RU2791205C1

RU2791205C1 - Lighting device

Info

Publication number: RU2791205C1
Application number: RU2021139924A
Authority: RU
Inventors: Наталья Олеговна Стеркина; Светлана Александровна Стеркина
Original assignee: Наталья Олеговна Стеркина
Filing date: 2021-12-30
Publication date: 2023-03-06

Abstract

FIELD: lighting engineering.

SUBSTANCE: invention relates to the field of lighting engineering and is intended for use as a lighting device in office, retail, sports, industrial and other premises. A lighting device containing a bearing surface with radiation sources installed on it, characterized by the indicatrix of their radiation, and a reflecting surface forming the resulting light flux created by them is claimed. In this case, the number n1 of radiation sources installed along the length of the bearing surface is selected within 1≤n1≤10⁵, in each cross-section of the device throughout the radiation sources installed on it, the angle α between the cross-sectional line of the bearing surface at the installation point of the radiation source and the vertical is selected within 10°<α≤65°, and the angle β between the plane approximating the curved reflecting surface and the bearing surface is selected within 30°≤β≤130°. The cross-sectional line of the curved reflecting surface is approximated by successively conjugate sections of circles, the number of n2 of which is selected within 1≤n2≤10, and, accordingly, the radii R1, R2, R3, … R9, R10 of these sections are selected from the ratio 1≤ (R1+R2+R3+…+R9+R10) /(R1) ≤1+107. Angle γ of the indicatrix orientation of the light flux of the radiation source is selected in the range 20°≤γ≤130°, the indicatrix of diffuse reflection of the light flux by the surface is characterized by angle δ selectable in the range of 10°≤δ≤170°, and the indicatrix of the final formed light flux of its total intensities as the intensity of the light flux from the radiation source and the intensity of the reflected surface of the light flux is characterized by the angle ε selectable in the range of 10°≤ε≤170°. Moreover, the angle δ of the diffuse reflection indicatrix by the reflecting surface of the radiation incident on it is corrected using an experimental coefficient ρ, the value of which, depending on the magnitude of its roughness, is chosen within 0,7≤ρ≤1,2.

EFFECT: increase in the uniformity of the radiation intensity in space in the range of observation angles.

2 cl, 2 dwg

Description

Предложенное устройство относится к области светотехники и предназначено для использования в качестве осветительного прибора в офисных торговых, спортивных, производственных и других помещениях.The proposed device relates to the field of lighting engineering and is intended for use as a lighting fixture in office, retail, sports, industrial and other premises.

Для иллюстрации известного уровня разработок в этой области можно указать объекты, защищенные патентами №№2240470, 24099162, 473007, 2502013, 2506492 и 2509952 на изобретения. Недостатками известных устройств являются, в частности, недостаточная для многих практических случае использования равномерность интенсивности излучения в пространстве в диапазоне углов наблюдения и ограниченные возможности управления световым потоком.To illustrate the known level of development in this area, you can specify the objects protected by patents No. 2240470, 24099162, 473007, 2502013, 2506492 and 2509952 for inventions. The disadvantages of the known devices are, in particular, the uniformity of the radiation intensity in space in the range of viewing angles, which is insufficient for many practical use cases, and the limited possibilities for controlling the light flux.

