RU2189523C2 - Light-emitting diode lighting unit - Google Patents

Light-emitting diode lighting unit Download PDF

Info

Publication number
RU2189523C2
RU2189523C2 RU98123986A RU98123986A RU2189523C2 RU 2189523 C2 RU2189523 C2 RU 2189523C2 RU 98123986 A RU98123986 A RU 98123986A RU 98123986 A RU98123986 A RU 98123986A RU 2189523 C2 RU2189523 C2 RU 2189523C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
light
lens
leds
diffuser
emitting diode
Prior art date
Application number
RU98123986A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU98123986A (en
Inventor
А.Л. Закгейм
Г.В. Иткинсон
Н.И. Панченко
Ю.С. Скворцов
В.П. Трегуб
Original Assignee
Открытое акционерное общество "ЛОМО"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "ЛОМО" filed Critical Открытое акционерное общество "ЛОМО"
Priority to RU98123986A priority Critical patent/RU2189523C2/en
Publication of RU98123986A publication Critical patent/RU98123986A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2189523C2 publication Critical patent/RU2189523C2/en

Links

Landscapes

  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

FIELD: lighting engineering; light-emitting diode lighting units. SUBSTANCE: light-emitting diode lighting unit consists of set of elements including light-emitting diodes, condenser lens and diffuser raster lens. Light- emitting diodes located in front focus of condenser lens form parallel light beam at outlet which is deflected to required angle by means of diffuser lenses, thus ensuring required isocandle diagram. Light-emitting diodes are mounted in special frames for accurate positioning. Both lens rasters of optical system are secured to the same frame. Both lens rasters are made on optical surfaces of one diffuser. Heat-sinks made in form of metal bushes are located in each hole of frame. EFFECT: enhanced efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к технике световой сигнализации, в частности к светодиодным осветительным устройствам, в которых устанавливаются и удерживаются параллельно друг другу множество светоизлучающих диодов (светодиодов). Изобретение может быть использовано в светофорах, применяемых для регулирования дорожного движения, рекламных щитах и других аналогичных осветительных устройствах. The invention relates to techniques for light signaling, in particular to LED lighting devices in which a plurality of light emitting diodes (LEDs) are mounted and held parallel to each other. The invention can be used in traffic lights used for traffic control, billboards and other similar lighting devices.

Известны устройства по [1, 2, 3], содержащие полый цилиндрический корпус, имеющий отверстие с одного конца и дно - с другого конца, монтажную плату, которая закрепляется по средней внутренней периферии корпуса, множество светодиодов, установленных во множестве отверстий монтажной платы и отходящих от одной поверхности. Светодиоды крепятся к плате путем припаивания двух штифтов, поэтому они могут наклониться при ручном контакте в процессе сборки, что является причиной многонаправленной проекции света, излучаемого светодиодами, и снижения их светимости. Необходимо создать осветительное устройство, в котором оптические оси светодиодов устанавливались параллельно друг другу и соосно с оптическими системами, с которыми они работают, чтобы обеспечить однонаправленную проекцию света, тем самым повышая светоотдачу светодиодов. Known devices according to [1, 2, 3], comprising a hollow cylindrical body having an opening at one end and a bottom at the other end, a mounting plate that is fixed along the middle inner periphery of the case, a plurality of LEDs installed in a plurality of mounting plate openings and outgoing from one surface. The LEDs are attached to the board by soldering two pins, so they can tilt during manual contact during the assembly process, which is the reason for the multidirectional projection of the light emitted by the LEDs and a decrease in their luminosity. It is necessary to create a lighting device in which the optical axis of the LEDs are mounted parallel to each other and coaxial with the optical systems with which they work to provide a unidirectional projection of light, thereby increasing the light output of the LEDs.

Например, известно осветительное устройство по [4], которое содержит полый цилиндрический корпус, имеющий отверстие с одного конца и дно с другого конца, монтажную плату, выполненную в виде диска, который размещен в средней части полого корпуса и закреплен по его диаметру, и имеет множество отверстий для установки соответствующих светодиодов, оправу для светодиодов, также выполненную в виде диска, закрепленного по диаметру корпуса и имеющего множество отверстий, в каждом из которых находится головка соответствующего светоизлучающего диода, чем обеспечивается удержание оптической оси каждого светоизлучающего диода в одном и том же направлении. For example, a lighting device according to [4] is known, which comprises a hollow cylindrical body having an opening at one end and a bottom at the other end, a mounting plate made in the form of a disk, which is placed in the middle part of the hollow body and fixed in diameter, and has many holes for installing the corresponding LEDs, a frame for LEDs, also made in the form of a disk fixed along the diameter of the housing and having many holes, in each of which there is a head of the corresponding light emitting diode rather than is provided by securing the optical axis of each light emitting diode in the same direction.

