Оптический цельнопрессованный элемент фонаря

,ЯО 136142 ОЮЗ СОВЕТСНИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 1511 4 Е 21 7 5/00 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Научно-исследовательский и экспериментальный институт автомобильного электрооборудования и автоприборов(57) Изобретение относится к конструкции оптического цельнопрессованного элемента фонаря и направленона повышение КЦЦ при сохранении технологичности его изготовления. Опти- . ческий элемент фонаря состоит из выпуклого преломлятеля 1 и вогнутого, окаймляющего преломлятель, отражателя 2, выполненных на общем несущем слое в виде диоптрических 5,6 и катадиоптрических 7 призматических элементов. Лучи 10, 11 источника света, размещенного в фокусе Р, преобразуются в близкое к параллельному оси 00 излучение дисковой линзой 3 центральной части преломлятеля 1 и отражателем 2 соответственно, при этом на пути к отражателю 2 лучи 11 пересекают периферическую часть преломлятеля 1, образующую кольцевую линзу 4. Возможны различные сочетания оптичес1361420 кой силы линзы 4 и формы отражателя2, Конфигурация несущего слоя и проФиль призматических элементов 5 ьбь 7обеспечивают. возможность прессования оптического элемента в виде отдельной (цельнопрессованной) детали. Изобретение относится. к светотехнике и может быть использовано в качестве оптического элемента - коллиматора в осветительных и светосигнальных-приборах, например в автотранспортных фонарях.Цель изобретения - повышение КПДпри сохранении технологичности изготовления оптического элемента Фонаря.На фиг. 1 изображен профиль оптического элемента фонаря с коническимотражателем; на фиг. 2 - профиль оптического элемента с параболоиднымотражателем; на Фиг. 3 - разрез А-Ана фиг. 2; на Фиг, 4 - разрез Б-Б нафиг.2.Оптический элемент (Фиг.,1) представляет собой монолитную цельнопрессованную деталь из прозрачн 9 й пластмассы или стекла произвольного цвета,на общем несущем слое которой выполнены соосные (ось 00 ) выпуклый(при виде спереди) преломлятель 1 иокаймляющий его вогнутый отражатель2, рассчитанные относительно некоторого фокуса Р на оси 00 - точкиразмещения источника света. Преломпятель 1 имеет угол охватасвыше180 и состоит из собирающих линздисковой 3 и кольцевой 4, переднийкрай которой совпадает с внешним диаметром линзы 3, а задний - с внутренним диаметром отражателя 2. Дляуменьшения толщины линзы 3 и 4 содержат диоптические кольца Френеля 5и 6 соответственно, отражатель 2 состоит из призматических колец 7 полного внутреннего отражения (катадиоптрических),Линза 3 соосна с общей осью 00оптического элемента и предназначена для уменьшения расходимости луВ связи с тем, что отражатель 2 выполнен в виде элемента полного внутреннего отражения, устройство не требует нанесения зеркального покрытия на его рабочую поверхность,2 эп. ф-лы, 4 ил,2чей, исходящих иэ точки Рь относительно этой оси. Профиль кольцевой линзы 4 в меридиональной плоскости имеет оптическую ось . Щь проходящую под угломк оси 00 порядка 60 - 90 ь, Линза 4 предназначена для концентрации падающего на нее из точки Р излучения на отражателе 2. Если 10 расстояние Щ равно Фокусному расстоянию линзы 4, т,е. лучи, исходящие из точки Рь после преломления линзой 4, параллельны конической поверхности, образуемой вращением оси 15 Щ относительно осн 00 , то несущийслой отражателя 2 имеет форму боковой поверхности усеченного конуса с углом конусности /2. Катадиоптрические кольца 7 представляют в про Филь равнобедренные треугольники,основания которых примыкают к несущему слою, задняя поверхность которого является для колец 7 поверхностью полного внутреннего отражения. Боко 2 Б. вые стороны треугольников образуютвходные и выходные преломляющие грани колец 7 и составляют с основанием Угол Ц/2- Ф ь где оп лежит в пРеделах, определяемых соотношением:ЗО Гпзп Ч/2+сов - соэЮ/20(ц ь"ьГпвссв 42 - ввпЮввпЧ/2 Зб где п - показатель преломления.Левая часть неравенства (1) диктуется технологическими соображениями; Формующие части пресс-формы недолжны иметь отрицательных уклонов.40 Правая часть неравенства (1) является следствием требования, чтобы уголпадения лучей на отражающую грань колец 7 был больше угла полного внутреннего отражения. Для уменьшения по"3 136420 4терь излучения на стыках колец 7 ре- две основные части. Первая часть соскомендуется следующее значение толщи- тоит из лучей 10, освещающих линзу 3ны Ь несущего слоя: и преобразуемых ею.(а также с помощьюдополнительной линзы 9) в направлен 1 - д У С(/2-г)1,Я 5ное излучение, параллельное оси 00(2)Вторая часть потока состоит из лучей11, освещающих кольцевую линзу 4,которая направляет их под угломк оси 00 , и преобразованных в направленное вдоль оси 00 излучениеугол падения лучей на отражающуюотражателем 2. Небольшой поток лучейгрань колец 7;12 падает непосредственно на катадиБ - ширина колец 7.оптрический элемент 8 отражателя 2,При Уи выполнении соотношене преобразуясь преломлятелем 1. соз (- К)где у = ./2 - с+ агсз хи --п ляет его эксплуатировать без защитного стекла, выходное отверстие лин. зы 3 без дополнительной линзы перек" рывает "слепое" отверстие отражателя 2, Небольшая конусность (330 --60 ) держателя линзы 3 задается изтехнологических соображений для об 55 легчения прессования,Форма несущего слоя предлагаемых оптических элементов, а также распо ложение и конструкция диоптрических ния (2) потери света между смежнымикольцами 7 исключаются полностью.