RU2580178C1 - Method of making optical led lamp module - Google Patents

Method of making optical led lamp module Download PDF

Info

Publication number
RU2580178C1
RU2580178C1 RU2014154320/28A RU2014154320A RU2580178C1 RU 2580178 C1 RU2580178 C1 RU 2580178C1 RU 2014154320/28 A RU2014154320/28 A RU 2014154320/28A RU 2014154320 A RU2014154320 A RU 2014154320A RU 2580178 C1 RU2580178 C1 RU 2580178C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
light
output element
emitting element
focal plane
led
Prior art date
Application number
RU2014154320/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Тимофеевич Черных
Галина Сергеевна Черных
Андрей Николаевич Борисов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ")
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ")
Priority to RU2014154320/28A priority Critical patent/RU2580178C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2580178C1 publication Critical patent/RU2580178C1/en

Links

Landscapes

  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: lighting.
SUBSTANCE: invention relates to lighting instrument making and can be used in lighting devices. In one focal plane of light-emitting diode is installed with possibility of multiple internal reflection of light beams from surface and base of light-emitting element, and concentrating light flux in other focal plane of the light-emitting element and illumination of working surface of divergent light beam at its outlet from other focal plane.
EFFECT: technical result consists in expansion of scope of application, is achieved by fact that in method of making optical led lamp module, which connect light-emitting diode and transparent light-emitting element into single radiating element, light-emitting element is made in the form of second-order surface with two focal planes, and on surface and the base of light-outputting element mirror coating is applied, except for two focal planes.
2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области светотехнического приборостроения и может быть использовано в осветительных приборах, ночных светильниках-бра и других видах осветительных изделий и устройств.The invention relates to the field of lighting instrumentation and can be used in lighting devices, night sconces, and other types of lighting products and devices.

Известен способ изготовления светодиодной лампы (см. И.И. Байнева, Е.Е. Дергачев. Проектирование светодиодной лампы. - Сб. Научн. Трудов: I-й Всероссийский светотехнический форум. Инновационные продукты, материалы, технологии. - Г. Саранск, 14-15 декабря 2011 г., с. 83-84 - аналог), содержащей цоколь, источник тока, радиатор, светодиод-излучатель, рассеиватель полусферической формы.A known method of manufacturing an LED lamp (see II Bainev, EE Dergachev. Designing an LED lamp. - Sat. Scientific. Proceedings: I-th All-Russian Lighting Forum. Innovative products, materials, technologies. - G. Saransk, December 14-15, 2011, pp. 83-84 - analogue), containing a base, a current source, a radiator, an LED emitter, a hemispherical diffuser.

Наиболее близким техническим решением является способ изготовления оптического модуля светодиодного светильника (см. Сб.научных трудов VII Международной научно-технической конференции «Проблемы и перспективы развития отечественной светотехники, электротехники и энергетики», Саранск, 2009., с. 16-18 - прототип), содержащего источник излучения, полупроводниковый кристалл-излучатель, прозрачный пластмассовый световыводящий элемент, который изготавливают в виде полусферы, причем излучатель устанавливают в центре полусферы и технологически склеивают в единый излучающий элемент.The closest technical solution is a method of manufacturing an optical module of an LED lamp (see the Scientific Collection of the VII International Scientific and Technical Conference "Problems and Prospects for the Development of Domestic Lighting, Electrical Engineering and Energy", Saransk, 2009., pp. 16-18 - prototype) containing a radiation source, a semiconductor crystal emitter, a transparent plastic light-emitting element, which is made in the form of a hemisphere, and the emitter is installed in the center of the hemisphere and technologically with leivayut a single radiating element.

Недостатком известных способов является то, что у изготовленных оптических модулей светодиодных светильников полезный рассеянный световой поток направлен только в верхнюю полусферу, что ограничивает применение светодиодных светильников во многих практических назначениях.A disadvantage of the known methods is that for the manufactured optical modules of LED lamps, the useful diffused light flux is directed only to the upper hemisphere, which limits the use of LED lamps in many practical applications.

Задачей изобретения является разработка способа изготовления оптического модуля, в котором устранен указанный недостаток прототипа.The objective of the invention is to develop a method of manufacturing an optical module, which eliminates the specified disadvantage of the prototype.

