WO2006041331A1 - Method and device for forming the light distribution of a lighting unit - Google Patents

Method and device for forming the light distribution of a lighting unit Download PDF

Info

Publication number
WO2006041331A1
WO2006041331A1 PCT/RU2005/000474 RU2005000474W WO2006041331A1 WO 2006041331 A1 WO2006041331 A1 WO 2006041331A1 RU 2005000474 W RU2005000474 W RU 2005000474W WO 2006041331 A1 WO2006041331 A1 WO 2006041331A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
fiber
radiation
converter
image converter
Prior art date
Application number
PCT/RU2005/000474
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Leonid Grigorievich Novakovskiy
Juliya Evgenievna Koroleva
Jean-Pierre Miras
Original Assignee
Novakovskiy Leonid Grigorievic
Juliya Evgenievna Koroleva
Jean-Pierre Miras
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 Novakovskiy Leonid Grigorievic, Juliya Evgenievna Koroleva, Jean-Pierre Miras filed Critical Novakovskiy Leonid Grigorievic
Publication of WO2006041331A1 publication Critical patent/WO2006041331A1/en

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/06Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements
    • A61B1/0661Endoscope light sources
    • A61B1/0669Endoscope light sources at proximal end of an endoscope
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/06Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements
    • A61B1/0661Endoscope light sources
    • A61B1/0684Endoscope light sources using light emitting diodes [LED]
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21KNON-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
    • F21K9/00Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/60Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • F21K9/61Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction using light guides
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/10Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/14Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/141Light emitting diodes [LED]
    • F21S41/147Light emitting diodes [LED] the main emission direction of the LED being angled to the optical axis of the illuminating device
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/10Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/14Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/141Light emitting diodes [LED]
    • F21S41/151Light emitting diodes [LED] arranged in one or more lines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/20Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
    • F21S41/24Light guides
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S8/00Lighting devices intended for fixed installation
    • F21S8/003Searchlights, i.e. outdoor lighting device producing powerful beam of parallel rays, e.g. for military or attraction purposes
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B23/00Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/24Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
    • G02B23/2407Optical details
    • G02B23/2461Illumination
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V13/00Producing particular characteristics or distribution of the light emitted by means of a combination of elements specified in two or more of main groups F21V1/00 - F21V11/00
    • F21V13/02Combinations of only two kinds of elements
    • F21V13/04Combinations of only two kinds of elements the elements being reflectors and refractors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00Reflectors for light sources
    • F21V7/0008Reflectors for light sources providing for indirect lighting
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21YINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the invention relates to the field of lighting, and more specifically, to methods and devices for the formation of various lighting modes, and can find application in medicine, in lighting objects of architecture, interiors, objects of painting and sculpture, in floodlights, transport equipment and various household appliances.
  • This system consists of a single light source (incandescent lamp) installed in the focus of a paraboloidal mirror, at the output of which there is a fiber-optic focon that passes into the fiber.
  • This design determines the consistency of the beam path and the size of the light spot and the aperture of the part of the system located in front of the fiber with the dimensions of the fiber end.
  • the most significant drawback is the relatively low efficiency of using the light flux of the light source.
  • This method consists in the concentration of radiation from a single light source (incandescent lamp) with a polyellipsoid reflector while simultaneously transforming the configuration of the light beam formed by the reflector in the region of its second foci with the formation of a zone of maximum illumination in this plane and then projecting this image into a specific place.
  • a single light source incandescent lamp
  • the process of shielding the light beam is also added.
  • the designs of such light devices include a polyellipsoid reflector, a light source with a filament placed in one of the focuses of the reflector, a screen with a configuration that mirrors in shape with the boundaries created by the light distribution device, and a diffuser made in the form of a condenser lenses, the focal plane of which also coincides with the second focal plane of the reflector.
  • one of the important drawbacks of the indicated design variants of the lighting device is the very high gradient of illumination of points lying on both sides of the cut-off border (in the dark and bright light distribution zones), i.e. the presence of a very clear cut-off border, which significantly impairs its performance, since in this case it requires very precise adjustment on the vehicle and its effective use is possible only if there is an automatic corrector of the position of the light beam relative to the roadway and the vehicle is very accurate adjustment on the vehicle means and its effective use is possible only with automatic corrector position of the light beam relative to the roadway and the vehicle.
