TWI228580B - Discharge lamp and headlight for a motor vehicle - Google Patents

Description

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本發明係關於一電動車之一放電燈以及一頭燈。 長久以來，汽車上除了使用白熱燈之外，用於電動車照 明的放電燈之使用亦逐漸增加。在習知的放電燈中，發出 極強光線的氣體放電，是在兩個電極之間的一密閉放電管 中產生。 & 一放電燈通常包括一燈座、包含放電管的一發光體以及 一外部燈泡。燈座的功能是支撐發光體、讓燈定位以及在 頭燈内使燈接觸電力。光線實際是在放電管中產生的。通 常在該放電管身圍會配置一外部玻璃燈泡。此燈泡的功能 係濾除其所發光線中的紫外線。 裝 訂

線 一電動車頭燈包括一反射器，以及透過一開口凸出至該 反射益内部的一燈。此燈係由其燈座精確定位於該反射器 之一支架中，使該放電管能配置於一精確定義之位置上。 所發射之光線照在该反射器的表面。由此產生一頭燈光束 ’由於該反射器表面之形狀，故其光束係朝前方放射。對 此種頭燈光束’取決於所需執行的照明功能而有不同的規 格存在。因此，譬如近照光束就必須展現非對稱式的光線 分佈’在實質上水平的方向上有一清楚區隔的明/暗斷差， 讓迎面來車不致受強光照射而眼花。而另一方面，在遠照 光束中’其最大光強度應集中於其光學軸線上，而剩下的 光線則可大致以對稱式分佈，且其中沒有清楚區隔的明/暗 斷差。 與習知的鹵素燈比較’放電燈雖然有許多優點，但與（例 如）習知的H4燈相較，若要放電燈使用單一燈泡或單一燈泡 -4 - 1228580

的一頭燈，即可同時滿足兩種照明功能，則相當困難。 因此，在專利文件DE-A-4435507中即描述了一種頭燈， 其具有一反射器和配置於一燈架内的一光源，藉著位於一 水平軸線周圍介乎一近照光束位置與一遠照光束位置間的 一調整元件，使該燈架可相對於該反射器轉動。另外，其 中尚顯示有可移動的屏幕，這些屏幕在其轉動時係由近照 光束位置移至遠照光束位置，使該反射器之一下部區域（在 近照光束位置時係受到遮蔽者）可在該遠照位置時接受照射。 DE-A-19825375專利文件中描述了一種電動車輛使用，具 有氣體放電燈之頭燈，該頭燈可受屏幕遮蔽，亦可移除遮 蔽。该氣體放電燈係配置於該反射器之反射器外殼中的一 固定位置。在該反射器外殼内配置有一偏光濾鏡，此偏光 濾鏡可變成透明或不透明以作為控制調整構件，使該反射 鏡可在近照光束與遠照光束功能之間切換。 EP_A-0324652專利文件中描述了一種汽車頭燈，其包含 一拋物面式反射器和一氣體放電燈。該氣體放電燈係配置 於該反射器之焦點位置。如要在遠照光束與近照光束間切 換’可利用電場或磁場使該放電燈之光弧轉向，讓該反射 器配合位在某一位置的光弧可產生一遠照光束，而配合在 另一位置的光弧則可產生一近照光束。 GB-A-2216332專利文件中則描述了一種汽車用頭燈，其 中有一氣體放電燈配置於一反射器内。該氣體放電燈可在 其陰極位置產生非常集中的光線。所產生光線的位置可透 過極性的改變’以在相隔一段距離的兩個電極之間切換， -5 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1228580 五 A7 B7 使：：器上不同的反射狀況能產生近照光束或遠照光束。 有的故些解決方案有幾項實務上的缺點。在發光 八 要讓其在反射裔中達到所需的精確定位十 二困難。其餘的解決方㈣樣太過複雜，且無 狀況的需求。 听有 因此，本發明的一項目標係欲提供一種電動車輛使用的 、且及頭燈’其中兩種發光功能之間的切換甚 使其放電管精確定位。 早仁仍了 此目標係藉i 一種如申請專利範圍第丨項之放電燈，以及 如申請專利範圍第6項之頭燈所實現。申請專利範圍之其他 附屬項則係關於本發明之各種較佳具體實施例。 依據本發明，在其燈中配置有一移動構件，此移動構件 至少包含一光學上之成像元件。該移動構件係可移動地配 置於該燈中，使其相對於該放電管可至少採取兩種不同位 置。 該移動構件至少包括一個光學上之成像元件。可使用的 元件以透鏡最佳，然亦可使用（例如）稜鏡或反射鏡，尤其是 凹面鏡。該光學上之成像元件所產生該放電管中的氣體放 電之一影像，係相對於該氣體放電之實際位置偏移者。其 結果為：由該光學上之成像元件後方位置觀察，該氣體放 電似乎移動了位置。 該移動構件係至少可在兩個位置之間移動，以有效控制 使從一特定方向可直接看見發生放電的該放電管，或可透 過該光學上之成像元件看見其偏移之影像。 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1228580 A7

