RU2656604C1 - Lighting device - Google Patents
Lighting device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2656604C1 RU2656604C1 RU2017126863A RU2017126863A RU2656604C1 RU 2656604 C1 RU2656604 C1 RU 2656604C1 RU 2017126863 A RU2017126863 A RU 2017126863A RU 2017126863 A RU2017126863 A RU 2017126863A RU 2656604 C1 RU2656604 C1 RU 2656604C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lighting device
- led
- fiber
- axis
- axisymmetric
- Prior art date
Links
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 26
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 18
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 25
- 238000003491 array Methods 0.000 claims description 20
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 19
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 12
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 7
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 claims description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 3
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 claims description 3
- 239000012254 powdered material Substances 0.000 claims description 3
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims description 3
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 description 3
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 210000000887 face Anatomy 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 206010052143 Ocular discomfort Diseases 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 230000004313 glare Effects 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
- F21K9/60—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
- F21K9/68—Details of reflectors forming part of the light source
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Данное изобретение относится к осветительному прибору на основе светодиодных матриц.This invention relates to a lighting device based on LED arrays.
Уровень техникиState of the art
В настоящее время известны различные осветительные приборы, использующие светодиодные матрицы. Обычно светодиодная матрица представляет собой набор близко расположенных друг к другу светодиодных кристаллов, установленных на металлической или керамической основе и соединенных в одну электрическую цепь. Матрица обычно имеет правильную геометрическую протяженную форму - круг, квадрат или прямоугольник. Характерный размер (например, диаметр светящейся поверхности) стандартных мощных матричных излучателей может достигать несколько десятков миллиметров.Currently, various lighting devices using LED arrays are known. Typically, an LED matrix is a set of closely spaced LED crystals mounted on a metal or ceramic base and connected to a single electrical circuit. The matrix usually has the correct geometric long shape - a circle, square or rectangle. The characteristic size (for example, the diameter of the luminous surface) of standard high-power matrix emitters can reach several tens of millimeters.
Для увеличения потребляемой мощности осветительных приборов часто используется несколько светодиодных матриц, которые располагаются на одной теплоотводящей основе. Потребляемая мощность таких матричных излучателей может находиться в диапазоне от десятков до сотен ватт. В этом случае возникают проблемы обеспечения эффективного теплоотвода и тепловой стабилизации светоизлучающих кристаллов. Для их решения обычно матрицы располагаются на некотором расстоянии друг от друга, что в свою очередь приводит к увеличению неравномерности яркости в габаритах светоизлучающей поверхности.To increase the power consumption of lighting devices, several LED arrays are often used, which are located on the same heat sink. The power consumption of such matrix emitters can range from tens to hundreds of watts. In this case, problems arise in ensuring effective heat removal and thermal stabilization of light-emitting crystals. To solve them, the matrices are usually located at some distance from each other, which in turn leads to an increase in the unevenness of brightness in the dimensions of the light-emitting surface.
Также при использовании протяженных матричных излучателей усложняется задача формирования заданного светораспределения, которая сегодня чаще всего решается путем использования специально разработанной вторичной оптики.Also, when using extended matrix emitters, the task of forming a given light distribution is complicated, which today is most often solved by using specially designed secondary optics.
Патент РФ на полезную модель №70342 (опубл. 20.01.2008) раскрывает светодиодную матрицу, покрытую прозрачной крышкой, имеющей над каждым светодиодом линзу. Такая конструкция не устраняет слепящих бликов, резких перепадов яркости поверхности излучения, что вызывает зрительный дискомфорт. Требуется применение дополнительных средств для выравнивания поверхностной яркости выходного отверстия светового прибора.RF patent for utility model No. 70342 (published on January 20, 2008) discloses an LED matrix coated with a transparent cover having a lens above each LED. This design does not eliminate glare, sharp changes in the brightness of the radiation surface, which causes visual discomfort. Requires the use of additional tools to align the surface brightness of the outlet of the light fixture.
