RU2766838C1

RU2766838C1 - Led lamp

Info

Publication number: RU2766838C1
Application number: RU2021104030A
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Демидченко; Виктор Алексеевич Бабченко; Илья Петрович Рябчун; Елена Пантелеевна Квятош
Priority date: 2021-02-16
Filing date: 2021-02-16
Publication date: 2022-03-16

Abstract

FIELD: lighting systems.

SUBSTANCE: invention relates to lighting systems and can be used to create LED light sources close to the spectrum of sunlight, for lighting, for example, in classrooms and office premises. The declared LED luminaire contains a set of LEDs with different emission spectra, which includes two warm and two natural white LEDs, respectively, Warm White and Natural White, giving white color, with a radiation power of 5 W each and with an amplitude equal to 0.5 of the maximum power amplitude. radiation of LEDs; one Green, giving green color, with a wavelength of 520-525 nm and a radiation power of 3 W; one Yellow, giving a yellow color, with a wavelength of 590-592 nm and a radiation power of 3 W. In this case, the LEDs are selected in such a way that their emission spectra overlap each other in different parts of the total wavelength range.

EFFECT: improving the quality of the emitted light, in the spectrum approaching sunlight; reduction of the number of LEDs used in LED luminaires and the electrical power consumed by them.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к осветительным системам и может быть использовано при создании светодиодных источников света, близких к спектру солнечного света, для освещения, например, в учебных аудиториях и служебных помещениях.The invention relates to lighting systems and can be used to create LED light sources close to the spectrum of sunlight for lighting, for example, in classrooms and offices.

Известен светильник, содержащий набор светодиодов с разными спектрами излучения, снабженных драйверами, при этом в составе светильника использованы двенадцать красных светодиодов с длиной волны 660 нм, шесть оранжевых светодиодов с длиной волны 612 нм, и один синий - с длиной волны 470 нм [Патент RU 2661329 С1, Кульчин Ю.Н., Субботин Е.П., Звонарев М.И., Попова Л.Л., 2018].Known lamp containing a set of LEDs with different emission spectra, equipped with drivers, while the composition of the lamp used twelve red LEDs with a wavelength of 660 nm, six orange LEDs with a wavelength of 612 nm, and one blue - with a wavelength of 470 nm [Patent RU 2661329 C1, Kulchin Yu.N., Subbotin E.P., Zvonarev M.I., Popova L.L., 2018].

Известен светильник с мощностью излучения светодиодов от 3 до 10 Вт и с различными спектрами излучения, которые на отдельных участках суммарного спектра в интервале длин волн 400-800 нм накладываются друг на друга ориентировочно на уровне 0,5 максимальной амплитуды мощности излучения светодиодов [Патент RU 2675320 С2, Кульчин Ю.Н., Субботин Е.П., Звонарев М.И., Попова Л.Л., 2018].Known lamp with a power output of LEDs from 3 to 10 W and with different emission spectra, which in some parts of the total spectrum in the wavelength range of 400-800 nm are superimposed on each other approximately at the level of 0.5 of the maximum amplitude of the emission power of the LEDs [Patent RU 2675320 C2, Kulchin Yu.N., Subbotin E.P., Zvonarev M.I., Popova L.L., 2018].

Недостатком светильников является отсутствие оптимального сочетания длин волн для получения спектра излучения, близкого к спектру солнечного света, нужной интенсивности излучения, как это имеет место в спектре солнечного света в разные часы дня, и комфортных условий для работающих при освещении от светодиодных ламп, обусловленное неполным конструктивным совершенством светодиодных светильников.The disadvantage of luminaires is the lack of an optimal combination of wavelengths to obtain an emission spectrum close to the spectrum of sunlight, the desired intensity of radiation, as is the case in the spectrum of sunlight at different hours of the day, and comfortable conditions for those working under illumination from LED lamps, due to incomplete design perfection of LED lamps.

Задачей изобретения является усовершенствование конструкции светодиодного светильника за счет уменьшения количества, используемых в светильнике, светодиодов и подбора их спектральных и энергетических параметров, что позволит исключить неравномерность и нелинейность излучения и, таким образом, приблизить испускаемый светильником свет к спектру солнечного света, и понизить при этом потребление энергии светильником.The objective of the invention is to improve the design of the LED lamp by reducing the number of LEDs used in the lamp and selecting their spectral and energy parameters, which will eliminate the unevenness and nonlinearity of the radiation and, thus, bring the light emitted by the lamp closer to the spectrum of sunlight, and at the same time reduce lamp energy consumption.