發明説明 依據本發明之頭燈包括一反射器以及具有一移動構件的 一燈。取決於該移動構件之位置，該反射器的某區域直接 接受來自該氣體放電的光照，或間接透過該光學上之成像 兀件（即接受該元件所產生的放電之偏移影像的光照）。依該 移動構件之位置不同，可看見該放電管在其實際位置，或 自反射器之此區域見到該放電管在其偏移位置。 依據本發明的燈以及頭燈，其實際發光元件（即該放電管） 本身並不需移動。該放電管和整個發光體可真正地保持在 原位，此點特力有利於其固定支撐、精確定位以及電器的 連接。可將移動構件直接安裝於燈上，例如裝在燈座上。 或者，亦可單獨將該移動構件配置於反射器中。 取決於該移動構件的位置，至少就某些反射器的區域而 言，本發明可使該發光放電管看似在兩個位置之間切換。 由前述先前技藝以及習知的H4燈得知，可將兩種照明功能 透過發光元件的偏移，在單一反射器中實現。熟悉技藝人 士應對光源的移位將如何影響反射器發出的光束十分明白 。在雙燈絲白熱燈（諸如H4燈）内即係利用此種作用，其中 係使用單一反射器和互相間隔一段距離配置的兩個燈絲以 產生不同的兩種光束，使其可執行兩種照明功能。使用（例 如）拋物面型的反射器時，光源自其焦點稍微向前、向上位 移，將使其反射光線相對於平行光束向下偏移，而產生近 照光束分佈的开> 悲。光源的偏移，加上特殊設計的，，獨立表 面’或π複合形狀’’反射器表面（其形狀係依據相關應用以數位 方式決疋）’使其可產生兩種不同光束，其規格要求係預先 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X297公釐) 1228580 A7 ________Β7 五、發明説明（^ ~^ ~ -- 疋義，且列入該表面設計之考量者。 在t發明之另一項具體實施例中，其移動構件為繞在該 放電S周圍之-透明套管材料。在另一項較佳具體實施例 中，此套管即該放電管之外部燈泡。主要係作為紫外線遽 ^器的該外部套管，在習知的應用中通常係以融合方式固 疋也/、》亥放電苔連接。然而，此並非必然的狀況。此即外 部燈泡可當作移動構件的原因。 孩外σ卩燈泡通常係相對於該光學軸線縱向配置。當作為 移動構件時，·它可繞軸線偏移。然而，該移動件最好能轉 動，特別是繞著光學軸線轉動。在此狀況下，較易形成令 人滿意的支撐與精確的定位。可藉各種方法完成此操作。 可利用機械調整驅動器，亦可使用電動馬達的直接驅動。 亦可考慮使用壓力驅動器或運用電磁控制。 在一項較佳具體實施例中，其光學上之成像元件係配置 於外部燈泡上。最好能將兩個光學元件配置於該外部燈泡 的相對兩側，並使其可在垂直於該光源所在光學軸線之一 平面上有效活動，其活動角度自25至120度範圍，最好為60 至90度。 此種光學上之成像元件最好為透鏡，由該透鏡觀察，其 形狀能使該氣體放電看似延著該光學軸線方向移位。熟悉 相關技藝應用之人士應可設計適當透鏡。 