Технический результат, заключающийся в расширении функциональных возможностей изготовленных светодиодных светильников, достигается тем, что в способе изготовления оптического модуля светодиодного светильника, по которому соединяют светодиод и прозрачный световыводящий элемент в единый излучающий элемент, согласно настоящему изобретению световыводящий элемент изготавливают в форме поверхности второго порядка с двумя фокальными плоскостями, на поверхность и основание световыводящего элемента наносят зеркальное покрытие, за исключением двух фокальных плоскостей, причем в одной фокальной плоскости устанавливают светодиод с возможностью многократного внутреннего отражения световых лучей от поверхности и основания световыводящего элемента, а также концентрирования светового потока в другой фокальной плоскости световыводящего элемента и освещения рабочей поверхности расходящимся световым пучком при его выходе из другой фокальной плоскости световыводящего элемента.The technical result, which consists in expanding the functionality of the manufactured LED lighting fixtures, is achieved by the fact that in the method of manufacturing the optical module of the LED lighting fixture, by which the LED and the transparent light output element are connected into a single emitting element, according to the present invention, the light output element is made in the form of a second-order surface with two with focal planes, a mirror coating is applied to the surface and base of the light-emitting element, except two focal planes, moreover, an LED is installed in one focal plane with the possibility of multiple internal reflection of light rays from the surface and base of the light output element, as well as concentration of the light flux in the other focal plane of the light output element and illumination of the working surface with a diverging light beam when it leaves another focal the plane of the light output element.

При этом световыводящий элемент может быть изготовлен в форме полуэллипсоида.In this case, the light-output element can be made in the form of a semi-ellipsoid.

Таким образом, отличием предлагаемого изобретения является то, что световыводящий элемент светодиодного светильника изготавливают в форме элемента поверхности вращения второго порядка, например полуэллипсоида, имеющего две фокальные плоскости, в одной из которых устанавливают светодиод, при этом через вторую фокальную плоскость выводится полезный световой поток.Thus, the distinguishing feature of the present invention is that the light-emitting element of the LED lamp is made in the form of a second-order surface element of rotation, for example, a semi-ellipsoid having two focal planes, one of which is equipped with an LED, while a useful luminous flux is output through the second focal plane.

На поверхность полуэллипсоида и его основание наносят зеркальное покрытие.A mirror coating is applied to the surface of the semi-ellipsoid and its base.

На основании полуэллипсоида в собственно фокальных плоскостях оставляют элементарные площадки без зеркального покрытия.On the basis of a semi-ellipsoid, elementary areas without mirror coating are left in the focal planes proper.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлен оптический модуль светодиодного светильника, изготовленный согласно предлагаемому способу.The invention is illustrated by the drawing, which shows the optical module of the LED lamp made according to the proposed method.

Цифрами на чертеже обозначены:The numbers in the drawing indicate:

1 - прозрачный световыводящий элемент,1 - transparent light output element

2 - светодиод (светодиодный кристалл-излучатель),2 - LED (LED crystal emitter),

3 - освещаемая рабочая поверхность,3 - illuminated work surface,

4 - зеркальное покрытие (на чертеже условно показано утолщенным),4 - mirror coating (conventionally shown thickened in the drawing),

ƒ1 и ƒ2 - фокальные плоскости,ƒ 1 and ƒ 2 are focal planes,

S1 и S2 - площадки основания световыводящего элемента 1 без зеркального покрытия.S 1 and S 2 - the base area of the light output element 1 without a mirror coating.

Согласно способу изготовления оптического модуля светодиодного светильника светодиод 2 и прозрачный световыводящий элемент 1 соединяют в единый излучающий элемент.According to the manufacturing method of the optical module of the LED lamp, the LED 2 and the transparent light output element 1 are connected into a single emitting element.

Отличием предлагаемого способа изготовления является то, что световыводящий элемент 1 изготавливают в форме поверхности вращения второго порядка, имеющей две фокальные плоскости ƒ1 и ƒ2, при этом на поверхность и основание световыводящего элемента 1 наносят зеркальное покрытие 4, за исключением фокальных плоскостей ƒ1 и ƒ2, причем в одной фокальной плоскости ƒ1 устанавливают светодиод 2 с возможностью многократного внутреннего отражения световых лучей от поверхности и основания световыводящего элемента 1, концентрирования светового потока в другой фокальной плоскости ƒ2 световыводящего элемента 1 и освещения рабочей поверхности 3 расходящимся световым пучком при его выходе из другой фокальной плоскости ƒ2 световыводящего элемента 1.The difference of the proposed manufacturing method is that the light-emitting element 1 is made in the form of a second-order rotation surface having two focal planes ƒ 1 and ƒ 2 , while a mirror coating 4 is applied to the surface and base of the light-emitting element 1, except for the focal planes ƒ 1 and ƒ 2 , and in one focal plane ƒ 1 , LED 2 is installed with the possibility of multiple internal reflection of light rays from the surface and base of the light-output element 1, concentration of light outflow in another focal plane ƒ 2 of the light-output element 1 and illumination of the working surface 3 with a diverging light beam when it leaves another focal plane ƒ 2 of the light-output element 1.

