RU2720480C1 - Headlamp module - Google Patents
Headlamp module Download PDFInfo
- Publication number
- RU2720480C1 RU2720480C1 RU2018140918A RU2018140918A RU2720480C1 RU 2720480 C1 RU2720480 C1 RU 2720480C1 RU 2018140918 A RU2018140918 A RU 2018140918A RU 2018140918 A RU2018140918 A RU 2018140918A RU 2720480 C1 RU2720480 C1 RU 2720480C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lens
- light
- light source
- collecting
- axial line
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 19
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 17
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims description 4
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 claims description 4
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims description 4
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 2
- 102220565735 Acid-sensing ion channel 4_F21S_mutation Human genes 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000009885 systemic effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60Q—ARRANGEMENT OF SIGNALLING OR LIGHTING DEVICES, THE MOUNTING OR SUPPORTING THEREOF OR CIRCUITS THEREFOR, FOR VEHICLES IN GENERAL
- B60Q1/00—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor
- B60Q1/02—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to illuminate the way ahead or to illuminate other areas of way or environments
- B60Q1/04—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to illuminate the way ahead or to illuminate other areas of way or environments the devices being headlights
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
- F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
- F21S41/20—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21V13/00—Producing particular characteristics or distribution of the light emitted by means of a combination of elements specified in two or more of main groups F21V1/00 - F21V11/00
- F21V13/02—Combinations of only two kinds of elements
- F21V13/04—Combinations of only two kinds of elements the elements being reflectors and refractors
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
- G02B19/0004—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed
- G02B19/0028—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed refractive and reflective surfaces, e.g. non-imaging catadioptric systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к осветительным приборам головной автомобильной оптики и может быть использовано для освещения поверхности дороги в фарах автомобилей, как в качестве основного, так и дополнительного освещения.The invention relates to lighting devices of head automotive optics and can be used to illuminate the road surface in the headlights of cars, both as primary and secondary lighting.
Известна фара головного света многофункциональная универсальная по патенту РФ №2563922 М. кл. B60Q 1/04, F21S 8/10, содержащая корпус, минимум один световой модуль с хотя бы одним твердотельным полупроводниковым источником света, блок источника питания с возможностью дистанционного включения, защитный экран-рассеиватель, выполненный совместно с линзами модульной оптики фары; твердотельные полупроводниковые источники света или источник света, размещенные на световом или световых модулях с вертикальным относительно поверхности светового модуля ориентированием их оптических осей, причем для формирования дальнего света часть из них располагается на оптических осях линз модульной оптики в их фокусах или близко к ним, для формирования ближнего света другая часть размещена со смещением вверх или с размещением вверх и частично влево относительно оптических осей линз модульной оптики по ходу движения транспортного средства для левостороннего движения и вправо - для правостороннего движения, отличающаяся тем, что линзы модульной оптики располагаются в одной или разных плоскостях, источники света располагаются в одной или разных плоскостях, характеризуется возможностью включения, отключения, переключения отдельных источников света по сигналу от встроенного или выносного датчика изменения положения транспортного средства, тем самым выполняя функцию динамической коррекции световой диаграммы в вертикальном и горизонтальном направлениях в зависимости от условий эксплуатации.Known headlight multifunctional universal according to the patent of the Russian Federation No. 2563922 M. class. B60Q 1/04,
К недостаткам известной конструкции фары можно отнести ее сложность, большие габариты и высокие энергетические затраты.The disadvantages of the known design of the headlight include its complexity, large dimensions and high energy costs.
Известно еще одно устройство формирования светового потока, см. патент ЕР 2006604 (А1) «Оптический модуль для устройств автомобильного освещения». Модуль включает в себя рефлектор, источник света, расположенный между рефлектором и элементом диоптрий линзы и оснащен стационарным или подвижным щитом и снабжен, по крайней мере, частично отражающим покрытием.Another luminous flux forming device is known, see patent EP 2006604 (A1) “Optical module for automotive lighting devices”. The module includes a reflector, a light source located between the reflector and the lens diopter element and is equipped with a stationary or movable shield and is provided with at least partially reflective coating.
К недостаткам можно отнести низкие технологические возможности устройства, заключающихся в слабой эффективности освещения поверхности, поскольку источник света расположен перед рефлектором и затеняет часть отраженного от рефлектора света, что негативно сказывается на КПД оптической системы. Так же к недостаткам можно отнести сложность конструкции и высокие затраты на изготовление связанные с наличием рефлектора, который требует сложной и дорогостоящей модификации его поверхностей, при этом из-за больших размеров и массы существенно уменьшает варианты его использования в фарах автомобиля.The disadvantages include the low technological capabilities of the device, which consist in poor surface lighting efficiency, since the light source is located in front of the reflector and obscures part of the light reflected from the reflector, which negatively affects the efficiency of the optical system. The disadvantages include the complexity of the design and high manufacturing costs associated with the presence of a reflector, which requires a complex and costly modification of its surfaces, while due to the large size and weight it significantly reduces its use in the headlights of a car.