Техническим результатом является повышение качества излучаемого света, по спектру приближающегося к солнечному свету; снижение количества, используемых в светильниках, светодиодов и потребляемой ими электрической мощности.The technical result is to improve the quality of the emitted light, the spectrum approaching sunlight; reduction in the number of LEDs used in lamps and the electrical power they consume.

Технический результат достигается тем, что с целью повышения качества излучаемого света и экономичности светодиодного светильника используются два теплых и два натуральных белых светодиода соответственно Warm White и Natural White, дающих белый цвет, с мощностью излучения 5 Вт каждый и с амплитудой равной 0,5 от амплитуды максимальной мощности излучения светодиодов; один Green, дающий зеленый цвет с длиной волны 520-525 нм и мощностью излучения 3 Вт; один Yellow, дающий желтый свет с длиной волны 590-592 нм и мощностью излучения 3 Вт, то есть в количестве меньшем, чем в обычном светодиодном светильнике, и при этом светодиоды подобраны таким образом, что их спектры излучения перекрывают друг друга на разных участках суммарного диапазона длин волн, что позволяет получить освещение, обеспечивающее комфортные условия.The technical result is achieved by the fact that in order to improve the quality of the emitted light and the efficiency of the LED lamp, two warm and two natural white LEDs, respectively, Warm White and Natural White, are used, giving a white color, with a radiation power of 5 W each and with an amplitude equal to 0.5 of the amplitude maximum output power of LEDs; one Green, giving green color with a wavelength of 520-525 nm and a radiation power of 3 W; one Yellow, giving yellow light with a wavelength of 590-592 nm and an emission power of 3 W, that is, in an amount less than in a conventional LED lamp, and at the same time, the LEDs are selected in such a way that their emission spectra overlap each other in different parts of the total range of wavelengths, which allows you to get lighting that provides comfortable conditions.

В таблице даны основные параметры излучения промышленных светодиодов, используемых в заявляемом светодиодном светильнике; на фиг. 1 показан уровень спектра излучаемой мощности в процентах как функции длины волны излучения светодиодов; указанных в таблице и используемых в заявляемом светодиодном светильнике; на фиг. 2 изображены основные элементы конструкции заявляемого светодиодного светильника; на фиг. 3 дано изображение корпусных элементов конструкции заявляемого светодиодного светильника.The table shows the main radiation parameters of industrial LEDs used in the claimed LED lamp; in fig. 1 shows the level of the emitted power spectrum in percent as a function of the emission wavelength of the LEDs; indicated in the table and used in the claimed LED lamp; in fig. 2 shows the main design elements of the proposed LED lamp; in fig. 3 shows the image of the housing elements of the design of the proposed LED lamp.

Светодиодный светильник состоит из излучателя света 1, внутри которого находятся светодиоды 2, служащие источниками светового излучения, в количестве шести светодиодов. Светодиоды имеют следующий состав: два теплых и два натуральных белых светодиода соответственно Warm White и Natural White, с мощностью излучения 5 Вт каждый; один Green, дающий зеленый цвет с длиной волны 520-525 нм и мощностью излучения 3 Вт; один Yellow, дающий желтый цвет с длиной волны 590-592 нм и мощностью излучения 3 Вт. Внутренняя поверхность излучателя света покрыта фольгой со свойствами абсолютно белого тела, выполняющей функцию отражателя световых волн, от которого световой поток направляется в пространство освещения через рассеивающее устройство 3 с кварцевым стеклом 4. Кварцевое стекло плоское или частично имеет форму сферического сегмента и покрыто рассеивающей средой, которая представляет собой дифракционную решетку. Это позволяет получить однородно рассеянный свет высокого качества. Излучатель света 1 крепиться на основании 5 конструкции, выполненной из термостойкого пластика с отверстиями 6 для крепления на устанавливаемую поверхность. Электропитание светодиодного светильника осуществляется от отдельного блока питания 7.The LED lamp consists of a light emitter 1, inside which there are LEDs 2, which serve as sources of light radiation, in the amount of six LEDs. The LEDs have the following composition: two warm and two natural white LEDs Warm White and Natural White, respectively, with a radiation power of 5 W each; one Green, giving green color with a wavelength of 520-525 nm and a radiation power of 3 W; one Yellow, giving a yellow color with a wavelength of 590-592 nm and a radiation power of 3 watts. The inner surface of the light emitter is covered with a foil with the properties of an absolutely white body, which acts as a reflector of light waves, from which the luminous flux is directed into the lighting space through a diffuser 3 with quartz glass 4. Quartz glass is flat or partially shaped like a spherical segment and is covered with a scattering medium, which is a diffraction grating. This makes it possible to obtain uniformly diffused light of high quality. The light emitter 1 is mounted on the base 5 of the structure, made of heat-resistant plastic with holes 6 for mounting on the surface to be installed. The power supply of the LED lamp is carried out from a separate power supply unit 7.