При этом световыводящий элемент 1 может быть изготовлен в форме полуэллипсоида.When this light-emitting element 1 can be made in the form of a semi-ellipsoid.

Таким образом, при нанесении зеркального покрытия 4 на плоское основание световыводящего элемента 1 в областях ƒ1 и ƒ2 оставляют площадки S1 и S2 без зеркального покрытия 4. Эти площадки необходимы для ввода светового потока от светодиода 2 и вывода светового потока для освещения рабочей поверхности 3, как изображено на фиг. 1.Thus, when applying a mirror coating 4 to the flat base of the light-emitting element 1 in areas ƒ 1 and ƒ 2 , the areas S 1 and S 2 are left without a mirror coating 4. These areas are necessary for inputting the light flux from LED 2 and outputting the light flux for illuminating the working surface 3, as shown in FIG. one.

Пример конкретного исполненияConcrete example

Оптический модуль светодиодного светильника изготовлен из оптического стекла крон К-8, с показателем преломления n=1.52, в форме полуэллипсоида с основанием в виде эллипса с диаметрами большой полуоси, равной а=60 мм, и малой полуоси, равной b=20 мм. Зеркальное покрытие изготовлено из алюминия и нанесено в вакуумной установке типа ВУ-1А при давлении в камере 10-5 мм рт.ст. Толщина зеркального покрытия составила 1 мкм. В качестве источника света использовался светодиод видимого диапазона излучения типа АЛ-107. На выходе оптического модуля величина светового потока в единицах освещенности в фокальной точке составила 10-4 лк. При мощности излучения светодиода 300 мвт.The optical module of the LED luminaire is made of optical glass of crowns K-8, with a refractive index n = 1.52, in the form of a semi-ellipsoid with a base in the form of an ellipse with diameters of the major axis equal to a = 60 mm and the minor axis equal to b = 20 mm. The mirror coating is made of aluminum and applied in a vacuum unit of type VU-1A at a pressure in the chamber of 10 -5 mm Hg. The thickness of the mirror coating was 1 μm. A light emitting diode of the visible radiation range of the AL-107 type was used as a light source. At the output of the optical module, the luminous flux in units of illumination at the focal point was 10 -4 lux. With a LED emitting power of 300 MW.

Принцип действия оптического модуля светодиодного светильника, изготовленного согласно предлагаемому способу, состоит в следующем.The principle of operation of the optical module of an LED lamp manufactured according to the proposed method is as follows.

Световые лучи, исходящие от светодиода 1, установленного в фокальной плоскости ƒ1, достигают поверхности световыводящего элемента 1 (полуэллипсоида) и после отражения от нее достигают плоского основания световыводящего элемента 1. Претерпев многократные отражения, световые лучи за счет основного свойства полуэллипсоида, соберутся во второй фокальной плоскости ƒ2, из которой выходят расходящимся пучком, освещая рабочую поверхность 3.The light rays emanating from the LED 1 installed in the focal plane достиг 1 reach the surface of the light-emitting element 1 (semi-ellipsoid) and after reflection from it reach the flat base of the light-output element 1. Having undergone multiple reflections, light rays will be collected in the second due to the main property of the semi-ellipsoid focal plane ƒ 2 , from which exit a diverging beam, illuminating the working surface 3.

Для увеличения светотехнических параметров светодиодного светильника на поверхность световыводящего элемента 1 и его основание нанесено зеркальное покрытие 4. В случае, если световыводящий элемент 1 изготовлен из оптического стекла, например К-8, ЛК-5, кварца и др., то на поверхности наносят интерференционное покрытие, коэффициент отражения которого близок к единице.To increase the lighting parameters of the LED luminaire, a mirror coating 4 is applied to the surface of the light-emitting element 1 and its base 4. In case the light-emitting element 1 is made of optical glass, for example K-8, LK-5, quartz, etc., interference is applied to the surface a coating whose reflection coefficient is close to unity.

Оптический модуль светодиодного светильника, изготовленный согласно предлагаемому способу, может быть применен в качестве точечного источника света в спектральных приборах, в светотехнических устройствах для наблюдения дисперсии и дифракции при оснащении модуля в выходной плоскости различными оптическими насадками.The optical module of the LED lamp manufactured according to the proposed method can be used as a point light source in spectral devices, in lighting devices for observing dispersion and diffraction when equipping the module in the output plane with various optical nozzles.

Светосила оптического модуля определяется яркостью сфокусированного светового потока в объеме точечного изображения источника света, что является существенным преимуществом по сравнению с аналогами и прототипом.The luminosity of the optical module is determined by the brightness of the focused light flux in the volume of the point image of the light source, which is a significant advantage compared to analogues and prototype.