Известно более совершенное устройство формирования светового потока по патенту РФ №2071579 - прототип - «Фара для автомобилей» - содержащая рефлектор вогнутой формы, источник света цилиндрической формы, расположенный внутри рефлектора, экран, экранирующий нижнюю часть рефлектора и источник света и линзу, отображающую рефлектор, источник света и экран, при этом ось источника света расположена под осью рефлектора, кромка экрана расположена перпендикулярно вертикальной плоскости сечения XY параметра, линза выполнена в виде тела симметричной формы, а верхняя часть рефлектора, образованная кривой, выполнена раскрытой более чем нижняя часть рефлектора, при этом высота НП верхней части рефлектора больше, чем высота НД нижней части рефлектора.Known more advanced device for the formation of light flux according to the patent of the Russian Federation No. 2071579 - prototype - "Headlight for cars" - containing a concave reflector, a cylindrical light source located inside the reflector, a screen that shields the lower part of the reflector and a light source and a lens that displays the reflector, the light source and the screen, while the axis of the light source is located under the axis of the reflector, the edge of the screen is perpendicular to the vertical plane of the cross section of the XY parameter, the lens is made in the form of a symmetrical body ormy, and the upper reflector formed curve made open over the lower part of the reflector, wherein the height H of the upper part of the reflector R is greater than the height H A lower portion of the reflector.
К недостаткам прототипа можно отнести низкие технологические возможности, заключающиеся в недостаточной эффективности освещения поверхности, а сложность конструкции, большие размеры и масса существенно уменьшают варианты использования и увеличивают затраты на изготовление, так как для создания первичного светового луча рефлектора, требуется нанесение на его поверхность дорогого и недолговечного металлизированного слоя. Так, в известном устройстве источник света затеняет часть отраженного от рефлектора света, что негативно сказывается на КПД оптической системы.The disadvantages of the prototype include low technological capabilities, consisting in the lack of effectiveness of lighting the surface, and the complexity of the design, large size and weight significantly reduce use cases and increase manufacturing costs, since to create the primary light beam of the reflector, it is necessary to apply an expensive and short-lived metallized layer. So, in the known device, the light source obscures part of the light reflected from the reflector, which negatively affects the efficiency of the optical system.
Техническим результатом предполагаемого изобретения является устранение недостатков прототипа, в частности повышение технологических возможностей модуля фары связанных с обеспечением более высокого оптического КПД и повышением эффективности освещения поверхности, с одновременным уменьшением габаритов и массы при снижении затрат на его изготовление, что позволит расширить варианты его использования.The technical result of the proposed invention is to eliminate the disadvantages of the prototype, in particular increasing the technological capabilities of the headlamp module associated with providing higher optical efficiency and increasing the surface lighting efficiency, while reducing the size and weight while reducing the cost of its manufacture, which will expand the options for its use.
Поставленный технический результат достигается использованием сочетания известных, общих с прототипом, признаков включающих корпус со смонтированными в нем источником света, устройством преобразования луча и ограничителем светового потока и новых, заключающихся в том, что устройство преобразования луча выполнено, по меньшей мере, в виде двух линз - фокусирующей коллиматорной и собирающей, между которыми смонтирован ограничитель светового потока, источник света установлен в полости, выполненной на осевой линии в вершине наружной отражающей стороны фокусирующей коллиматорной линзы, наружные ее поверхности в сторону освещаемого объекта выполнены вогнутыми, а наружная поверхность собирающей линзы, направленная в сторону освещаемого объекта, выполнена выпуклой, сформированной в виде асферической поверхности или плавно стыкующихся друг с другом двух поверхностей с различными радиусами.The technical result achieved is achieved by using a combination of well-known features common to the prototype, including a housing with a light source mounted in it, a beam conversion device and a luminous flux limiter, and new, consisting in the fact that the beam conversion device is made of at least two lenses - focusing collimator and collecting, between which the light limiter is mounted, the light source is installed in a cavity made on an axial line at the apex of the external reflection ayuschey side of the focusing of the collimator lens, the outer surface thereof towards the illuminated object are concave and the outer surface of the collecting lens, directed towards the illuminated object, is convex, formed into an aspheric surface or a smoothly mating with each other two surfaces with different radii.
Ограничитель выполнен регулируемым по высоте, верхняя грань которого, формирующего геометрию светового потока, выполнена в виде ломаной линии, расположенной ниже осевой линии светового луча на регулируемую величину «X», обеспечивающую формирование светового пятна на освещаемой поверхности.The limiter is made adjustable in height, the upper face of which, forming the geometry of the light flux, is made in the form of a broken line located below the axial line of the light beam by an adjustable value of "X", which ensures the formation of a light spot on the illuminated surface.