  • a light device vehicle headlights
  • a light device vehicle headlights
  • implements another method for generating a light beam including the concentration of light source radiation, at the input end of an optical fiber image converter with forming a zone maximum illumination, the transformation of the cross section of the light beam of concentrated radiation of the light source at the input end of the fiber-optic image converter into a mirror-like configuration th form of the chosen for the implementation of lighting modes at the output end of the fiber optic converter and image projection formed on the output end of the image projecting lens on the illuminated surface.
  • the black-and-white border of the light distribution created by such a light device can be scattered to the necessary degree, which largely depends on the parameters of the fiber used.
  • This method of forming the light beam of the light device and the design that implements it also make it possible to use the light flux of the light source to a greater extent, because it does not have a screen that covers a significant part of the light flux from the bottom of the reflector.
  • the light source radiation is also used to a greater extent at angles close to the optical axis of the reflector, i.e. within the solid angle formed by the region of the position of the filament body and the output aperture of the fiber-optic transducer.
  • a fiber-optic converter as a screen can also significantly reduce the temperature load on the condenser lens to (50 ... 60) C °, which in turn determines the possibility of using relatively cheap and lightweight plastic lenses in such structures. Nevertheless, a significant thermal load of the structure is preserved due to the use of inefficient light sources of relatively high power, since in this constructive variant only its redistribution occurs, namely, the glass fiber-optic image converter, heating up when thermal exposure to radiation from a light source, first accumulates this heat due to low thermal conductivity, but then gives it to the adjacent structural elements of the light device, which must be made of materials with high heat capacity and thermal conductivity.
  • the area and diameter of the filament image in the second focal plane of the axisymmetric ellipsoid reflector will increase, which in itself contributes to an increase in the input aperture angle of the system, and therefore and the utilization coefficient of the light flux of the light source, but the losses due to an increase in the angle of coverage of the reflector, due to sheniem angles at which the formation of a considerable part of the body in the second filament image focal plane of the reflector.
  • the fiber-optic image converter will work as a reducing lens, and therefore the illumination of the central zone of the image of the filament body at the output end of the fiber-optic image converter and the lighting characteristics of the light device as a whole increase.
  • the main drawback is the limitation of the angle of coverage, and therefore the coefficient of use of the light flux of the light source at sufficiently small (40 ... 60) mm values of the diameter of the output projection lens of the diffuser, which is the main requirement for modern light devices, for example, cars from - due to the desire to improve their aerodynamic characteristics, it remains in this embodiment.
  • this method of forming the light beam of a light device has another significant drawback that reduces the efficiency of the created lighting in the low beam and fog modes, which is manifested in a distortion of the ratio of the lighting characteristics in the normalized light distribution areas, due to the lack of a clear relationship between the positions (coordinates) fiber inputs located on the input side of the fiber optic converter and their outputs located and at the output end of the fiber optic image converter.
  • the fibers the inputs of which are located in the center of the scattering circle of the image of a filament body formed by an axisymmetric ellipsoid in the second focus, have outputs located in the central zone of the figure, which determines the shape of the output end of the fiber-optic image converter, which determines the central position of the region with the maximum values of the lighting characteristics in asymmetric light distribution "dipped", in which the area of maximum illumination should be to the right and higher In Central, and this decreases efficiency of generated light distribution.
  • Another reason for the decrease in efficiency is the loss of luminous flux from a part of the filament body that is beyond the focal plane from the side of the reflector neck, since the angles of incidence of this part of the light beam, the concentrated area of the ellipsoid reflector on both sides of its minor axis, will exceed the optimal aperture angle of the used optical fiber.
  • the image of which in the second focus of the ellipsoid is a circle with a diameter of (14 ... 18) mm with an area of (153 ... 254) mm 2
  • the area of the output end of the fiber-optic image converter reaches values (195 ... 254) mm 2
  • the amount of scattering of a light beam in a vertical plane by light devices for example, vehicles does not exceed (10 ... 15) °
  • the vertical size of the output end will not large - (8 ... 12) mm, which with a large area of the output end leads to its significant width (28 ... 30) mm.
  • the objective of the proposed solution is to improve the lighting characteristics of the light fixture and reduce its power consumption due to a more complete and efficient use of the light flux of the light source, as well as simplifying the design of one of its most complex elements - a fiber-optic image converter while reducing its size and dimensions of the light fixture generally.
