CZ305700B6

CZ305700B6 - Světelný zdroj s difrakční strukturou, zejména pro řízené směrové osvětlení plochy

Info

Publication number: CZ305700B6
Application number: CZ2014-525A
Authority: CZ
Inventors: Jan Filák; Marek Škereň; Martin Nývlt; Jakub Svoboda; Milan Květoň; Martin Filák
Original assignee: Filák, s.r.o.; HoloPlus s.r.o.
Priority date: 2014-08-03
Filing date: 2014-08-03
Publication date: 2016-02-10
Also published as: CZ2014525A3

Abstract

Řešení se týká světelného zdroje s difrakční strukturou, zejména pro řízené směrové osvětlení plochy, kde mezi alespoň jednou LED diodou (1) a osvětlovaným povrchem (3) je umístěna difrakční struktura (2) na rovinné podložce a nebo zakřivené podložce, jehož podstata spočívá v tom, že difrakční struktura (2) uložená na rovinné podložce (4) je tvořena mikrostrukturou složenou z vrypů s asymetrickým profilem s periodou 500 nm až 1 mm a hloubkou 500 nm až 100 .mi.m, přičemž každé místo (x, x.1...x.n) difrakční struktury (2) je osvětleno LED diodou (1) pod odpovídajícím úhlem (.alfa., .alfa..1 ….alfa..n), přičemž světlo po průchodu difrakční strukturou (2) je odkloněno pod odpovídajícím úhlem dopadu (.alfa.´, .alfa.´.1 ….alfa.´.n) na osvětlovanou plochu (3) a přičemž spektrální charakteristika v každém bodě osvětlované plochy (3) je identická se spektrální charakteristikou LED diody (1). Řešení světelného zdroje podle vynálezu je uplatnitelné například u veřejného osvětlení, kde je možné osvětlovat předem určenou plochu a doplnit ji textovým či obrazovým sdělením, případně silničním značením anebo reklamou.

Description

Světelný zdroj s difrakční strukturou, zejména pro řízené směrové osvětlení plochy

Oblast techniky

Vynález se týká světelného zdroje s difrakční strukturou, zejména pro řízené směrové osvětlení plochy, který je určen především pro osvit venkovních ploch při komunikacích, sportovních hřišť, průmyslových ploch a pro podobné případy s možností určení osvitu plochy podle předem potřebných požadavků.

Dosavadní stav techniky

V poslední době je snaha o zdokonalení osvitu venkovních ploch na předem určená místa v souvislosti jednak s potlačením hluchých míst, kde potřeba osvitu není potřebná nebo i dokonce nežádoucí, jako v případech, kdy dochází k oslňování okolí. Tento problém například vzniká při nadbytečném osvětlování okolních příbytků od pouličního osvětlení, nebo jsou světelné zdroje umístěny na takových místech, kde dochází k oslňování silničního nebo drážního provozu. Řízená osvětlovací tělesa jsou i vítaná například u přistávacích drah letišť, které tímto umožňují přesné určení přistávací plochy apod. Současně je vydávána energie pro osvit v místech, která osvit nepotřebují i ekonomicky kontraproduktivní.

S novými technologiemi LED svítidel se nabízí nové možnosti tyto nedostatky odstranit. Uplatňují se různé regulátory osvětlení jako například u veřejného osvětlení instalací regulátorů osvětlení - elektronicky řízených autotransformátorů. Stanovují se vhodné okruhy veřejného osvětlení, jejichž charakter a provozní podmínky vytvářejí reálný předpoklad pro dosažení zajímavých úspor. .

Účelem vynálezu je výše uvedené nedostatky odstranit včetně úspory elektrické energie a současně zajistit osvětlení předem určených míst a eliminovat ta místa, která osvětlení nevyžadují. Je u něho využito holografické řešení, difrakční - holografické řešení, které nahrazuje systém čoček jediným difrakčním prvkem, který se vylisuje buďto na ochranný kryt svítidla, nebo přímo na samotnou LED diodu. Teoreticky lze takovým prvkem vyformovat osvětlovací svazek do libovolného asymetrického tvaru s vysokým kontrastem na rozhraní osvětlené a neosvětlené části, což klasickou cestou de facto nelze a ušetřit tak značnou část energie, kdy nejsou zbytečně osvětlovány plochy mimo oblast zájmu, navíc homogenitu osvětlené plochy upravovat vhodným návrhem difrakčního prvku.

Podstata vynálezu

Shora uvedené nedostatky ve velké míře odstraňuje a účel vynálezu splňuje světelný zdroj s difrakční strukturou, zejména pro řízené směrové osvětlení plochy, kde mezi alespoň jednou LED diodou a osvětlovaným povrchem je umístěna difrakční struktura na rovinné podložce a nebo zakřivené podložce podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že difrakční struktura uložená na rovinné podložce je tvořena mikrostrukturou složenou z vrypů s asymetrickým profilem s periodou 500 nm až 1 mm a hloubkou 500 nm až 100 pm, přičemž každé místo difrakční struktury je osvětleno LED diodou pod odpovídajícím úhlem, přičemž světlo po průchodu difrakční strukturou je odkloněno pod odpovídajícím úhlem dopadu na osvětlovanou plochu a přičemž spektrální charakteristika v každém bodě osvětlované plochy je identická se spektrální charakteristikou LED diody a/nebo je spektrální charakteristika v každém bodě osvětlované plochy odlišná od spektrální charakteristiky LED diody a má požadovaný definovaný prostorový průběh. Osvětlovaná plocha anebo její část má tvar obrazce nebo textu. Difrakční struktura je umístěna na obecně zakřivené podložce. Difrakční struktura je umístěna uvnitř objemu zakřivené podložky. Difrakční struktura sestává z několika za sebou řazených difrakčních struktur na rovinných podložkách

- 1 CZ 305700 B6 a/nebo zakřivených podložkách. Na osvětlované ploše existuje jedna nebo více částí této plochy nepokrytých dopadajícím světlem od LED diody.

