RU214707U1 - Носимое на голове устройство освещения - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к светотехнике. Носимое на голове устройство освещения содержит размещаемое на голове пользователя средство крепления светодиодного источника освещения, представляющее собой ободок, надеваемый на голову перпендикулярно направлению прямого взгляда пользователя с расположением дужек ободка в зоне ушей пользователя. Светодиоды размещены на заключенной в уплощенный корпус плате, и их оптические элементы обращены через рассеиватель корпуса в направлении прямого взгляда пользователя. При этом светодиоды проводным соединением связаны с блоком управления включением питания светодиодов. Блок управления включением питания светодиодов выполнен с возможностью регулирования яркости свечения светодиодов и регулирования цветности свечения светодиодов в диапазоне от белого цвета до желтоватого цвета. 5 ил.

Description

Полезная модель относится к светотехнике и касается конструкции устройства индивидуального освещения, предназначенного для освещения пространства вокруг головы пользователя в направлении перед пользователем. Полезная модель преимущественно предназначена для освещения рабочего пространства и/или объектов при оказании услуг в области бьюти-индустрии - сфере услуг, объединяющей такие направления, как косметология, парикмахерское искусство, ногтевой сервис, визаж, перманентный макияж и т.д.

В настоящее время широко применяются носимые на голове устройства освещения пространства перед глазами пользователя, представляющие собой средство крепления основы на голове в виде шапки (каски или иного головного убора), на которой на части, примыкающей к лбу пользователя, закреплен светодиодный источник освещения, излучающий световой поток в виде узконаправленного пучка света (RU 55930, WO 2018207603, CN 108591858, US 3634676).

В качестве прототипа выбрано решение по RU 55930, F21L 4/00, F21V 33/00, F21K 7/00, опубл. 27.08.2006 г.

В этом патенте описано носимое на голове пользователя устройство освещения пространства перед пользователем, которое представляет собой один или два светильника (или более двух), закрепленных на голове с помощью, например, головных резиновых ремней или лент с «липучками», входящих в комплект головного фонаря, или закрепленных на ремнях маски горнолыжника или сноубордиста по обеим сторонам маски. Данное освещение эффективно для обзора по обеим сторонам движения в радиусе 5 метров. Крепление на резиновых ремнях или на «липучке» представляет собой затягиваемый вокруг головы через затылок и лоб обод типа повязки на голову.

Данное решение позволяет эффективно освещать пространство перед спортсменом (горнолыжником или сноубордистом) за счет формирования узконаправленного светового пучка, мощность которого и дальность свечения которого прямо зависят от мощности системы питания и типа применяемых элементов - источников светового излучения. В данном патенте указано, что в качестве источников светового излучения применяют светодиодные, криптоновые и иные виды автономных осветительных устройств и фонарей.

Данное решение создано исключительно для освещения в дальнем режиме пространства перед пользователем, независимо от того, стоит он или движется, и независимо от того, днем это происходит или ночью. То есть это решение применяется для получения визуальной информации о обстановке перед пользователем в условиях недостаточной или ограниченной по освещенности видимости.

Но для ряда профессий, деятельность которых проходит в помещении и в условиях недостаточного освещения рабочей зоны или требующей повышения освещенности этой зоны (работа в области бьюти-индустрии, ремонтных мастерских, реставрационных мастерских и аналогичных), требуется не освещение объекта узким пучком высокой освещенности и малой зоной охвата этим пучком освещаемого пространства, а требуется освещенность области пространства вокруг рабочей зоны и в зоне перед головой пользователя регулируемым светом и в широком угловом диапазоне охвата.