圖式簡單說明 以下將參考附圖以詳細說明本發明之一項具體實施例， 其中： 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X297公釐) 1228580 A7 ____ B7 五、發明説明（6 ) 圖1之側視圖為依據本發明之燈的一項具體實施例，包含 在第一位置的一移動構件； 圖1 a之側視圖為圖1之燈，其移動構件係在第二位置； 圖2為圖1之燈的前視圖； 圖2a之前視圖為圖U之燈，其移動構件係在第二位置； 圖3顯示根據本發明之頭燈之一項具體實施例的縱斷面圖； 圖4顯示圖3之頭燈的透視圖；以及 圖5係闡明放電在一投影屏幕上放電成像的情形。 發明詳細說明/ 圖1顯示一放電燈10。該放電燈10包括一燈座12、具有一 放電管16之一發光體14以及一回流供電引線is。 該燈座12具有透過一貫通引線及該回流供電引線18連接 至放電管16之電極的電氣接點。如此，即可於該放電管16 中產生放電。此類放電燈可運用於熟悉技藝人士習知的各 種具體實施例中，故此處不再詳述其結構及操作。 該放電燈10包含圍繞於該發光體14周圍的一外部燈泡2〇 。此燈泡為一玻璃管，其内徑係稍大於該放電管16之外徑 。在此案例中，縱向斷面形狀為橢圓形的該放電管之最大 外徑為6毫米。該外部燈泡2〇之外徑為8·7亳米，而其内壁 厚度則約為1亳米。該外部燈泡的玻璃係以熟悉技藝人士習 知的方式摻雜，使其可令人滿意地吸收紫外線。 該外部燈泡20係藉金屬條22固定於燈座12上，該金屬條 則係固定於一套管24上。該外部燈泡2〇可繞著與燈ι〇之縱 向中心軸一致的一軸線，相對於該燈座12轉動。為此目的 -9- 1228580 A7 --------— —_______B7 五、發明説明)~" ~—---- ’故在其内部-圓環(未顯示)上配置了金屬條22,使其可在 燈座12内部轉動。該圓環的轉動將使該外部燈泡2〇繞著發 光體14轉動。同時，該外部燈泡2〇亦靠其頂端城住發光 體14之玻璃管，使其具有旋轉能力。 —在外部燈泡20的外牆處配置有兩個透鏡3〇。在此項具體 ^細*例中這些透鏡係僅以象徵性表示，即圖1中未顯示其 光學上之有效曲率。可將此二透鏡安排成該外部燈泡20外 侧牆面上的分離元件，如範例中所示，或可經由該牆面厚 度的變化整合‘該外部燈泡2〇上。 圖2係以前視圖顯示圖1中之燈。圖中明顯可見：透鏡3〇 係配置於該放電管16之上方及下方，兩者在垂直於燈1〇之 光學軸或縱向中心軸的一平面上皆係一光學上之成像元件 ，其角度範圍在該放電管上方及下方各約為9〇度之寬度。 圖1及圖2中所示外部燈泡20之位置（即透鏡3〇配置於該放電 管16之上方與下方時）此後將稱為”第一位置，，。 相對地’圖1 a及圖2a同樣顯示燈1 〇，但其外部燈泡2〇係 於一第二位置。與第一位置比較，第二位置中的外部燈泡 20係轉動了 90度。然而，該燈的其餘部份，包括燈座12和 發光體14則仍位於如圖1中之位置。 在圖1及圖1 a的側視圖中，並無透鏡位於圖1中的放電管 前方。然而，在圖1 a中所示的第二位置時，由此觀點觀察 ，其中之一透鏡30現在正位於該放電管16前方，故當由此 方向觀察該放電17時，該透鏡係光學上有效者。如圖ia中 所示，該透鏡30之操作方式使該放電17(實際上仍位於圖1 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1228580 A7 B7