Светодиодный светильник работает следующим образом. Промышленность выпускает светодиоды с узкой и широкой спектральной полосой длин волн и определенным пиком мощности излучения. Широкой полосой длин волн охвачен спектр излучений от ультрафиолетового света до красного. Подбирая светодиоды с разными спектрами и интенсивностью излучения, а также комбинируя наложение спектральных кривых на уровне 0,4-0,6 от максимальной амплитуды мощности излучения светодиодов можно сформировать источник света, подобный по своему спектру (фиг. 1) спектру солнечного света, интервал длин волн которого равен 400-800 нм. Спектр этого порядка реализуется подбором спектральных и энергетических параметров светодиодов 2 в излучателе света 1, который открывает возможность приближения суммарного излучения светодиодов светильника к солнечному спектру, как это показано на фиг. 1, и в котором представлено шесть светодиодов: Warm White - 2 шт.; Natural White - 2 шт.; Green - 1 шт.; Yellow - 1 шт., с разными спектрами длин волн перекрывающиеся друг с другом на разных участках спектров, а для подбора приемлемой мощности излучения формируется две линии с питанием от блока питания 7 с драйвером с током 300 мА. Все светодиоды 2 в каждой линии соединяются последовательно. При этом напряжение на концах первой линии равно 27,2 В, на концах второй линии - 4,46 В; потребляемая мощность равна соответственно 8,16 и 1,34 Вт, а суммарная потребляемая мощность - 9,5 Вт. Кривая получившейся излучаемой мощности, выбранного набора светодиодов (фиг. 1), измерена спектрометром «Seconic С-800» на расстоянии 400 мм от центра набора светодиодов по их оси (фиг. 1), а уровень освещенности при этом превысил 500 лк. Таким образом, конструкция светильника (фиг. 2 и 3) обеспечивает необходимый световой поток оптического излучения, а подбор светодиодов создает равномерный спектр, что дает возможность получить освещение с нужными характеристиками.LED lamp works as follows. The industry produces LEDs with a narrow and wide spectral band of wavelengths and a certain peak in the emission power. A wide band of wavelengths covers the spectrum of radiation from ultraviolet light to red. By selecting LEDs with different spectra and radiation intensity, as well as by combining the superposition of spectral curves at a level of 0.4-0.6 of the maximum amplitude of the LED radiation power, it is possible to form a light source similar in its spectrum (Fig. 1) to the spectrum of sunlight, the length interval waves of which is equal to 400-800 nm. The spectrum of this order is implemented by selecting the spectral and energy parameters of the LEDs 2 in the light emitter 1, which opens up the possibility of approaching the total radiation of the lamp's LEDs to the solar spectrum, as shown in Fig. 1, and which contains six LEDs: Warm White - 2 pcs.; Natural White - 2 pcs.; Green - 1 pc.; Yellow - 1 piece, with different wavelength spectra overlapping with each other in different parts of the spectra, and to select an acceptable radiation power, two lines are formed powered by a power supply unit 7 with a driver with a current of 300 mA. All 2 LEDs in each line are connected in series. In this case, the voltage at the ends of the first line is 27.2 V, at the ends of the second line - 4.46 V; the power consumption is 8.16 W and 1.34 W, respectively, and the total power consumption is 9.5 W. The curve of the resulting radiated power of the selected set of LEDs (Fig. 1) was measured with a Seconic C-800 spectrometer at a distance of 400 mm from the center of the set of LEDs along their axis (Fig. 1), and the illumination level exceeded 500 lux. Thus, the design of the luminaire (Fig. 2 and 3) provides the necessary luminous flux of optical radiation, and the selection of LEDs creates a uniform spectrum, which makes it possible to obtain lighting with the desired characteristics.

Claims

An LED luminaire containing a set of LEDs with different emission spectra, which consists of two warm and two natural white LEDs, Warm White and Natural White, respectively, giving white color, with an emission power of 5 W each and with an amplitude equal to 0.5 of the amplitude of the maximum power LED radiation; one Green, giving a green color, with a wavelength of 520-525 nm and a radiation power of 3 W; one Yellow, giving yellow color, with a wavelength of 590-592 nm and an emission power of 3 W, and at the same time the LEDs are selected in such a way that their emission spectra overlap each other in different parts of the total wavelength range.