Наиболее близким аналогом (прототипом) заявленному техническому решению по сходности существенных признаков является изделие, защищенное патентом №2623506, в конструктивном отношении которое сформировано из отдельных светильников-модулей, жестко скрепленных между собой стыковочными узлами. При этом каждый светильник-модуль выполнен протяженной формы и составлен из полуцилиндрического корпуса, изготовленного из экструзионного алюминиевого профиля, с которым жестко скреплены две симметричные криволинейные отражающие поверхности. С указанными криволинейными поверхностями жестко скреплены две разнонаправленные плоские поверхности, служащие основой для крепления на них светодиодных линеек с расположенными на них светодиодами. В месте соединения криволинейных поверхностей с корпусом изготовлены два симметрично расположенных паза, служащих направляющими салазками для стыковочных узлов и монтажной платы блока электрического питания, размещаемого во внутренней полости корпуса. В нижней части внутренней полости корпуса расположен электрический кабель, соединенный со светодиодными линейками электрическими проводами, проходящими через технологическое отверстие корпуса и плоских поверхностей.The closest analogue (prototype) of the claimed technical solution in terms of the similarity of essential features is a product protected by patent No. At the same time, each lamp-module is made of an extended shape and is composed of a semi-cylindrical body made of an extruded aluminum profile, with which two symmetrical curvilinear reflective surfaces are rigidly fastened. Two multidirectional flat surfaces are rigidly fastened to said curvilinear surfaces, which serve as the basis for fastening LED strips with LEDs located on them. At the junction of the curved surfaces with the housing, two symmetrically located grooves are made, serving as guide slides for the docking units and the circuit board of the power supply unit located in the internal cavity of the housing. An electrical cable is located in the lower part of the internal cavity of the housing, connected to the LED strips by electrical wires passing through the technological opening of the housing and flat surfaces.

Решаемая изделием задача заключается в совершенствовании известных устройств для устранения указанных их недостатков с достижением технического результата в отношении повышения равномерности интенсивности излучения в пространстве в диапазоне углов наблюдения.The problem solved by the product is to improve the known devices to eliminate their indicated shortcomings with the achievement of a technical result in relation to increasing the uniformity of the radiation intensity in space in the range of viewing angles.

Указанный технический результат обеспечивается с помощью предложенного устройства, схематически отраженного на следующих фигурах чертежей.The specified technical result is provided with the help of the proposed device, schematically reflected in the following figures of the drawings.

Фиг. 1. Схематическое изображение поперечного сечения изделия через источник излучения - вид сбоку.Fig. 1. Schematic representation of the cross section of the product through the radiation source - side view.

Фиг. 2. Схематическое изображение формирования осветительным устройством равномерности интенсивности излучения в пространстве.Fig. Fig. 2. Schematic representation of the formation by the lighting device of the uniformity of the radiation intensity in space.

На указанных фигурах чертежей графически отражены конструктивные и другие особенности существенных признаков заявленной формулы изобретения:The indicated figures of the drawings graphically reflect the design and other features of the essential features of the claimed claims:

1) - несущая поверхность устройства,1) - bearing surface of the device,

2) - источники излучения,2) - radiation sources,

3) - отражающая поверхность устройства,3) - reflective surface of the device,

4) - индикатриса излучения в ее поперечном сечении светового потока,4) - radiation indicatrix in its cross section of the light flux,

5) - вертикаль,5) - vertical,

6) - плоскость, аппроксимирующая отражающую 3 поверхность,6) - a plane approximating a reflective 3 surface,

7) - индикатриса отражения в ее поперечном сечении светового потока от отражающей поверхности 3,7) - reflection indicatrix in its cross section of the light flux from the reflecting surface 3,

8) - индикатриса в ее поперечном сечении итогового сформированного светового потока суммарных его интенсивностей, как интенсивности светового потока от источника 2 излучения, так и интенсивности отраженного поверхностью 3 светового потока,8) is the indicatrix in its cross section of the final formed light flux of its total intensities, both the intensity of the light flux from the radiation source 2 and the intensity of the light flux reflected by the surface 3,

9) линия продольного сечения вдоль источников излучения индикатрисы итогового сформированного светового потока суммарных его интенсивностей, как интенсивности светового потока от источника 2 излучения, так и интенсивности отраженного поверхностью 3 светового потока,9) a line of longitudinal section along the radiation sources of the indicatrix of the final formed light flux of its total intensities, both the intensity of the light flux from the radiation source 2 and the intensity of the light flux reflected by the surface 3,

10) α - угол между линией поперечного сечения несущей 3 поверхности в точке установки источника излучения и вертикалью 5,10) α is the angle between the cross-sectional line of the carrier surface 3 at the point of installation of the radiation source and the vertical 5,

