АВТОМОБИЛЬНЫЙ МОДУЛЬ ОСВЕЩЕНИЯ

Полезная модель относится главным образом к модулям и блокам осветительного оборудования, а именно к блокам фар транспортного средства.
Уровень техники
В обычно используемых фарах транспортного средства задействовано множество компонентов (например, источник света, коллектор и распределитель света). Пример конструкции фары представлен в патенте США №7410282 (опубл. 12.08.2008), который может быть выбран в качестве ближайшего аналога. Известные конструкции фар имеют ограничения по габаритам, связанные с формой линзы, необходимой для требуемого режима освещения (например, дальний или ближний свет). Также недостатком известных фар является коэффициент светопередачи, который не превышает 50%. Соответственно, такие фары требуют значительного расхода энергии. Таким образом, традиционные фары не имеют низкого профиля и не обладают высоким коэффициентом светопередачи.
Раскрытие полезной модели
Техническим результатом полезной модели является повышение коэффициента светопередачи и одновременно обеспечение универсальности конструктивной формы осветительных приборов транспортного средства.
Согласно одному аспекту представлен модуль освещения для транспортного средства, который включает в себя линзу, имеющую несколько линзовых элементов ближней зоны, входную поверхность и выходную поверхность; а также светодиодный источник света, который направляет световой поток через входную поверхность и наружу через выходную поверхность, причем несколько линзовых элементов выполнены с возможностью передавать направленный свет от выходной поверхности, составляющий по меньшей мере 60% от падающего света. Модуль освещения может содержать три линзовых элемента с различными фокусными расстояниями.
Источник света и выходная поверхность линзы вместе задают глубину модуля, которая может составлять не более приблизительно 50 мм или не более приблизительно 25 мм.
Выходная поверхность линзы может иметь по существу круговую форму или по существу прямоугольную форму.
Выходная поверхность линзы может содержать множество оптических элементов, расположенных таким образом, чтобы концентрировать световой поток в поток ближнего света или дальнего света. Результирующий световой поток может быть использован для таких автомобильных осветительных приборов, как: противотуманные фары, фары ближнего и дальнего света, фары статического освещения боковых зон и дневные ходовые огни.
В другом варианте представлен автомобильный блок фар, который содержит корпус, содержащий в себе несколько вышеописанных модулей освещения, причем корпус может иметь форму на основе прямоугольного параллелепипеда.
Каждый модуль освещения может иметь три линзовых элемента ближней зоны с различными фокусными расстояниями.
Глубина модуля освещения, задаваемая источником света и выходной поверхностью линзы каждого модуля освещения, может составлять не более приблизительно 50 мм или не более приблизительно 25 мм.
Выходная поверхность линзы каждого модуля освещения может иметь по существу круговую форму или по существу прямоугольную форму.
Выходная поверхность линзы каждого модуля освещения может содержать множество оптических элементов, задающих форму направленного светового потока.
Отношение высоты корпуса к его ширине может составлять приблизительно 1:8 или приблизительно 1:4. Более конкретно, корпус может иметь высоту приблизительно 20-55 мм, ширину приблизительно 150-200 мм и глубину приблизительно 20-55 мм.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 представлен вид спереди в перспективе автомобильного модуля освещения с линзами, имеющими практически прямоугольную выходную поверхность;
На Фиг. 1A изображен вид сзади в перспективе автомобильного модуля освещения с Фиг. 1;
На Фиг. 1B изображен вид в разрезе по линии IB-IB автомобильного модуля освещения с Фиг. 1;
На Фиг. 1C изображен вид в разрезе по линии IC-IC автомобильного модуля освещения с Фиг. 1;
На Фиг. 2 представлен вид спереди в перспективе автомобильного модуля освещения с линзами, имеющими практически круговую выходную поверхность;
На Фиг. 2A изображен вид сзади в перспективе автомобильного модуля освещения с Фиг. 2;
На Фиг. 2B изображен вид в разрезе по линии IIB-IIB автомобильного модуля освещения с Фиг. 2;
На Фиг. 2 изображен вид в разрезе по линии IIC-IIC автомобильного модуля освещения с Фиг. 2;
На Фиг. 3 представлен вид спереди в перспективе автомобильного блока фары, имеющего пару автомобильных модулей освещения с практически прямоугольной выходной поверхностью;
На Фиг. 3A изображен перспективный вид сзади автомобильного блока фары с Фиг. 3;
На Фиг. 3B изображен вид в разрезе по линии IIIB-IIIB автомобильного блока фары с Фиг. 3;
На Фиг. 3C изображен вид в разрезе по линии IIIC-IIIC автомобильного блока фары с Фиг. 3;
На Фиг. 4 представлен вид спереди в перспективе автомобильного блока фары, имеющего пару автомобильных модулей освещения с практически круговой выходной поверхностью;
На Фиг. 4A изображен вид сзади в перспективе автомобильного блока фары с Фиг. 4;
На Фиг. 4B изображен вид в разрезе по линии IVB-IVB автомобильного блока фары с Фиг. 4;
На Фиг. 4C изображен вид в разрезе по линии IVC-IVC автомобильного блока фары с Фиг. 4.