中所示之原始位置）看起來係相對於該光學軸向前及向上偏 移。 圖2a中亦可見該外部燈泡2〇之第二位置，此處透鏡川係 橫向並列於該放電管16之左右兩側。具有支撐槽紋以在支 架中精確定位的該燈座12仍位於如圖2中之相同位置。該外 部燈泡20已藉燈座12中之旋轉環（未顯示）的轉動，相對=圖 2作了 90度的轉動。 如此，透鏡30即成為燈1 〇的光學上之成像元件，各以約 90度寬之角度無放電17之上下方第一位置形成有效區，故 由此方向觀察，放電17似乎偏移了原始位置。自放電17左 右側，同樣各90度寬的橫向區域觀察，透鏡3〇並未對此處 發生作用，故可在實際位置上看見放電17。在第二位置， 圖像已旋轉了 90度，故此時放電17可直接由其上下方區域 看見’橫向則僅能透過透鏡30看見，並顯出偏移圖像。 圖3為第一項具體實施例的頭燈4〇之縱向斷面圖。該頭燈 40包括一反射器42以及上述燈1〇’該燈穿過該反射器42之 一中央開口凸出至該反射器外殼之内部，使該放電管16能 位於該反射器外殼中央之一預設位置。為此目的，需將該 燈座12容納於該反射器外殼之一支架（未顯示）内。燈1〇同樣 亦自此位置與燈座電氣連接。 包含一透鏡3 0可轉動的外部燈泡2 0係處於第一位置。此 時’在該放電管16上方的反射器區44和下方的反射器區46 並非直接受到放電照射’而係受到由該透鏡3 〇移位的一放 電影像所照射。 -11- 本紙尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 1228580 A7 B7 五、發明説明（9 ) 圖4再次顯示該頭燈4〇之透視圖。該反射器42具有一矩形 外框48。該反射器之内牆5〇為一彎曲表面。然而，在所顯 示範例中的此表面並非一拋物面，而係一組特殊形狀的獨 立表面。熟悉拽藝人士稱此種反射鏡形狀為”複合形狀，，。 此種反射鏡形狀係由熟悉技藝人士所習知的數位方法計瞀 而得。此法的目的係將配置於一固定位置的放電加以重疊 投影，使產生具有所需光線分佈的一頭燈光束。 圖5即說明其光線分佈情形。左側係頭燈4〇及其矩形外框 48的前視圖。·以象徵性表示的燈1〇係位於該頭燈之中央。 反射器表面50上顯示該放電的數個反射影像52&至52d。 圖5的右側則顯示一投影屏幕15。此係一標準化之量測屏 幕，包含光線分佈標準所據以定義的線。該屏幕的目的係 顯示一電動車輛前方照明的狀況。光學軸係通過線11與¥的 父會點，線Η代表水平線。若欲排除任何能使迎面來車眼花 的情形，一近照光束分佈必須具備一明/暗斷差，在其中一 線60下方的特定點上需達某一最低照度，但在該線6〇上方 的照度則絕不可超出一低標準的最大值。此一明/暗斷差實 質上係呈水平分佈，在靠右側行駛的交通標準中，其線6〇 在該屏幕15的右半邊向上揚升（如圖5中所示在靠左行駛 的交通標準中，則使用繞著線ν鏡射的一影像。 圖5左側之放電影像52&至52(1係以箭頭連接至該投影屏幕 上其所對應之投影位置53&至53(1。 明顯地，反射器42之光學表面50的各徑向面（meHdi〇nal planes)係對應於該光束中電弧之各徑向面影像，並從而可 -12- 巧張尺度適财_家標準(CNS)城巧公董)—