Указанное устройство обладает следующими недостатками: не имеет оптической системы, формирующей требуемую диаграмму распределения светового потока относительно оптической оси, и часть его бесполезно теряется, не достигая наблюдателей. The specified device has the following disadvantages: it does not have an optical system that forms the required distribution diagram of the light flux relative to the optical axis, and part of it is uselessly lost, not reaching the observers.

Известно осветительное устройство по [5], принятое заявителем в качестве прототипа, которое содержит монтажную плату, на которой размещена матрица светодиодов, расположенных на оптических осях, в фокальных плоскостях конденсорных линз-секций, образующих первый по ходу оптического луча линзовый растр, и внешний рассеиватель, представляющий собой второй по ходу оптического луча линзовый растр. Число линз-секций внешнего рассеивателя намного превышает число конденсорных линз-секций, равное числу светодиодов. Линзы-секции внешнего рассеивателя выполнены сферическими. A lighting device according to [5] is known, adopted by the applicant as a prototype, which comprises a circuit board on which a matrix of LEDs located on the optical axes is located in the focal planes of the condenser lens sections forming the first lens raster along the optical beam and an external diffuser , which is the second lens raster along the path of the optical beam. The number of lens sections of the external diffuser far exceeds the number of condenser lens sections equal to the number of LEDs. The lens sections of the external diffuser are made spherical.

Прототип обладает следующими недостатками: светодиоды, закрепленные (припаянные) к монтажной плате, не имеют устройства для точного их центрирования относительно оптической системы и из-за этого снижается сила света всего осветительного устройства и не обеспечивается требуемая диаграмма распределения силы света. Кроме того коэффициент температурного расширения монтажной платы, как правило, отличается от коэффициента температурного расширения внешнего рассеивателя (линз), что приводит к дополнительной децентровке при изменении температуры. The prototype has the following disadvantages: the LEDs mounted (soldered) to the circuit board do not have a device for their exact centering relative to the optical system and because of this the light intensity of the entire lighting device is reduced and the required light distribution pattern is not provided. In addition, the coefficient of thermal expansion of the circuit board, as a rule, differs from the coefficient of thermal expansion of the external diffuser (lenses), which leads to additional decentration when the temperature changes.

Задача изобретения заключается в увеличении эффективности осветительного устройства путем создания оптимального (в соответствии с действующим стандартом [1]) распределения светового потока. The objective of the invention is to increase the efficiency of the lighting device by creating the optimal (in accordance with the current standard [1]) distribution of the light flux.

Поставленная задача решается в предлагаемом светодиодном осветительном устройстве, содержащем монтажную плату, на которой размещена матрица из светодиодов, расположенных на оптических осях, в фокальных плоскостях конденсорных линз-секций, образующих первый по ходу оптического луча линзовый растр и внешний рассеиватель, представляющий собой второй по ходу оптического луча линзовый растр, причем число линз первого линзового растра равно числу светодиодов. The problem is solved in the proposed LED lighting device containing a circuit board, on which a matrix of LEDs located on the optical axes is located in the focal planes of the condenser lens sections, forming the first lens raster along the optical beam and the external diffuser, which is the second along the way optical beam lens raster, and the number of lenses of the first lens raster is equal to the number of LEDs.

Предлагаемое устройство отличается от прототипа тем, что в него дополнительно введено устройство для позиционирования светодиодов, выполненное в виде оправы, имеющей множество отверстий, число которых равно числу светодиодов, в каждом из которых располагается головка соответствующего светодиода, а сама оправа жестко связана с обоими линзовыми растрами. The proposed device differs from the prototype in that it additionally introduces a device for positioning LEDs, made in the form of a frame having many holes, the number of which is equal to the number of LEDs, each of which houses the head of the corresponding LED, and the frame itself is rigidly connected with both lens rasters .

Предложен вариант устройства, отличающийся тем, что оба линзовых растра выполнены на оптических поверхностях одного рассеивателя. A variant of the device is proposed, characterized in that both lens rasters are made on the optical surfaces of one diffuser.