11) β - угол между плоскостью 6, аппроксимирующей отражающую поверхность 3, и несущей 1 поверхностью,11) β is the angle between the plane 6 approximating the reflective surface 3 and the bearing surface 1,

12) - радиусы R1, R2, R3, … R9, R10, соответственно каждого из участков линии поперечного сечения отражающей поверхности, аппроксимирующие ее последовательно плавно сопряженными участками окружностей,12) - radii R1, R2, R3, ... R9, R10, respectively, of each of the sections of the cross-sectional line of the reflecting surface, approximating it by successively smoothly conjugated sections of circles,

13) γ - угол индикатрисы в ее поперечном сечении направленности светового потока источников излучения,13) γ is the angle of the indicatrix in its cross section of the direction of the light flux of radiation sources,

14) δ - угол индикатрисы в ее поперечном сечении диффузного отражения светового потока отражающей поверхностью,14) δ is the angle of the indicatrix in its cross section of diffuse reflection of the light flux by the reflecting surface,

15) ε - угол индикатрисы в ее поперечном сечении итогового сформированного светового потока суммарных его интенсивностей, как интенсивности светового потока от источника 2 излучения, так и интенсивности отраженного поверхностью 3 светового потока,15) ε is the angle of the indicatrix in its cross section of the final formed light flux of its total intensities, both the intensity of the light flux from the radiation source 2 and the intensity of the light flux reflected by the surface 3,

16) l₂ - расстояние от линии расположения источников излучения 2 до линии продольного сечения 9 поверхности индикатрисы итогового сформированного светового потока суммарных его интенсивностей, как интенсивности светового потока от источника 2 излучения, так и интенсивности отраженного поверхностью 3 светового потока.16) l ₂ - the distance from the line of location of the radiation sources 2 to the line of the longitudinal section 9 of the surface of the indicatrix of the final formed light flux of its total intensities, both the intensity of the light flux from the radiation source 2 and the intensity of the light flux reflected by the surface 3.

При детальном описании осветительного устройства (Фиг. 1-2) нецелесообразно останавливаться на известных из опубликованных источников его конструктивных узлах и элементах, а следует более подробно охарактеризовать только следующие его конструктивные и другие существенные особенности. Для достижения указанного технического результата предложено осветительное устройство, содержащее несущую 1 поверхность (Фиг. 1-2) с установленными на ней источниками 2 излучения, характеризуемыми индикатрисой 4 их излучения, и отражающую 3 поверхность, формирующие создаваемый ими итоговый световой поток. Отличается устройство от известных тем, что количество n1 установленных по длине несущей поверхности источников излучения выбирают в пределах 1≤n1≤10⁵ и в каждом поперечном сечении устройства на всем протяжении установленных на нем источников излучения угол α (Фиг. 1) между линией поперечного сечения несущей 3 поверхности в точке установки источника излучения и вертикалью 5 выбирают в пределах 10°≤α≤65°, а угол β между плоскостью 6, аппроксимирующей криволинейную отражающую поверхность 3, и несущей 1 поверхностью выбирают в пределах 30°≤β≤130°.In a detailed description of the lighting device (Fig. 1-2), it is inappropriate to dwell on its structural components and elements known from published sources, but only the following design and other essential features should be described in more detail. To achieve the specified technical result, a lighting device is proposed, containing a bearing surface 1 (Fig. 1-2) with radiation sources 2 installed on it, characterized by the indicatrix 4 of their radiation, and a reflective surface 3, forming the final luminous flux created by them. The device differs from the known ones in that the number n1 of the radiation sources installed along the length of the bearing surface is chosen within 1≤n1≤10 ⁵ and in each cross section of the device, along the entire length of the radiation sources installed on it, the angle α (Fig. 1) between the line of the cross section bearing surface 3 at the point of installation of the radiation source and the vertical 5 is chosen within 10°≤α≤65°, and the angle β between plane 6, approximating the curvilinear reflective surface 3, and bearing surface 1 is chosen within 30°≤β≤130°.