Использование предлагаемого изобретения позволит расширить функциональные возможности светодиодных светильников, изготовленных согласно предлагаемому способу.Using the proposed invention will expand the functionality of LED lamps manufactured according to the proposed method.

Claims (2)

1. Способ изготовления оптического модуля светодиодного светильника, по которому соединяют светодиод и прозрачный световыводящий элемент в единый излучающий элемент, отличающийся тем, что световыводящий элемент изготавливают в форме поверхности второго порядка с двумя фокальными плоскостями, на поверхность и основание световыводящего элемента наносят зеркальное покрытие, за исключением двух фокальных плоскостей, причем в одной фокальной плоскости устанавливают светодиод с возможностью многократного внутреннего отражения световых лучей от поверхности и основания световыводящего элемента, а также концентрирования светового потока в другой фокальной плоскости световыводящего элемента и освещения рабочей поверхности расходящимся световым пучком при его выходе из другой фокальной плоскости световыводящего элемента.1. A method of manufacturing an optical module of an LED lamp, which connects the LED and the transparent light output element into a single emitting element, characterized in that the light output element is made in the form of a second-order surface with two focal planes, a mirror coating is applied to the surface and base of the light output element, for with the exception of two focal planes, moreover, an LED is installed in one focal plane with the possibility of multiple internal reflection of light rays from the surface and base of the light output element, as well as the concentration of the light flux in another focal plane of the light output element and illumination of the working surface with a diverging light beam when it leaves another focal plane of the light output element. 2. Способ изготовления оптического модуля светодиодного светильника по п. 1, отличающийся тем, что световыводящий элемент изготавливают в форме полуэллипсоида. 2. A method of manufacturing an optical module of an LED lamp according to claim 1, characterized in that the light-output element is made in the form of a semi-ellipsoid.
RU2014154320/28A 2014-12-30 2014-12-30 Method of making optical led lamp module RU2580178C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014154320/28A RU2580178C1 (en) 2014-12-30 2014-12-30 Method of making optical led lamp module

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014154320/28A RU2580178C1 (en) 2014-12-30 2014-12-30 Method of making optical led lamp module

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2580178C1 true RU2580178C1 (en) 2016-04-10

Family

ID=55793930

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014154320/28A RU2580178C1 (en) 2014-12-30 2014-12-30 Method of making optical led lamp module

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2580178C1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005003557A1 (en) * 2005-01-26 2006-08-17 Carl Zeiss Smt Ag Optical unit, for microlithography device, has pair of reflecting surfaces that are concavely arranged with respect to each other and having half ellipsoids with focus points, collinear semi-major axes and partial surfaces
TW200702733A (en) * 2005-07-15 2007-01-16 Nanogate Optoelectronic Robot Inc Ellipsoid optical apparatus

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005003557A1 (en) * 2005-01-26 2006-08-17 Carl Zeiss Smt Ag Optical unit, for microlithography device, has pair of reflecting surfaces that are concavely arranged with respect to each other and having half ellipsoids with focus points, collinear semi-major axes and partial surfaces
TW200702733A (en) * 2005-07-15 2007-01-16 Nanogate Optoelectronic Robot Inc Ellipsoid optical apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9557099B2 (en) Optical lens and lighting device
WO2008106843A1 (en) An illuminant method and device using leds as the optical source
JP2011091047A (en) Light source device
WO2018000285A1 (en) Lighting fixture
CN203857315U (en) LED lighting system with optical fibers
KR20100109064A (en) Reflection lens for led
CN103672461B (en) LED lamp
KR100991890B1 (en) Illuminator module using led
JP3151273U (en) Columnar reflection lens
CN101482250B (en) High-power LED concentration system
RU2580178C1 (en) Method of making optical led lamp module
KR101936821B1 (en) Laser searchlight
TWI335398B (en) Led lighting method and device
RU2004137464A (en) PROJECTOR WITH FRENEL LENS
CN104676472B (en) Lens assembly and lamp applying same
RU172038U1 (en) LIGHT SOURCE WITH LASER EXCITATION OF LUMINOPHOR
WO2009103194A1 (en) An led three dimensional lamp
RU153703U1 (en) LED LIGHT OPTICAL MODULE
CN207716175U (en) A kind of laser street lamp
CN108050406A (en) A kind of high-power illumination equipment and means of illumination
CN201425264Y (en) High-power LED condenser system
RU202047U1 (en) COMBINED RADIATION SOURCE
CN104061478B (en) Illumination device and illumination lamp of illumination device
TWI230237B (en) Projection light source generated from light emitted diodes
US20150168639A1 (en) Light-emitting device for generating a specific light pattern and light-guiding unit thereof

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20161231