Из патента РФ №2518181 (опубл. 10.06.2014) известен источник света на светодиодах для медицинских светильников, в котором светодиодная матрица установлена под сложной линзой в вершине рефлектора. Центральные световые пучки от этой светодиодной матрицы коллимируются расщепителем пучка для проецирования наружу, а боковые преломляются и перехватываются рефлектором в направлении целевой области освещения. В такой конструкции осветительного прибора равномерное распределение яркости в выходном зрачке прибора не обеспечивается.From the patent of the Russian Federation No. 2518181 (publ. 06/10/2014) a light source is known on the LEDs for medical fixtures, in which the LED matrix is installed under a complex lens at the top of the reflector. The central light beams from this LED matrix are collimated by a beam splitter for projecting outward, and the side beams are refracted and intercepted by the reflector in the direction of the target lighting area. In this design of the lighting device, a uniform distribution of brightness in the exit pupil of the device is not provided.
В патенте РФ №2468289 (опубл. 27.11.2012) охарактеризован осветительный модуль, в котором светодиодные матрицы размещены на внутренних стенках расширяющегося конического или пирамидального рефлектора, причем его стенки служат одновременно и теплоотводами. Оптическая система этого осветительного модуля содержит компоненты для сбора, перенаправления, профилирования и смешивания света, испускаемого светодиодными матрицами. Однако ее конструкция обеспечивает выравнивание интенсивности светового потока в выходном зрачке только при больших габаритах предлагаемого устройства, но исключает это выравнивание при компактных размерах.In the patent of the Russian Federation No. 2468289 (published on November 27, 2012), a lighting module is described in which LED arrays are placed on the inner walls of an expanding conical or pyramidal reflector, and its walls serve simultaneously as heat sinks. The optical system of this lighting module contains components for collecting, redirecting, profiling and mixing the light emitted by the LED arrays. However, its design provides alignment of the intensity of the light flux in the exit pupil only with the large dimensions of the proposed device, but eliminates this alignment with compact dimensions.
Наиболее близким аналогом можно считать светодиодную лампу по патенту США №7237927 (опубл. 03.07.2007), в которой светодиодные излучатели установлены вокруг центрального зеркально отражающего конуса, причем они размещены на поверхности стенки основания лампы и излучают в направлении центральной оси, за счет чего отраженный от конуса световой поток распространяется параллельно оси лампы. Это излучение вводится в оптический элемент типа оптоволокна, линзы или световода. Такая конструкция лампы суммирует коллимированное узконаправленное излучение множества одиночных светодиодов. В случае же применения в качестве излучателей светодиодных матриц эта конструкция обеспечит существенное увеличение габаритной яркости выходного отверстия, но с высокой неоднородностью яркости в выходном зрачке осветительного прибора.The closest analogue can be considered the LED lamp according to US patent No. 7237927 (publ. 03.07.2007), in which LED emitters are mounted around a central mirror-reflecting cone, and they are placed on the surface of the wall of the base of the lamp and emit in the direction of the Central axis, due to which the reflected from the cone, the light flux propagates parallel to the axis of the lamp. This radiation is introduced into an optical element such as an optical fiber, lens or optical fiber. This lamp design summarizes the collimated narrowly directed radiation of many single LEDs. In the case of using LED matrices as emitters, this design will provide a significant increase in the overall brightness of the outlet, but with a high inhomogeneity of brightness in the exit pupil of the lighting device.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Настоящее изобретение решает задачу расширения арсенала технических средств с обеспечением более равномерного распределения яркости выходного отверстия осветительного прибора.The present invention solves the problem of expanding the arsenal of technical means with a more uniform distribution of brightness of the outlet of the lighting device.
Для решения поставленной задачи и достижения указанного технического результата предложен осветительный прибор, содержащий: полый корпус, выполненный в виде осесимметричного цилиндра из теплопроводящего материала; световод, выполненный в виде осесимметричного цилиндра из оптически прозрачного материала и размещенный внутри полого корпуса соосно с ним, при этом один из торцов световода является выходным отверстием осветительного прибора, а в другом из торцов выполнено осесимметричное углубление; светодиодные матрицы, размещенные на внешней поверхности световода так, чтобы их излучение отражалось от осесимметричного углубления к выходному отверстию.To solve the problem and achieve the technical result, a lighting device is proposed, comprising: a hollow body made in the form of an axisymmetric cylinder of heat-conducting material; a fiber made in the form of an axisymmetric cylinder made of optically transparent material and placed coaxially with it inside the hollow body, one of the ends of the fiber being the outlet of the lighting device, and the other of the ends having an axisymmetric recess; LED arrays placed on the outer surface of the fiber so that their radiation is reflected from the axisymmetric recess to the outlet.