В реальности значение имеет не столько яркость луча, а сколько его форма и ширина его боковой засветки, фокусное расстояние луча, особенности центрального пучка света. Хорошо сфокусированный луч светит намного дальше, чем рассеянный. Однако сфокусированный луч гораздо менее удобен, если необходимо освещение территории на ближней или даже средней дистанции. Он будет выхватывать из темноты лишь небольшой сегмент, оставляя остальной участок неосвещенным. Узконаправленные лучи эффективны для тактических фонарей. Они позволяют четко подсвечивать цель, и ориентированы на большие дистанции. При этом не происходит напрасного распыления светового потока. В то же время, фонари с широким углом освещения, мягкой боковой засветкой и плавным переходом к ней от центрального пучка позволяют получить гораздо более естественное освещение на ближних дистанциях. Они хороши, например, для туризма, поскольку позволяют удобнее ориентироваться в пространстве и снимают дополнительную нагрузку с глаз.

В прототипе расположенный перед лбом над глазами пользователя светодиодный фонарь формирует узконаправленный световой пучок, хорошо высвечивающий объекты на достаточном расстоянии от глаз пользователя. В зоне глаз и головы пользователь видит свет окружающий его не от светового потока, а от внешней среды, Визуальность светового излучения начинается через несколько метров от пользователя. Естественно, что такое освещение не подходит для таких работ, которые требуют освещения непосредственно в зоне работы или головы пользователя.

Распределение излучения реального источника в окружающем пространстве не равномерно. Поэтому световой поток не будет исчерпывающей характеристикой источника, если одновременно не определяется распределение излучения по разным направлениям окружающего пространства. Для характеристики распределения светового потока пользуются понятием пространственной плотности светового потока в разных направлениях окружающего пространства. Пространственную плотность светового потока, определяющуюся отношением светового потока к телесному углу с вершиной в точке размещения источника, в пределах которого равномерно распределен этот поток, называют силой света. В прототипе пространственная плотность светового потока определена узким телесным углом, поэтому пользователь не видит начальный участок свечения, но хорошо видит освещенные узким лучом объекты на расстоянии нескольких метров. А для работы необходимо освещение начального участка светового излучения и при этом в рассеянном виде (по типу свечения настольной лампы в широкоугольном телесном угле.), а не в концентрированном по яркости пучке.

Указанные недостатки не позволяют применять такие решения, схожие в прототипом, в части расположения источника светового излучения, для работ в области бьюти-индустрии или ремонта и аналогичных работах, требующих ровного рассеянного излучения непосредственно перед глазами и в области рабочего места.

Речь идет о таком световом излучении, которое пользователь получает от настольной классической лампы (не путать с настольным светильником). Такая лампа состоит из располагаемого на столе основания, на стойке которого закреплен абажур или плафон. На стойке внутри абажура или плафона установлена лампочка. Область самой лампы, как источника свечения, закрыта колпаком (абажуром или плафоном), для исключения прямого воздействия на глаза пользователя свечения лампочки и зоны, прилегающей к ней. А за колпаком начинается рассеянное свечение, плотность которого снижается по мере удаления от лампочки. Именно эта часть светового потока и является оптимально удобной для работы с искусственным освещением. То есть пользователю не нужен сам светильник и световое излучение у лампочки, ему необходим удаленный от лампочки свет.

Настоящая полезная модель направлена на достижение технического результата, заключающегося в повышении эксплуатационных качеств за счет формирования рассеянного широкоугольного светового излучения в зоне перед лицом и глазами пользователя носимым на голове источником светодиодного излучения.

Указанный технический результат достигается тем, что в носимом на голове устройстве освещения, содержащем размещаемое на голове пользователя средство крепления светодиодного источника освещения, имеющего заключенную в корпус плату, на которой закреплены светодиоды, обращенные оптическими элементами через рассеиватель корпуса в направлении прямого взгляда пользователя, и которые связаны с блоком управления включением питания светодиодов, средство крепления представляет собой ободок, надеваемый на голову перпендикулярно направлению прямого взгляда пользователя с расположением дужек ободка в зоне ушей пользователя, корпус выполнен уплощенным и закреплен на участке ободка между его дугами.

При этом светодиоды на плате связаны с блоком управления включением питания светодиодов проводным соединением. А блок управления включением питания светодиодов выполнен с возможностью регулирования яркости свечения светодиодов и регулирования цветности свечения светодиодов в диапазоне от белого цвета до желтоватого цвета.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.