  • Another objective of the proposed solution is to improve the lighting characteristics of a light device when it is used as a illuminator of works of art, for example, painting, and more specifically, the elimination of the image of the cellular structure of the output end of the fiber-optic image converter in the section of the light beam.
  • the method of forming a light beam of a light device includes: the concentration of radiation of a light source at the input end of a fiber-optic image converter with the formation of a zone of maximum illumination, transforming the cross-sectional configuration of a light beam of concentrated radiation of a light source at an input end of a fiber-optic image converter to configuration, corresponding to the shape of the boundaries of the illumination mode selected for the implementation at the output end of the fiber-optic image converter, and the projection of the image formed at the output end by the projecting lens onto the illuminated object, the radiation concentration is carried out separately through separate channels.
  • the light source is made in the form of at least two LED modules located at an angle to each other, on each of which a radiation concentrator is mounted, made in the form of a converter of the radiation angle of the corresponding LED into a converging and diverging light beam directed to the input end of the fiber-optic image converter so that the optical axis of the diverging light beam intersects the optical axis of the fiber-optic image converter in the input plane tsa, and the focal point of the converging light beam was located at the input end of the fiber-optic image converter in the region in which the inputs of individual light fibers have outputs at the output end of the fiber-optic image converter in a region that coincides in angular position with the position of the zone of maximum illumination generated by the light distribution device.
  • a light device it is also possible in a light device to form a light beam containing a light source, a light source radiation concentrator, an optical fiber image converter and a condenser lens, while the input end of the optical fiber image converter is located in the focus area of the radiation concentrator and has a geometric shape sectional dimensions of a light beam emerging from a concentrator formed by a plane perpendicular to the optical axis of the light device passing through the mentioned input end, and the output end of the fiber-optic converter directed to the condenser lens has the form inverse to the shape of the light distribution created by it, the output end of the fiber-optic image converter has a profile made in the form of a second-order curve.
  • the light device can be additionally equipped with a diaphragm located in this case behind the top of the profile of the fiber-optic image converter in the area of the focal plane of the condenser lens, and the configuration of the aperture (shape) of the diaphragm has the form opposite to the shape created by the light distribution device.
  • the light device can be additionally equipped with a reflector installed in the zone of intersection of the generators of the fiber-optic image converter and the surface of the output end.
  • the method consists in concentrating the radiation of the light source at the input end of the fiber-optic image converter with the formation of a zone of maximum illumination, transforming the cross-sectional configuration of the light beam of the concentrated radiation of the light source at the input end of the fiber-optic image converter into a configuration corresponding to the shape of the boundaries of the selected output lighting mode the end of the fiber-optic image converter and the projection formed on the output the bottom end of the image is projected by a lens on the illuminated object.
  • the radiation concentration at the input end of the fiber-optic image converter is carried out separately on separate channels by the corresponding light sources with the formation of radiation beams in the channels.
  • a converging beam is formed, and in the other (s) - diverging beam. Or, in all channels, both a converging beam and a diverging beam are simultaneously formed. Or in all channels at the same time only a converging beam is formed.
  • the first embodiment of the device of the light device for generating the light beam comprises a light source, a light source radiation concentrator, an optical fiber image converter mounted on a mounting flange and a condenser lens, the input end face of the optical fiber image converter being located in the focus area of the radiation concentrator and has the form and geometric dimensions of the cross section of the light beam emerging from the concentrator formed by a plane perpendicular to the optical axis of the light rib passing through said input end, and the output end of the fiber an optical transducer directed to the condenser lens is mounted in its focal plane and has the shape of an end face inverse to that created by the light distribution device.
  • the light source is made in the form of at least two LED modules located at an angle to each other, on one of which a radiation concentrator is mounted, made in the form of a converter of the radiation angle of the corresponding LED into a converging light beam, and on the other, a radiation concentrator made in the form of a converter of the angle of radiation into a diverging light beam, directed to the input end of the fiber-optic image converter so that the optical axis of the diverging light beam and crossed the optical axis of the fiber-optic image converter in the plane of the input end face, and the focal point of the converging light beam was located at the input end of the fiber-optic image converter in the region where the inputs of the individual light fibers have outputs at the output end of the fiber-optic image converter the area that coincides in angular position with the position of the zone of maximum illumination created by the light distribution device.