Особенность осветительного прибора по настоящему изобретению состоит в том, что углубление может иметь форму, образованную за счет вращения вокруг оси световода одной из ветвей параболы с осью симметрии, совпадающей с образующей осесимметричного цилиндра световода, причем ветвь пересекает ось световода в точке, проекция которой на ось симметрии параболы лежит по другую сторону от точки фокуса параболы относительно ее вершины, при этом основание каждой из светодиодных матриц может находиться на внутренней поверхности полого корпуса, геометрический центр каждой из светодиодных матриц может находиться в точке фокуса, а оптическая ось каждой из светодиодных матриц может быть ортогональна к оси световода.A feature of the lighting device of the present invention is that the recess may have a shape formed by rotation around the fiber axis of one of the parabola branches with an axis of symmetry matching the generatrix of the axisymmetric cylinder of the fiber, and the branch intersects the fiber axis at a point projected onto the axis the symmetry of the parabola lies on the other side of the focal point of the parabola relative to its vertex, while the base of each of the LED arrays can be on the inner surface of the hollow body, g ometrichesky center of each of the LED matrix can be in the focal point and the optical axis of each of the LED matrix can be orthogonal to the fiber axis.
Другая особенность осветительного прибора по настоящему изобретению состоит в том, что он может дополнительно содержать светоотражающий диффузно рассеивающий экран, примыкающий к торцу световода с углублением так, чтобы отражать падающий свет в сторону выходного отверстия.Another feature of the lighting device of the present invention is that it may further comprise a reflective diffusely scattering screen adjacent to the end of the fiber with a recess so as to reflect incident light towards the exit opening.
Еще одна особенность осветительного прибора по настоящему изобретению состоит в том, что светоотражающий диффузно рассеивающий экран прибора может быть выполнен с применением в качестве рассеивающего элемента порошкообразных материалов диоксида титана, оксида цинка или их различные смеси.Another feature of the lighting device of the present invention is that the reflective diffusing screen of the device can be performed using powdered materials of titanium dioxide, zinc oxide or various mixtures thereof as a scattering element.
Еще одна особенность осветительного прибора по настоящему изобретению состоит в том, что световод может быть выполнен в виде правильной призмы, на каждой грани которой размещена соответственная светодиодная матрица. При этом правильная призма с торцами может быть выполнена полой.Another feature of the lighting device of the present invention is that the light guide can be made in the form of a regular prism, on each face of which there is a corresponding LED matrix. In this case, the correct prism with the ends can be made hollow.
Еще одна особенность осветительного прибора по настоящему изобретению состоит в том, что правильная призма может быть изготовлена из УФ-стабилизированных органических полимерных материалов. В частности, правильная призма может быть изготовлена из поликарбоната.Another feature of the lighting device of the present invention is that the correct prism can be made of UV-stabilized organic polymeric materials. In particular, the correct prism can be made of polycarbonate.
Еще одна особенность осветительного прибора по настоящему изобретению состоит в том, что правильная призма может быть изготовлена из термически стойкого стекла на основе неорганических материалов с высокой оптической прозрачностью. В частности, правильная призма может быть изготовлена из боросиликатного стекла.Another feature of the lighting device of the present invention is that the correct prism can be made of heat-resistant glass based on inorganic materials with high optical transparency. In particular, the correct prism can be made of borosilicate glass.
Еще одна особенность осветительного прибора по настоящему изобретению состоит в том, что на торце световода, являющемся выходным отверстием, может быть выполнено плотноупакованное множество выпуклых полушарий одинакового диаметра, выбранного близким к геометрическим размерам светодиодных матриц.Another feature of the lighting device according to the present invention is that at the end of the fiber, which is the outlet, can be made close-packed many convex hemispheres of the same diameter, selected close to the geometric dimensions of the LED matrix.
Еще одна особенность осветительного прибора по настоящему изобретению состоит в том, что все светодиодные матрицы могут иметь одинаковый спектр излучения.Another feature of the lighting device of the present invention is that all LED arrays can have the same emission spectrum.
Еще одна особенность осветительного прибора по настоящему изобретению состоит в том, что по меньшей мере одна из светодиодных матриц может иметь спектр излучения, отличный от спектра излучения других светодиодных матриц.Another feature of the lighting device of the present invention is that at least one of the LED arrays may have a radiation spectrum different from the radiation spectrum of other LED arrays.
