NL9200196A

NL9200196A - Verlichtingssystemen met optische vezels voor onder andere auto's.

Info

Publication number: NL9200196A
Application number: NL9200196A
Authority: NL
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 1987-11-23
Filing date: 1992-02-03
Publication date: 1992-06-01
Also published as: FR2685442B1; FR2685442A1; NL9200195A; NL188866B; FR2623598A1; GB2212898B; FR2623598B1; FR2684430B1; JPH01243301A; GB8827296D0; DE3838770A1; NL8802837A; GB2212898A; JPH058522B2; US4811172A; FR2684430A1; NL188866C

Description

Korte aanduiding: Verlichtingssystemen met optische vezels voor onder andere auto's.

De uitvinding betreft een verlichtingssysteem, meer in het bijzonder een verlichtingssysteem bestaande uit subsystemen die elk gebruik maken van een lichtbron met hoge helderheid, die gekoppeld is met vezeloptiek, voor het uitzenden van een gewenst verlichtingspa-troon door een langs een voertuig zoals een auto, een vrachtauto, bus, bestelwagen, trekker of vliegtuig, aangebrachte optische strook.

Het is algemeen bekend dat vezelcptieken doelmatig gébruikt kunnen worden voor het voeren of geleiden van de uitgang van een lichtbron naar verschillende punten zonder dat daarbij noemenswaardige overdrachtverliezen optreden. Het door de optische vezels geleide licht is beperkt of samengetrokken door de kleine afmetingen van de vezel zelf en kan worden toegepast in verschillende beperkte ruimten in auto's en vliegtuigen of andere voertuigen waar aërodynamische vormgeving en aërodynamische rendement van belang zijn.

Bijvoorbeeld moet bij de vormgeving van auto's rekening gehouden worden met de grootte van het vooroppervlak die nodig is om te voldoen aan de behoeften van de auto aan voorwaartse verlichting en moet deze middelen verschaffen om dat oppervlak te verkleinen en in het bijzonder de hoogte ervan om aan aërodynamische overwegingen te voldoen. Evenzo is het gewenst dat het vrije oppervlak van de auto, dat nodig is om de achterwaartse verlichting te geven, zoals rem- en achterlichten, kentekenplaat- en achterkantverlichting, verkleind wordt om aërodynamische vormgeving toe te laten. Verder is het gewenst dat de zij-verlichting van een voertuig, zoals zijmerktekens, worden aangepast aan de aërodynamische vormgeving.

Daarbij karnt ook nog de binnenverlichting van de auto, zoals die van het handschoenkastje en de interieurverlichting, in aanmerking voor een doelmatige vormgeving. Het gébruik van vezeloptiéken, die licht geleiden in smalle ruimten, is geschikt voor een dergelijke vormgeving. Verder kunnen vezeloptieken ook worden gébruikt om aan de totale verlichtingsbehoefte van het voertuig te voldoen. Eén van deze aërodynamische overwegingen is het verschaffen van voorverlichting door licht dat wordt opgewékt op een op afstand gelegen punt, gekoppeld door vezeloptiek en uitgezonden door een vrij kleine optische strook, aangebracht langs het voorvlak van de auto. Eén van de hoofd-punten bij doelmatig gébruik van optische vezels is het koppelen van een voldoende hoeveelheid energie van een lichtbron met deze vezels om te voldoen aan de behoeften van de auto, het vliegtuig of een ander voertuig waarin de vezels gébruikt worden. De koppeling van deze energie hangt af van de sterkte van de lichtbron, de afmetingen van de optische vezels en de afstand daartussen.

Elk van deze parameters hébben bepaalde beperkingen, die het gébruik van optische vezels voor optische systemen in auto's of vliegtuigen hinderen.

Bijvoorbeeld kan de voorverlichitng, afgegeven door een optische strook, uitgespreid over een auto, zo'n sterke lichtbron vragen, dat deze relatief grote afmetingen heeft, vergeleken met de gebruikelijke koplampen, waardoor deze koplamp niet gemakkelijk in een auto kan worden opgenomen. Verder moet de verlichting een voorgeschreven sterkte en verdeling hebben cm te voldoen aan de overwegingen inzake voorver-lichting en verblinding, die onverenigbaar kunnen zijn met het uitzenden van het licht door een langs een voertuig of vliegtuig aangébrach-te strook. Het is gewenst dat deze beperkingen worden verminderd of zelfs opgeheven en dat een verlichtingssysteem wordt verschaft dat een doelmatige koppeling heeft tussen de optische vezels en de lichtbron en verder dat de verlichting ruim voldoet aan de behoeften van de auto.

