절될 수 있고 그 이동 또는 길이 변화는 간단한 설계의 메카니즘에 의해 형성될 수 있다.
테이블 2
구성요소 크기 값 범위
반사기(2) 존 Ⅰ 존 Ⅱ 직경 에지 파장 λ3 스펙트랄 반사 75-200mm 780-830nm(800nm) 또는 선택적 항상 선택적
형광 램프 전력 50-100W
(4) 분배 온도 ≥2 900k(3 200k)
필터 몸체(18) 전체 길이 각도 α 재료 40-60mm 20-50°(40°) 석영 유리
전면부(20) 길이 직경 DV 20-40mm 15-30mm
샤프트(22) 길이(2L) 직경(DS) 20-30mm 12-20mm
간섭층(24) 에지 파장 λ1 재료 780-830nm(800nm) SIO2, TIO2, Fe2O3, Nb2O5
간섭층(99) 에지 파장 λ2 재료 1050-1150nm(1100nm) SI, SIO2, TIO2, Nb2O5
스위칭 실린더(26) 길이(L) 내부 직경 재료 10-15mm >DS 예를들어, 스테인레스 스틸
본 발명의 적외선 헤드라이트 및 적외선 방사기는 적외선 방사선이 개선되는 효과를 가진다.

Claims (23)

  1. 반사기(2)에 배열되고 램프 용기(6)의 내부 영역(10)에 수용된 적외선 방사기, 및 적외선 범위의 방사선에 대해 투과할 수있고 다른 파장의 방사선을 반사시키며, 적어도 적소에서 램프 용기(6)를 둘러싸는 필터 몸체(18)상에 배열된 필터를 가진 적외선 헤드라이트로서,
    상기 필터 몸체(18)는 필터층(24)을 구비하는 부분(20) 및 필터 층을 구비하지 않은 부분(22)을 가지며, 상기 부분들(20, 22)은 필터 몸체(18)의 코팅되지 않은 부분(22)을 통과하는 모든 방사선(G)이 필터 층(24)을 통과하여 전송되는 적외선 방사선(NIR 방사선)과 다른 반사기(2) 영역(존 Ⅰ)을 필수적으로 때리도록 설계되는, 적외선 헤드라이트.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 필터층(24)을 구비하는 필터 몸체(18) 부분은 방사선 소스(12) 영역에서 램프 용기(6)를 둘러싸고 샤프트(22)에 인접하고, 램프 용기(6)의 내부 영역에서 반사기(2)쪽으로 연장하는 램프 용기(6)의 용기로부터 일정 거리에 배열된 회전하여 대칭인 전면부(20) 형태인 것을 특징으로 하는 적외선 헤드라이트.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 전면부(20)는 대략적으로 회전형 타원체 형태이고, 샤프트(22)는 원통형인 것을 특징으로 하는 적외선 헤드라이트.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 방사선 소스는 램프 축(A-A)상에 배열된 형광 필라멘트(12)이고 회전하여 타원형의 전면부(20)의 2개의 초점 포인트들(F1, F2) 사이의 영역에 배열되는 것을 특징으로 하는 적외선 헤드라이트.
  5. 제 4 항에 있어서, 샤프트(22)에서 전면부(20)로의 전이부는 전면부(20)를 가진 원뿔체의 단면 원형상에 배치되고, 상기 전면부의 끝 부분은 형광 필라멘트(12)의 후미 단부에 배치되고 상기 전면부의 원뿔 1/2 각도(α)는 20°≤α≤50°이고, 바람직하게 40°인 것을 특징으로 하는 적외선 헤드라이트.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터 몸체(18)는 석영 유리로 형성되고, 상기 필터층은 IR 에지 필터이고, 바람직하게 간섭 코팅(24) 형태인 것을 특징으로 하는 적외선 헤드라이트.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터의 에지 파장(λ1)은 대략 780nm 내지 830nm이고, 바람직하게 800nm인 것을 특징으로 하는 적외선 헤드라이트.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 반사기(2)의 2개의 영역 들(존 Ⅰ, 존 Ⅱ)은 다른 재료로 형성되거나 다르게 코팅되고, 적외선 방사선(NIR)이 때리는 전면 영역(존 Ⅱ)은 선택적으로 설계되고, 모든 방사선(G)이 때리는 후면 영역(존 Ⅰ)은 미리 결정된 파장(λ3), 예를들어 800nm 이상의 방사선이 반사되고, 그렇지 않으면 흡수되도록 설계되는 것을 특징으로 하는 적외선 헤드라이트.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 전면 영역(존 Ⅱ)은 무색 양극화 알루미늄 또는 알루미늄, 기상 증착된 은을 가진 플라스틱 또는 유리에 의해 형성되고, 후면부(존 Ⅰ)는 후면 양극화 알루미늄, 또는 적외선 방사선을 반사시키는 간섭 층을 구비하는 유리 또는 검정 플라스틱에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 적외선 헤드라이트.