  • the second embodiment of the device of the light device forming the light beam contains a light source, a radiation concentrator of the light source, a fiber-optic image converter mounted on a mounting flange and a condenser lens, the input end face of the fiber-optic image converter, located in the focus area of the radiation concentrator and has the form and the geometric dimensions of the cross section of the light beam emerging from the concentrator formed by a plane perpendicular to the optical axis of the light pa extending through said input end and output end of the fiber optic transmitter directed to the condenser lens is mounted in its focal plane and has the shape of the end face opposite to the shape of light distribution produced by the light device.
  • the light source is made in the form of at least two LED modules, on each of which a radiation concentrator is mounted, made in the form of a transducer for the angle of emission of the LED, each of which has a structure that produces converging and diverging parts of the light beam directed towards the fiber input end the optical image converter so that the focal point of the converging light beam is located at the input end of the optical fiber image converter in the area in which the inputs of the individual light fibers have outputs at the output end of the fiber-optic image converter in the area mirror-matching in angular position with the position of the zone of maximum illumination created by the light distribution device.
  • the third version of the light device for generating the light beam contains a light source, a radiation concentrator of a light source, a fiber optic image converter mounted on a mounting flange and a condenser lens, the input end face of the fiber optic image converter being located in the focus area of the radiation concentrator and has a shape and geometric the dimensions of the cross section of the light beam emerging from the hub, formed by a plane perpendicular to the optical axis of the light device, passing through the aforementioned input end face, and the output end of the fiber-optic converter directed to the condenser lens is installed in its focal plane and has the shape of the end face inverse to the shape created by the light distribution device.
  • the light source is made in the form of at least two LED modules, on each of which a radiation concentrator is mounted, made in the form of a converter of the angle of emission of the LED into a converging light beam, each directed to the input end of the fiber-optic image converter so that the focal the point of the converging light beam of one of the radiation angle transducer was located at the input end of the fiber-optic image transducer in the region at which the inputs of individual of the wind fibers have outputs at the output end of the fiber-optic image converter in the region of the mirror distribution coinciding in angular position with the position of the zone of maximum illumination created by the light distribution device, and the focal point of the converging light beam of another radiation angle transducer is located so that its cross section is a plane containing the input end fiber-optic image converter, coincided in area and configuration with the mentioned input end of the fiber optic Cesky image converter.
  • a flat mirror can be installed at an angle of 45 ° to the optical axis of the light device.
  • the fiber optic image converter can be made in the form of an extended flexible fiber optic bundle. Also, the focal points of two converging light beams can be located in different regions of the input end of the fiber-optic image converter. Focal points of two converging light beams can be conjugated.
  • the position of the focal point of the converging light beam may be located at a distance from the input end of the fiber-optic image converter.
  • the light source can also be made in the form of at least one set including three LED modules, one of which has red light, the other has blue, the third has green.
  • LED modules can be connected to a power source with the possibility of switching their work during the implementation of external influences.
  • LED modules with converters of the angle of their radiation can be installed with the possibility of movement relative to the input end of the fiber-optic converter during external exposure.
  • Another, fourth embodiment of a light beam forming apparatus comprising a light source, a light source radiation concentrator, an optical fiber image converter and a condenser lens, while the input end face of the optical fiber image converter is located in the focus region of the radiation concentrator and has the shape and the geometric dimensions of the cross section of the light beam emerging from the concentrator formed by a plane perpendicular to the optical axis of the light device passing through the said input the bottom end, and the output end of the fiber-optic converter, directed to the condenser lens, has the form inverse to the shape of the light distribution created by it, the output end of the fiber-optic image converter has a profile made in the form of a second-order curve.
  • the proposed method and design of lighting devices can significantly improve the lighting characteristics of any of the selected lighting modes while reducing the power consumed by the lighting device and simplifying the design by reducing losses by matching the aperture angles of the input of the optical fiber used in the fiber-optic image converter and the angles of incidence of concentrated radiation from each channel of an energy-intensive light source - LED, also matching the position of the maxi zones cial illumination radiation produced by the transducers with a converging angle of the light beam on the input and output end of the fiber optic image converter with the position of this zone in the field of light distribution created by the light device.