Линию поперечного сечения криволинейной отражающей 3 поверхности при этом аппроксимируют (Фиг. 1) последовательно сопряженными участками окружностей, количество n2 которых выбирают в пределах 1≤n2≤10, а соответственно радиусы R1, R2, R3, … R9, R10, указанных участков выбирают из соотношения 1≤(R1+R2+R3+ … +R9+R10) / (R1)≤1+10⁷. В частном случае отражающая 3 поверхность может быть плоской, что адекватно превращения указанных радиусов в бесконечно большие величины, а сама отражающая 3 поверхность может жестко соединяться с несущей 1 поверхностью (Фиг. 1-2) с установленными на ней источниками 2 излучения соответственно под углом β. То есть, несущая 1 и отражающая 3 поверхности могут быть как соединены друг с другом, так разнесены в пространстве.The cross-sectional line of the curvilinear reflective 3 surface is approximated (Fig. 1) by successively conjugated sections of circles, the number n2 of which is chosen within 1≤n2≤10, and, accordingly, the radii R1, R2, R3, ... R9, R10, these sections are selected from ratios 1≤(R1+R2+R3+ … +R9+R10) / (R1)≤1+10 ⁷ . In a particular case, the reflective surface 3 can be flat, which is adequate to the transformation of these radii into infinitely large values, and the reflective surface 3 itself can be rigidly connected to the bearing surface 1 (Fig. 1-2) with radiation sources 2 installed on it, respectively, at an angle β . That is, the carrier 1 and reflective 3 surfaces can be either connected to each other or spaced apart in space.

Обозначенный на (Фиг. 1) угол γ индикатрисы направленности светового потока источника 2 излучения выбирают в пределах 20°≤γ≤130°. Для однозначности толкования использовано следующее определение: индикатриса излучения (отражения и т.п.) - кривая, графически отображающая интенсивность светового потока в диапазоне углов его наблюдения. Часто индикатрису также называют диаграммой направленности светового потока. Также для определенности целесообразно уточнить, что угол индикатрисы или диапазон углов наблюдений светового потока индикатрисы определяется границами, на которых интенсивность светового потока падает до 10% от его максимального значения, или которые охватывают 90% излучения.Indicated in (Fig. 1) angle γ of the directivity index of the light flux of the radiation source 2 is selected within 20°≤γ≤130°. For unambiguous interpretation, the following definition is used: the indicatrix of radiation (reflection, etc.) is a curve that graphically displays the intensity of the light flux in the range of angles of its observation. Often, the indicatrix is also called the directional pattern of the luminous flux. Also, for definiteness, it is advisable to clarify that the angle of the indicatrix or the range of angles of observation of the light flux of the indicatrix is determined by the boundaries at which the intensity of the light flux drops to 10% of its maximum value, or which cover 90% of the radiation.

Индикатрису 7 диффузного отражения светового потока поверхностью 3 характеризуют углом δ, выбираемым в пределах 10°≤δ≤170°, а индикатрису (Фиг 1) итогового сформированного светового потока суммарных его интенсивностей, как интенсивности светового потока от источника 2 излучения, так и интенсивности отраженного поверхностью 3 светового потока, характеризуют углом ε, выбираемым в пределах 10°≤ε≤170°. Диффузное отражение - это такое отражение луча света, исходящего от источника, при котором падающий луч отражается под несколькими углами, а не под одним, как в случае с зеркальным отражением.The indicatrix 7 of the diffuse reflection of the light flux by the surface 3 is characterized by the angle δ selected within 10°≤δ≤170°, and the indicatrix (Fig. 1) of the final generated light flux of its total intensities, both the intensity of the light flux from the radiation source 2 and the intensity of the reflected surface 3 of the light flux, characterize the angle ε, selected within 10°≤ε≤170°. Diffuse reflection is a reflection of a beam of light emanating from a source, in which the incident beam is reflected at several angles, and not at one, as is the case with specular reflection.