При Ц +90 о (и / О) потери исключаются при любой толщине несущегослоя П, требования формулы (2)(Ь-э О) в этом случае излишни.Связь толщины несущего слоя преломлятеля 1 с размерами диоптрических колец Френеля 5 и 6 менее жесткая и выбирается лишь из соображенийпрочности и светофильтрующих свойствцветного оптического элемента. Дляисключения отрицательных уклоновкольца 6 передней (от оси Щ) частикольцевой линзы 4 должны быть выпол- .нены с внутренней, а задней части -с внешней стороны несущего слоя линзы с соответствующим изменением знака кривизны несущего слоя, при этомнормали Б и Б" к преломляющимповерхностям колец 6 образуют с осьюЩ угол меньший (90 - ).В области сочленения отражателя2 с преломлятелем 1 может быть выполнено катадиоптрическое кольцо 8,профиль которого отличается от профиляколец 7 в расчете на преобразованиелучей, не перекрываемых преломлятелем.Оптический элемент в фонаре до"полняется оптическим элементом 9,выполняющим роль защитного стекла ирассеивателя, Центральная часть егоможет быть выполнена в виде собирающей линзы, дополняющей линзу 3 доколлиматора с выходным отверстием,полностью перекрывающим осевое от-.верстие отражателя 2. Линза 3 можетиметь нулевую оптическую силу и выполнять роль светофильтра для лучей,падающих на линзу бесцветного оптического элемента 9,Световой поток источника, помещенного в точке У, разделяется на Оптический элемент по фиг. 2-4 отличается от описанного тем, что отражатель 2 выполнен в форме параболоида, а периферическая часть преломлятеля 1 имеет нулевую оптическую силу и выполняет фактически роль держателя дисковой линзы Френеля 3 и роль светофильтра для лучей, идущих иэ фокуса У на отражатель. Отражатель имеет с задней стороны несущего слоя радиально ориентированные катадиоптрические элементы 13,форма которых показана на фиг, 3 и 4, Отражающие грани 14 каждого элемента 13 образуют в каждом сечении, перпендикулярном ребру 15 их пересечения, прямой двухгранный угол полного внут реннего отражения, ребро 15 параллельно передней поверхности несущего слоя, совмещающей в себе функции входной и выходной преломляющей грани каждой призмы 13, Отражатель 2 (фиг.2-4) выгодно отличается отсутствием потерь на Френелевское отражение. Действительно, лучи 16, отраженные передней поверхностью отража" теля 2, совпадают по направлению с лучами 17, отраженными гранями 14 каждой призмы, а благодаря наличию светофильтра 4 имеют общую с ними окраску. Передняя поверхность оптического элемента гладкая, что позво 20 25 30 35 40 45и катадиоптрических элементов 57 и 13 обеспечивают постоянный знак проекции на ось 00 нормали И в любой точке передней или задней поверх 5 ности оптического элемента (положительный для передней и отрицательный для задней), исключающий отрицатель" ные уклоны формуемых поверхностей, что позволяет получить цельнопрессо ванный оптический элемент с помощью простой матрицы и пуансона. Это отличает предлагаемое решение от других известных Коллиматоров где высокий К 1 Щ при большом световом от верстии также обеспечивается без использования зеркальных покрытий.Кроме того, существенное преимущество коллиматора по фиг, 1 - это его небольшие осевые габариты.20 Использование изобретения наиболее эффективно при массовом производстве путем прессования оптического элемента, например, для фонарей 25 транспортных средств, Фонарь ,фиг,1)(с дополнительным оптическим элементом 9, выполненным из бесцветного материала, повышает цветовую контрастность световых сигналов (цвет кото рых определяется цветом основного оптического элемента) в условиях внешней засветки, Кроме фонарей,такая схема может. быть рекомендована для использования в светофорах. Формула изобретения 1. Оптический цельнопрессованный элемент фонаря, содержащий вогнутый отражатель и выпуклый преломлятель с центральной дисковой частью и боковой частью, оптически связанной с отражателем, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения КПД при сохранении технологичности, боковая часть выполнена в виде кольцевой собирающей линзы, оптическая ось которой пересекает. отражатель и составляет острый угол с оптической осью элемента, при этом нормаль к Внешней поверхности кольцевой линзы в любой ее точке имеет положительную проекцию на оптическую ось элемента, а к внутренней - отрицательную.2. Элемент фонаря по п.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что часть обеих поверхностей собирающей линзы выполнена в виде диоптрических колец Френеля, причем на внешней поверхности кольца примыкают к отражателю, а на внутренней - к центральной части преломлятеля.3, Элемент фонаря по пп,1 и 2, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что фокус кольцевой линзы лежит на оптической оси элемента, а отражатель выполнен в виде катадиоптрических колец Френеля н имеет коническую форму поверхности несущего слоя.1361420 6 Составитель И.За Техред И.Попович Редактор Н,Бобко ектор С.Шекм аказ 6214/4 писн омит и от д.4/5 а Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4 Тирах 466 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Р