Настоящая полезная модель поясняется конкретными примерами исполнения, которые, однако, не являются единственно возможными, но наглядно демонстрируют возможность достижения требуемого технического результата.

На фиг. 1 - общий вид носимого на голове устройства освещения, первый пример исполнения;

фиг. 2 - общий вид носимого на голове устройства освещения, второй пример исполнения прицеп;

фиг. 3 - общий вид носимого на голове устройства освещения, третий пример исполнения;

фиг. 4 - блок-схема блока управления изменением цветности свечения и яркости светового излучения;

фиг. 5 - демонстрация положения устройства на голове пользователя.

Согласно настоящей полезной модели рассматривается конструкция устройства индивидуального освещения, предназначенного для освещения пространства вокруг головы пользователя в направлении перед пользователем. В частности, речь идет об освещении рабочего пространства и/или объектов при оказании услуг в области бьюти-индустрии - сфере услуг, объединяющей такие направления, как косметология, парикмахерское искусство, ногтевой сервис, визаж, перманентный макияж и т.д. Может использоваться в таких областях как ремонтные и реставрационные работы и схожие работы, при выполнении которых пользователь устройства освещения перемещается или может перемещаться вокруг рабочей зоны. Рассматриваемое устройство индивидуального освещения относится к категории носимых на голове.

В общем случае, носимое на голове устройство освещения содержит размещаемое на голове пользователя средство крепления светодиодного источника освещения, представляющее собой ободок, надеваемый на голову перпендикулярно направлению прямого взгляда пользователя с расположением дужек ободка в зоне ушей пользователя.

Светодиоды размещены на заключенной в уплощенный корпус плате, и их оптические элементы обращены через рассеиватель корпуса в направлении прямого взгляда пользователя.

При этом светодиоды проводным соединением связаны с блоком управления включением питания светодиодов, который выполнен с возможностью регулирования яркости свечения светодиодов и регулирования цветности свечения светодиодов в диапазоне от белого цвета до желтоватого цвета.

Ниже рассматриваются примеры исполнения полезной модели (фиг. 1-5).

В основу теоретических посылок заложен принцип свечения классической настольной лампы. Настольная лампа должна давать ровное и мягкое свечение. Должны исключаться блики и мерцания, которые негативно влияют на зрение. Глаза от этого сначала быстро устают, а со временем - заметно снижается острота зрения. В настольных приборах со стандартным патроном плафон должен иметь глубину, в которой колба лампочки будет скрыта полностью. Если колба будет хотя бы наполовину находиться вне плафона, ее свечение будет слепить глаза, что негативно отразится на зрении. Лампа должна быть умеренно яркой - показатель светового потока составлять не более 400÷700 лм (люменов). Существует разделение на холодный, нейтральный (дневной) и теплый белый оттенок. Максимально способствует повышению трудоспособности и концентрации внимания, не давая при этом уставать глазам, дневной или теплый белый оттенок, соответствующий 3600÷3800 К. Эту величину можно считать оптимальной для настольного освещения.

Светодиодные светильники являются оптимальным вариантом в качестве настольной лампы. Они практически всегда имеют компактные размеры при вполне достаточной яркости свечения. Они надежны и безопасны, так как они не нагреваются до высоких температур, и если даже перегорает один из светодиодов, остальные продолжают давать свет. Светодиоды загораются сразу, не мигают и не мерцают, дают ровный спокойный свет. При выборе панельного варианта светодиодных ламп рекомендуется, чтобы их было не менее 12 штук, что будет способствовать более равномерному световому потоку.

Согласно настоящей полезной модели предлагается конструкция устройства освещения, носимое на голове пользователя, которая позволяет имитировать освещение по аналогии с освещением классической настольной лампы.

Для всех примеров исполнения носимое на голове устройство освещения содержит размещаемое на голове пользователя средство крепления светодиодного источника освещения. Это средство крепления представляет собой ободок 1, надеваемый на голову перпендикулярно направлению прямого взгляда пользователя с расположением дужек 2 (дуг) ободка в зоне ушей пользователя. То есть ободок (как узкий, так и уширенный) надевается сверху движением сверху вниз и располагается на голове за лобной часть головы, но до затылка.