Осуществление полезной модели
Термины «верхний», «нижний», «правый», «левый», «задний», «передний», «вертикальный», «горизонтальный» и их производные, использованные в описании, относятся к расположению устройства, изображенного на Фиг. 1. Однако необходимо понимать, что элементы устройства могут иметь и другие ориентации, если явно не указано иное. Также следует понимать, что конкретные устройства и процессы, изображенные на сопроводительных чертежах и описанные далее, приведены в качестве примера реализации концепции полезной модели. При этом конкретные размеры и прочие физические характеристики, относящиеся к описанным вариантам воплощения, не должны рассматриваться в качестве ограничения, если явно не указано иное.
На Фиг. 1-1C изображен автомобильный модуль 10 освещения с линзой 11 согласно одному аспекту полезной модели. Линза 11 имеет множество линзовых элементов 12 ближней зоны, входную поверхность 16 (см. Фиг. 1A) и выходную поверхность 18 (см. Фиг. 1). Как показано, выходная поверхность 18 линзы 11 может иметь по существу прямоугольную форму, а входная поверхность 16 - по существу круговую форму. Кроме того, наружные стенки линзы 11 могут иметь форму, соответствующую входной поверхности 16 и выходной поверхности 18. Кроме того, линза 11 может быть изготовлена из оптически прозрачного материала, например, поликарбоната, стекла или других прозрачных материалов с высоким оптическим качеством и возможностью соблюдения жестких допусков при изготовлении. Линзовые элементы 12 ближней зоны, входная поверхность 16 и выходная поверхность 18 встроены в линзу 11. Следовательно, линзу 11 обычно изготавливают из единой цельной заготовки материала.
На Фиг. 2-2C представлен автомобильный модуль 20 освещения с линзой 21 согласно другому аспекту полезной модели. Линза 21 имеет множество линзовых элементов 22 ближней зоны, входную поверхность 26 (см. Фиг. 2A) и выходную поверхность 28 (см. Фиг. 2). Как показано, и выходная поверхность 28, и входная поверхность 26 линзы 21 могут иметь по существу круговую форму. Наружные стенки линзы 21 могут также иметь такую форму, чтобы подходить к круговым входной и выходной поверхностям 26 и 28 соответственно. Линза 21 может быть изготовлены из оптически прозрачного материала, например, поликарбоната, стекла или других прозрачных материалов с высоким оптическим качеством и возможностью соблюдения жестких допусков при изготовлении. Линзовые элементы 22 ближней зоны, входная поверхность 26 и выходная поверхность 28 встроены в линзы 12. Следовательно, линзу 21 обычно изготавливают из единой цельной заготовки материала.
