RU2572817C2 - Narrow field of view optical system for light-emitting diode - Google Patents

Narrow field of view optical system for light-emitting diode Download PDF

Info

Publication number
RU2572817C2
RU2572817C2 RU2014120078/07A RU2014120078A RU2572817C2 RU 2572817 C2 RU2572817 C2 RU 2572817C2 RU 2014120078/07 A RU2014120078/07 A RU 2014120078/07A RU 2014120078 A RU2014120078 A RU 2014120078A RU 2572817 C2 RU2572817 C2 RU 2572817C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
light
lens
aspherical lens
optical system
emitting diode
Prior art date
Application number
RU2014120078/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2014120078A (en
Inventor
Игорь Владимирович Харитонов
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова"
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 Акционерное общество "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" filed Critical Акционерное общество "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова"
Priority to RU2014120078/07A priority Critical patent/RU2572817C2/en
Publication of RU2014120078A publication Critical patent/RU2014120078A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2572817C2 publication Critical patent/RU2572817C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Led Device Packages (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Securing Globes, Refractors, Reflectors Or The Like (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: optical system for a light-emitting diode comprises a system holder, an aspherical lens and a Fresnel lens, configured to change the distance in between. The technical result is achieved due to that the optical system holder is in the form of a single monolithic structure which holds the Fresnel lens and the aspherical lens. The holder is mounted to a base on which the system is mounted. The aspherical lens is in the form of a paraboloid of revolution and forms light flux in a wide solid angle of up to 60 degrees at the level of 0.1. The distance between the Fresnel lens and the aspherical lens is set using a shifting mechanism and is defined by the width of the light flux formed by the aspherical lens.
EFFECT: designing a unified narrow field of view optical system for a light-emitting diode, capable of retaining its axial optical power when dimensions of the light body of the light-emitting diode change.
2 dwg

Description

Изобретение относится к осветительным приборам, а именно к узкоградусным оптическим осветительным устройствам на основе светодиодов.The invention relates to lighting devices, and in particular to narrow-degree optical lighting devices based on LEDs.

Известны устройства для фокусировки световых приборов, заключающейся в том, что при фокусировке световых тел, размеры которых соизмеримы, с размерами отражателей, значительно увеличивается угловой размер элементарных отображений, и, как следствие, общая ширина светового пучка всего прибора тоже увеличивается (Трембач В.В. Световые приборы: учеб. для вузов по спец. «Светотехника и источники света» - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1990 - 66 стр.).Known devices for focusing light devices, which consists in the fact that when focusing light bodies, the sizes of which are comparable with the dimensions of the reflectors, the angular size of elementary displays increases significantly, and, as a result, the total width of the light beam of the entire device also increases (Trembach V.V. Lighting devices: a textbook for universities in the specialty “Lighting Engineering and Light Sources” - 2nd ed., Revised and supplemented - M .: Higher school, 1990 - 66 pp.).

Недостатком подобных технических решений является то, что для фокусировки светового тела большого размера необходимо разрабатывать большой отражатель для получения приемлемых световых характеристик.The disadvantage of such technical solutions is that for focusing a large light body, it is necessary to develop a large reflector to obtain acceptable light characteristics.

Известен модульный светодиодный прожектор (патент РФ №2510644 на изобретение от 09.08.2012 г.), содержащий съемные разборные фокусирующие сборки, индивидуальные для каждого светодиода, закрывающие пластины, причем фокусирующие сборки состоят из асферической линзы и держателя на основе из поликарбоната.Known modular LED floodlight (RF patent No. 2510644 for the invention of 08/09/2012) containing detachable collapsible focusing assemblies, individual for each LED, covering plates, and the focusing assemblies consist of an aspherical lens and a holder based on polycarbonate.

Недостатком этого устройства является необходимость переработки размеров и формы фокусирующей линзы при изменении типов или размеров светодиодов из-за жесткой связи формы линзы и светодиода.The disadvantage of this device is the need for processing the size and shape of the focusing lens when changing the types or sizes of LEDs due to the rigid connection of the shape of the lens and the LED.