Предложен вариант устройства, отличающийся тем, что в каждом отверстии оправы расположен радиатор, выполненный в виде металлической втулки. A device variant is proposed, characterized in that in each hole of the frame there is a radiator made in the form of a metal sleeve.

Сущность устройства заключается в следующем: светодиодное осветительное устройство состоит из набора элементов, включающих в себя светодиод, конденсорную линзу и линзы растра рассеивателя. Светодиод, расположенный в переднем фокусе конденсорной линзы, создает на выходе из нее параллельный пучок света, который линзами рассеивателя отклоняется на требуемый угол, обеспечивая нужную диаграмму распределения силы света. Светодиоды установлены в специальной оправе, обеспечивающей их точное позиционирование. К этой же оправе крепятся оба линзовых растра оптической системы осветительного устройства. The essence of the device is as follows: LED lighting device consists of a set of elements including an LED, a condenser lens and a raster lens of the diffuser. The LED located in the front focus of the condenser lens creates a parallel beam of light at the exit from it, which is deflected by the diffuser lenses to the required angle, providing the desired light distribution diagram. The LEDs are mounted in a special frame that ensures their accurate positioning. Both lens rasters of the optical system of the lighting device are attached to the same frame.

Вариант устройства, содержащий два линзовых растра, нерационально использует часть полезного излучения, так как на каждой оптической поверхности теряется как минимум 5% света. Вариант устройства, в котором линзовые растры выполнены на оптических поверхностях одной оптической детали, сохраняет большее количество полезного излучения, но более сложен и дорогостоящ при производстве. A device variant containing two lens rasters irrationally uses part of the useful radiation, since at least 5% of the light is lost on each optical surface. A variant of the device in which the lens rasters are made on the optical surfaces of one optical part retains a greater amount of useful radiation, but is more complex and expensive to produce.

На чертеже показана оптическая схема варианта предлагаемого устройства, в котором оба линзовых растра выполнены на оптических поверхностях одного рассеивателя. The drawing shows an optical diagram of a variant of the proposed device, in which both lens rasters are made on the optical surfaces of one diffuser.

Позиции на чертеже означают следующее:
1 - монтажная плата;
2 - матрица светодиодов;
3 - головка светодиода;
4 - оправа для светодиодов;
5 - рассеиватель (два линзовых растра);
6 - первый по ходу оптического луча линзовый растр;
7 - второй по ходу оптического луча линзовый растр;
8 - радиатор.
The positions in the drawing mean the following:
1 - mounting plate;
2 - matrix of LEDs;
3 - LED head;
4 - frame for LEDs;
5 - diffuser (two lens rasters);
6 - the first lens raster along the path of the optical beam;
7 - the second lens raster along the path of the optical beam;
8 - radiator.

Как показано на чертеже предлагаемое осветительное устройство содержит матрицу светодиодов 2, расположенных на оптических осях, в фокальных плоскостях конденсорных линз, образующих первый по ходу оптического луча линзовый растр 6, и внешний рассеиватель 7, представляющий собой второй по ходу оптического луча линзовый растр. Число конденсорных линз-секций первого растра 6 равно числу светодиодов в матрице 2, а число линз-секций внешнего рассеивателя 7 обычно намного превышает число конденсорных линз-секций первого растра 6. В конструкцию осветительного устройства дополнительно введено устройство для позиционирования светодиодов, выполненное в виде оправы 4, имеющей множество отверстий, число которых равно числу светодиодов, в каждом из которых располагается головка соответствующего светодиода 3, а сама оправа жестко связана с обоими линзовыми растрами, выполненными на двух оптических поверхностях одной детали - рассеивателя 5 (в рассматриваемом варианте). В каждом отверстии оправы расположен радиатор 8, выполненный в виде металлической втулки, плотно охватывающей головку светодиода 3. As shown in the drawing, the proposed lighting device comprises a matrix of LEDs 2 located on the optical axes in the focal planes of the condenser lenses forming the first lens raster 6 along the optical beam, and an external diffuser 7, which is the second lens raster along the optical beam. The number of condenser lens sections of the first raster 6 is equal to the number of LEDs in the matrix 2, and the number of lens sections of the external diffuser 7 is usually much larger than the number of condenser lens sections of the first raster 6. An additional device for positioning LEDs made in the form of a frame 4, having a plurality of holes, the number of which is equal to the number of LEDs, in each of which there is a head of the corresponding LED 3, and the frame itself is rigidly connected with both lens rasters, nennymi two optical surfaces one part - scatterer 5 (in this embodiment). In each hole of the frame there is a radiator 8, made in the form of a metal sleeve tightly covering the head of the LED 3.