Так как диффузное отражение существенности зависит от шероховатости отражающей 3 поверхности целесообразно отметить, что ГОСТ 9378-75 устанавливает образцы шероховатости. На каждом образце указаны значения параметра Ra (мкм) и вид обработки образца (точение, фрезерование, строгание и др.) Для количественной оценки и нормирования шероховатости поверхностей ГОСТ 2789-73 устанавливает шесть параметров: три высотных (Ra, Rz, Rmax), два шаговых (S, Sm) и параметр относительной опорной длины профиля (tp), где, Ra - среднее арифметическое отклонение профиля: Rz - высота неровностей по десяти точкам; Rmax - наибольшая высота профиля; Sm - средний шаг неровностей профиля; S - средний шаг местных выступов профиля; tp - относительная опорная длина профиля, р - уровень сечения профиля. Параметры шероховатости (один или несколько) выбираются из приведенной номенклатуры: Ra - среднеарифметическое отклонение профиля; Rz - наибольшая высота профиля; - полная высота профиля; Sm - средний шаг неровностей; S - средний шаг местных выступов профиля; - относительная опорная длина профиля, где - значение уровня сечения профиля. С учетом практической важности указанных параметров в числе отличительных особенностей заявленного устройства указано то, что угол δ индикатрисы диффузного отражения отражающей 3 поверхностью падающего на нее излучения корректируют с помощью экспериментального коэффициента ρ, величину которого в зависимости от величины ее шероховатости выбирают в пределах 0,7≤ρ<1,2. В качестве наиболее подходящего для количественной оценки величины экспериментального коэффициента ρ является параметр Rmax - наибольшая высота профиля.Since the diffuse reflection of materiality depends on the roughness of the reflecting surface 3, it is worth noting that GOST 9378-75 establishes roughness samples. On each sample, the values of the parameter Ra (µm) and the type of processing of the sample (turning, milling, planing, etc.) are indicated. To quantify and normalize the surface roughness, GOST 2789-73 establishes six parameters: three stepping (S, Sm) and the parameter of the relative reference length of the profile (tp), where, Ra is the arithmetic mean deviation of the profile: Rz is the height of the irregularities at ten points; Rmax - the highest profile height; Sm is the average step of profile irregularities; S is the average step of the local protrusions of the profile; tp is the relative reference length of the profile, p is the level of the profile section. Roughness parameters (one or more) are selected from the given nomenclature: Ra - arithmetic mean deviation of the profile; Rz - the highest profile height; - total profile height; Sm - average step of irregularities; S is the average step of the local protrusions of the profile; is the relative reference length of the profile, where is the value of the level of the profile section. Taking into account the practical importance of these parameters, among the distinguishing features of the claimed device, it is indicated that the angle δ of the indicatrix of diffuse reflection by the reflecting 3 surface of the radiation incident on it is corrected using the experimental coefficient ρ, the value of which, depending on the value of its roughness, is chosen within 0.7≤ p<1.2. As the most suitable for quantitative assessment of the value of the experimental coefficient ρ is the parameter Rmax - the largest height of the profile.

Как уже отмечалось, достигаемый технический результат от использования осветительного устройства заключается в повышении равномерности интенсивности излучения в пространстве в диапазоне углов наблюдения, что позволяет получить не превышающую 1-2% неравномерность (см. Фиг. 2) интенсивности освещенности в любой пространственной поверхности, охватываемой индикатрисой итогового сформированного светового потока суммарных его интенсивностей, как интенсивности светового потока от источника 2 излучения, так и интенсивности отраженного поверхностью 3 светового потока. Из вышеизложенного очевидно, что описанное конструктивное выполнение заявленного устройства предопределяет целенаправленное достижение указанного технического результата только при использовании взаимосвязанной и неразрывной совокупности всех существенных признаков указанных в формуле изобретения.As already noted, the achieved technical result from the use of the lighting device is to increase the uniformity of the radiation intensity in space in the range of viewing angles, which makes it possible to obtain a non-uniformity (see Fig. 2) of the illumination intensity not exceeding 1-2% in any spatial surface covered by the indicatrix the final generated light flux of its total intensities, both the intensity of the light flux from the radiation source 2 and the intensity of the light flux reflected by the surface 3. From the foregoing, it is obvious that the described constructive implementation of the claimed device predetermines the purposeful achievement of the specified technical result only when using an interconnected and inseparable set of all essential features indicated in the claims.

Конструкция устройства, что следует из его описания, обеспечивает возможность его серийного изготовления и применения при этом распространенных материалов и технологий их обработки, так как изделие, в частности, не критично к точности изготовления деталей. Промышленная применимость заявленного решения доказывается возможностью его многократного воспроизведения в процессе производственного изготовления. При этом заявленное осветительное устройство обладает новизной, так как взаимосвязанная совокупность его существенных признаков не известна из общедоступных сведений, и в связи с оригинальностью его конструктивного выполнения, которая для специалиста явным образом не следует из уровня техники, устройство соответствует условию изобретательский уровень.The design of the device, as follows from its description, provides the possibility of its serial production and the use of common materials and technologies for their processing, since the product, in particular, is not critical to the accuracy of manufacturing parts. The industrial applicability of the claimed solution is proved by the possibility of its repeated reproduction in the manufacturing process. At the same time, the claimed lighting device is novel, since the interconnected set of its essential features is not known from publicly available information, and due to the originality of its constructive implementation, which for a specialist does not explicitly follow from the prior art, the device meets the condition of inventive step.

В числе других достоинств описанного осветительного устройства целесообразно отметить возможность достижения очень высоких уровней освещенности, а также использования в оздоровительных целях, так как свет необходим человеку для нормального существования и влияет практически на все стороны его жизни, состояние психики и физиологию. Если нормы освещенности соблюдены, в помещении приятно находиться, усталость в процессе работы наступает медленнее. В противном случае настроение быстро ухудшается, появляются и другие признаки негативного влияния «неправильного» света на глаза и нервную систему.Among other advantages of the described lighting device, it is advisable to note the possibility of achieving very high levels of illumination, as well as using it for recreational purposes, since light is necessary for a person for a normal existence and affects almost all aspects of his life, mental state and physiology. If the lighting standards are met, it is pleasant to be in the room, fatigue in the process of work comes more slowly. Otherwise, the mood quickly deteriorates, and other signs of the negative impact of the “wrong” light on the eyes and nervous system appear.

Claims

1. A lighting device containing a carrier surface with radiation sources installed on it, characterized by the indicatrix of their radiation, and a reflective surface that form the final luminous flux created by them, characterized in that the number n1 of radiation sources installed along the length of the carrier surface is selected within 1≤n1 ≤10 ⁵ , in each cross section of the device along the entire length of the radiation sources installed on it, the angle α between the line of the cross section of the bearing surface at the point of installation of the radiation source and the vertical is chosen within 10°<α≤65°, and the angle β between the plane approximating curved reflective surface, and the bearing surface is chosen within 30°≤β≤130°, the cross-sectional line of the curvilinear reflective surface is approximated by successively conjugated sections of circles, the number n2 of which is chosen within 1≤n2≤10, and, accordingly, the radii R1, R2 , R3, … R9, R10 are taken from the ratio 1≤(R1+R2+R3+…+R9+R10)/(R1)≤1+10 ⁷ surface flux is characterized by an angle δ, selected within 10°≤δ≤170°, and the indicatrix of the final formed light flux of its total intensities, both the intensity of the light flux from the radiation source and the intensity of the light flux reflected by the surface, is characterized by the angle ε, selected within 10°≤ε≤170°.

2. The device according to claim 1, characterized in that the angle δ of the indicatrix of diffuse reflection by the reflecting surface of the radiation incident on it is corrected using the experimental coefficient ρ, the value of which, depending on the value of its roughness, is chosen within 0.7≤ρ≤1.2 .