Výhody provedení světelného zdroje podle vynálezu spočívají v možnosti osvícení plochy na předem určených jejich částech, možnost vytvoření na osvětlované ploše textové nebo obrazové prvky a různá označení, jako jsou například přechody pro chodce, vodorovné silniční značení či reklamní sdělení a informace. Zakřivená podložky vykazuje spektrálně závislou absorpci světla a upravuje spektrální charakteristiku záření dopadajícího z LED diody na osvětlovanou plochu.

Objasnění výkresů

Pro bližší objasnění vynálezu jsou připojena schematická zobrazení, kde na obr. 1 je zakreslena základní konfigurace světelného zdroje, kde jsou patrny LED diody jako zdroj světla a osvětlovaná plocha, mezi nimiž je umístěna difrakční struktura na rovinné podložce a průnik světelného záření touto difrakční strukturou.

Obr. 2 představuje difrakční strukturu umístěnou na zakřivené podložce.

Na obr. 3 je znázorněno provedení světelného zdroje, kde difrakční struktura sestává z několika za sebou řazených difrakčních struktur na rovinných nebo zakřivených podložkách.

Příklad uskutečnění vynálezu

Základní konfigurace světelného zdroje je znázorněna na obr. 1, kde je patrný zdroj světla tvořený LED diodami J a kde je též patrné směrování světelného toku na osvětlovanou plochu 3. Mezi LED diodami 1 a osvětlovanou plochou 3 je umístěna difrakční struktura 2 uložená na rovinné podložce 4. Tato difrakční struktura 2 je tvořena mikrostrukturou složenou z viypů s asymetrickým profilem s periodou 500 nm až 1 mm a hloubkou 500 nm až 100 pm zajišťující směrování dopadajícího světla po průchodu mikrostrukturou a kde každé místo x, x.l ....x.n difrakční struktury 2 je osvětleno pod odpovídajícím úhlem a, a.l ....a.n a přičemž světlo po průchodu difrakční strukturou 2 je odkloněno pod odpovídajícím úhlem dopadu a', a'.l ...,α'.η na osvětlovanou plochu 3. Spektrální charakteristika v každém bodě osvětlované plochy 3 je identická se spektrální charakteristikou LED diody L

Obr. 2 představuje konfiguraci světelného zdroje podle vynálezu s použitím difrakční struktury 2.1 uložené na zakřivené podložce 4.1. Opět je zde znázorněn světelný zdroj tvořený LED diodou j. a světelný tok procházející difrakční strukturou 2.1 v místech x. x.l ...χ.η pod příslušnými úhly a, a.l ....a.n a dopadajícím na osvětlovanou plochu 3 pod úhly dopadu q', q'.l ....q'.n.

Na obr. 3 je znázorněno provedení světelného zdroje podle vynálezu s využitím soustavy za sebou řazených difrakčních struktur rovinných nebo zakřivených 2, 2.1...2.n umístěných mezi LED diodou 1 a osvětlovanou plochou 3.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Světelný zdroj s difrakční strukturou, zejména pro řízené směrové osvětlení plochy, kde mezi alespoň jednou LED diodou (1) a osvětlovanou plochou (3) je umístěna difrakční struktura (2) na rovinné podložce a nebo zakřivené podložce, vyznačující se tím, že difrakční struktura (2) uložená na rovinné podložce (4) je tvořena mikrostrukturou složenou z vrypů s asymetrickým profilem s periodou 500 nm až 1 mm a hloubkou 500 nm až 100 pm, přičemž každé místo (x, x.l....x.n) difrakční struktury (2) je osvětleno LED diodou (1) pod odpovídajícím úhlem (a, a.l....a.n), přičemž světlo po průchodu difrakční strukturou (2) je odkloněno pod odpovídajícím úhlem dopadu (a', a'.l....a',n) na osvětlovanou plochu (3) a přičemž spektrální charakteristika v každém bodě osvětlované plochy (3) je identická se spektrální charakteristikou LED diody (1) a/nebo je spektrální charakteristika v každém bodě osvětlované plochy (3) odlišná od spektrální charakteristiky LED diody (1) a má požadovaný definovaný prostorový průběh.
2. Světelný zdroj sdifrakční strukturou podle nároku 1, vyznačující se tím, že osvětlovaná plocha (3) anebo její část má tvar obrazce nebo textu.
3. Světelný zdroj sdifrakční strukturou podle nároku 1, vyznačující se tím, že difrakční struktura (2) je umístěna na obecně zakřivené podložce (4.1).
4. Světelný zdroj sdifrakční strukturou podle nároku 3, vyznačující se tím, že difrakční struktura (2) je umístěna uvnitř objemu zakřivené podložky (4.1).
5. Světelný zdroj sdifrakční strukturou podle nároků la3, vyznačující se tím, že difrakční struktura (2) sestává z několika za sebou řazených difrakčních struktur na rovinných podložkách (4) a/nebo zakřivených podložkách (4.1).
6. Světelný zdroj sdifrakční strukturou podle nároku 1, vyznačující se tím, že na osvětlované ploše (3) existuje jedna nebo více částí této plochy nepokrytých dopadajícím světlem od LED diody (1).