  • inventive method of forming a light beam and the variants of its design make it possible to realize any possible lighting modes without additional fixtures and devices due to variation of the set (type, quantity, nature of installation) of angle converters used in the design of lighting devices on each channel of the light source varying degrees of concentration.
  • the proposed design options for lighting devices can significantly improve the lighting characteristics of the light distribution created by them (especially when using a light device as a painting illuminator), namely, to eliminate the appearance of the surface structure of the output end of the fiber-optic image converter in the light distribution field by transferring the focal plane lenses and zones of formation of the configuration of the boundaries of the light beam in the peripheral part and defocus Application of the central zone of the fiber optic image converter.
  • the proposed technical solution allows to significantly reduce the depth of the light device due to the use of a refractive element installed in the course of the rays between the radiation concentrators and the input end of the fiber-optic image converter due to the use of a refractive element.
  • the same effect can be achieved by using as an optical fiber image converter an extended flexible optical fiber bundle bent at the angle necessary for the layout.
  • FIG. 1 The essence of the claimed technical solutions is illustrated by the drawings shown in FIG. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14,15,16,17,18,19,20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28.
  • FIG. l shows the cross section of the design of the light device horizontally projecting plane
  • Figure 2 shows a cross section of the design of the light device vertically projecting plane
  • On figa shows a view of the input end of the fiber optic image converter;
  • On Fig shows a view of the output end of the fiber optic image converter of a light device with the characteristics of a fog lamp;
  • Fig. 3 shows a light-optical scheme in a perspective view of a design variant of a light device with fog lamp characteristics
  • Figure 4 shows a cross section of the design of a light device with a converter of the angle of emission of the LED simultaneously into a converging and diverging beam by a horizontal projection plane;
  • Figure 5 shows a cross section of the design of a light device with a converter of the angle of emission of the LED simultaneously into a converging and diverging beam by a vertically projecting plane;
  • Figure 6 shows a cross section of a horizontally projecting plane of the structure of the light device with two zones of maximum illumination
  • Figure 7 shows a cross section of a vertically projecting plane of a light fixture structure with two zones of maximum illumination
  • On figa shows a view of the input end of the fiber-optic image converter in the implementation of the mode of "near light";
  • On Fig shows a view of the output end of the fiber-optic image converter in the implementation of the mode of "low light";
  • On Fig shows a light optic diagram in a perspective view of a design variant of a light device with a light distribution dipped beam with two zones of maximum illumination;
  • Figure 9 shows a cross section of a horizontally projecting plane of the structure of the light device forming the light distribution of the spotlight with the conjugate position of at least two converging light beams concentrated by the angle converters;
  • FIG. 1 shows a view of the output end of the fiber optic image converter headlights
  • Figure 10 shows a light-optical diagram in a perspective view of a design variant of a spotlight
  • Figure 11 shows a cross section of a horizontally projecting plane of the structure of the light device forming the light distribution of the headlamp light with the conjugate position of at least two converging light beams with positive defocusing relative to the input end of the fiber-optic image converter;
  • On figa shows a cross section of a horizontally projecting plane of the design of the light device and driving beam with the conjugate position of at least two converging light beams, with negative defocusing relative to the input end of the fiber-optic image converter;
  • On Fig shows a view of the input end of the fiber-optic image converter of the light device forming the light distribution of the main beam headlamp;
  • Fig.1 lc shows a view of the output end of the fiber-optic image converter during the implementation of the "far light"
  • On Fig shows a light-optical diagram in a perspective view of a design variant of a light device forming a light distribution of a high beam headlamp
  • On Fig shows a section of a horizontally projecting plane of the structure of the light device forming a light distribution with a uniform light beam
  • FIG. 1 shows a section of a horizontally projecting plane of the construction of the light device of reduced depth with a refractive element
  • FIG. 1 shows a section of a horizontally projecting plane of the construction of the light device of reduced depth with an extended fiber-optic image converter
  • On Fig shows a cross section of a horizontally projecting plane of the structure of the light device, forming a light beam of a passing beam with an anti-glare effect
  • On figa shows a view of the input end of the fiber optic image converter during the implementation of the design of the light device, forming the light beam of the dipped beam with anti-glare effect;
  • On Fig shows a view of the output end of the fiber-optic image converter during the implementation of the design of the light device, forming a light beam of a passing beam with anti-glare effect;
  • On Fig shows a light optic diagram in a perspective view of a design variant of a light device forming a light distribution of a passing beam headlight with an anti-glare effect;
  • FIG. 1 shows a cross section of a horizontally projecting plane of the structure of the light device with an adjustable spectral characteristic
  • FIG. 1 shows a cross section of a horizontally projecting plane of the structure of the light device with an adjustable character of light distribution
  • Fig. shows the connection diagram of LED modules when changing spectral characteristics and the level of illumination in the field of the created light distribution
  • Fig shows a cross section of the design of the light fixture with a vertical projection plane; on Fig shows a view of the input end of the fiber optic image converter; on Fig shows a view of the output end of the fiber optic image converter; on Fig shows a cross section of the design of the lighting device in the embodiment with a diaphragm vertically projecting plane; on Fig shows a view of the output end of the fiber optic image converter; on Fig shows a cross section of the design of the light device in the embodiment with a diaphragm and an additional reflector vertically projecting plane; on Fig shows a view of the output end of the fiber optic image converter; on Fig shows a cross section diagonally passing through the corners of the output end of the structure of the light device in the embodiment with a diaphragm and an additional reflector.