Известен прожектор с линзой Френеля с взаимосвязанным изменением расстояния между осветительными элементами (патент РФ №2293250 на изобретение от 21.12.2004 г.), принятый за прототип и содержащий эллиптический отражатель, лампу и, по меньшей мере, одну линзу Френеля, причем расстояние между линзой Френеля и отражателем можно изменять по определенной геометрической функции в зависимости от расстояния между лампой и отражателем, в соответствии с регулируемым углом апертуры, для пучка света, выходящего из прожектора.A known floodlight with a Fresnel lens with an interconnected change in the distance between the lighting elements (RF patent No. 2293250 for an invention dated 12/21/2004), adopted as a prototype and containing an elliptical reflector, a lamp and at least one Fresnel lens, the distance between the lens The fresnel and the reflector can be changed according to a certain geometric function depending on the distance between the lamp and the reflector, in accordance with the adjustable angle of the aperture, for a beam of light coming out of the searchlight.

Недостатком этого устройства является то, что при больших размерах светового тела световой пучок полностью не собирается во втором фокусе эллиптического отражателя, и, как следствие, применение линзы Френеля становится не эффективно. Кроме того, такая система имеет большие габариты из-за необходимости иметь фокус между линзой Френеля и отражателем.The disadvantage of this device is that with large sizes of the light body, the light beam is not completely collected in the second focus of the elliptical reflector, and, as a result, the use of the Fresnel lens becomes ineffective. In addition, such a system has large dimensions due to the need to have focus between the Fresnel lens and the reflector.

Целью изобретения является создание унифицированной узкоградусной оптической системы для светодиода, способной сохранять свою осевую силу света при изменении размеров светового тела светодиода.The aim of the invention is the creation of a unified narrow-angle optical system for the LED, capable of maintaining its axial light intensity when changing the size of the light body of the LED.

Указанная цель достигается тем, что конструкция линзы состоит из держателя системы, асферической линзы и линзы Френеля, расстояние между которыми возможно регулировать.This goal is achieved in that the lens design consists of a system holder, an aspherical lens and a Fresnel lens, the distance between which can be adjusted.

Сущность изобретения заключается в том, что держатель системы выполнен в виде единой монолитной конструкции, удерживающей линзу Френеля и асферическую линзу, при этом держатель крепится к основанию, на которое установлена система, при этом асферическая линза формирует световой поток в широкий телесный угол вплоть до 60 градусов по уровню 0.1, а расстояние между линзой Френеля и асферической линзой устанавливается при помощи механизма сдвига и определяется шириной светового потока, сформированного асферической линзой.The essence of the invention lies in the fact that the holder of the system is made in the form of a single monolithic structure holding the Fresnel lens and aspherical lens, while the holder is attached to the base on which the system is mounted, while the aspherical lens forms a luminous flux into a wide solid angle up to 60 degrees at the level of 0.1, and the distance between the Fresnel lens and the aspherical lens is set using the shear mechanism and is determined by the width of the light flux formed by the aspherical lens.

На Фиг. 1 изображен ход лучей через оптическую систему:In FIG. 1 shows the course of the rays through the optical system:

1 - асферическая линза,1 - aspherical lens

2 - линза Френеля,2 - Fresnel lens,

3 - световой поток,3 - light flux,

4 - виртуальное продолжение лучей светового потока, попавших на линзу Френеля.4 - virtual continuation of the rays of the light flux that hit the Fresnel lens.

5 - фокус линзы Френеля.5 - focus of the Fresnel lens.

На Фиг. 2 изображен общий вид системы:In FIG. 2 shows a general view of the system:

6 - светодиод,6 - LED

7 - механизм сдвига,7 - shear mechanism,

8 - держатель системы,8 - system holder,

9 - устройство крепления держателя к несущему основанию,9 - device for mounting the holder to the supporting base,

10 - несущее основание.10 - bearing base.