Overeenkomstig een eerste aspect van de uitvinding wordt een verlichtingssysteem voor een voertuig verschaft, dat gekenmerkt wordt door: a) een eerste subsysteem met een eerste lichtbron van hoge sterkte welke naar keuze bekrachtigbaar is en gekoppeld is met één einde van elk van een eerste reeks optische vezels; b) een tweede subsysteem met een tweede lichtbron van hoge sterkte welke bekrachtigbaar is en gekoppeld is met één einde van elk van een tweede reeks optische vezels; c) een derde subsysteem met een derde lichtbron van hoge sterkte, welke naar keuze bekrachtigbaar is, tezamen met de eerste lichtbron van hoge sterkte en is gekoppeld met één einde van elk van een derde reeks optische vezels; d) een vierde subsysteem met een vierde lichtbron van hoge sterkte welke bekrachtigbaar is tezamen met de tweede lichtbron en gekoppeld is met één einde van elk van een vierde reeks optische vezels; e) een eerste*, reeks reflectorelementen welke op bepaalde wijze zijn geplaatst tenV opzichte van de andere einden van de eerste en derde reeks optischê vezels; f) een tweede reeks reflecfcorelementen welke op bepaalde wijze zijn geplaatst ten opzichte van de andere einden van de tweede en vierde reeks optische vezels; g) een eerste reeks lenselementen die qp bepaalde wijze zijn geplaatst ten opzichte van de eerste reeks reflectorelementen, waarbij de eerste en derde reeks optische vezels ten opzichte van de hartlijn van hun bijbehorende lenselementen onder een hoek van ongeveer 3-5° zijn geplaatst ter verkrijging van een lagébundel-verlichtingspatroon bij de bekrachtiging van één van de eerste en derde lichtbronnen of beide, waarbij de eerste reeks lenselementen monteerbaar is over een deel van het frontoppervlak van het voertuig? en h) een tweede reeks lenselementen die op bepaalde wijze zijn geplaatst ten opzichte van de tweede reeks reflectorelementen, waarbij de tweede en vierde reeks optische vezels zodanig zijn geplaatst, dat zij loodrecht overeenkomen roet de hartlijn van hun respectievelijks lenselementen voor het verschaffen van een hogebundel-verlichtingspa-troon bij de bekrachtiging van de tweede of de vierde lichtbron of beide, waarbij de tweede reeks lenselementen monteerbaar is over een ander deel van het front van het voertuig.

Overeenkomstig een tweede aspect van de uitvinding wordt een verlichtingssysteem voor een voertuig verschaft, gekenmerkt door a) een eerste subsysteem met een eerste lichtbron van hoge sterkte, welke naar keuze bekrachtigbaar is en is gekoppeld roet één einde van elk van een eerste reeks optische vezels; b) een tweede subsysteem met een tweede lichtbron van hoge sterkte, welke bekrachtigbaar is en is gekoppeld met één einde van elk van een tweede reeks optische vezels; c) een derde subsysteem met een derde lichtbron van hoge sterkte, welke naar keuze bekrachtigbaar is tezamen met de eerste lichtbron van hoge sterkte en is gekoppeld met één einde van elk van een derde reeks optische vezels; d) een vierde subssyteem roet een vierde lichtbron van hoge sterkte welke bekrachtigbaar is tezamen met de tweede lichtbron en is gekoppeld roet één einde van elk van een vierde reeks optische vezels? e) een eerste reeks lenselementen, verbonden met de eerste en derde reeks optische vezels, waarbij de eerste en derde reeks optische vezels, onder een hoek van ongeveer 3-5° zijn geplaatst, ten opzichte van de hartlijn van hun bijbehorende lenselementen ter verschaffing van een lagébundel-verlichtingspatroon bij de bekrachtiging van de eerste of de derde lichtbron of beide, waarbij de eerste reeks lenselementen monteerbaar is over een deel van het frontoppervlak van het voertuig; en f) een tweede reeks lenselementen, behorend bij de tweede en vierde reeks optische vezels, waarbij de tweede en vierde reeks optische vezels zodanig zijn geplaatst, dat zij loodrecht overeenkomen met de hartlijn van de bijbehorende lenselementen voor het verschaffen van een hogéburdel-verlichtingspatroon bij de bekrachtiging van de tweede of de vierde lichtbron of beide, waarbij de tweede reeks lenselementen monteerbaar is over een ander deel van het frontoppervlak: van het voertuig.

De uitvinding zal hieronder nader worden toegelicht aan de hand van de tekening, waarin twee uitvoeringsvormen van het verlichtings-systeem zijn weergegeven.

Fig. 1 geeft schematisch één uitvoeringsvorm weer behorende bij een verlichtingssysteem dat de frontverlichting van een voertuig geeft; fig. 2 toont de plaatsing van een aantal vezeloptieken ten opzichte van de gloeidraad van een vrij kleine lichtbron van hoge sterkte; fig. 3 toont schematisch de parameters behorende bij de overdracht van de lichtopbrengst van een deel van de lichtbron van hoge sterkte op één van de in fig. 1 weergegeven optische lenzen; fig.· 4 toont het richten en combineren van de verlichting van een eerste en tweede lichtbron van hoge sterkte door een reflectorele-ment naar één van de optische lenzen van fig. 1; fig. 5 toont schematisch een verlichtingssysteem dat de voorverlicht ing geeft van een auto en gebruik maakt van een lichtbron van hoge sterkte, gekoppeld met een aantal optische vezels door middel van een ellipsoïdale reflector; fig. 6 toont het richten en combineren van de verlichting van een eerste en tweede lichtbron van hoge sterkte zonder dat een reflec-torelement gébruikt wordt, naar één van de optische lenzen van fig. l; fig. 7 toont de ellipsoïdale reflector die de lichtstralen fo-cusseert die uitgezonden worden door een lichtbron van hoge sterkte, op het aantal optische vezels.