  • the method of forming the light beam of the vehicle light device (see Fig. 1,2,3,4,5,6,7,8) is as follows.
  • a set of at least two LEDs 3 and 4 is concentrated through separate channels using angle converters 5 and 6 of the corresponding LEDs 3 and 4 with different degrees of concentration of their radiation simultaneously for each of the channels at the input end 8 of the fiber-optic image converter 7, with the formation of a zone of maximum illumination by at least one angle converter 6 with a converging light beam 6 'and the formation of a light zone equal in area and configuration to the area and configuration of the input end 8 (see figa) of the optical fiber Converter 7, concentrated radiation from the LED 3 using the angle Converter 5 with a diverging light beam 5 '.
  • the fiber-optic image converter 7 transforms the configuration of the cross section of the light beam c ntsentrirovannogo radiation at its input end 7 to the configuration, a mirror corresponding to a predetermined shape of the light beam boundaries at the exit end 9 (see Fig. 2b, 56, 76, 96).
  • the position of the zone of maximum illumination corresponds to region 16 at the input end 8 (see Fig. 2a) of the fiber-optic image converter 7, in which the inputs of the individual fibers 17 (see Fig. 2) have outputs 18, occupying the output end 9 the position is mirrored to the position of region 19 (see Fig. 3) with the maximum value of the lighting performance created by the light distribution device, then as a result of the transformation by the fiber-optic converter 7 of the image formed on the input m end 8 to an image formed on its exit end 9, on the latter light distribution will be formed with a configuration mirror predetermined light distribution of the light unit. The resulting image is projected by the lens 11 onto the surface of the object. When projecting, the image is flipped in both planes, which allows you to form the necessary light distribution on the surface of the object with a given border configuration.
  • the light device comprises a housing 1 with a light source 2 installed in it, made in the form of a set of at least two LEDs 3 and 4, placed at an angle to each other, converters 5 and 6 of the radiation angle of the LEDs 3 mounted on them and 4, one of which, for example 3, has a diverging beam 5 'at the output, and the other 4 s angle converter 6 — converging 6 ', a fiber-optic image converter 7 with input 8 and output 9 ends, mounted on a mounting flange 10 and a condenser projection lens 11.
  • the input end 8 of the fiber-optic converter 7 has a cross-sectional beam shape 5 'of the angle converter 5 (see FIG.
  • the output end 9 has a shape that mirrors the shape of the boundaries created by the light distribution device (see fig.2b, 56, 76 , 96) and is located in the region of the focal plane 14 of the condenser projection lens 11.
  • focal point 15 of the transducer of the angle of radiation 6 with a converging beam is (see figa) at the input end 8 of the fiber-optic image converter 7 in the region 16, in which the inputs of the individual fibers 17 have outputs 18 (see fig.2b), occupying the position at the output end 9 mirror image corresponding to the position of the region 19 (see fig.Z) with the maximum value of the lighting characteristics created by the light distribution device.