Оптическая система работает следующим образом:The optical system operates as follows:

Асферическая линза 1 формирует световой поток 3 светодиода 6 в широкий угол. Угол излучения выбирается до 60 градусов (более широкий световой поток неэффективно направлять на линзу Френеля) по уровню 0.1 (10% от осевой силы света). Линза Френеля 2 устанавливается на таком расстоянии от асферической линзы 1, что продолжения лучей 4, падающих на ее поверхность, собираются в фокусе линзы Френеля 5. Изначально система настроена под определенный вид светодиода 6. Осевая сила света этой системы является базовой. При изменении типа светодиода 6 ширина потока асферической линзы 1 меняется незначительно, для сохранения параметров оптической системы линзу Френеля 2 необходимо передвинуть в новое положение, что возможно реализовать механизмом сдвига 7. Осевая сила света системы с новым светодиодом выставляются равной осевой силы света системы с эталонным светодиодом. Для уменьшения влияния внешней среды и стабильности параметров системы во время воздействия механических нагрузок используется общий держатель системы 8, который крепится к основанию 10 (например, к печатной плате), на котором установлена система при помощи винтов 9, защелок или клея.The aspherical lens 1 forms the light flux 3 of the LED 6 into a wide angle. The radiation angle is selected up to 60 degrees (a wider luminous flux is ineffective to direct to the Fresnel lens) at the level of 0.1 (10% of the axial luminous intensity). The Fresnel lens 2 is mounted at such a distance from the aspherical lens 1 that the extensions of the rays 4 incident on its surface are collected at the focus of the Fresnel lens 5. Initially, the system is configured for a certain type of LED 6. The axial light intensity of this system is basic. When changing the type of LED 6, the flow width of the aspherical lens 1 changes slightly, to preserve the parameters of the optical system, the Fresnel lens 2 must be moved to a new position, which can be realized by the shift mechanism 7. The axial luminous intensity of a system with a new LED is set equal to the axial luminous intensity of the system with a reference LED . To reduce the influence of the external environment and the stability of the system parameters during mechanical stresses, a common system holder 8 is used, which is attached to the base 10 (for example, to a printed circuit board), on which the system is installed using screws 9, latches or glue.

Таким образом, в предлагаемом техническом решении изменение размеров светового тела компенсируется изменением расстояния между асферической линзой и линзой Френеля, и не влияет на изменение осевой силы света системы.Thus, in the proposed technical solution, the change in the size of the light body is compensated by the change in the distance between the aspherical lens and the Fresnel lens, and does not affect the change in the axial light intensity of the system.

Следовательно, создана унифицированная узкоградусная оптическая система для светодиода, способная сохранять свою осевую силу света при изменении размеров светового тела светодиода.Therefore, a unified narrow-degree optical system for the LED has been created, capable of maintaining its axial luminous intensity when changing the dimensions of the light body of the LED.

Claims (1)

Оптическая система для светодиода, содержащая держатель системы, асферическую линзу и линзу Френеля, установленные с возможностью изменения расстояния между ними, отличающаяся тем, что держатель системы выполнен в виде единой монолитной конструкции, удерживающей линзу Френеля и асферическую линзу, при этом держатель крепится к основанию, на котором установлена система, при этом асферическая линза формирует световой поток в широкий телесный угол вплоть до 60 градусов по уровню 0.1, а расстояние между линзой Френеля и асферической линзой устанавливается при помощи механизма сдвига и определяется шириной светового потока, сформированного асферической линзой. An optical system for an LED containing a system holder, an aspherical lens and a Fresnel lens, mounted with the possibility of changing the distance between them, characterized in that the system holder is made in the form of a single monolithic structure holding the Fresnel lens and the aspherical lens, while the holder is attached to the base, on which the system is installed, while the aspherical lens forms a luminous flux into a wide solid angle up to 60 degrees at the level of 0.1, and the distance between the Fresnel lens and the aspherical lens tanavlivaetsya using the shift mechanism and determined by the width of the luminous flux formed by an aspherical lens.
RU2014120078/07A 2014-05-19 2014-05-19 Narrow field of view optical system for light-emitting diode RU2572817C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014120078/07A RU2572817C2 (en) 2014-05-19 2014-05-19 Narrow field of view optical system for light-emitting diode

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014120078/07A RU2572817C2 (en) 2014-05-19 2014-05-19 Narrow field of view optical system for light-emitting diode

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014120078A RU2014120078A (en) 2015-11-27
RU2572817C2 true RU2572817C2 (en) 2016-01-20

Family

ID=54753317

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014120078/07A RU2572817C2 (en) 2014-05-19 2014-05-19 Narrow field of view optical system for light-emitting diode

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2572817C2 (en)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5138540A (en) * 1990-04-24 1992-08-11 Koito Manufacturing Co., Ltd. Variable light distribution type headlamp
RU2087794C1 (en) * 1996-02-14 1997-08-20 Молохина Лариса Аркадьевна Antiglare light
EP1384941A2 (en) * 2002-07-23 2004-01-28 COEMAR S.p.A. Spotlight with perimetrical delimitation of the emitted light beam
RU2293250C2 (en) * 2003-12-22 2007-02-10 Шотт Аг Searchlight with fresnel lens
CN201396650Y (en) * 2009-03-27 2010-02-03 庞希善 LED light projector
RU112341U1 (en) * 2011-07-14 2012-01-10 Бронислав Владиславович Горлинский LED LAMP
RU120747U1 (en) * 2012-01-19 2012-09-27 Общество с ограниченной ответственностью "Белый свет" LIGHT-Emitting DIODE MODULE
RU2509952C2 (en) * 2012-06-13 2014-03-20 Артем Игоревич Когданин Light diode lamp

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5138540A (en) * 1990-04-24 1992-08-11 Koito Manufacturing Co., Ltd. Variable light distribution type headlamp
RU2087794C1 (en) * 1996-02-14 1997-08-20 Молохина Лариса Аркадьевна Antiglare light
EP1384941A2 (en) * 2002-07-23 2004-01-28 COEMAR S.p.A. Spotlight with perimetrical delimitation of the emitted light beam
RU2293250C2 (en) * 2003-12-22 2007-02-10 Шотт Аг Searchlight with fresnel lens
CN201396650Y (en) * 2009-03-27 2010-02-03 庞希善 LED light projector
RU112341U1 (en) * 2011-07-14 2012-01-10 Бронислав Владиславович Горлинский LED LAMP
RU120747U1 (en) * 2012-01-19 2012-09-27 Общество с ограниченной ответственностью "Белый свет" LIGHT-Emitting DIODE MODULE
RU2509952C2 (en) * 2012-06-13 2014-03-20 Артем Игоревич Когданин Light diode lamp

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014120078A (en) 2015-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2675008T3 (en) Reflector for led beam lighting
US9151469B2 (en) Lighting device having a smooth cut-off
US9557099B2 (en) Optical lens and lighting device
RU2017135133A (en) DEVICE FOR FORMING AN OPTICAL BEAM AND USING ITS DOT LIGHT SOURCE
RU2016130319A (en) COMFORTABLE DISTRIBUTED LED LIGHTING
JP2018530130A5 (en)
GB2561801A (en) Lighting device with directable beam
EP2924348B1 (en) Lighting apparatus
US10295151B2 (en) Optical member for spot flood lights
RU2572817C2 (en) Narrow field of view optical system for light-emitting diode
US10092184B2 (en) Lighting device
RU2016141557A (en) LIGHTING DEVICE AND LIGHT
KR20190016164A (en) LED searchlight
RU2624454C2 (en) Remote formation of light beam
RU164399U1 (en) DESIGN OF THE OPTICAL SYSTEM OF A SIGNAL LIGHT INSTRUMENT ON THE BASIS OF LED LIGHT SOURCES
CN104595857A (en) Lamp holder assembly and lamp with same
RU2674263C1 (en) Led illuminator
ES2604154T3 (en) Lighting apparatus for imaging.
RU148024U1 (en) LED LAMP
US10808892B2 (en) Light source for a luminaire
CN202580814U (en) Square-light-spot LED (Light Emitting Diode) lighting system
ES1138541U (en) Virtual focus (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Legal Events

Date Code Title Description
HZ9A Changing address for correspondence with an applicant