Устройство работает следующим образом. Матрица светодиодов 2 излучает свет. Первый линзовый растр 6 создает параллельный световой поток, падающий на второй линзовый растр 7, который создает неравномерное распределение света в вертикальной и горизонтальной плоскостях и кроме того направляет излучение в вертикальной плоскости вниз или вверх относительно горизонтальной оптической оси на наблюдателя. Радиатор 8 способствует быстрой и равномерной передаче тепла от головки светодиода 3 к монтажной плате 1, что обеспечивает необходимое для работы светодиода охлаждение его головки 3. The device operates as follows. The matrix of LEDs 2 emits light. The first lens raster 6 creates a parallel light flux incident on the second lens raster 7, which creates an uneven distribution of light in the vertical and horizontal planes and also directs the radiation in the vertical plane up or down relative to the horizontal optical axis to the observer. The radiator 8 contributes to the rapid and uniform transfer of heat from the head of the LED 3 to the circuit board 1, which provides the cooling of its head 3 necessary for the operation of the LED.

Источники информации
1. Патент США N 5038255.
Sources of information
1. US patent N 5038255.

2. Патент США N 5119279. 2. US Patent N 5119279.

3. Патент США N 5122939. 3. US patent N 5122939.

4. Патент США N 5400229. 4. U.S. Patent No. 5,400,229.

5. Акцептованная заявка Японии N 3-6601, опуб. 30.01.91 (прототип). 5. Accepted application of Japan N 3-6601, publ. 01/30/91 (prototype).

Claims (1)

Светодиодное осветительное устройство, содержащее монтажную плату, на которой размещена матрица из светодиодов, расположенных на оптических осях, в фокальных плоскостях конденсорных линз-секций, образующих первый по ходу оптического луча линзовый растр и внешний рассеиватель, представляющий собой второй по ходу оптического луча линзовый растр, причем число линз первого линзового растра равно числу светодиодов, отличающееся тем, что в него дополнительно введено устройство для позиционирования светодиодов, выполненное в виде оправы, имеющей множество отверстий, в каждом из которых расположен радиатор, выполненный в виде металлической втулки, и головка соответствующего светодиода, при этом число отверстий равно числу светодиодов, а сама оправа жестко связана с обоими линзовыми растрами. An LED lighting device comprising a circuit board on which a matrix of LEDs located on the optical axes is placed in the focal planes of the condenser lens sections, forming the first lens raster along the optical beam and an external diffuser, which is the second lens raster along the optical beam, moreover, the number of lenses of the first lens raster is equal to the number of LEDs, characterized in that the device for positioning the LEDs, made in the form of a frame, is additionally introduced into it, and eyuschey plurality of apertures, each of which is disposed a radiator made of a metal sleeve, and the head of the corresponding LED, wherein the number of orifices equal to the number of LEDs and the frame itself is rigidly connected with the two lens rasters.
RU98123986A 1998-12-30 1998-12-30 Light-emitting diode lighting unit RU2189523C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98123986A RU2189523C2 (en) 1998-12-30 1998-12-30 Light-emitting diode lighting unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98123986A RU2189523C2 (en) 1998-12-30 1998-12-30 Light-emitting diode lighting unit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU98123986A RU98123986A (en) 2000-10-10
RU2189523C2 true RU2189523C2 (en) 2002-09-20

Family

ID=20214184

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98123986A RU2189523C2 (en) 1998-12-30 1998-12-30 Light-emitting diode lighting unit