Еще одна особенность осветительного прибора по настоящему изобретению состоит в том, что в по меньшей мере часть материала световода может быть включен по меньшей мере один фотолюминофор для конверсии излучения светодиодных матриц в другой диапазон спектра излучения.Another feature of the lighting device of the present invention is that at least one photoluminophore can be included in at least a portion of the fiber material to convert the radiation of the LED arrays to a different range of the radiation spectrum.
Наконец, еще одна особенность осветительного прибора по настоящему изобретению состоит в том, что полый корпус может быть выполнен шестигранным для использования в качестве типового элемента плотно-упакованной модульной конструкции светодиодного оптического прибора.Finally, another feature of the lighting device of the present invention is that the hollow body can be made hexagonal for use as a typical element of the densely-packed modular design of the LED optical device.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Настоящее изобретение поясняется примерами его осуществления с помощью приложенных чертежей, на которых одинаковые или сходные элементы обозначены одними и теми же ссылочными позициями.The present invention is illustrated by examples of its implementation using the attached drawings, in which the same or similar elements are denoted by the same reference positions.
На Фиг. 1 показан вид сверху осветительного прибора по одному варианту осуществления настоящего изобретения.In FIG. 1 shows a top view of a lighting device according to one embodiment of the present invention.
На Фиг. 2 показано вертикальное сечение осветительного прибора по Фиг. 1.In FIG. 2 shows a vertical section of the lighting device of FIG. one.
Фиг. 3 поясняет формирование углубления в осветительном приборе по Фиг. 2.FIG. 3 illustrates the formation of a recess in the lighting device of FIG. 2.
На Фиг. 4 показан вид сверху осветительного прибора по другому варианту осуществления настоящего изобретения.In FIG. 4 is a plan view of a lighting device according to another embodiment of the present invention.
Фиг. 5 иллюстрирует распространение световых лучей в осветительном приборе по Фиг. 4.FIG. 5 illustrates the propagation of light rays in the lighting device of FIG. four.
На Фиг. 6 представлены диаграммы распределения светового потока в вариантах осуществления настоящего изобретения по Фиг. 1 и 4.In FIG. 6 shows luminous flux distribution diagrams in the embodiments of the present invention of FIG. 1 and 4.
На Фиг. 7 показана пространственная диаграмма распределения яркости в выходном отверстии осветительного прибора по варианту осуществления настоящего изобретения по Фиг. 2.In FIG. 7 shows a spatial diagram of the brightness distribution in the outlet of the lighting device according to the embodiment of the present invention of FIG. 2.
Фиг. 8 представляет вариант компоновки осветительного прибора плотно упакованной модульной конструкции на основе варианта осуществления по Фиг. 1.FIG. 8 is an embodiment of a lighting fixture of a densely packed modular design based on the embodiment of FIG. one.
Фиг. 9 показывает сопоставительную таблицу основных показателей оптического прибора для вариантов реализации по Фиг. 1 и Фиг. 4.FIG. 9 shows a comparative table of the main indicators of the optical device for the embodiments of FIG. 1 and FIG. four.
Подробное описание вариантов осуществленияDetailed Description of Embodiments
На Фиг. 1 показан вид сверху осветительного прибора по одному варианту осуществления настоящего изобретения.In FIG. 1 shows a top view of a lighting device according to one embodiment of the present invention.
На Фиг. 1 ссылочной позицией 1 обозначен световод в виде осесимметричного цилиндра из оптически прозрачного материала. В данном варианте осуществления световод 1 выполнен в виде правильной призмы (частный случай цилиндра - см. https://ru.wikipedia.org/wiki/Цилиндр). Специалистам понятно, что изображенная на Фиг. 1 шестигранная призма представляет собой частный случай многогранной призмы с практически любым числом граней не менее трех.In FIG. 1,
На гранях призматического световода 1 (в общем случае - на внешней поверхности цилиндрического световода 1) размещены светодиодные матрицы 2, причем их излучающие поверхности направлены внутрь световода 1. При этом вся получившаяся конструкция помещена в полый корпус 3, выполненный в виде осесимметричного цилиндра из теплопроводящего материала. Специалистам понятно, что форма полого корпуса 3 не обязательно повторяет форму световода 1, важно лишь, чтобы световод 1 со светодиодными матрицами 2 мог разместиться внутри полого корпуса 3. Однако предпочтительно, чтобы неизлучающие поверхности светодиодных матриц 2 контактировали с внутренней поверхностью полого корпуса 3 для обеспечения теплоотвода от светодиодных матриц 2.On the faces of the prismatic optical fiber 1 (in the general case, on the outer surface of the cylindrical optical fiber 1),
На Фиг. 2 показано вертикальное сечение осветительного прибора по линии А-А на Фиг. 1. Как видно из Фиг. 2, один из торцов световода 1 (верхний на чертеже) выполнен плоским; этот торец является выходным отверстием осветительного прибора. В другом торце световода 1 (нижнем на чертеже) выполнено осесимметричное углубление, так что в теле световода 1 образуется пустота. При этом светодиодные матрицы 2 размещены на внешней поверхности световода 1 так, чтобы их излучение отражалось от осесимметричного углубления к выходному отверстию (т.е. вверх на чертеже).In FIG. 2 shows a vertical section of the lighting device along line AA in FIG. 1. As can be seen from FIG. 2, one of the ends of the optical fiber 1 (the upper one in the drawing) is made flat; this end is the outlet of the lighting fixture. At the other end of the fiber 1 (lower in the drawing), an axisymmetric recess is made, so that a void is formed in the body of the
В принципе это углубление может представлять собой конус, вершина которого обращена к выходному отверстию осветительного прибора. Однако предпочтительно, чтобы углубление имело форму параболоида 4 вращения, причем в этом случае центр каждой светодиодной матрицы 2 помещен в фокусе 5 параболы, формирующей этот параболоид 4. На Фиг. 2 ссылочной позицией 6 обозначен дополнительный светоотражающий диффузно рассеивающий экран, примыкающий к торцу световода 1 с углублением так, чтобы отражать падающий свет в сторону выходного отверстия осветительного прибора. Специалистам понятно, что этот экран 6 является опциональным и что он может присутствовать и в иных вариантах осуществления осветительного прибора по настоящему изобретению. Этот светоотражающий диффузно рассеивающий экран 6 может быть выполнен по любой известной специалистам технологии, к примеру, с применением в качестве рассеивающего элемента порошкообразных материалов диоксида титана, оксида цинка или их различных смесей.In principle, this recess may be a cone, the apex of which is facing the outlet of the lighting device. However, it is preferable that the recess be in the form of a
На Фиг. 3 показан чертеж, поясняющий формирование углубления в осветительном приборе по Фиг. 2. Параболоид 4 вращения образован за счет вращения одной из ветвей параболы 7, ограниченной световодом 1, вокруг оси 8, которая является осью симметрии световода 1 и которая коллинеарна оси 9 симметрии параболы 7. Специалистам понятно, что на Фиг. 3 ось 8 вращения параболы, совпадающая с осью симметрии оптического прибора, смещена относительно оси 9 симметрии параболы 7 на расстояние D/2, равное радиусу окружности, вписанной в основание шестигранной прямоугольной призмы, в виде которой выполнен в данном случае световод 1. В случае использования иной цилиндрической формы для световода 1 параболоид 4 вращения будет ограничен наименьшим поперечным размером D соответствующего цилиндра. Отметим также, что ветвь параболы 4, участвующая в формировании параболоидного углубления, пересекает ось 8 световода в точке, проекция которой на ось 9 симметрии параболы лежит по другую сторону от точки 5 фокуса параболы относительно вершины этой параболы 4. Как уже отмечено, основание каждой из светодиодных матриц 2 находится на внутренней поверхности полого корпуса 3, геометрический центр каждой из светодиодных матриц 2 находится в точке 5 фокуса, а оптическая ось каждой из светодиодных матриц 2 ортогональна к оси 8 световода.In FIG. 3 is a drawing explaining the formation of a recess in the lighting device of FIG. 2. The
На Фиг. 4 показан вид сверху осветительного прибора по другому варианту осуществления настоящего изобретения. Как видно из этого чертежа, на торце световода 1, являющемся выходным отверстием оптического прибора, выполнено плотно упакованное (в данном случае упаковка гексагональная) множество выпуклых полушарий 10 одинакового диаметра, выбранного близким к геометрическим размерам светодиодных матриц 2. Множество полушарий 10 влияет на возрастание однородности распределения яркости на выходе оптического прибора, т.к. полушария 10 обеспечивают перераспределение лучевого потока в горизонтальной плоскости.In FIG. 4 is a plan view of a lighting device according to another embodiment of the present invention. As can be seen from this drawing, at the end of the
Фиг. 5 иллюстрирует распространение световых лучей в осветительном приборе по Фиг. 4. Оптические лучи, исходящие от светодиодной матрицы 2, испытывают полное внутреннее отражение, когда угол падения на поверхность параболоида 4 вращения превышает угол α полного внутреннего отражения. Лучи с углом падения меньше угла α преломляются на поверхности параболоида 4, рассеиваются и отражаются от зеркала 6 в направлении выходного отверстия.FIG. 5 illustrates the propagation of light rays in the lighting device of FIG. 4. Optical rays emanating from the
Лучи 11-12, исходящие из центральной части светодиодной матрицы, геометрический центр которой совпадает с фокусом 6 параболы, после полного внутреннего отражения распространяются в направлении, параллельном оси 8 параболоида вращения. Эта группа лучей определяет величину и равномерность яркости в центральной части выходного отверстияRays 11-12, emanating from the central part of the LED matrix, the geometric center of which coincides with the
В значительной степени рассеиванию на диффузно рассеивающем и отражающем экране 6 подвергаются лучи 13-14, излучаемые частью светодиодной матрицы 2, расположенной ближе к основанию параболоида 4 вращения. Эта группа лучей способствует выравниванию светового потока в периферийной части выходного отверстия осветительного прибора.To a large extent, the beams 13-14 are emitted from the part of the
Лучи 15, излучаемые частью матрицы, удаленной от основания параболоида 4 вращения, падающие на его поверхность под углом, превышающим угол α полного внутреннего отражения, полностью отражаются и обеспечивают увеличение яркости центрального участка выходного отверстия.The
Лучи 16-17, исходящие из верхней на чертеже части светодиодной матрицы 2 и находящиеся на периферии ее углового распределения, попадая в область полушарий 10, выходят за пределы выходного отверстия или испытывают полное внутреннее отражение на поверхности полушария 10 и далее подвергаются диффузному рассеиванию на экране 6.Rays 16-17, coming from the upper part of the
Следует отметить, что на форму кривой силы света и однородность яркости на выходе оптического прибора оказывают влияние также лучи, не указанные на Фиг. 5. К ним следует отнести часть исходящих от светодиодной матрицы лучей, которые не находятся в меридиональной плоскости, проходящей через оптическую ось 8 прибора. Эти лучи, падая на поверхность второго порядка (гиперболоида 4 вращения) и выходя за пределы меридиональной плоскости, будут полностью отражаться, поскольку их угол падения по мере роста экваториального угла будет превышать угол α полного внутреннего отражения.It should be noted that the shape of the light intensity curve and the uniformity of brightness at the output of the optical device are also affected by rays not shown in FIG. 5. These include a part of the rays emanating from the LED matrix that are not in the meridional plane passing through the
Можно отметить, что световод 1 в виде рассмотренной призмы или иного цилиндра может быть выполнен полым внутри.It can be noted that the
Независимо от того, выполнен ли световод 1 полым или сплошным, призма (в общем случае цилиндр) может быть изготовлена из УФ-стабилизированного органического полимерного материала, например из поликарбоната. В другом случае, призма (цилиндр) может быть изготовлена из термически стойкого стекла на основе неорганических материалов с высокой оптической прозрачностью, например из боросиликатного стекла.Regardless of whether the
Используемые в настоящем изобретении светодиодные матрицы 2 могут все иметь одинаковый спектр излучения. С другой стороны, по меньшей мере одна из светодиодных матриц 2 может иметь спектр излучения, отличный от спектра излучения других светодиодных матриц 2. Возможен также вариант, когда в по меньшей мере часть материала световода 1 включен по меньшей мере один фотолюминофор для конверсии излучения светодиодных матриц 2 в другой диапазон спектра излучения, как это известно специалистам.The
На Фиг. 6 представлены диаграммы распределения светового потока в вертикальной плоскости в вариантах осуществления настоящего изобретения по Фиг. 1 (пунктирная кривая) и по Фиг. 4 (сплошная кривая).In FIG. 6 is a vertical light distribution diagram in embodiments of the present invention of FIG. 1 (dashed curve) and FIG. 4 (solid curve).
На Фиг. 7 показана пространственная диаграмма распределения яркости в выходном отверстии осветительного прибора по варианту осуществления настоящего изобретения, показанному на Фиг. 1.In FIG. 7 is a spatial diagram of the brightness distribution in the outlet of the lighting device according to the embodiment of the present invention shown in FIG. one.
Можно отметить, что в том случае, когда полый корпус 3 выполнен шестигранным, как показано на Фиг. 1, его (с размещенными в нем световодом 1 и светодиодными матрицами 2) можно использовать в качестве типового элемента плотно упакованной модульной конструкции светодиодного оптического прибора, как показано на Фиг. 8.It can be noted that in the case where the
В приложенной на Фиг. 9 таблице приведены основные показатели оптического прибора по двум вариантам реализации данного изобретения.In the attached FIG. 9 table shows the main indicators of the optical device for two variants of implementation of the present invention.
В первом варианте реализации изобретения с конструкцией выходного отверстия в виде плоскости (Фиг. 1) угол раскрытия светового потока составляет 120°, коэффициент формы кривой силы света (отношение максимальной силы света в данной меридиональной плоскости к среднеарифметической силе света светового потока для этой плоскости) равен 1,9, кривая силы света близка к типу «полуширокая» (Л). Осветительный прибор такого типа рекомендуется применять для освещения производственных и общественных помещений.In the first embodiment of the invention, with the design of the exit hole in the form of a plane (Fig. 1), the opening angle of the light flux is 120 °, the shape coefficient of the light intensity curve (the ratio of the maximum light intensity in a given meridional plane to the arithmetic mean light intensity of the light flux for this plane) is 1.9, the light intensity curve is close to the “half-wide” (L) type. This type of lighting device is recommended for lighting industrial and public buildings.
Во втором варианте реализации конструкции (Фиг. 4) угол раскрытия светового потока составляет 80°, коэффициент формы кривой силы света равен 2,1, тип кривой силы света - «глубокая» (Г). Область рекомендуемого применения - освещение автострад, улиц, автотранспортных туннелей, надземных и подземных пешеходных переходов. В обоих рассмотренных вариантах осуществления настоящего изобретения реализуется относительно низкий яркостной контраст выходного отверстия осветительного прибора.In the second embodiment of the construction (Fig. 4), the opening angle of the light flux is 80 °, the shape coefficient of the light intensity curve is 2.1, the type of light intensity curve is “deep” (G). The area of recommended application is the lighting of motorways, streets, motor tunnels, above-ground and underground pedestrian crossings. In both considered embodiments, the implementation of the present invention implements a relatively low brightness contrast of the outlet of the lighting device.
Отметим, что приведенные выше типы кривой силы света взяты из ныне действующего ГОСТ Р 54350-2015 «Приборы осветительные. Светотехнические требования и методы испытаний».Note that the above types of light intensity curve are taken from the current GOST R 54350-2015 “Lighting devices. Lighting requirements and test methods. "
Из данных, приведенных в таблице, следует, что осветительный прибор по настоящему изобретению на основе светодиодных матриц, расширяя арсенал технических средств, обеспечивает более равномерное распределение яркости выходного отверстия осветительного прибора. Кроме того, имеется возможность изменять неравномерность яркости выходного отверстия осветительного прибора и формировать различные варианты светораспределения для различных практических применений. Помимо этого, данное техническое решение позволяет улучшить теплоотвод и оптимизировать тепловой режим работы светодиодных матриц за счет увеличения площади поверхности теплопроводящего корпуса, на котором закреплены светодиодные матрицы, сохраняя при этом простоту сборки и обслуживания, а также ремонтопригодность прибора в процессе эксплуатации.From the data given in the table, it follows that the lighting device of the present invention based on LED matrices, expanding the arsenal of technical means, provides a more uniform distribution of brightness of the outlet of the lighting device. In addition, it is possible to change the unevenness of the brightness of the outlet of the lighting device and to form various options for light distribution for various practical applications. In addition, this technical solution allows to improve heat dissipation and optimize the thermal regime of LED matrices by increasing the surface area of the heat-conducting housing on which the LED matrices are fixed, while maintaining ease of assembly and maintenance, as well as maintainability of the device during operation.