В качестве материала линз использован термопластичный прозрачный пластик - поликарбонат или полиметилметакрилат.A thermoplastic transparent plastic, polycarbonate or polymethylmethacrylate, was used as the lens material.
Наружная поверхность фокусирующей коллиматорной линзы в полости со стороны источника света может быть выполнена в виде усеченного конуса, полусферы или в виде цилиндра, при этом верхняя ее поверхность выполнена в виде части сферы выпуклой в сторону источника света.The outer surface of the focusing collimator lens in the cavity from the side of the light source can be made in the form of a truncated cone, hemisphere, or in the form of a cylinder, while its upper surface is made as a part of the sphere convex towards the light source.
Источник света, смонтированный в полости фокусирующей коллиматорной линзы смонтирован на радиаторе.The light source mounted in the cavity of the focusing collimator lens is mounted on a radiator.
Источник света смонтирован на одной оптической оси с фокусирующей коллиматорной и собирающей линзамиThe light source is mounted on the same optical axis with a focusing collimator and collecting lenses
Расстояние между фокусирующей линзой и ограничителем светового потока выполнено равным 1,0-2,0 фокусного расстояния линзы.The distance between the focusing lens and the light limiter is made equal to 1.0-2.0 of the focal length of the lens.
Собирающая линза выполнена по толщине от 1/4 до 1/3 диаметра линзы, при этом ее диаметр равен от 30 до 50 мм.The collecting lens is made in thickness from 1/4 to 1/3 of the diameter of the lens, while its diameter is from 30 to 50 mm.
Новизной предложенного технического решения является то, устройство преобразования луча выполнено, по меньшей мере, в виде двух линз - фокусирующей коллиматорной и собирающей, между которыми смонтирован ограничитель светового потока, источник света установлен в полости, выполненной на осевой линии в вершине наружной отражающей стороны фокусирующей коллиматорной линзы, наружные ее поверхности в сторону освещаемого объекта выполнены вогнутыми, а наружная поверхность собирающей линзы, направленная в сторону освещаемого объекта, выполнена выпуклой, сформированной в виде асферической поверхности или плавно стыкующихся друг с другом двух поверхностей с различными радиусами.The novelty of the proposed technical solution is that the beam conversion device is made in at least two lenses - a focusing collimator and a collecting lens, between which a light limiter is mounted, the light source is installed in a cavity made on an axial line at the apex of the outer reflecting side of the focusing collimator lenses, its outer surfaces towards the illuminated object are made concave, and the outer surface of the collecting lens directed toward the illuminated object is made on a convex formed into an aspheric surface or a smoothly mating with each other two surfaces with different radii.
Так, одновременное использование фокусирующей коллиматорной и собирающей линз, между которыми смонтирован ограничитель светового потока, установление источника света в полости, выполненной на осевой линии в вершине наружной стороны фокусирующей коллиматорной линзы, выполнение наружных ее поверхностей в сторону освещаемого объекта вогнутыми, позволяют сократить потери света и обеспечить более высокий оптический КПД, возможность изготовления более компактных, легких и долговечных конструкций, простоту и дешевизну изготовления компонентов и конструкции в целом. При этом мы получаем синергетический эффект, поскольку возрастает эффективность деятельности в результате соединения, интеграции отдельных частей в единую систему за счет, так называемого, системного эффекта.Thus, the simultaneous use of a focusing collimator and collecting lenses, between which a luminous flux limiter is mounted, the establishment of a light source in a cavity made on an axial line at the apex of the outer side of the focusing collimator lens, and the execution of its outer surfaces towards the illuminated object are concave, reduce light loss and provide higher optical efficiency, the possibility of manufacturing more compact, lightweight and durable structures, simplicity and low cost of manufacturing components tents and designs in general. At the same time, we get a synergistic effect, since the efficiency of activity increases as a result of combining, integrating individual parts into a single system due to the so-called systemic effect.
В отличие от прототипа, где рефлектор работает только на отражение и при этом большая часть света теряется поскольку световой поток идеально круглый, фокусирующая коллиматорная линза сужает исходящий световой поток до светового купола с углом половинной яркости менее 30° выполняет, при этом, функции световода и, одновременно, создает световое пятно в центре ярче, чем остальная часть, а боковые части наружных ее поверхностей направляют отраженную часть света окончательно конфигурируя угол раскрытия луча и снижая потери формируемого светового потока (луча). При этом слишком узкий общий луч не даст необходимого распределения света, а более широкий и КПД резко упадет и фокусирующая линза тогда станет большого диаметра, что приведет к увеличению размера и усложнению конструкции и ее удорожанию.Unlike the prototype, where the reflector works only on reflection and at the same time most of the light is lost because the light flux is perfectly round, the focusing collimator lens narrows the outgoing light flux to a light dome with a half brightness angle of less than 30 ° and, in addition, performs the functions of a light guide and, at the same time, it creates a light spot in the center brighter than the rest, and the lateral parts of its outer surfaces direct the reflected part of the light, finally configuring the beam opening angle and reducing the loss of generated light lumen output (beam). At the same time, a too narrow general beam will not give the necessary light distribution, and a wider one and the efficiency will drop sharply and the focusing lens will then become a large diameter, which will lead to an increase in size and complexity of the structure and its cost.
В совокупности с собирающей линзой формируют световой луч, который, имеет в поперечном сечении форму фигуры требуемой геометрии (согласно правилу ЕЭК ООН 112) - приближенной к прямоугольнику или эллипса, что наилучшим образом отражается на количестве света, который проходит после ограничителя светового потока, светотеневой границе и качестве освещения.Together with the collecting lens, a light beam is formed which, in cross section, has the shape of a figure of the required geometry (according to UNECE Rule 112) - close to a rectangle or an ellipse, which is best reflected in the amount of light that passes after the light limiter, the cut-off line and quality of lighting.
При этом установка источника света в полости, выполненной на осевой линии в вершине наружной отражающей стороны фокусирующей коллиматорной линзы позволяет сократить потери света и повысить технологические возможности модуля фары связанных с обеспечением более высокого оптического КПД и повышением эффективности освещения поверхности, с одновременным уменьшением габаритов и массы при снижении затрат на его изготовление.In this case, the installation of a light source in a cavity made on an axial line at the apex of the outer reflecting side of the focusing collimator lens allows to reduce light losses and increase the technological capabilities of the headlight module associated with providing higher optical efficiency and increasing the surface lighting efficiency, while reducing dimensions and weight at reducing the cost of its manufacture.
Выполнение наружной поверхности собирающей линзы, направленной в сторону освещаемого объекта, выпуклой, сформированной в виде асферической поверхности или плавно стыкующихся друг с другом двух поверхностей с различными радиусами увеличивает ее апертуру, при сохранении размеров, обеспечивает прохождение большего количества света через нее, позволяет направить и сконцентрировать поток света на освещаемую поверхность, что увеличивает КПД.The execution of the outer surface of the collecting lens, directed towards the illuminated object, is convex, formed as an aspherical surface or two surfaces smoothly joined together with different radii, increases its aperture, while maintaining dimensions, allows more light to pass through it, allows you to direct and concentrate a stream of light on the illuminated surface, which increases the efficiency.
Известно, что у линзы с малым радиусом будет слишком маленькая апертура, чем больше радиус (меньше кривизна), тем больше апертура. Однако фокусное расстояние линзы прямопропорционально радиусу линзы, т.е. чем больше радиус линзы, тем больше фокусное расстояние. Маленькое фокусное расстояние позволяет сделать систему компактной при одинаковых оптических параметрах всей системы. Кроме того, меленький радиус (и соответственно диаметр) позволяют сделать линзу с малой толщиной, что увеличивает КПД, так как ведет к сокращению потерь света при его прохождении через линзу. В итоге, если мы центральной части с меньшим радиусом добавим сегмент с большим радиусом, то получим линзу с нужным фокусным расстоянием, малой толщиной и отсутствием потерь на искажения и дифракцию, так как крайние лучи тоже участвуют в формировании изображения светового пятна. При этом, именно маленький радиус в центре дает геометрию раскрытия луча и в совокупности с большим радиусом на периферии линзы позволяет сжать линзу повысить ее апертуру и как следствие ее КПД и достичь требуемого фокусного расстояния. В случае если был бы только один радиус в центральной части линзы, то из-за малой апертуры линзы, часть света на переферии луча потерялась бы вовсе.It is known that a lens with a small radius will have a too small aperture, the larger the radius (less curvature), the larger the aperture. However, the focal length of the lens is directly proportional to the radius of the lens, i.e. the larger the radius of the lens, the greater the focal length. A small focal length allows you to make the system compact with the same optical parameters of the entire system. In addition, a small radius (and, accordingly, diameter) allows you to make the lens with a small thickness, which increases the efficiency, since it leads to a reduction in light loss when it passes through the lens. As a result, if we add a segment with a larger radius to the central part with a smaller radius, we get a lens with the desired focal length, small thickness and no distortion and diffraction losses, since the extreme rays also participate in the formation of the image of the light spot. At the same time, it is the small radius in the center that gives the geometry of the beam opening and, together with the large radius on the periphery of the lens, allows the lens to be compressed to increase its aperture and, as a result, its efficiency, and to achieve the required focal length. If there would be only one radius in the central part of the lens, then due to the small aperture of the lens, part of the light at the periphery of the beam would be completely lost.