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2189523C2 (en)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011040829A1 (en) * 2009-09-30 2011-04-07 Общество с ограниченной ответственностью "ДиС ПЛЮС" Light-emitting diode lighting device
RU2444812C1 (en) * 2010-10-13 2012-03-10 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт полупроводниковых приборов" (ОАО "НИИПП") Semiconductor radiation source
RU2479165C2 (en) * 2011-06-07 2013-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "ЭЛиПС-О" Lighting device
RU2490540C2 (en) * 2007-05-07 2013-08-20 Конинклейке Филипс Электроникс Нв Led-based lighting fixture purposed for surface illumination with improved heat dissipation and fabricability
RU2513033C2 (en) * 2012-07-31 2014-04-20 Владимир Аликович Пак Light-emitting diode (led) lighting fixture and heat-eliminating profile as fixture body
RU2540585C2 (en) * 2009-01-30 2015-02-10 Недерландсе Органисати Вор Тугепастнатюрветенсхаппелейк Ондерзук Тно Lighting system to be used in stereolithography device
RU2594970C2 (en) * 2011-05-31 2016-08-20 Конинклейке Филипс Н.В. Led-based light device with textured lenses
RU2606259C1 (en) * 2015-08-18 2017-01-10 Открытое акционерное общество "Телемеханика" (ОАО "Телемеханика") Light-emitting diode traffic light (pedestrian, transport)
RU2613156C2 (en) * 2011-06-24 2017-03-15 Филипс Лайтинг Холдинг Б.В. Led-based lighting device with optical component for mixing light output from plurality of leds
RU2645300C2 (en) * 2011-11-08 2018-02-20 Филипс Лайтинг Холдинг Б.В. Optical element with formation of light

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2490540C2 (en) * 2007-05-07 2013-08-20 Конинклейке Филипс Электроникс Нв Led-based lighting fixture purposed for surface illumination with improved heat dissipation and fabricability
RU2540585C2 (en) * 2009-01-30 2015-02-10 Недерландсе Органисати Вор Тугепастнатюрветенсхаппелейк Ондерзук Тно Lighting system to be used in stereolithography device
WO2011040829A1 (en) * 2009-09-30 2011-04-07 Общество с ограниченной ответственностью "ДиС ПЛЮС" Light-emitting diode lighting device
EA018338B1 (en) * 2009-09-30 2013-07-30 Общество с ограниченной ответственностью "ДиС ПЛЮС" Light-emitting diode lighting device
RU2444812C1 (en) * 2010-10-13 2012-03-10 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт полупроводниковых приборов" (ОАО "НИИПП") Semiconductor radiation source
RU2594970C2 (en) * 2011-05-31 2016-08-20 Конинклейке Филипс Н.В. Led-based light device with textured lenses
RU2479165C2 (en) * 2011-06-07 2013-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "ЭЛиПС-О" Lighting device
RU2613156C2 (en) * 2011-06-24 2017-03-15 Филипс Лайтинг Холдинг Б.В. Led-based lighting device with optical component for mixing light output from plurality of leds
RU2645300C2 (en) * 2011-11-08 2018-02-20 Филипс Лайтинг Холдинг Б.В. Optical element with formation of light
RU2513033C2 (en) * 2012-07-31 2014-04-20 Владимир Аликович Пак Light-emitting diode (led) lighting fixture and heat-eliminating profile as fixture body
RU2606259C1 (en) * 2015-08-18 2017-01-10 Открытое акционерное общество "Телемеханика" (ОАО "Телемеханика") Light-emitting diode traffic light (pedestrian, transport)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6871993B2 (en) Integrating LED illumination system for machine vision systems
KR101259390B1 (en) Lighting device
US6402347B1 (en) Light generator for introducing light into a bundle of optical fibers
US8215791B2 (en) Illuminating headlamp providing substantially uniform illumination
JP4452495B2 (en) High power LED module for spot lighting
JP4620924B2 (en) Lighting equipment
EP1298382B1 (en) Replaceable LED bulb with interchangeable lens optic
US20130308104A1 (en) Light source apparatus and image projection apparatus
US20100103668A1 (en) Light emitting diode module, and light fixture and method of illumination utilizing the same
RU2189523C2 (en) Light-emitting diode lighting unit
JP2006066108A (en) Light emitting module and lighting fixture
US7883233B2 (en) Illumination assembly
US20110032720A1 (en) High and low beam headlamp with a pivoting multifaceted reflector
US20100220487A1 (en) Lighting assembly and heat exchange apparatus for uniform heat dissipation
JP2022501773A (en) Lighting system for automatic vehicle lighting and / or signaling devices
US11708954B2 (en) Lamp unit
JP2016058330A (en) Lighting apparatus
KR20200065859A (en) Lighting apparatus for mounting drone
RU98123986A (en) LED LIGHTING DEVICE
WO2019243246A1 (en) Operating a lighting module with led elements
US9857554B2 (en) Spring clips for mounting optics structures on an associated circuit board, and assemblies including the spring clips
JP2001213322A (en) Signal lamp for railway
JP2020095876A (en) Vehicular lighting fixture
WO2010094178A1 (en) Lighting assembly and heat exchange apparatus for uniform heat dissipation
KR101791606B1 (en) Headlamp