Fig. 1 toont een subsysteem 10 behorende bij het totale verlichtingssysteem van de uitvinding. Dit subsysteem 10 is één uitvoeringsvorm en verschaft de frontverlichting die bijzonder geschikt is voor aërodynamisch ontworpen voertuigen zoals auto's of vliegtuigen. Het subsysteem 10 heeft, tezamen met andere subsystemen van het verlich-tingssysteem van de uitvinding, een lichtbron 12 van hoge sterkte die naar keuze bekrachtigd kan worden en een aantal optische draaginrich-tingen zoals optische vezels 14^ tot 14^, elk met één einde vooraf gekoppeld met de lichtbron 12 en met het andere einde bij voorkeur vooraf geplaatst dichtbij de bijbehorende reflectorelementen 16^ tot 1%. Deze reflectorelementen zijn bij voorkeur aangebracht, cm gunstig geplaatst te worden ten opzichte van de vezelcptiéken 14^ tot 14jj zodat buiging van de vezeloptiéken 14]_ tot 14N verminderd of zelfs vermeden kan worden, daar hierdoor de lichtvoerende eigenschappen van de vezelcptiéken ongunstig beïnvloed kunnen worden. De toepassing van reflectorelementen 16! tot 1% geeft meer soepelheid met betrekking tot het verloop van de vezelcptiékelementen 14 ^ tot 14jj binnen het voertuig.

Elk van de reflectorelementen Ιβχ tot 1% richt lichtstralen 18! tot 18n op lenselementen 20! tot 20N gemonteerd kunnen worden op het voorvlak van een auto. De lenselementen hébben een cirkelvorm in vooraanzicht gezien (niet weergegeven) en geven, zoals beschreven zal worden, voorgeschreven verlichtingspatronen wanneer de lichtbron 12 in werking wordt gesteld.

De lichtbron van hoge sterkte, weergegeven in fig. 1, is een buisvormige inrichting met een gloeidraad 12A die naar keuze bekrachtigd kan worden door een uitwendige bron via klemmen 12β en 12c. De optische vezels 14! tot 14^ zijn elk met één einde gekoppeld met één zijde van de bron 12 terwijl de optische vezels 1416 tot 14N elk met één einde zijn gekoppeld met de andere zijde van de lichtbron 12. De andere einden van de optische vezels 14! tot 14N zenden elk, bij bekrachtiging van de lichtbron 12, licht uit dat respectievelijk de reflectorelementen 16! tot 1% treft.

Fig. 1 toont een opstelling met dertig optische vezels 14, reflectorelementen 16 en lenselementen 20 elk. De lenselementen 20 zijn volgens een bepaald profiel geplaatst over de linkerzijde van het niet-weer- gegeven voorvlak van de auto tot aan de hartlijn 22 van de auto. De auto heeft een complementaire opstelling van het subsysteem 10 van fig. 1 aan de andere zijde van de hartlijn 22, zodat bepaalde lichtpatronen, die nog beschreven worden, worden uitgezonden door een vrij kleine optische strook, vrijliggend op en over het grootste deel van het voorvlak van de auto. Het door het subsysteem 10 van fig. 1 ontwikkelde licht dient als de lage-bundel-verlichting van een auto met aërodynamische vormgeving.

Het ontstaan van deze lage bundelverlichting kan beschreven worden aan de hand van fig. 2, die een deel toont van de koppeling van de gloeilichtbron 12 van hoge sterkte met een aantal vezels. De lichtbron 12 van hoge sterkte bestaat bij voorkeur uit een kwartsmateriaal en heeft een kwartsbuis met een vrij kleine totale lengte van ongeveer 30 mm, een halsdeel met een diameter van ongeveer 3 mm en een middendeel met een buitendiameter van ongeveer 4 mm. De gloeidraad 12A van de lichtbron heeft een buitendiameter 12D van ongeveer 1,8 mm. Het middendeel van de gloeidraad 12A ligt op een afstand van de buitenwanden van de lichtbron 12, gelijk aan 12E met een waarde van ongeveer 1,6 mm. De lichtbron 12 heeft een vrij grote verhouding van lengte tot diameter, zoals 30:4. De lichtbron 12 met vrij kleine afmetingen geeft bij zijn naar keuze in werking stelling door het schakelsysteem van de auto een lichtopbrengst van grote sterkte van ongeveer 2000 lumen.

De optische vezels van fig. 2 hebben een diameter van ongeveer 1,5 mm en zijn bij voorkeur gekozen van een hoge-temperatuur-materiaal zoals kwarts of glas om de vezels dichtbij en zelfs rechtstreeks in aanraking te kunnen brengen met de betrekkelijk heetwerkende lichtbron 12 van hoge sterkte, weergegeven in fig. 2. De vezels van 1,5 mm diameter zijn aangebracht op een rij, waarbij zij elkaar bijna aanraken en bijna de lichtbron aanraken, terwijl zij zich uitstrekken over ongeveer 25 mm langs elke zijde van de lichtbron. Het andere einde van elke optische vezel zoals 14^ weergegeven in fig. 3, is vooraf geplaatst bij een reflectorelement zoals 16^, behorend bij de vezel 14^. De reflectors kunnen een gealumineerd reflectorvlak en afmetingen van 4 x 8 mm hebben.