Оба автомобильных модуля 10, 20 освещения имеют светодиодный (LED) источник 14, 24 света (см. Фиг. 1B, 2B), который направляет падающий световой поток через входную поверхность 16, 26 и наружу через выходную поверхность 18, 28. Светодиодный источник 14, 24 света может быть выбран из различных светодиодных технологий, включая и те светодиоды, длины волн излучения которых не соответствуют белому диапазону. Как показано на Фиг. 1B и 2B, светодиодный источник 14, 24 может быть установлен на линзы 11, 21 или соединен с ними в непосредственной близости к входной поверхности 16, 26 соответственно. Таким образом, падающий свет от светодиода 14, 24 направлен через входную поверхность 16, 26.
Как показано на Фиг. 1-1C и Фиг. 2-2C, множество линзовых элементов 12, 22 ближней зоны имеют такую конфигурацию, чтобы передавать от выходной поверхности 18, 28 линз 11, 21 направленный световой поток 13, 23, содержащий по меньшей мере 60% света, падающего от светодиодного источника 14, 24. В данной конструкции относительно мало элементов приводит к потере интенсивности света. Падающий свет от светодиодного источника 14, 24 направлен непосредственно на входную поверхность 16, 26. После этого световой поток направляется и концентрируется множеством линзовых элементов 12, 22 ближней зоны внутри линз 11, 21. Других поверхностей, которые бы отражали направленный световой поток (что обычно приводит к потере 10-20% интенсивности), нет. Таким образом, общий коэффициент светопередачи автомобильных модулей 10, 20 освещения превышает 60%.
Линзовые элементы 12, 22 автомобильных модулей 10, 20 освещения также задействованы для концентрации падающего света от светодиодных источников 14, 24. Падающий свет от светодиодных источников 14, 24 обычно имеет ламбертовский характер со значительным рассеянием во всех направлениях. Другими словами, свет излучается и распространяется от источника во всех направлениях (с углом около 180 градусов). Линзовые элементы 12, 12 ближней зоны встроены в линзы 11, 12 и служат для концентрации падающего света от светодиодных источников 14, 24. Каждый линзовый элемент 12, 22 может иметь такое фокусное расстояние, которое отличается от фокусных расстояний других линзовых элементов 12, 22. В связи с этим элементы 12, 22 могут в совокупности концентрировать падающий свет от светодиодных источников 14, 24. При данной конструкции линз 11, 21 и линзовых элементов 12, 22 возможны коллимационные уровни менее 10 градусов.
Как показано на Фиг. 1-1C и 2-2C, автомобильные модули 10 и 20 освещения могут иметь множество оптических элементов 19, 29 расположенных вдоль выходной поверхности 18, 28 линз 11, 21. Оптические элементы 19, 29 создают направленный световой поток 13, 23 определенной формы и направленности, в зависимости от применения модуля 10, 20 освещения. Например, оптические элементы 19, 29 могут быть сконфигурированы так, чтобы сформировать излучение, подходящее для использования в качестве ближнего света, то есть с широким диапазоном направленности излучения, направленным относительно близко к автомобильному модулю 10, 20 освещения, если он применяется в качестве фары ближнего света транспортного средства. В качестве другого примера, оптические элементы 19, 29 могут быть сконфигурированы для формирования светового потока 13, 23, подходящего для использования в качестве дальнего света, то есть с узким диапазоном направленности излучения, направленным от транспортного средства по сравнению с ближним светом фар. Кроме того, оптические элементы 19, 29 могут иметь такую конфигурацию внутри модулей 10, 20 освещения, чтобы формировать световой поток 13, 23, подходящий для использования в качестве противотуманных фар, фар ближнего и дальнего света, фар статического освещения боковых зон и дневных ходовых огней.
Автомобильные модули 10, 20 освещения могут быть оптимизированы с точки зрения возможного компромисса между коэффициентом светопередачи и углом коллимации. Конструкция линз 11, 21 с одним элементом 12, 22 в ближней зоне, как правило, демонстрирует меньший коэффициент светопередачи (например, 50% или менее). Это выполняется для некруглых линзовых элементов, таких как линзовые элементы 12 ближней зоны. С другой стороны одиночный линзовый элемент ближней зоны может направлять падающий свет ламбертовского характера от светодиодного источника 14 вниз до приблизительно 3 градусов.