Выполнение наружной поверхности фокусирующей коллиматорной линзы в полости со стороны источника света в виде усеченного конуса, полусферы или в виде цилиндра, с верхней ее поверхностью выполненной в виде части сферы выпуклой в сторону источника света позволяет больше «вбирать» и фокусировать света и при этом у светового пятна есть центральный более яркий круг, который позволяет уменьшить мощность источника света, что приводит к снижению потребления электроэнергии, уменьшению радиатора и снижению себестоимости изделия в целом.The execution of the outer surface of the focusing collimator lens in the cavity from the side of the light source in the form of a truncated cone, hemisphere or in the form of a cylinder, with its upper surface made as a part of the sphere convex towards the light source allows more “absorb” and focus the light and at the same time the light spots there is a central brighter circle, which allows to reduce the power of the light source, which leads to lower electricity consumption, lower radiator and lower cost of the product as a whole.
Как известно, основные потери света приходятся на прохождении через среду, и каждая граница сред отрицательно сказывается на КПД (воздух-линза, линза-воздух). При этом свет от источника света должен первоначально попасть в линзу, а при наличии сферической части, выпуклой в сторону источника света, меньше потерь света при проникновении через среду (водух-линза).As you know, the main light losses occur during passage through the medium, and each media boundary negatively affects the efficiency (air-lens, lens-air). In this case, the light from the light source should initially enter the lens, and if there is a spherical part convex towards the light source, there will be less light loss when penetrating through the medium (water-lens).
Монтаж источника света, установленного в полости фокусирующей коллиматорной линзы на радиаторе обеспечивает постоянное охлаждение и соответственно продолжительный срок службы.The installation of a light source installed in the cavity of the focusing collimator lens on the radiator provides constant cooling and, accordingly, a long service life.
Выполнение расстояния между фокусирующей коллиматорной линзой и ограничителем светового потока равным 1,0-2,0 фокусного расстояния линзы позволяет сохранить оптимальные характеристики освещения, без искажения, при сохранении высокого КПД, поскольку если будет больше двух фокусных расстояний, то мы не получим картинки светового пятна - получим мнимое изображение, которое станет маленьким -уменьшенным. Необходимо именно сочетание фокусного расстояния линзы, расстояние на котором линза находится от ограничителя светового потока и расстояния от линзы до освещаемого места, тогда получаем оптимальное расстояние фокусирующей линзы от ограничителя светового потока: меньше 2 и больше одного фокусного расстояния линзы.Performing the distance between the focusing collimator lens and the light flux limiter equal to 1.0-2.0 of the focal length of the lens allows you to maintain optimal lighting characteristics, without distortion, while maintaining high efficiency, because if there are more than two focal lengths, we will not get pictures of the light spot - we get an imaginary image that becomes small -reduced. What is needed is a combination of the focal length of the lens, the distance at which the lens is from the light limiter and the distance from the lens to the illuminated spot, then we get the optimal distance of the focusing lens from the light limiter: less than 2 or more than one focal length of the lens.
Выполнение собирающей линзы по толщине от 1/4 до 1/3 диаметра линзы, при этом ее диаметр равным от 30 до 50 мм. позволяет получить линзу без нарушения кристаллической решетки, что увеличивает КПД, так как в толстой среде пластик застывает неравномерно, со сгустками и в них теряется свет. Именно при указанных допустимых границах с заданной толщиной линзы достигается необходимое раскрытие луча без искажений, а если линза толстая, то ее изготовление без нарушения кристаллической решетки невозможно, что приводит к искажению светового пятна и уменьшению оптического КПД, таким образом толщина более 1/3 диаметра линзы, неоправданна, поскольку ведет к увеличению расхода материалов, усложнению технологии изготовления, удорожанию и не дает более чем было достигнуто положительных эффектов.The execution of the collecting lens in thickness from 1/4 to 1/3 of the diameter of the lens, while its diameter is from 30 to 50 mm. allows you to get a lens without breaking the crystal lattice, which increases the efficiency, since in a thick medium, plastic hardens unevenly, with clots and light is lost in them. It is at the indicated permissible boundaries with a given lens thickness that the necessary beam opening is achieved without distortion, and if the lens is thick, it is impossible to produce it without breaking the crystal lattice, which leads to a distortion of the light spot and a decrease in optical efficiency, thus the thickness is more than 1/3 of the lens diameter , unjustified, since it leads to an increase in the consumption of materials, complication of manufacturing technology, appreciation and does not more than have been achieved positive effects.
Если толщина линзы при заданном диаметре менее 1/ 4, то не удается достичь требуемой геометрии луча, так как не происходит раскрытие приходящего луча на минимально требуемые 20° и неправильно сформируется световое пятно.If the thickness of the lens for a given diameter is less than 1/4, then it is not possible to achieve the required geometry of the beam, since the incoming beam does not open at the minimum required 20 ° and the light spot is not formed correctly.