裝 訂

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________ BY 五、發明説明（10 ) 對應至該篁測的屏幕上，同樣地，其箭頭形平面（sagittaj planes)亦可對應至箭頭形的影像。因此，若欲產生實質上 水平地呈現明/暗斷差的一光束，即需依據Ece R8/R20/R98 使用貫質上水平的影像5 3 a、5 3 b、5 3 d。垂直的影像5 3 c則 係專門用於前方視野的照明。該明/暗斷差係由該線上方明 確的最大強度（令人眼花）與該線下方最低強度所定義。 橫向表面58b的範圍係遠大於上下方區域58a。因此，前 者對光線分佈的影響較大。在如圖所示的該反射器42之矩 幵> 中’兩個區域58a的面積總和約小於該反射器面積的1/4。 圖5中所示之虛線56，劃分出透鏡3〇在第二位置時的有效 區域（圖5中所示第二位置，燈10側向區域58b)和透鏡3〇在第 二位置的無效區域（即在該燈1〇上下方之反射器表面58a)。 如上所述’如現今使用的許多反射器一般，此處之反射器 中的侧向表面58b在光線分佈上遠比上下方表面58a為重要 。側向表面5 8b的形狀係經過精確計算，使配置在一，，焦點，， 位置的一光源，可造成至少約略對稱的遠照光束光線分佈 ，而將光源配置在相對於該，，焦點”向前偏移的一第二位置 ，則可造成該放電水平影像沿著該光束分佈的實質上水平 之明/暗斷差，投影於該量測屏幕上。”焦點"這個名詞事實 上在此不甚正確，但此處仍將其用於，，複合形狀，，之反射器 ，雖然嚴格說來其僅適用於抛物面型反射器。這些表面形 狀係以各種狀況中該放電的精確定位為基礎所計算而得。 在圖5中所示外部燈泡的第二位置處（其中透鏡3〇係橫向配 置於左右兩侧），由橫向反射器區域58b觀察，放電似乎是 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 1228580 A7 ______B7 五、發明説明（11 ) 位於一偏移位置。在此位置的放電將由該反射器42特殊形 狀的表面反射，以形成如圖5中所示具有明顯明/暗斷差的 光束。反之，在該燈上下方的區域58a則係由放電在其實際 位置所照射。這些表面的設計係利用該放電的垂直影像， 作為前方視野的照明（區域52c、投影53c)。然而，對於作為 前方視野照明的垂直投影53c作光源的偏移，就圖中顯示的 反射器形狀而s ’將不致對光線分佈造成任何重大影響。 裝 然而，當外部燈泡20轉至第一位置時（未顯示），橫向區域 58b係直接受到 <該放電之照射，而不再經由透鏡3〇。此點將 可決定性地改變光線的分佈。此時，由表面5 8b觀察位於，， 焦點"上的該放電將配合橫向反射器表面58b產生對稱分佈 的送照光束’而不會產生在第二位置時的水平明/暗斷差。

線 如此，即可透過該外部燈泡20在第一與第二位置之間的 調整，在兩種光線分佈之間切換（此例中係在近照光束分佈 與遠照光束分佈之間切換）。 本發明可總結如下：本發明係關於電動車輛之一放電燈 及頭燈。其中有一移動構件，至少可在兩個位置之間移動 ，以切換不同的光線分佈狀態。該構件至少包括一個光學 上之成像元件（最好為一透鏡），用以產生該氣體放電自實際 位置偏移之一影像。不同光線分佈的切換，係由該移動構 件在該頭燈内之二位置間的移動所促成，使該氣體放電看 來似因該反射器之個別區域的切換所偏移，從而產生不同 的光線分佈。其中的移動構件最好為該放電燈的外部燈泡 ，其上配置有二透鏡，且其係可繞著該光學軸線旋轉者。 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 1228580 A7 B7 五、發明説明（12 ) 圖式元件符號說明 10 放電燈 12 燈座 14 發光體 15 屏幕 16 放電管 17 放電 18 回流供電引線 20 外部燈泡 22 金屬條 24 套管 26 頂端 30 透鏡 40 頭燈 42 反射器 44，46 反射器區 48 矩形外框 50 内牆 52a-52d 反射影像 53a-53d 投影位置 58a 上下方表面 58b 側向表面 60 線 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