Помимо обеспечения такого преимущества, как большой угол коллимации, особенно для дальнего света, полезным может быть такое выполнение линз 11, 21 с множеством линзовых элементов 12, 22, чтобы увеличивать коэффициент светопередачи. Предпочтительно встраивать в линзы 11, 21 три или более линзовых элемента 12, 22 ближней зоны для достижения светопередачи до 65% или даже более с уровнем коллимации 5 градусов или менее. Тем не менее, некоторые применения не предъявляют жестких требований к углу коллимации в автомобильных фарах. Например, для фар и дневных ходовых огней требуется угол коллимации в диапазоне от 6 до 8 градусов и менее 10 градусов соответственно. Следовательно, для увеличения коэффициента светопередачи можно использовать больше линзовых элементов 12, 22 в модулях 10, 20 освещения, если они используются в этих целях (например, противотуманные фары и дневные ходовые огни).
Использование множества линзовых элементов 12, 22 автомобильных модулей 10, 20 освещения обеспечивает большую степень универсальности конструкции, особенно для- низкопрофильных конфигураций. Модули освещения, имеющие линзы с выходными поверхностями некруглой формы, как правило, характеризуются значительной потерей эффективности светопередачи. В данном случае, если в линзы 11, 21 встроено несколько линзовых элементов 12, 22 (часто с различными фокусными расстояниями), это значительно улучшает коэффициент светопередачи модулей 10, 20 освещения без значительной потери угла коллимации, необходимого для конкретной цели, например, для автомобильных фар. Следовательно, возможно изготовление низкопрофильных конструкций модулей 10, 20 (т.е. с малым отношением высоты к ширине).
Кроме того, использование конструкции единой детали для линз 11, 21 со встроенными линзовыми элементами 12, 22 обеспечивает модули 10, 20 с более короткими профилями по глубине (в направлении от выходных поверхностей 18, 28 к входным поверхностям 16, 26). Светодиодные источники 14, 24 должны быть установлены только в углублениях линз 11, 21, не отделенных от входных поверхностей 16, 26 какими-либо другими компонентами. В предпочтительных конфигурациях модулей 10, 20, профиль глубины составляет приблизительно 50 мм или менее от выходных поверхностей 18, 28 до светодиодных источников 14, 24; ширина составляет приблизительно 80-90 мм, а высота около 40-45 мм. Еще более предпочтительным профилем глубины модулей 10, 20 является значение приблизительно 25 мм или менее; ширина около 80-90 мм, а высота около 20 25 мм. Однако следует понимать, что приемлемы и другие низкопрофильные конфигурации для модулей 10, 20 с размерами, отличающимися от изложенных выше примеров.
На Фиг. 3-3C изображен автомобильный блок 40 фары согласно другому аспекту полезной модели, который имеет пару смежных модулей 52, 54 освещения. Модули 52, 54 могут иметь конфигурацию фар ближнего или дальнего света. Каждый модуль 52, 54 имеет линзы 41 и светодиодный источник 44, который направляет падающий свет от источника 44 через линзы 41. Как показано, выходная поверхность 48 линз 41 имеет по существу прямоугольную форму, а входная поверхность 16 имеет по существу круговую форму. Кроме того, каждая линза 41 имеет множество линзовых элементов 42 ближней зоны. Эти линзовые элементы 42 сконфигурированы на передачу от выходной поверхности 48 линзы 41 направленного светового потока 43, содержащего по меньшей мере 60% падающего света от светодиодного источника 44. Следует понимать, что модули 52 и 54 ближнего и дальнего света, используемые в автомобильном блоке 40, могут иметь конфигурацию, аналогичную автомобильному модулю 10 освещения, изображенному на Фиг. 1-1C (например, линзы 41 могут содержать три линзовых элемента 42).