Claims (18)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017126863A RU2656604C1 (en) | 2017-07-26 | 2017-07-26 | Lighting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017126863A RU2656604C1 (en) | 2017-07-26 | 2017-07-26 | Lighting device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2656604C1 true RU2656604C1 (en) | 2018-06-06 |
Family
ID=62560454
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017126863A RU2656604C1 (en) | 2017-07-26 | 2017-07-26 | Lighting device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2656604C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU189452U1 (en) * | 2018-10-17 | 2019-05-22 | Закрытое акционерное общество "БТМ" | LED lamp |
| RU2773952C1 (en) * | 2021-08-12 | 2022-06-15 | Общество с ограниченной ответственностью «Научно Производственное Предприятие «ЛОСЕВ» | Painting lamp |
| WO2023018357A1 (en) * | 2021-08-12 | 2023-02-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Лосев" | Painter's inspection light |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2349988C1 (en) * | 2007-10-02 | 2009-03-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт полупроводниковых приборов" (ОАО "НИИПП") | Semiconductor light source |
| US8292463B2 (en) * | 2006-07-28 | 2012-10-23 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Illumination module with similar heat and light propagation directions |
| RU2526046C2 (en) * | 2009-01-09 | 2014-08-20 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Light source with leds, light guide and reflector |
| US9188289B2 (en) * | 2010-03-29 | 2015-11-17 | Heraeus Noblelight Gmbh | LED lamp for homogeneously illuminating hollow bodies |
-
2017
- 2017-07-26 RU RU2017126863A patent/RU2656604C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8292463B2 (en) * | 2006-07-28 | 2012-10-23 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Illumination module with similar heat and light propagation directions |
| RU2349988C1 (en) * | 2007-10-02 | 2009-03-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт полупроводниковых приборов" (ОАО "НИИПП") | Semiconductor light source |
| RU2526046C2 (en) * | 2009-01-09 | 2014-08-20 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Light source with leds, light guide and reflector |
| US9188289B2 (en) * | 2010-03-29 | 2015-11-17 | Heraeus Noblelight Gmbh | LED lamp for homogeneously illuminating hollow bodies |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU189452U1 (en) * | 2018-10-17 | 2019-05-22 | Закрытое акционерное общество "БТМ" | LED lamp |
| RU2773952C1 (en) * | 2021-08-12 | 2022-06-15 | Общество с ограниченной ответственностью «Научно Производственное Предприятие «ЛОСЕВ» | Painting lamp |
| WO2023018357A1 (en) * | 2021-08-12 | 2023-02-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Лосев" | Painter's inspection light |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6514894B2 (en) | Light emitting device for propagating light asymmetrically | |
| US10473292B2 (en) | Solid state illumination devices including spatially-extended light sources and reflectors | |
| TWI576541B (en) | Compact light-mixing led light engine and white led lamp with narrow beam and high cri using same | |
| US8789969B2 (en) | Compact LED light engine with reflector cups and highly directional lamps using same | |
| KR0184259B1 (en) | Pole light providing unique footprint control | |
| KR20100080384A (en) | Remote phosphor led illumination system | |
| US9477116B2 (en) | Light emitting device, surface light source device and display apparatus | |
| EP3273144B1 (en) | Led spotlight | |
| US20170299145A1 (en) | Total internal reflection lens having a tapered sidewall entry and a concave spherical exit bounded by a compound parabolic concentrator outer surface to lessen glare while maintaining color mixing and beam control of an led light source | |
| CN105546432A (en) | Wall washing lamp lens, light-emitting module provided with wall washing lamp lens and wall washing lamp | |
| KR20120014325A (en) | Optical lens and lighting apparautus | |
| JP6118317B2 (en) | Optical waveguide | |
| US9857057B2 (en) | Lighting apparatus that utilizes honey-comb structured optical component to reduce light unevenness while maintaining light transmissivity in the irradiation region | |
| JP6072785B2 (en) | Optical waveguide | |
| RU2656604C1 (en) | Lighting device | |
| JP2010161033A (en) | Illumination device | |
| JP5785551B2 (en) | Lighting equipment and optical components | |
| CN111033349B (en) | Total internal reflection lens for reducing glare while maintaining color mixing and beam control of LED light sources | |
| KR101487617B1 (en) | Diffusion lens for light emmission diode | |
| CN104180208A (en) | Lamp and lens thereof | |
| EP2596282A1 (en) | Lighting module with optimized emission, in particular for road illumination | |
| Ramana | Beam shaping of LED luminaries using condenser lens | |
| RU2343518C1 (en) | Device for direct highlighting of display | |
| CN102003678A (en) | Integrated high-power light-emitting diode (LED) lens and lamps thereof | |
| WO2010146494A1 (en) | Lighting device. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200727 |