  10. 제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서, 메인 빔 기능을 가지며, 상기 반사기(2)는 선택적 반사 재료로 완전히 구성되거나, 상기 재료로 코팅되는 것을 특징으로 하는 적외선 헤드라이트.
  11. 제 3 항 내지 제 10 항을 다시 인용하는, 제 1 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 스위칭 실린더(26)는 샤프트(22)상에서 이동할 수 있도록 가이드되고, 상기 스위칭 실린더(26)의 케이싱은 필수적으로 방사선에 불투명하고 적외선 헤드라이트로서 동작할때 전면부쪽으로 그리고 메인 빔 기능으로 동작될때 반사 기(2)쪽으로 이동되거나 길어질 수 있는 것을 특징으로 하는 적외선 헤드라이트.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 스위칭 실린더(26)의 길이(L)는 샤프트(22)의 길이(2L)에 대략 1/2에 해당하는 것을 특징으로 하는 적외선 헤드라이트.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 이동은 스위칭 실린더(26)를 병진적으로 또는 회전과 병진 운동의 중첩에 의해 구동함으로써 제공되는 것을 특징으로 하는 적외선 헤드라이트.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 스위칭 실린더(26)는 망원경적으로 길어질 수 있는 것을 특징으로 하는 적외선 헤드라이트.
  15. 제 11 항 내지 제 14 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 스위칭 실린더(26)는 스테인레스 스틸로 형성되는 것을 특징으로 하는 적외선 헤드라이트.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터 몸체(18) 및 적외선 방사기(4)는 반사기(2)에 의해 둘러싸인 것을 특징으로 하는 적외선 헤드라이트.
  17. 제 11 항 내지 제 15 항중 어느 한 항에 있어서, 제한 스위치는 스위칭 실린 더(26)의 전면 위치에서 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 적외선 헤드라이트.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 스위칭 실린더(26)의 전면 위치에서, 형광 램프(4)에는 제한 스위치가 폐쇄될때만 전기 전력이 공급되는 것을 특징으로 하는 적외선 헤드라이트.
  19. 내부 영역에 형광 필라멘트(12)가 수용되고 한쪽 단부 단면상에 핀치(8)를 가지며, 상기 핀치를 통하여 전기 전력 공급 라인들(14, 16)이 통과되는 램프 용기(6)를 가진 적외선 방사기로서,
    제 1 몸체(18)는 간섭 코팅(24)을 구비하고 간섭 코팅없이 샤프트(22)에 인접한 회전하여 대칭인 전면부(20)를 가진 램프(6)를 둘러싸고, 상기 간섭 코팅을 통하여 모든 방사선(G)이 통과할 수 있는, 적외선 방사기.
  20. 제 19 항에 있어서, 형광 필라멘트(12)로부터 방사된 방사선을 선택적으로 전송하는 재료를 가진 램프 용기(6)를 구비하는 것을 특징으로 하는 적외선 방사기.
  21. 제 19 항에 있어서, 에지 파장(λ2)이 1050nm 내지 1150nm, 바람직하게 1100nm의 범위내에 있는 바람직하게 간섭 코팅(99) 형태인 IR 에지 필터를 구비하 는 램프 용기(6)를 가지는 것을 특징으로 하는 적외선 방사기.
  22. 제 7 항 및 제 21 항에 있어서, 상기 코팅들(24 및 99)의 에지 파장들(λ1 및 λ2)은 비율 λ2>λ1d 비율내에 있는 것을 특징으로 하는 적외선 방사기.
  23. 제 1 항 내지 제 22 항중 어느 한 항 이상의 항에 따른 적외선 헤드라이트를 가진 암시 시스템에 있어서,
    카메라, 바람직하게 높은 감도를 가지며, 380 nm 내지 1100nm의 파장 범위에서 가능한한 균일한 카메라를 가지는, 암시 시스템.
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