Fig. 3 toont een deel of schijf in het vertikale vlak van de gloeidraad 12^ behorende bij de optische vezel 14^, gezien op de lichtbron 12 van hoge sterkte. De hierboven genoemde afmetingen 12_ en 12_, van de bron 12 zijn in fig. 3 weergegeven als diameter D^ respectievelijk brandpuntsafstand £1^. De hoek waaronder de lichtstralen, die uitgezonden worden door de draad 12, de optische vezel 14 binnengaan, in de vertikale richting, is aangeduid met Θ. De hierboven gegeven afmetingen (12ρ = 1,8 mm en 12^ =1,6 mm) geven een hoek & van ongeveer 54° maar deze hoek kan tussen 40° en 60° liggen. Het verdient de voorkeur dat de optische vezels 14^ tot 14^ worden geplaatst ten opzichte van de gloei-draad met een bepaalde diameter zodanig 5 dat de afstand tussen de optische vezels en het middendeel van de gloeidraad ongeveer gelijk is aan de bepaalde diameter van de gloeidraad.

Deze hoek 0 is ook de hoek van de lichtstralen die de optische vezel 14j, verlaten en het reflectorelement 16^ treffen. Verder is Θ ook de hoek die de lichtkegel 18^ bepaalt die gericht wordt op het bijbehorende lenselement 20

De hoek Q is ook representatief voor het brandpuntsgetal van het lenselement 20^ dat wordt uitgedrukt met de betrekking: fll brandpuntsgetal = _ D1 waarin fl^ de brandpuntsafstand is van het lenselement 20^ en D^ de diameter van het lenselement 20^.

De lens 20^ heeft een brandpuntsafstand fl^ bij voorkeur in het gebied van 15 tot 30 mm. Het lenselement 20^ kan een asferische lens zijn die sferische aberratie corrigeert. Een dergelijke asferische lens is bijzonder geschikt voor kleine brandpuntsgetallen zoals 0,6 tot 1. De lens 20^ kan ook een lens zijn van het fresnel type, bijzonder geschikt voor toepassingen bij klein brandpuntsgetal. Zowel de asferische als fresnel lenzen kunnen gevormd worden van kunststof en worden bij voorkeur gevormd in een continue strook van dertig stuks, waarbij elke lens een lengte en breedte heeft van ongeveer 25,4 mm. Voor de uitvoeringsvorm van fig. 1 is de samengestelde strook lenzen 20^ tot 20^ zodanig gevormd dat deze is aangepast aan de vorm van het vooreinde van een auto of vliegtuig en de lenzen zijn zodanig gericht dat zij het licht in voorwaartse richting richten. De samengestelde strook lenzen kan ook op zijn buitenvlak een heldere platte kunststoflaag hebben die is aangepast bij de metalen buitenvlakken en een venster geeft waardoor het licht valt dat wordt uitgezonden door het subsysteem van fig. 1.

De koppeling van het licht van de lichtbron 12 van hoge sterkte met het aantal optische vezels 14^ tot 14^ hangt af van de maat of de lumenopbrengst van de lichtbron, de afmetingen van de vezel en de afstand tussen de vezel en de lichtbron. Voor een kleine bolvor- (12_. = 1,8 mm en 12_, = 1,6 mm) geven een hoek A van ongeveer 54 maar deze hoek kan tussen 40 en 60 liggen. Het verdient de voorkeur dat de optische vezels 14^ tot 14^ worden geplaatst ten opzichte van de gloei-draad met een bepaalde diameter zodanig 5 dat de afstand tussen de optische veze draad ongeveer gelijk is aan de bepaalde diameter van de gloeidraad.

Deze hoek is ook de hoek van de lichtstralen die de optische vezel 14^ verlaten en het reflectorelement 16^ treffen. Verder is ook de hoek die de lichtkegel 18^ bepaalt die gericht wordt op het bijbehorende lenselement 20^.

De hoek Q is ook representatief voor het brandpuntsgetal van het lenselement 20^ dat wordt uitgedrukt met de betrekking: fll brandpuntsgetal = _

Dx waarin fl^ de brandpuntsafstand is van het lenselement 20^ en de diameter van het lenselement 20^.

De koppeling van het licht van de lichtbron 12 van hoge sterkte met het aantal optische vezels 14^ tot 14jj hangt af van de maat of de lumenopbrengst van de lichtbron, de afmetingen van de vezel en de afstand tussen de vezel en de lichtbron. Voor een kleine bolvor mige lichtbron en een optische vezel zal het gekoppelde licht variëren met het kwadraat van de afstand tussen de bron en de vezel. Voor de gloeilichtbron 12 met een grote verhouding van lengte tot diameter variëert de hoeveelheid licht, opgevangen door de vezels, in hoofdzaak omgekeerd evenredig met de eerste macht van de afstand tussen de bron en de vezels. Daardoor zal, hoe dichter de vezels bij de gloei-draad van de lichtbron gebracht kunnen worden, des te meer licht door de vezels worden opgevangen. Dit wordt door de uitvinding bereikt, waarbij de vezels bij voorkeur in rechtstreekse aanraking worden gebracht met de buitenwanden van de lichtbron zoals weergegeven in fig.

2.

De hoek U waaronder de lichtstralen de optische vezels 14^ tot 14^ binnengaan is een totale hoek in de vertikale richting van ongeveer 60°. Deze zelfde hoek blijft behouden in het licht dat wordt uitgezonden in de vezels en in hoofdzaak al dit licht wordt opgevangen door de lens en daardoor gericht. In het horizontale vlak ontvangt de vezel licht van de gehele lengte van de gloeidraad. Dit licht gaat verloren wanneer het de vezels verlaat daar het de reflectorelementen 16, tot 16„ niet

i N

treft en daardoor niet gericht wordt op de lenzen 20^ tot 20^, maar in plaats daarvan wordt geabsorbeerd door afschermorganen geplaatst tussen de lenzen 20. tot 20„.

1 N

De lichtbundel die in de praktijk van deze uitvinding ontstaat en de lenzen verlaat, zoals verder besproken wordt aan de hand van fig. 4, heeft een totale hoek van ongeveer 3° tot 6°, afhankelijk van de diameter van de vezel en de brandpuntsafstand van de lens.

Voor de in fig. 3 weergegeven opstelling, die een bundel geeft in de vorm van een cirkel van 3,4°, is het vlakke reflectorelemant 16 zo dicht mogelijk geplaatst bij de vezeloptiek en gekanteld onder een hoek zodanig dat het beeld van het einde van de vezel wordt gecentreerd in de hartlijn van de lens op een afstand gelijk aan de brandpuntsafstand fl^ van de lens.

Voor de in fig. 3 weergegeven uitvoering is de hoeveelheid licht die wordt opgevangen door elk van de optische vezels ongeveer 15 lumen. In aanmerking genomen dat er 30 optische vezels zijn verbonden met de lichtbron 12 volgens fig. 1, is de lumen-opbrengst ontwikkeld door de uitvinding 30 x 15 = 450 lumen en dit licht, gekoppeld met het licht van de eenheid aan de andere zijde in de uitvoering volgens fig. 1, geeft de lage bundelverlichting van een auto.

De grootte van de bundel, veroorzaakt door het focusseren van het door de optiek afgegeven licht, dat wordt opgevangen door de respectievelijke reflectojrelementen en dat de lens treft en daardoor verder wordt gevormd, moet ook rekening houden met de parameters van de lens 12. De grootte van de bundel, veroorzaakt door een lens met een brandpuntsafstand van 25 mm, verkregen met een optische vezel met diameter van 1,5 mm = 1,5/25, wat gelijk is aan 0,06 radialen, hetgeen kan worden uitgedrukt als 3,4 graad. Elk van de combinaties van optische vezels met lens (14^ tot 14^ en 20^ tot 20^) geeft een gelijkmatige lichtcirkel met een goed begrensde rand, waarbij de hoek tussen de randen 3,4° bedraagt. Voor een lens 20 met een brandpuntsafstand van 20 mm en met licht uitgezonden door een vezel van 1,5 mm is de ontstaande hoek 4,3°. Dit is nog een aanvaardbare kleine hoek voor de toepassing bij auto’s. Het door de lenzen 20 uitgezonden gewenste lichtpatroon wordt verkregen door het laten overlappen van de door de lenzen veroorzaakte lichtcirkels. Door de scherpe begrensde lichtcirkels van elke lens heeft het totale lichtpatroon een minimale verblindings-factor en daar er vrijwel geen onbestuurd licht is, is de voorverlich-ting van de auto bijzonder geschikt voor toepassing bij lage bundels voor het rijden in mist, regen of sneeuw.

Voor het verschaffen van zowel de lage als de hoge bundelverlich-ting van een auto kunnen twee lampen van hoge sterkte en twee stel van de groepen optische vezels gebruikt worden en deze worden beschreven aan de hand van fig. 4. Fig. 4 toont een optische vezel 14aangeduid met A, behorend bij de eerste lichtbron 12, en een optische vezel 28^, ook aangeduid met B, die er één is van een aantal optische vezels die elk met hun ene einde zijn gekoppeld met een niet weergegeven tweede lichtbron, op de wijze als beschreven aan de hand van fig. 2 en 3 voor de optische vezels 14^ tot 14^. Elk van de optische vezels A en B zijn dicht bij elkaar geplaatst en onder hoeken c£ respectievelijk ^ met de hartlijn van de lens 20^.' Reflectorelement 30 is een 90° prisma, gevormd van kunststof, waarin totale inwendige reflectie optreedt voor hét afbuigen van het licht.

De optische vezels A zijn geplaatst onder de hoek met de hartlijn die ongeveer 3° tot 6° bedraagt. De optische vezel B is geplaatst in de optische as. De door de vezel A uitgezonden lichtstralen, die botsen op en worden teruggekaatst en gericht door het element 30 naar de lens 20^, zijn aangeduid met A terwijl soortgelijke stralen behorende bij de vezel B zijn aangeduid met B. De lichtstralen A die de lens 20 verlaten zijn evenwijdig aan elkaar en evenzo zijn de door de lens 20^ afgegeven lichtstralen B evenwijdig aan elkaar. De vezel B ligt in de as dat wil zeggeel ! = 90° ten opzichte van de lens 20^, zodat direct licht door de lens 20^ wordt afgegeven. De vezel A is geplaatst onder een hoek van 3° tot 5° met de hartlijn waardoor het door de lens 20^ afgegeven licht naar links en tot boven de lichtstralen B wordt verschoven. De lichtstralen B geven de lage bundelverlichting van de auto terwijl de lichtstralen A de hoge bundelverlichting van de auto geven.

Door de werking van de inrichting volgens fig. 4 ontstaat een juist lichtbundelpatroon voor zowel de hoge als lage bundelverlichting. De middelpunten van de twee patronen, veroorzaakt door de beide lichtbronnen van hoge sterkte, verbonden met de twee stellen optische vezels 14^ tot 14^ respectievelijk 28^ tot 28^ worden beperkt tot ongeveer een scheiding van 3° tot 5° wanneer de einden van de vezels naast elkaar worden geplaatst ten opzichte van de bijbehorende reflector-elementen. Doordat de twee bundels worden ontwikkeld door afzonderlijke lichtbronnen kunnen de beide bundels bij geschikte keuze van het autoschakelsysteem gescheiden of tegelijk gebruikt worden voor het verschaffen van de voorverlichting met hoge bundel van de auto. Indien gewenst kunnen lichtfilters worden aangebracht, bijvoorbeeld tussen het reflectorelement en de lens, voor het geven van een bepaalde kleur, zoals geel, van de hoge bundelverlichting, zoals in sommige landen zoals Frankrijk wordt toegepast. Deze lichtfilters kunnen ook worden gebruikt voor de lage bundels.

Een tweede uitvoering van de uitvinding van een verlichtings- subsysteem 40 is weergegeven in fig. 5 en heeft een aantal lenzen 20^ tot 20^, op geprofileerde wijze aangebracht aan weerszijden van de auto op een manier als beschreven voor fig. 1. Het subsysteem 40 van fig. 5 verschilt van het subsysteem 10 van fig. 1 doordat het geen reflectorelementen heeft, zodat de lichtopbrengst 18^ tot 18^ van de

optische vezels 14, tot 14„ en 28„ rechtstreeks gevoerd wordt naar de 1 N N

lenselementen 20 ^ tot 20^. Verder wordt het licht, gekoppeld met de vezels 14^ tot 14^ behorende bij de lage bundelverlichting, opgewekt door een eerste lichtbron 42 van hoge sterkte, in één uitvoeringsvorm geplaatst in één brandpunt van een elliptische reflector 44 op de wijze als beschreven wordt aan de hand van fig. 7. Het met de optische vezels 28^ tot 28^ gekoppelde licht, behorende bij de hoge bundelverlichting, wordt opgewekt door een tweede, niet weergegeven lichtbron van hoge sterkte op een soortgelijke wijze als bij de elliptische reflector 44.

De wijze waarop het door de vezels 14^ tot 14^ en 28^ tot 28jj uitgezonden licht wordt gecombineerd en gericht door lenselementen 20^ tot 20^ wordt beschreven aan de hand van fig. 6.

Op een wijze soortgelijk aan fig. 4 toont fig. 6 de optische vezels 14j en 28^, geplaatst bij en op een afstand gelijk aan de brandpuntsafstand fl^ van de lens 20^. Fig. 6 toont ook het centrale deel van de optische vezels 28.^ (B), behorende bij de hoge bundelverlichting, geplaatst in de hartlijn van een lenselement 20^, terwijl het centrale deel van de optische vezels 14^ (A) is geplaatst onder een hoek met de hartlijn van het lenselement 20^ van de gebruikelijke waarde van ongeveer 3° tot 5°. Verder zijn de lichtstralen, die in fig. 1 zijn weergegeven als overgebracht door de optische vezels 14^ en gericht door de lens 20^, aangeduid met A en evenwijdig aan elkaar. Evenzo zijn de lichtstralen, afgegeven door de optische vezels 28^ en gericht door de lens 20^, aangeduid met B en zijn ook evenwijdig aan elkaar.

De werking van de inrichting van fig. 6, geeft, afzonderlijk of tegelijk, lichtbundelpatronen die van elkaar zijn gescheiden door een hoek die bij benadering is beperkt tot een waarde van ongeveer 3,4°, waardoor de lage en hoge bundelverlichting voor het voertuig ontstaat op soortgelijke wijze als beschreven in fig. 4.

De opstelling van de eerste lichtbron 42 van hoge sterkte, geplaatst in een brandpunt van de elliptische reflector 44, behorend bij ëên uitvoering van de uitvinding en gekoppeld met optische vezels 14^ en 14^, tezamen met de tweede, niet weergegeven lichtbron van hoge sterkte, en gekoppeld met de optische vezels 28^ tot 28^, kan beschreven worden aan de hand van fig. 7. De vrijliggende vlakken van de vezels 14^ tot 14jj en ook van de niet weergegeven vezels 28^ tot 28^ zijn geplaatst in het tweede brandpunt van de elliptische reflector 44. De lichtbron 42 van hoge sterkte kan van het hierboven voor de lichtbron 12 beschreven gloeidraadtype zijn of kan een ontladingslamp zijn, bestaande uit op afstand van elkaar liggende electroden en met een bestanddeel van metaal of metaalhalogenide tezamen met een gasvulling. De ontladingslamp 42 heeft bij voorkeur een lichtopbrengst van 2000 linnen. De ontladingslamp 42 is bij voorkeur van het miniatuurtype zoals beschreven in Amerikaans octrooischrift 4161672 van dezelfde aanvraagster van de onderhavige uitvinding, waarnaar hier wordt verwezen, onder andere voor verdere details van de werking. De elliptische reflector 44 is bij voorkeur van een type als beschreven in Amerikaans octrooischrift 4021659, van dezelfde aanvraagster van deze uitvinding, waarnaar hier wordt verwezen, onder andere voor verdere details van de werking.