Признаки выполнения ограничителя регулируемым по высоте, верхняя грань которого, формирующего геометрию светового потока, выполнена в виде ломаной линии, расположенной ниже осевой линии светового луча на регулируемую величину «X», обеспечивающую формирование светового пятна на освещаемой поверхности, использование в качестве материала линз термопластичного прозрачного пластика - поликарбоната или полиметилметакрилата, монтаж источника света на одной оптической оси с фокусирующей коллиматорной и собирающей линзами - являются признаками дополнительными направленными на раскрытие основных признаков и способствующие достижению поставленного технического результата, а так же возможность изготовления более компактных, легких и долговечных конструкций, простоту и дешевизну изготовления компонентов конструкции.The signs of the performance of the limiter are height-adjustable, the upper face of which, forming the geometry of the light flux, is made in the form of a broken line located below the axial line of the light beam by an adjustable value “X”, which provides the formation of a light spot on the illuminated surface, using thermoplastic transparent as lens material plastic - polycarbonate or polymethyl methacrylate, mounting a light source on the same optical axis with a focusing collimator and collecting lenses - are recognized additional ones aimed at revealing the main features and contributing to the achievement of the set technical result, as well as the possibility of manufacturing more compact, lightweight and durable structures, simplicity and low cost of manufacturing structural components.
Проведенные патентно-информационные исследования по источникам патентной и научно-технической информации показали отсутствие предложенного в объекте сочетания известных и новых признаков предполагаемого изобретения, что позволяет отнести признаки к существенным и обладающим новизной.Conducted patent information research on the sources of patent and scientific and technical information showed the absence of a combination of known and new features of the proposed invention proposed in the object, which makes it possible to attribute the features to substantial and novel ones.
В связи с тем, что предложенное сочетание признаков не известно из существующего уровня техники и не вытекает из него явным образом и позволяет получить более высокий и даже неожиданный технический результат, при этом неочевидность синергетического эффекта, поскольку только совокупность и взаимосвязь приведенных ранее признаков дает такой положительный эффект, то предлагаемые существенные признаки и их сочетание можно считать имеющими изобретательский уровень.Due to the fact that the proposed combination of features is not known from the existing prior art and does not follow from it explicitly and allows to obtain a higher and even unexpected technical result, the non-obviousness of the synergistic effect, since only the totality and interrelation of the above features gives such a positive effect, the proposed essential features and their combination can be considered as having an inventive step.
Описание осуществления предлагаемого модуля, в том числе на конкретном примере позволяет отнести его к промышленно выполнимым.A description of the implementation of the proposed module, including a specific example, allows it to be attributed to industrially feasible.
На фиг. 1 схематично изображен предлагаемый модуль фары.In FIG. 1 schematically shows the proposed headlight module.
На фиг. 2 схематично изображен источник света смонтированный в полости: а) выполненной в виде усеченного конуса, б) в виде цилиндраIn FIG. 2 schematically shows a light source mounted in a cavity: a) made in the form of a truncated cone, b) in the form of a cylinder
На фиг. 3 схематично изображен ограничитель светового потока.In FIG. 3 schematically depicts a light limiter.
Модуль фары состоит из корпуса 1 смонтированном на радиаторе 2, на котором в корпусе 1 смонтирована фокусирующая коллиматорная линза 3 с установленным светодиодом 4 в полости 5 в виде полусферы (в виде усеченного конуса 6, в виде цилиндра 7) с верхней ее поверхностью выполненной в виде части сферы выпуклой в сторону источника света 8, выполненной на осевой линии в вершине наружной отражающей поверхности 9 фокусирующей коллиматорной линзы 3, ограничитель светового потока 10 и собирающая линза 11. Для охлаждения светодиод 4 смонтирован на радиаторе 2 в корпусе 1. Ограничитель светового потока 10 смонтирован ниже осевой линии устройства на величину «х» на расстоянии от фокусирующей коллиматорной линзой равным 1,0-2,0 фокусного расстояния собирающей линзы для сохранения оптимальных характеристик освещения, без искажения, при сохранении высокого КПД, обеспечивающего заданные параметры освещения поверхности, например, дороги. Наружная поверхность 12 собирающей линзы 11 обращенной в сторону освещаемой поверхности выполнена в виде двух плавно стыкующихся и различных по кривизне поверхностей. Отражающая наружная поверхность 9 фокусирующей коллиматорной линзы 3 как и наружная поверхность 13 этой же линзы, обращенной в сторону освещаемой поверхности, выполнены вогнутыми. Фокусирующая коллиматорная линза 3 и собирающая линза 11 выполнены из термопластичного прозрачного пластика - поликарбоната или полиметилметакрилата. Верхняя грань 14 ограничителя светового потока 10, смонтированного между фокусирующей коллиматорной линзой 3 и собирающей линзой 11 выполнена в виде ломаной линии отстоящей от осевой линии устройства на регулируемую величину «С» зависящую от требуемых условий освещения поверхности.The headlamp module consists of a housing 1 mounted on a
Применение фокусирующей коллиматорной линзы 3 со смонтированным источником света - светодиодом 4 в полости 5, выполненной на осевой линии в вершине фокусирующей коллиматорной линзы 3 и собирающей линзы 11 в конструкции обеспечивают простоту в изготовлении, компактный размер и легкость конструкции, а так же дешевизну изготовления компонентов конструкции, обеспечивая при этом более высокий оптический КПД.The use of a focusing
Предлагаемое устройство работает следующим образом:The proposed device operates as follows:
При подаче напряжения на светодиод 4 он начинает излучать свет в виде купола с углом половинной яркости 120°. Этот свет попадает в полость 5 выполненную в виде полусферы, на осевой линии с наружной отражающей стороны 9 фокусирующей коллиматорной линзы 3, при этом верхняя ее поверхность 8 выполненная в виде части сферы выпуклой в сторону источника света, благодаря своей форме, «вбирает» и фокусирует больше света, чем ровная поверхность, таким образом, выпуклая верхняя поверхность 8 полости - обратная сфера забирает больше света и формирует центральный более яркий круг, позволяет уменьшить мощность источника света, что приводит к снижению потребления электроэнергии, уменьшению радиатора и снижению себестоимости изделия в целом.When voltage is applied to
Свет отражается от наружной отражающей поверхности 9 и распространяется в полости фокусирующей коллиматорной линзы 3, как в световоде, и выходит из нее через наружной поверхности 13, имея при этом световой купол с заданными параметрами и потерями менее 7% светового потока. Часть прошедшего луча попадает на ограничитель светового потока 10, чья верхняя грань 14, выполненная в виде ломанной линии, задает форму светового пятна, испускаемого устройством. На данном этапе отсекается не более 20% светового потока. Далее полученный луч проходит через собирающую линзу 11 зеркально переворачивается в двух плоскостях, выходит через наружную поверхность 12 направленной в сторону освещаемого объекта, и получает на освещаемой поверхности четкую форму свето-теневой границы. Наружная поверхность 12 увеличивает апертуру линзы при сохранении размеров, обеспечивает прохождение большего количества света через нее, позволяет направить и сконцентрировать поток света на освещаемую поверхность, что увеличивает КПД. Именно за счет большой апертуры при относительно малом диаметре линзы и малой толщины собирающей линзы (менее 1/3 ее диаметра) оптические потери составляют менее 5%. В результате получается световой луч необходимой сложной формы, с четкой свето-теневой границей, и потерями на формирование луча не более 32%. Радиатор 2 обеспечивает охлаждение светодиода 4 и надежную продолжительную его работу.The light is reflected from the outer reflecting
Таким образом повышаются технологические возможности модуля фары связанные с обеспечением более высокого оптического КПД и повышением эффективности освещения поверхности, с одновременным уменьшением габаритов и массы при снижении затрат на его изготовление.Thus, the technological capabilities of the headlamp module are increased, which are associated with providing higher optical efficiency and increasing the efficiency of surface illumination, while reducing dimensions and weight while reducing the cost of its manufacture.
В настоящее время на предприятии изготовлен опытный образец устройства, который в настоящее время в лабораторных условиях проходит опытные испытания. Предварительные результаты испытаний положительные. После проведения комплексных испытаний будет принято решение о производстве предлагаемых устройств.At present, a prototype device has been manufactured at the enterprise, which is currently undergoing pilot tests in the laboratory. Preliminary test results are positive. After conducting complex tests, a decision will be made on the production of the proposed devices.