Claims (1)

1228580 Λβ Β8 C8 __________ __D8 六、申請專利範圍 ^ ~ 一~ i· 一種用於電動車之放電燈，其包含： 用以產生一氣體放電（17)之一放電管（16)， 其特徵為： 於該燈（10)上至少配置一移動構件（2〇)， 該構件（20)至少包括一光學上之成像元件（3〇)，該成 像元件之設計使所產生該氣體放電（丨7)之一影像，係相 對於該氣體放電（17)之實際位置偏移者，及 該移動構件（20)係至少可移動至兩個位置。 2·如申請專利·範圍第1項之放電燈，其中： 該移動構件（20)為由一透明材料製成之一套管， 該套管係繞於該放電管（16)之周圍。 3.如申請專利範圍第2項之放電燈，其中該移動構件為該 放電燈（10)之外部燈泡（20)。 4·如申請專利範圍第1、2或3項之放電燈，其中： 該移動構件（20)係可轉動者， 尤其在其配置有可繞著該光學軸轉動之能力。 5·如申請專利範圍第1、2或3項之放電燈，其中該光學上 成像元件至少係由一透鏡（3〇_)所構成。 6· 一種用於電動車之頭燈，其包含： 一反射器（42)和配置於該反射器（42)中用以產生一氣 體放電（17)之一燈（1〇)， ^ 其特徵為： 於該燈（10)上至少配置有一移動構件（2〇)， 該構件（20)至少包括一光學上之成像元件（3〇)，該成 O:\79\79701-930819.DOC 5

1228580 A8 B8 C8 _______D8 六、申請專利範圍 像兀件之設計使所產生該氣體放電之一影像，係相 對於該氣體放電（17)之實際位置偏移者， 該移動構件（20)係至少可相對於該燈（1〇)及/或該反射 器（42)移動至兩個位置； 其中當該移動構件（20)位於第一位置時，該反射器 (42)至少有一區域（58b)係直接由該氣體放電（17)所照射； 而當該移動構件（20)位於第二位置時，該反射器（42) 之區域（58b)則係由該光學上成像元件（3〇)所產生該氣體 放電（I7)之彰像所照射。 7·如申請專利範圍第6項之頭燈，其中該燈（10)係依據如申 請專利範圍第1、2或3項所製造。 8 ·如申請專利範圍第6項之頭燈，其中： 當該移動構件（20)位於第一位置時，該反射器（52)配 置於該燈（10)上方及/或下方至少有一第一區域（58a)係由 該光學上成像元件（3〇)所產生該放電（17)之影像所照射 1 同時’該燈（10)之橫向配置之該反射器（42)之至少有 一第二區域（58b)係直接由該放電（17)所照射。 9 ·如申請專利範圍第8項之頭燈，其中： 當該移動構件（20)係位於第二位置時，該第一區域 (58a)係直接由該放電（丨7)所照射； 而該第二區域（58b)則係由該光學上成像元件（30)所產 生該放電（17)之影像所照射。 10.如申請專利範圍第6項之頭燈，其中： O:\79\79701-930819.DOC 5 _ 2 _ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐）· 1228580 as B8 C8 D8 六、申請專利範圍 當該移動構件（20)係位於第二位置時 明/暗斷差之光束（諸如一近照光束）；及 當該移動構件（20)係位於第一位置時 具明/暗斷差之光束（諸如一遠照光束）。 -3 - 可產生具有一 則可產生一不 O:\79\79701-930819.DOC 5 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐）