具有熱屏蔽元件的燈的制作方法

本發明涉及燈，特別是用在車輛頭燈中的燈，并且涉及包括燈的車輛頭燈。

背景技術：

在現今的市場上，存在用在車輛頭燈中的多種不同類型的燈。白熾鹵素燈和放電燈二者都包括密封的透明容器內的發光元件。

de102008022144a1描述了一種用在車輛頭燈中的鹵素燈。在一個示例中，該燈是在13.2v下具有55w電功率的h7燈。具有在一端處的帽和在另一端處的不透明覆蓋物的透明燈容器包括在軸向布置的燈絲周圍的圓柱部段。以環狀形式圍繞圓柱部段的部段設有用于反射紅外光以實現更高效率的干涉濾波器。該濾波部段的寬度對應于燈絲的4-6.5mm的長度。該干涉濾波器并未在燈絲周圍充分延伸，而是由通過非涂覆部分分隔開的環形段組成。

技術實現要素：

可以被認為是一個目的的是，提供一種尤其適合用于緊湊反射器的燈和車輛頭燈。

該目的是通過根據權利要求1的燈并且通過根據權利要求13的車輛頭燈解決的。從屬權利要求涉及本發明的優選實施例。

發明人已經認識到在越來越多的緊湊反射器中白熾或放電類型的常規燈的潛在問題。盡管近年來車輛頭燈的反射器的整體高度為大約80mm，但是可以預想更復雜的反射器設計，例如具有60mm或更小、特別是一直到50mm或更小的反射器尺寸。在這樣的更緊湊的反射器內，從該反射器上的白熾或放電類型的發光元件生成的熱負荷將是顯著的。對于常規燈，這將需要諸如金屬或玻璃之類的材料用于可以耐受高溫的反射器。

相比之下，當前發明提出利用具有包括熱屏蔽元件的燈限制反射器表面的過熱。根據本發明，熱屏蔽元件可以被布置成限制反射器的某些部分上的熱負荷，同時僅最低限度地干擾反射射束。

根據本發明的燈包括布置在例如由透明陶瓷或玻璃、特別是石英玻璃制成的密封的透明容器內的發光元件，比如例如在放電燈的情況下的相對電極之間的電極間隙或者在白熾燈的情況下的燈絲。

透明容器在形狀方面可以是整體圓柱形的，但是至少包括圓柱部段。圓柱部段的縱軸（優選地中心縱軸）被布置成與發光元件的縱軸平行，即在白熾燈的情況下與燈絲繞組軸平行并且在放電燈的情況下與電極間隙平行。透明容器的圓柱部段包圍發光元件，使得從發光元件發射的光的主要部分通過密封透明容器的圓柱部段被發射。

根據本發明，熱屏蔽元件被布置成與發光元件的縱軸平行并且具有發光元件的軸向長度的至少80%的軸向延伸。特別地，優選的是，熱屏蔽元件被布置成覆蓋發光元件的至少全軸向長度。在一些優選實施例中，熱屏蔽元件的軸向延伸為發光元件的軸向長度的80-125%，進一步優選地90-110%。如結合可替換實施例將變得明顯的，熱屏蔽元件的軸向延伸也可以大于發光元件的軸向長度。特別地，對于其中熱屏蔽元件被固定到燈帽并且在軸向方向上延伸直到發光元件的實施例中，情況將就是這樣，并且在一些實施例中甚至直到且超出密封透明容器的尖端。

在周向延伸中，根據本發明的熱屏蔽元件被布置成屏蔽從發光元件發射到選擇的徑向方向上、即垂直于發光元件的縱軸的方向上的光，以便覆蓋20-120°、優選地60-110°、進一步優選地80-100°的周向延伸。對于熱屏蔽元件，特別優選的是被布置成覆蓋90°的周向延伸。周向延伸可以在橫截面中測量，其中角腿從發光元件的中心縱軸延伸。

根據本發明的熱屏蔽元件例如通過反射或散射對屏蔽從發光元件發射的至少紅外光是有效的。因此，（如從發光元件的中心看到的）發射到熱屏蔽元件之后的方向上的紅外光的量大大減少。如果燈被布置在反射器內以使得因而屏蔽的方向對應于關于熱負荷的最關鍵的方向（即向上的方向），則熱屏蔽元件明顯緩解了反射器上的過度的熱負荷的問題。

反射器表面上的熱負荷主要起因于熱對流和熱輻射。在車輛頭燈反射器內的燈的通常的水平布置中，來自對流的最高負荷存在于燈上方，特別是發光元件上方。通過提供具有布置成屏蔽上反射器部分的熱屏蔽元件的燈，反射器的此部分上的輻射熱負荷可以被消除或至少顯著減少，以使得反射器內的整體熱分布得到改進并且可以減少關于燈上方的熱點的問題。

這種減少可以甚至利用覆蓋與20°或30°一樣窄的周向延伸的熱屏蔽元件來實現，特別是在直接向上的方向被屏蔽的情況下。更大的周向覆蓋實現了更寬廣的屏蔽效應。

根據本發明，熱屏蔽元件的尺寸是有限的，以便最小化關于反射的射束的光學效應。特別地，周向延伸被限制于至多120°，優選地至多100°，進一步優選地至多90°。從發光元件發射到其他方向上的光未被熱屏蔽元件改變，以使得所發射的光的相當一部分保持未受干擾。

根據本發明的車輛頭燈包括如上文所述的在反射器中布置的燈。反射器可以由具有反射涂層的塑性材料制成。于是，燈可以被水平地布置在反射器內，被取向成使得熱屏蔽元件被布置在發光元件上方，從而屏蔽到向上的方向上的紅外光發射。

根據本發明的燈和車輛頭燈允許避免反射器內的熱問題。特別地，熱屏蔽元件使得使用塑性材料用于反射器、甚至用于更高電功率的燈以及用于更緊湊的反射器成為可能。

根據本發明的一個優選實施例，一種熱屏蔽元件可以被提供為布置在透明容器上的涂層。因而，透明容器的屏蔽部段可以被實現，有效地阻擋或至少明顯減弱紅外輻射到由該屏蔽部段阻擋的方向上的發射。優選地，涂層僅限于在軸向和周向方向上具有上述指定延伸的屏蔽部段，以使得在周向延伸的剩余部分上沒有紅外濾波器或鏡涂層，例如使得圓柱部分以其他方式未被涂覆。

涂層可以是鏡涂層，全反射紅外光和可見范圍中的光二者。可替換地，涂層可以是紅外濾波器涂層，在反射紅外光的同時允許可見范圍中的光的透射。

在鏡涂層的情況下，所有光譜范圍中的紅外輻射可以被有效阻擋。在紅外濾波器涂層的可替換情況下，涂層將在實踐中具有波長選擇性反射率，允許可見范圍中的光的至少最大部分通過涂層被透射，同時紅外光的至少最大部分將被反射。例如，紅外濾波器涂層可以被提供為應用在彼此頂部上多個涂層，形成干涉濾波器。例如，干涉濾波器可以由選擇的厚度的sio2和nb2o5的后續層形成，以實現具有期望的光譜選擇性的干涉濾波器。

在一個優選實施例中，燈是白熾類型的，特別地優選為鹵素燈。該燈因而可以包括作為發光元件的燈絲。該燈絲可以纏繞在縱向燈絲軸周圍。

從燈帽延伸的至少第一和第二保持線可以被提供以保持燈絲。第一保持線纜可以平行于燈絲在距其一定距離處延伸。由于特別地在反射器類型的車輛頭燈中反射器內的燈的通常取向伴隨燈絲正上方的第一保持線，因此優選的是在如此取向的燈中使熱屏蔽元件對稱地布置在燈絲上方。因此，熱屏蔽元件可以以與豎直平面對稱（即與通過燈絲軸和平行于其延伸的第一保持線而限定的軸向對稱平面對稱）的布置在燈中被提供。

在一個優選實施例中，燈絲被選擇成使得燈具有在至少60w、例如在13.2v下60-75w的范圍內的標稱功率。特別地，在這個與現今已知的汽車燈（包括h7）相比增加的操作功率處，可能發生關于增加的熱負荷的問題，使得根據本發明的熱屏蔽元件全部都是更有效的。

盡管根據本發明的一個實施例，熱屏蔽元件可以被提供為透明容器上的涂層，但是根據可替換的實施例，該熱屏蔽元件還可以被提供為金屬屏蔽物。金屬屏蔽物優選地可以布置在距透明容器的圓柱部段一定距離處。進一步優選地，金屬屏蔽物可以固定到燈，使得在燈被安裝的情況下它自動放置在反射器內。金屬屏蔽物（特別地優選為金屬片）有效阻擋可見范圍中和紅外范圍中的光。金屬屏蔽物可以優選地布置成覆蓋燈絲的軸向長度并且可以在距透明容器例如0.5-5mm的距離處提供。屏蔽物也可以有利地影響對流。優選地，因而，不僅通過阻擋紅外輻射而且通過在向上的方向上分散對流，減少了反射器的臨界部分上所得的熱負荷。

在一個優選實施例中，金屬屏蔽物可以被固定到燈的帽，平行于圓柱部段的縱軸延伸。

如果熱屏蔽元件對可見范圍中的光是反射性的，則它優選地具有有效避免車輛頭燈中形成的反射射束中的炫光的形狀。在圓柱形容器上的涂層的情況下，反射表面將是圓柱形的和凹形的，該涂層可以是全反射鏡涂層或也對可見范圍中的光是至少部分地反射性的紅外濾波器涂層。在作為熱屏蔽元件提供的、至少部分反射性的金屬屏蔽物的情況下，其內表面優選地也是凹形的，特別優選地是部分圓柱形形狀。如果發光元件的創建的鏡像的位置被定位在實際發光元件與熱屏蔽元件之間，則產生炫光的鏡像可以被避免。如果具有對應形狀的熱屏蔽元件的燈（其中熱屏蔽元件在發光元件上方）被放置在車輛頭燈的反射器內，則鏡像在實際發光元件上方顯現。在此情況下，在熱屏蔽元件處反射的光將不會導致炫光。

熱屏蔽元件的對應形狀可以通過其部分圓柱形形狀實現，其圓柱軸被布置成與發光元件相比更靠近熱屏蔽元件。

根據本發明的車輛頭燈包括由塑性材料制成的反射器。由于熱屏蔽元件的緣故，反射器可以是特別緊湊的，使得從發光元件到反射器表面、特別是到其臨界頂部的距離可以小到30mm或更小、或者甚至小到25mm或更小。該距離可以在垂直于容器的圓柱部分的縱軸的橫截面平面內測量。該橫截面平面可以布置在發光元件的中心內。

根據本發明的另外的優選實施例，車輛頭燈包括由熱塑材料制成的反射器。由于短循環時間且一般地不需要二次處理以及優秀的表面質量、重量節省和設計自由度，這樣的熱塑材料具有顯著的處理優勢。特別地，非晶態ht熱塑材料是優選的，比如pc-ht、pei、psu和pes。尤其在緊湊反射器中，通過根據本發明的熱屏蔽元件，使得這樣的具有針對例如高達180℃(psu)、195℃(pc-ht)或高達210℃(pei,pes)的溫度的長期穩定性的熱塑材料的使用成為可能。

本發明的這些和其他方面根據下文描述的實施例將是明顯的并且將參照這些實施例進行闡述。

附圖說明

圖1在象征性側視圖中示出具有布置在反射器內的燈的汽車頭燈；

圖2示出燈的第一實施例的縱向截面視圖；

圖3示出圖2的燈的橫截面視圖，其中該截面沿著圖2中的a...a取得；

圖4示出燈的第二實施例的縱向截面視圖；

圖5示出圖4的燈的橫截面視圖，其中該截面沿著b...b取得；

圖6示出燈的第三實施例的縱向截面視圖；

圖7示出圖6的燈的頂視圖。

具體實施方式

圖1示出反射器類型的車輛頭燈10的象征性表示，其包括安裝在反射器12內的燈20。燈20是具有透明玻璃燈泡24內作為發光元件的燈絲22的鹵素白熾燈。燈20包括僅象征性地示出的、安裝在反射器12的安裝位置14內的燈帽26。

反射器12包括具有內反射器表面16的反射器主體。反射器主體12由熱塑材料制成，比如psu、pc-ht、pei或pes。從燈20的發光元件22發射的光在反射器表面16處被反射以形成光照射束b，以便照射車輛的前面。

在燈20的操作中，由發光元件22生成熱量。例如，燈20的優選實施例被設置成在13.2v的電壓下操作時具有69w的電功率。電功率的相對大比例未被轉換成光，而是生成通過對流、傳導（通過燈帽26）和輻射而在反射器內消散的熱量，即紅外光的發射。

本發明特別地針對在發光元件22與反射器表面16之間具有相對小距離的緊湊頭燈。臨界距離在圖1中被示出為d，在垂直于燈20的縱軸l的平面中的發射元件22的光中心正上方被測量。在緊湊反射器中，距離d可以小到30mm或更小，對于非常緊湊的反射器甚至小到25mm或更小。

特別地，由于除了紅外輻射之外的對流的緣故，反射器12的頂部18上的熱負荷可能是嚴重的，該對流從發光元件22向上導向。

盡管反射器12可以由能夠甚至長時間忍受高溫的材料（比如金屬、玻璃或熱凝物，特別是bmc）制成，但是熱塑材料因為更輕的重量并且提供處理優勢和出眾的表面質量而是優選的。然而，它們的長期溫度耐受性是有限的，從而特別是在非常緊湊的反射器中產生潛在的問題。

熱屏蔽元件30被提供以將從發光元件22發射的紅外光反射到反射器的頂部18的方向上，以便減少到反射器的這個最臨界的部分上的熱負荷。

在下文中，將詳細描述要在這樣的反射器中使用的燈的實施例。一般地，燈可以以例如根據新提出的鹵素類型h18（單個燈絲燈）或h19（雙燈絲燈）的尺度使用。

圖2示出具有以象征性示出的燈帽26和燃燒器28的燈20的第一實施例。燈絲通過從燈帽26延伸的保持線32、34被保持在燈泡24中，該保持線包括第一、較長保持線32和第二、較短保持線34。第一保持線32的端部平行于燈絲22延伸。在如圖2中所示的水平位置（其是在車輛頭燈內操作期間的通常位置）中，第一保持線32被布置在燈絲22的正上方，如從圖3中的橫截面視圖也可見。

燈泡24包括安裝到燈帽26的狹縮（pinch）部分36、圍繞燈絲32的中心圓柱部分38以及在頂部的不透明覆蓋物42。中心縱軸l被定義為圓柱部分38的中心。

在以小偏移示出的實施例中，燈絲22在燈泡24內的縱向方向上取向，即其縱軸f布置成與燈20的縱軸l平行。

燈20包括燈泡24的圓柱部分38的屏蔽部分30作為熱屏蔽元件，其中應用了紅外濾波器涂層40。紅外濾波器涂層可以優選地由形成干涉濾波器的多個層構成，例如仔細選擇的層厚度的nb2o5和sio2的連貫層以實現期望的光譜濾波器響應。紅外濾波器層40強烈地反射紅外光，特別是開始于100nm的波長的紅外光。可見范圍中的光將被透射通過紅外濾波器涂層40，盡管不可避免地其中小部分仍將被反射，因為在實踐中干涉濾波器的光譜響應將不是理想的帶阻濾波器僅針對紅外范圍中的光的光譜響應。

根據熱學和光學考慮選擇濾波器部分30的尺寸和定位。為了實現減少反射器12的頂部18上的熱負荷的期望熱效應，紅外濾波器部分被布置在燈絲22上方以將來自燈絲22的紅外光反射到臨界頂部18的方向上。另一方面，屏蔽部分30的尺寸和位置被選擇以最小化關于所得的射束b的光學效應。

在所示出示例中，屏蔽部分30是局部圓柱形形狀的，以直邊為邊界。在軸向方向上，屏蔽部分30的長度等于燈絲22的長度。屏蔽部分30被布置成平行于燈絲22以覆蓋其全軸向長度。

在周向方向上，如特別地從圖3可見，屏蔽部分30的延伸在可以由與水平方向所成的角度α1、α2定義的角范圍上延伸。優選地，該布置是對稱的，使得α1等于α2。已經利用總共90°的周向延伸（即其中α1、α2二者都等于45°）實現了一種明顯的屏蔽效應。

對于如圖1中所示的反射器類型的車輛頭燈10，從燈絲22發射到反射器12的上部區域18中的光的部分被用來照射車輛前面的區塊，進一步遠離光學臨界截止邊緣。因而，對于反射器類型的頭燈，對稱地在燈絲22上方的屏蔽部分30的所描述的對稱布置已經證明，僅在所得的射束b的非臨界部分中引入光學效應。由于屏蔽部分30的有限延伸，所述光學效應因而是可容忍的，因為從燈絲22發射到屏蔽部分30之外的方向上的光可以在沒有諸如顏色改變或局部反射之類的光學效應的情況下傳播，其不可避免地存在于紅外濾波器涂層40處。

在濾波器涂層40處被反射的可見范圍中的光的某部分形成圖3中以虛線所示的燈絲22的鏡像。由于濾波器涂層40被應用在圓柱部分38上，因此它形成在中心縱軸l周圍彎曲的凹形、部分反射表面。燈絲22被布置在縱軸l下方，使得如所示那樣，鏡像將位于實際的燈絲22與濾波器涂層40之間。如果鏡像在此區塊被創建，則在頭燈10的所得射束b中將不存在炫光。

圖4示出燈50的第二實施例。在許多部分，根據第二實施例的燈50對應于根據第一實施例的燈20。同樣的部分將由同樣的參考數字標示。在下文中，僅將進一步解釋實施例之間的差異。

在根據第二實施例的燈50中，金屬屏蔽物52被作為熱屏蔽元件而提供。金屬屏蔽物52被提供為薄片金屬條，如從圖4、圖5可見，其被固定到燈帽26并且在燈50的縱向方向上延伸。金屬屏蔽物52被布置成與燃燒器28的圓柱部分38平行。

金屬屏蔽物52在燈50的中心縱軸l周圍是彎曲的，如圖5中所示。屏蔽物52被布置在距燈泡24例如1-2mm的小距離處。

如同根據第一實施例的燈中的紅外濾波器涂層40，屏蔽物52被布置在燈絲52上方以屏蔽反射器12的頂部18。金屬片52的表面是反射的，使得可見范圍中和紅外范圍中的光被反射。反射器12的頂部18因此被屏蔽紅外輻射。進一步地，布置在距燈泡24某距離處的屏蔽物52還部分地阻擋加熱的空氣從燈泡直接向上的對流。

在周向方向上，如圖5中所示的金屬屏蔽物52以與第一實施例相同的方式在α1、α2的角范圍上延伸，即優選地在90°的總體角范圍上對稱地延伸。

在軸向方向上，屏蔽物52從燈帽26延伸直到如圖4中所示的鄰近燈絲22的遠端的位置，從而覆蓋燈絲22的整個軸向長度。

由于屏蔽物52是部分圓柱形形狀的，在燈50的中心縱軸l周圍凹形彎曲的，因此燈絲22的鏡像在中心縱軸l上方形成，如圖5中虛線所示。因而，避免了炫光。

圖6、圖7示出對應于上面描述的第二實施例的燈60的第三實施例。在下文中，僅將進一步解釋差異。

在燈60中，提供了金屬屏蔽物62，其在軸向方向上延伸超出燈絲22并且甚至超出燈容器36的遠端。如圖6、圖7中所示，屏蔽物62包括在燈容器36的尖端周圍彎曲的前部64。因而，屏蔽物62的前部也充當炫光屏蔽物，其屏蔽從燈絲22發射到將不會撞擊車輛頭燈的反射器12的方向上的光。

根據此實施例的延伸的、較大屏蔽物62甚至更有效地分散熱量，特別是在軸向方向上。

在側視圖中，沿著中心縱軸l看去，屏蔽物62的前部64可以例如是圓形、方形或另外的角形狀。

應當注意，上述實施例說明而非限制本發明，并且本領域技術人員將能夠在不脫離所附權利要求的范圍的情況下設計出許多可替換實施例。例如，取代如所描述的干涉濾波器涂層的是，可以使用不同類型的紅外濾波器涂層。作為另外的可替換方案，取代紅外濾波器涂層的是，也可以使用鏡涂層。

在權利要求中，置于括號之間的任何附圖標記不應當被解釋為限制權利要求。詞語“包括”不排除除了權利要求中所列出的那些之外的其他元件或步驟的存在。元件之前的詞語“一”或“一個”不排除多個這樣的元件的存在。在相互不同的從屬權利要求中敘述某些措施的起碼事實并不指示這些措施的組合不能用于獲益。