Такой ободок повторяет форму традиционно применяемых ободков для удержания волос на голове, чтобы волосы не мешали работе. Может быть выполнен из полимерного материала, металла, дерева. Суть его конструкции заключается в том, что при его дугообразно изогнутой форме концевые части, являющиеся дужками 2, выполняются упруго деформируемыми, за счет чего и обеспечивается удержание ободка на голове. Ободок может выполняться с гребенкой, позволяющей исключить смещение ободка на голове при наклоне последней.

Применение ободка, как средства крепления светодиодного источника освещения, позволяет перенести положение источника светового излучения в область головы за лбом. Такое расположение имитирует эффект колпака (плафона в классической настольной лампе), за счет того, что зона выхода светового излучения и участок светового потока максимальной яркости выведены из поля зрения пользователя.

Светодиоды 3, в рекомендуемом не менее 12 шт.количестве, расположены на плате, которая помещена в отдельный уплощенный (плоский) корпус 4, толщина которого определена размерами светодиодов, толщиной стенок корпуса и толщиной рассеивателя, через который проходит световое излучение. Существенным для этой части устройства является не размер корпуса и не количество светодиодов, а вес корпуса с платой и светодиодами, так как именно вес определяет позиционную устойчивость устройства освещения на голове пользователя (которое удерживается за счет упругих сил прижатия дужек к вискам в зоне ушей пользователя). Поэтому корпус выполнен из полимера тонкостенным, а рассеиватель может быть выполнен из поликарбоната.

Рассеиватель используется для равномерного распределения поток света. На это влияет рельефность, текстура, форма рассеивателя. За счет многократного переотражения от микрочастиц, находящихся в толще материала, яркий свет от светодиодов перераспределяется практически по всему объему рассеивателя и создает мягкий поток, комфортный для зрения человека.

На фиг. 1 показан пример исполнения рассматриваемого носимого на голове устройства освещения, в котором корпус со светодиодами выполнен прямоугольной формы в плане со стороны рассеивателя. В этом примере прикрепление корпуса к ободку произведено на небольшом участке ободка между дужками. На фиг. 2 показан пример исполнения, в котором корпус выполнен дугообразным и прикреплен к ободку на участке между упругими дужками, расширяя при этом поверхность свечения светодиодов. А на фиг. 3 представлен пример, в котором на ободке закреплены два корпуса, разнесенных относительно друг друга (по типу «ушек»). Эти два корпуса могут быть отдельными независимыми или связаны между собой общей перемычкой, образующей, по сути, один корпус оригинального по форме исполнения. Форма корпуса в плане со стороны рассеивателя не является существенной, так как не влияет на достижение технического результата.

Светодиодный источник освещения размещен на заключенной в корпус плате, и представляет собой набор светодиодов 3, обращенных оптическими элементами через рассеиватель корпуса в направлении прямого взгляда пользователя. Эта плата (токопроводящая разводка светодиодов) проводным соединением связана с блоком 5 управления включением питания светодиодов.

Блок управления включением питания светодиодов представляет собой отдельный корпус с электронными компонентами (например, контроллером и/или процессором или процессорным микроконтроллером), которые обеспечивают включение/выключение питания светодиодов от источника питания (в данном случае, это аккумулятор или батарейка/ки), а так же реализуют возможность регулирования яркости свечения светодиодов и регулирования цветности свечения светодиодов в диапазоне от белого цвета до желтоватого цвета.

Включение/выключение осуществляется механически кнопкой 6 клавишной или кнопочной или сенсорным способом. Наиболее удобным способом выключения и включения является сенсорный вариант. В этом случае не придется нажимать кнопку или клавишу. Достаточно только прикоснуться к корпусу. Сам сенсор имеет миниатюрные размеры и встроен в корпус блока управления.

Чтобы иметь возможность регулировать параметр яркости, предусмотрен встроенный регуляторы яркости освещения - диммер 7 - механический или сенсорный. С помощью диммера можно регулировать яркость лампы от совсем тусклого света до яркого. При этом цветовая температура светодиодных ламп не меняется. Механический диммер предполагает настройку с помощью рукоятки или ползунка, которые перемещают вверх или вниз (влево-вправо, по часовой или против часовой стрелки), добиваясь необходимого результата. Таким образом, создается больший диапазон настроек интенсивности света. Сенсорный регулятор, как правило, имеет несколько определенных режимов яркости, без промежуточных вариантов интенсивности освещения. Переход с одного режима на другой осуществляется прикосновением непосредственно к сенсору или же основанию лампы.

Изменение цветового спектра при свечении светодиода (от холодного белого до теплого желтоватого), независимо от типа и конструкции, происходит в результате изменения параметров напряжения. Проще всего воздействовать на светодиод, добиваясь изменения цвета, регулируя величину электрического тока. Добиваются этого путем перемены параметров напряжения. В соответствии с законом Ома увеличение напряжения в цепи приводит к пропорциональному увеличению силы тока. Соответственно, в этот момент энергия фотона будет увеличиваться. Результатом будет перемещение цвета по направлению к холодной части спектра.

Необходимость в регулировки оттенков цвета свечения светодиодов обусловлена исследованиями влияния цвета на работоспособность. Холодный белый свет оказывает стимулирующее влияние на мозг человека. В бытовых условиях его используют в ситуациях, где желательна периодическая концентрация внимания, например смотровые кабинеты, операционные. Светодиодные лампы с холодным белым светом, размещенные в ванной комнате, помогу утром быстрее войти в рабочий тонус. При желтоватом свете наступает комфортность и успокаивается нервная система человека. Нередко кнопка включения как датчик включения и выключения также позволяет изменять оттенок света.

На фиг. 4 представлена упрощенная блок-схема блока управления. Она включает в себя процессорную часть 9 (процессорный контроллер или микропроцессор), которая электрически (проводным способом) связана с источником питания 10 и платой со светодиодами в корпусе 4 на ободке. В корпусе блока управления размещен механический или сенсорный включатель/выключатель питания светодиодов и процессорной части, орган управления яркостью свечения светодиодов (по аналогии с органом управления в диммере) и орган управления изменением напряжения или электрического тока, приводящим к изменению цвета свечения от холодного белого до теплого желтоватого.

На фиг. 5 показано положение рассматриваемого устройства освещения на голове пользователя, а так же показаны зоны распространения светового излучения. Зона рассеянного излучения сформирована перед лицом пользователя и непосредственно у лица, что позволяет при различных движениях головы всегда видеть только этот теплый световой поток, удобный для работы. Зона прямого и сильного пучкового излучения остается над головой пользователя и не попадает ему в глаза.

Полезная модель промышленно применима. Может быть изготовлена с применением современных средств, используемых при изготовлении осветительных приборов различного назначения. Полезная модель позволяет повысить эксплуатационные качества носимого средства освещения за счет формирования рассеянного широкоугольного светового излучения в зоне перед лицом и глазами пользователя и за счет регулирования цветности и силы яркости светового излучения в зависимости от пространственной плотности светового потока внешнего освещения.

Claims (3)

1. Носимое на голове устройство освещения, содержащее размещаемое на голове пользователя средство крепления светодиодного источника освещения, имеющего заключенную в корпус плату, на которой закреплены светодиоды, обращенные оптическими элементами через рассеиватель корпуса в направлении прямого взгляда пользователя, и которые связаны с блоком управления включением питания светодиодов, отличающееся тем, что средство крепления представляет собой ободок, надеваемый на голову перпендикулярно направлению прямого взгляда пользователя с расположением дужек ободка в зоне ушей пользователя, корпус выполнен уплощенным и закреплен на участке ободка между его дугами.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что светодиоды на плате связаны с блоком управления включением питания светодиодов проводным соединением.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок управления включением питания светодиодов выполнен с возможностью регулирования яркости свечения светодиодов и регулирования цветности свечения светодиодов в диапазоне от белого цвета до желтоватого цвета.

Images