  • the radiation angle converter 20 can simultaneously form two parts of the light beam, one of which converges 5, 6 and the other diverges 21, the design in this case will contain at least two LED modules 4 and 3, on each of which a radiation concentrator is mounted, made in the form of a radiation angle converter 20 of LEDs 3 and 4, each of which has a structure containing converging and diverging parts of the light beam directed towards the input end 8 of the fiber optic of the image converter 7 so that the focal point 15 of the converging light beams 5 and 6 is located at the input end 8 of the optical fiber image converter 7 in the region 16, in which the inputs of the individual optical fibers 17 have outputs 18 at the output end 9 of the optical fiber image converter 7 in the region 18 which coincides in an angular position with the position of the maximum illumination zone 19 created by the light distribution device.
  • the construction I may contain at least one additional LED 22 and a converter of the angle 23 of its radiation into a converging light beam 22 ', located so that its focal point 24 is located at the input end 8 (see Fig. 7a) of the optical fiber transducer 7 in the region 25, in which the individual fibers 26 have inputs 27 and their outputs 28 (see Fig. 7b) occupy at the output end 9 a position mirroring the position of region 29 (see FIG. 8) with a second maximum value of the lighting performance created by the light distribution device.
  • the focal point 15 of the converging light beam 6 'from the radiation converter 6 of the light emitting diode 4 is located at the input end 8 (see Fig. 7a) of the fiber-optic converter 7 in the region 30, in which the individual light fibers 31 have inputs 32, and their outputs 33 (see Fig. 76) occupy at the output end 9 a position mirroring the position of region 34 (see Fig. 8) with a first maximum value of the lighting characteristic.
  • a “spotlight” with a significant level of axial light intensity its design (see Fig. 9, 9a, 96, 10) may contain at least one additional LED 22 with an angle converter 23 mounted at an angle to the LED 4 so that the focal points 15 and 24 of the converging light beams 6 'and 23' emerging from the angle converters 6 and 23 are conjugated at the input end 8 (see fi .9, 9a) of the fiber-optic image converter 7 in region 35, in which individual fibers 36 have inputs 37 and their outputs 38 (see Fig. 9b) occupy at the output end 9 a position mirroring the position of region 39 (see FIG. .10) with the maximum value of the lighting performance created by the light distribution device.
  • the design namely in those cases where the region of maximum values of the lighting characteristics occupies a significant area in the light distribution created by the light device, such as when implementing the “far light of a car headlight mode, the light device can differ from the design shown in Fig. 9 only by that ( see Fig. 11, 11a, 116, 1 lv, 12) that the focal points 15 and 24 of the converging beams 6 'and 23' of the angle converters 6 and 23 of the radiation of the LEDs 4 and 22 are located behind the plane of the input end 8 (see f ig. 11) of the optical fiber image converter 7 or in front of it by the value “S” (see Fig.
  • This design in contrast to the previously considered, contains, installed between the angle converters 5 and 6 and the input end face 8 of the optical fiber image converter 7, a flat mirror 42 at an angle of 45 ° to the plane of the input end face 8 of the optical fiber converter 7.
  • the fiber-optic image converter 7 is made in the form of an extended flexible bundle 43, in which the input end 8 is placed at the required angle ( ⁇ ) to the optical axis 13 of the light device, and the output end 9 of the necessary configuration to create the selected light distribution of the light device is installed opposite projection lens 11.
  • the light device When generating light beams with different spectral characteristics, the light device contains at least one set including at least two LED modules with different radiation wavelengths.
  • the light source 2 can be made (see Fig. 16, 17.) from sets comprising LED modules 44 with an infrared emission spectrum and LED modules 45 for emitting white light, while the LED modules 44 with an infrared spectrum of radiation with the corresponding transducers of the angle of radiation 46 is set relative to the input end of the fiber-optic transducer so that the concentrated radiation 46 'falls on its right 16a, and the white light-emitting diode modules 45 with the corresponding radiation angle converters 47 so as to concentrate the luminous flux 47 'on the left side of the input end 8, position which at the output end 9 of the fiber-optic image converter 7 will correspond to that indicated in FIG.
  • a camera 51 is connected to the information processing unit 52 and a display 53.
  • At least one set will be required comprising LED modules 54, 55, 56 with a radiation wavelength of red 54, yellow 55 and green 56, with corresponding angle converters 57, 58, 59 connected to the power source through appropriate relays.