Bij de werking van de inrichting van fig. 7 veroorzaakt het plaatsen van het centrale deel van de lichtbron 42 in één brandpunt 48 van de reflector 44, en de bundel optische vezels in het andere brandpunt van de reflector 44 dat het grootste deel van de lichtstralen, bijvoorbeeld 52 en 54, afgegeven door de lichtbron 42, wordt opgevangen en teruggekaatst door de reflector 44, waardoor het de vrijliggende vlakken binnengaat van de optische vezels 14^ tot 14jj onder de gewenste hoek van ongeveer 54° met een gebied van ongeveer 40° tot 60° zoals hierboven voor fig. 3 is besproken. De werking van de inrichting van fig. 6 is gunstig doordat hiermee de noodzaak wordt vermeden van het in dichte nabijheid van de lichtbron 42 brengen van de optische vezels terwijl tegelijk voldoende koppeling ontstaat tussen de lichtbron 42 en de optische vezels voor het geven van de gewenste lage en hoge bundelverlichting voor de auto op de wijze als beschreven aan de hand van fig. 4 en 6. De mogelijkheid de lichtbron 42 op een afstand plaatsen van de optische vezels 14^ tot 14^ geeft ook soepelheid in de plaatsing en het verloop van de optische vezels in het huis, bijvoorbeeld een auto of vliegtuig, voor het minimaal maken of vermijden van buiging van de vezels 14^ tot 14^ en daarbij vermijden van de noodzaak van de reflectorelementen 16, tot 16„ als beschreven voor fig. 1.

Het zal nu duidelijk zijn dat de inrichtingen van de uitvoeringen van fig. 5 en 1 subsystemen 40 respectievelijk 10 geven die bijzonder geschikt zijn voor voertuigen of vliegtuigen met aerydynamische vormgeving. De praktijk van de uitvinding geeft een middel voor het koppelen van een voldoende hoeveelheid licht van de lichtbron met de optische vezels voor het verschaffen van de totale verlichtingsbehoefte van de voertuigen met aerodymische vormgeving. De door de uitvinding gegeven verlichting bevredigt ruimschoots de behoefte aan hoge en lage bundels van de auto.

Eén of meer van de subsystemen 40 of 10 kunnen met elkaar verbonden worden voor het vormen van het totale verlichtingssysteem voor verschillende toepassingen zoals bovengenoemd. In een dergelijk verlichtingssysteem kan de lichtbron van hoge sterkte van het subsysteem bekrachtigd worden om te voldoen aan de verlichtingsbehoefte van elke speciale toepassing. De lens van het subsysteem kan zijn gelegen en gericht voor het afgeven van licht volgens een gewenst bundelpatroon en met een bepaalde sterkte. Bijvoorbeeld kan het subsysteem van de uitvinding gebruikt worden voor de achterverlichting van een voertuig, zoals de rem en achterlichten, kentekenplaatverlichting en achterkant-verlichting. Voor deze toepassing wordt de lichtbron naar keuze in werking gesteld door het schakelsubsysteem van de uitvinding en zijn de lenzen op geschikte wijze gemonteerd op de gewenste achterste delen van de auto. Voor de achterverlichting is slechts ëên optische vezel voor elke lichtbron nodig om het licht naar het geschikte lenselement te voeren. Het subsysteem van de uitvinding kan ook worden toegepast voor de binnenverlichting van een voertuig zoals de binnenlichten en de verlichting van het handschoenkastje. Evenzo kan met de uitvinding een ander voertuig of een vliegtuig verlicht worden, bijvoorbeeld zijverlichting van een voertuig of landingslichten en merk-lichten bij vliegtuigen met dunne vleugels. Verder kan de uitvinding ook de gewenste verlichting geven voor wegbewakeningspalen en wegborden en voor andere verlichtingstoepassingen.

De praktijk van de uitvinding kan dienen voor alle verlichtingsbehoeften van voertuigen, auto's of vliegtuigen. Volgens de uitvinding kunnen ëén of meer lichtbronnen van hoge sterkte op geschikte plaatsen in het voertuig worden opgenomen en kan de lichtopbrengst ervan geheel door middel van optische vezelelementen verdeeld worden over de op geschikte plaatsen aangebrachte lenselementen. De in werkingstelling van de lichtbron of lichtbronnen met de lenzen kan verkregen worden door geschikte schakeling in het voertuig.

Hoewel de beschrijving voor fig. 1 werd gegeven met een reflector-element voor het richten van het licht van een optische vezel op de lenselementen, aangebracht aan een huis, is duidelijk dat de optische vezel van fig. 1 ook direct gevoerd kan worden naar het lenselement zodat geen reflectorelementen als weergegeven in fig. 1 nodig zijn. Verder kan de optische vezel rechtstreeks gevoerd worden naar een geschikt huis, waarbij zowel de reflector als de lenselementen overbodig zijn.

Het zal duidelijk zijn dat de uitvinding een middel verschaft voor het geven van bestuurde lichtpatronen uitgaande van ëën of meer lichtbronnen van hoge sterkte, die doelmatig zijn gekoppeld met ëën einde van een aantal optische vezels, welke hetzij dichtbij de lichtbron gebracht kunnen worden of waarvan de vezels op een afstand kunnen liggen van de lichtbron door een middel zoals een focusserende elliptische reflector. De andere einden van de vezels dienen dan als secundaire lichtbron voor de optische systemen, waarbij er andere middelen zijn voor het combineren en richten van de lichtstralen van de lichtbron tot één of meer gewenste lichtpatronen voor het voldoen aan de behoeften, van de voertuigen, auto's of vliegtuigen met aërodynamische vormgeving.

Claims

1. Verlichtingssysteem voor een voertuig, gekenmerkt door a) een eerste subsysteem met een eerste lichtbron van hoge sterkte welke naar keuze bekrachtigbaar is en gekoppeld is met één einde van elk van een eerste reeks optische vezels; b) een tweede subsysteem met een tweede lichtbron van hoge sterkte welke bekrachtigbaar is en gekoppeld is met één einde van elk van een tweede reeks optische vezels; c) een derde subsysteem roet een derde lichtbron van hoge sterkte, welke naar keuze bekrachtigbaar is, tezamen met de eerste lichtbron van hoge sterkte en is gekoppeld met één einde van elk van een derde reeks optische vezels; d) een vierde subsysteem met een vierde lichtbron van hoge sterkte welke bekrachtigbaar is tezamen met de tweede lichtbron en gekoppeld is met één einde van elk van een vierde reeks optische vezels; e) een eerste reeks reflectorelementen welke op bepaalde wijze zijn geplaatst ten opzichte van de andere einden van de eerste en derde reeks optische vezels; f) een tweede reeks reflectorelementen welke op bepaalde wijze zijn geplaatst ten opzichte van de andere einden van de tweede en vierde reeks optische vezels; g) een eerste reeks lenselementen die op bepaalde wijze zijn geplaatst ten opzichte van de eerste reeks reflectorelementen, waarbij de eerste en derde reeks optische vezels ten opzichte van de hartlijn van hun bijbehorende lenselementen onder een hoek van ongeveer 3-5° zijn geplaatst ter verkrijging van een lagébxmdel-verlichtingspatroon bij de bekrachtiging van één van de eerste en derde lichtbronnen of beide, waarbij de eerste reeks lenselementen monteerbaar is over een deel van het frontcppervlak van het voertuig; en h) een tweede reeks lenselementen die qp bepaalde wijze zijn geplaatst ten opzichte van de tweede reeks reflectorelementen, waarbij de tweede en vierde reeks optische vezels zodanig zijn geplaatst, dat zij loodrecht overeenkomen met de hartlijn van hun respectievelijke lenselementen voor het verschaffen van een hogebundel-verlichtingspa-troon bij de bekrachtiging van de tweede of de vierde lichtbron of beide, waarbij de tweede reeks lenselementen monteerbaar is over een ander deel van het front van het voertuig.

2. Verlichtingssysteem voor een voertuig, gekenmerkt door a) een eerste subsysteem met een eerste lichtbron van hoge sterkte, welke naar keuze bekrachtigbaar is en is gekoppeld met één einde van elk van een eerste reeks optische vezels; b) een tweede subsysteem met een tweede lichtbron van hoge sterkte, welke bekrachtigbaar is en is gekoppeld met één einde van elk van een tweede reeks optische vezels; c) een derde subsysteem met een derde lichtbron van hoge sterkte, welke naar keuze bekrachtigbaar is tezamen met de eerste lichtbron van hoge sterkte en is gekoppeld met één einde van elk van een derde reeks optische vezels; d) een vierde subssyteem met een vierde lichtbron van hoge sterkte welke bekrachtigbaar is tezamen met de tweede lichtbron en is gekoppeld met één einde van elk van een vierde reeks optische vezels; e) een eerste reeks lenselementen, verbonden met de eerste en derde reeks optische vezels, waarbij de eerste en derde reeks optische vezels, onder een hoek van ongeveer 3-5° zijn geplaatst, ten opzichte van de hartlijn van hun bijbehorende lenselementen ter verschaffing van een lagébundel-verlichtingspatroon bij de bekrachtiging van de eerste of de derde lichtbron of beide, waarbij de eerste reeks lenselementen monteerbaar is over een deel van het frontoppervlak van het voertuig; en f) een tweede reeks lenselementen, behorend bij de tweede en vierde reeks optische vezels, waarbij de tweede en vierde reeks optische vezels zodanig zijn geplaatst, dat zij loodrecht overeenkomen met de hartlijn van de bijbehorende lenselementen voor het verschaffen van een hogebundel-verlichtingspatroon bij de bekrachtiging van de tweede of de vierde lichtbron of beide, waarbij de tweede reeks lenselementen monteerbaar is over een ander deel van het frontoppervlak van het voertuig.