Claims (4)
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017102076A RU2017102076A (en) | 2017-01-23 | 2017-01-23 | Headlight module |
| RU2017102076 | 2017-01-23 | ||
| PCT/RU2017/000686 WO2018135968A1 (en) | 2017-01-23 | 2017-09-21 | Headlight module |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2720480C1 true RU2720480C1 (en) | 2020-04-30 |
Family
ID=62908285
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017102076A RU2017102076A (en) | 2017-01-23 | 2017-01-23 | Headlight module |
| RU2018140918A RU2720480C1 (en) | 2017-01-23 | 2017-09-21 | Headlamp module |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017102076A RU2017102076A (en) | 2017-01-23 | 2017-01-23 | Headlight module |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (2) | RU2017102076A (en) |
| WO (1) | WO2018135968A1 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109099330B (en) * | 2018-08-17 | 2023-08-18 | 江西科技师范大学 | Ultra-remote LED flashlight |
| CN112013348A (en) * | 2019-05-29 | 2020-12-01 | 华域视觉科技(上海)有限公司 | Car light optical system adopting small-opening thick-wall focalizer and flexible light guide sheet |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2017178C1 (en) * | 1991-05-28 | 1994-07-30 | Санкт-Петербургский институт точной механики и оптики | Monochromatic lens |
| RU2094255C1 (en) * | 1994-11-23 | 1997-10-27 | Акционерное общество "Завод Автосвет" | Projector-type headlight of vehicle |
| US20020080615A1 (en) * | 2000-12-22 | 2002-06-27 | Thomas Marshall | LED collimation optics with improved performance and reduced size |
| US20080030974A1 (en) * | 2006-08-02 | 2008-02-07 | Abu-Ageel Nayef M | LED-Based Illumination System |
| JP2011232606A (en) * | 2010-04-28 | 2011-11-17 | Univ Of Tokyo | Optical element and imaging apparatus |
| US20120300469A1 (en) * | 2009-12-21 | 2012-11-29 | Martin Professional A/S | Light Collector With Extended Center Lens |
| RU2475382C2 (en) * | 2008-10-30 | 2013-02-20 | Фольксваген Аг | Method of controlling automotive system of headlamps and system of headlamps to this end |
| RU2597206C1 (en) * | 2012-07-19 | 2016-09-10 | Валео Визьон Бельжик | Device for emitting light beam and head light of, in particular vehicle, comprising said device |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9156395B2 (en) * | 2013-01-08 | 2015-10-13 | Ford Global Technologies, Llc | Low profile highly efficient vehicular LED modules and headlamps |
-
2017
- 2017-01-23 RU RU2017102076A patent/RU2017102076A/en unknown
- 2017-09-21 RU RU2018140918A patent/RU2720480C1/en active
- 2017-09-21 WO PCT/RU2017/000686 patent/WO2018135968A1/en not_active Ceased
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2017178C1 (en) * | 1991-05-28 | 1994-07-30 | Санкт-Петербургский институт точной механики и оптики | Monochromatic lens |
| RU2094255C1 (en) * | 1994-11-23 | 1997-10-27 | Акционерное общество "Завод Автосвет" | Projector-type headlight of vehicle |
| US20020080615A1 (en) * | 2000-12-22 | 2002-06-27 | Thomas Marshall | LED collimation optics with improved performance and reduced size |
| US20080030974A1 (en) * | 2006-08-02 | 2008-02-07 | Abu-Ageel Nayef M | LED-Based Illumination System |
| RU2475382C2 (en) * | 2008-10-30 | 2013-02-20 | Фольксваген Аг | Method of controlling automotive system of headlamps and system of headlamps to this end |
| US20120300469A1 (en) * | 2009-12-21 | 2012-11-29 | Martin Professional A/S | Light Collector With Extended Center Lens |
| JP2011232606A (en) * | 2010-04-28 | 2011-11-17 | Univ Of Tokyo | Optical element and imaging apparatus |
| RU2597206C1 (en) * | 2012-07-19 | 2016-09-10 | Валео Визьон Бельжик | Device for emitting light beam and head light of, in particular vehicle, comprising said device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2017102076A (en) | 2018-07-23 |
| RU2017102076A3 (en) | 2018-07-23 |
| WO2018135968A1 (en) | 2018-07-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11085603B2 (en) | Motor vehicle headlight module for emitting a light beam | |
| KR20240024155A (en) | Lighting system for motor vehicle headlight | |
| US11378244B2 (en) | Headlight apparatus | |
| JP5361289B2 (en) | Floodlight module for vehicle headlights | |
| CN105066062B (en) | Light guide column and vehicle lamp using same | |
| KR100860609B1 (en) | Lamp assembly | |
| CN88100325A (en) | light signaling device | |
| CN107893967A (en) | Car lamp projection unit, car lamp assembly and automobile | |
| WO2023019640A1 (en) | Adb high and low beam integrated vehicle lamp illumination module and vehicle lamp | |
| EP3591453A1 (en) | Zoom lamp lens group | |
| JP2021506066A (en) | Projection device for floodlights for automatic vehicles | |
| KR20180094581A (en) | Light collimation and projection optical system with full angle range for lamp of car, car lamp with the same | |
| RU2720480C1 (en) | Headlamp module | |
| KR101950749B1 (en) | Lens for head lamp of vehicle | |
| WO2023070793A1 (en) | Imaging lens group, vehicle lamp, and vehicle | |
| CN110553213B (en) | Light source module | |
| CN209013099U (en) | A far and near light lens module without baffle switching | |
| CN108692274B (en) | Light module for a motor vehicle headlight | |
| EP4256227B1 (en) | Optical system for an automotive headlamp | |
| CN207080826U (en) | A compound total reflection LED spotlight lens | |
| CN209839953U (en) | Lighting device with multiple operating condition | |
| JP2021503699A (en) | Vehicle light lighting system, vehicle light assembly and vehicle | |
| KR20110059149A (en) | Condensing Lens for LEDs | |
| CN109973926B (en) | Lighting device for a motor vehicle | |
| EP3356875B1 (en) | Led module with output lens |