Аналогичным образом автомобильный блок 60 фар согласно другому аспекту полезной модели изображен имеющим пару смежных модулей 72, 74 освещения соответственно, как показано на Фиг. 4-4C. Модули 72, 74 могут также иметь конфигурацию фар ближнего или дальнего света. Каждый модуль 72, 74 имеет линзу 61 и светодиодный источник 64, который направляет падающий свет через линзу 61. Как выходная поверхность 68, так и входная поверхность 66 линзы 61, имеют практически круговую форму. Кроме того, каждая линза 61 имеет несколько линзовых элементов 42 ближней зоны (подобно элементам 42, см. Фиг. 3-3C). Эти линзовые элементы 62 имеют такую конфигурацию, чтобы передавать от выходной поверхности 68 линз 61 направленный световой поток 63, составляющий по меньшей мере 60% падающего света от светодиодного источника 64. Кроме того, модули 72 и 74 ближнего и дальнего света, используемые в автомобильном блоке 60, могут иметь конфигурацию, аналогичную автомобильному модулю 20 освещения, изображенному на Фиг. 2-2C (например, линзы 61 могут содержать три линзовых элемента 62).
Как изображено на Фиг. 3, 3A и Фиг. 4, 4A, блоки 40, 60 фар имеют корпус 50, 70 для размещения модулей 52, 54 и 72, 74 соответственно. Корпус 50, 70 может иметь форму по существу прямоугольного параллелепипеда, имеющего ширину 50w, 70w; высоту 50h, 70h; и глубину 50d, 70d. Корпус 50, 70 может быть изготовлен из различных материалов, известных в автомобилестроении. Однако поверхность, задаваемая шириной (50w, 70w) и высотой (50h, 70h) корпуса 50, 70 должна быть прозрачной, чтобы позволить направленному световому потоку 43, 63 выходить из корпуса согласно предназначению прибора (например, направленный световой поток ближнего или дальнего света и т.д.).
На Фиг. 3-3C и 4-4C также изображены автомобильные блоки 40 и 60 с модулями 52, 54 и 72, 74, в которых несколько оптических элементов 49, 69 расположено вдоль выходной поверхности 48, 68 линз 41, 61. Оптические элементы 49, 69 обеспечивают направленный световой поток 43, 63 определенной формы и направленности, например, для ближнего или дальнего света. Кроме того, оптические элементы 49, 69 могут иметь такую конфигурацию внутри модулей 52, 54 и 72, 74 освещения, чтобы формировать световой поток 43, 63, подходящий для использования в качестве противотуманных фар, фар ближнего и дальнего света, фар статического освещения боковых зон и/или дневных ходовых огней, в зависимости от требуемого применения. Предпочтительно, чтобы эти корпуса 50, 70 имели такие размеры, а модули 52, 54 и 72, 74 такую конфигурацию, чтобы отношение высоты к ширине корпуса составляло приблизительно 1:8. Более предпочтительно, чтобы это соотношение для корпуса 50, 70 составляло приблизительно 1:4. Кроме того, к этому корпус 50, 70 может иметь следующие размеры: высота 50h, 70h приблизительно 20-55 мм; ширина 50w, 70w приблизительно 150-200 мм; и глубина 50d, 70d приблизительно 20-55 мм.
Необходимо отметить, что описанные выше варианты реализации являются иллюстративными, и возможны другие конфигурации. Например, линзы 11, 21, используемые в модулях 10, 20, могут иметь линзовые элементы 12, 22 ближней зоны с постоянно меняющимися фокусными расстояниями. Такая конфигурация аналогична описанной конфигурации с несколькими линзовыми элементами ближней зоны. В качестве другого примера, выходные поверхности 18, 28 линз 11, 21 могут иметь различные формы, при условии, что они смогут вместить несколько линзовых элементов 12, 22 ближней зоны. Также следует понимать, что блоки 40, 60 фар могут содержать различное количество модулей 52, 54, 72, 74 различной формы согласно требуемой функциональности фар. Например, блоки 40, 60 фар могут иметь несколько низкопрофильных модулей 52, 54, 72 и/или 74 для выполнения осветительных или сигнальных функций (например, функция ближнего света с двумя модулями 52 освещения). Таким образом, блоки 40, 60 фар могут содержать два набора модулей освещения, каждый из которых предназначен для выполнения функции ближнего и дальнего света.