  • the same light-optical scheme shown in Fig. 18 can be used, but in this case the LED modules 54, 55, 56 must have a radiation wavelength of 54 — red, 55 — blue and 56 — green.
  • the kit should include combinations of LED modules 60, 61, 62 with radiation of different wavelengths, for example modules 60 with white radiation light, 61 - yellow, 62 - blue modules and providing a given color temperature, light beam radiation.
  • LED modules 60, 61, 62 (see Fig. 19) with angle converters 63, 64, 65 of their radiation are mounted with the possibility of movement relative to the input end 8 of the fiber-optic converter 7, for example, on the petals 66 flexible elastic membrane 67 mounted on a fixed support 68, on which are placed the adjusting elements 69.
  • the LED modules 60, 61, 62 are connected to a power source 70 through a switch 71 as shown in Fig. 20.
  • FIG. 21 Another fourth embodiment of the device for forming the light distribution of a light device (see Figs. 21-28), made according to the invention, comprises a housing 81 with a radiation concentrator 82 installed therein. a light source 83 into a converging light beam 84, a fiber-optic image converter 85 with an input 86 and an output 87 ends mounted on a mounting flange 88 and a condenser projection lens 89.
  • the input end face 86 of the fiber-optic converter 85 has a cross-sectional shape of the concentrated light beam 84 (see Fig. 2) with a plane 90 perpendicular to the optical axis 91 and equal in area to it
  • the output end face 87 (see FIG. 3) has a shape that mirrors the shape of the boundaries created by the light distribution device 92 has a profile configured as a second order curve whose vertex is located behind the focal plane of the projection 93 of the condenser lens 89.
  • the light device further comprises a diaphragm 94, which has a configuration opposite to the shape of the generated light distribution, and is mounted behind the apex 95 of the profile of the fiber-optic image converter 85 in the region of the focal plane 93 of the condenser lens 89.
  • the light device is further provided with a reflector 96 mounted in the zone of intersection of the generators of the fiber-optic image converter 85 of the surface of the output end 87.
  • the light device operates as follows.
  • both LEDs 3 and 4 light up.
  • the radiation from LED 3 in the angle ⁇ gets to the input of the angle converter 5, and the radiation of LED 4 to the input of the angle converter 6.
  • the radiation of LED 3 is transformed into a divergent beam 5 with a smaller angle scattering, due to which the radiation is concentrated in the output solid angle ⁇ and falls on the input end 8 of the fiber-optic image converter 7.
  • the configuration of the input end 8 of the fiber-optic converter 7 has the shape of the beam cross section 5 ', coming out of the transducer of angle 5 by plane 12, perpendicular to the optical axis 13 of the light device and equal to this cross-sectional area, and the angle of incidence ⁇ of the extreme rays of the solid angle ⁇ is less than or equal to the aperture angle ⁇ of the fiber used - all the radiation generated by the LED 3, passes through the fiber-optic converter 7. After passing through the fiber-optic image converter 7, the radiation will exit through its output end 9, creating a bright luminous zone on it, the configuration of which will be coincide with the configuration of the boundaries created by the light fixture light distribution.
  • the radiation in the angle ⁇ of the LED 4 is transformed into a converging light beam 6 'in a relatively small solid angle ⁇ , due to which a high concentration of radiation generated by the LED 4 is reached at its focal point 15, which enters the input end 8 of the fiber optical image converter 7 in region 16 (see Fig. 2a), to the inputs of individual fibers 17, the outputs of which 18 (see Fig. 2b) occupy the position at the output end 9, which mirrors the position of zone 19 (see Fig. 3) maximum illuminated spans on the light distribution created by the light device.
  • the angle of incidence of the extreme rays forming the solid angle ⁇ at the input end 8 is much smaller than the aperture angles ⁇ of the fiber used, all the radiation from the LED 4 concentrated by the angle converter 6 will pass through the fiber-optic image converter 7 and exit at the output end 9 (Fig. .2b), where it forms a zone of maximum illumination against the background of the bright zone formed by passing through the fiber-optic image converter 7 the radiation of LED 3. Then, the image formed at the exit nom end 9 of the fiber optic converter 6, the condenser lens 11 is projected on the object (see. fig.Z) creating a predetermined light distribution with a light device 19 in the area of maximum illumination.
  • FIG. 4 and 5 works similarly to the previously considered, with the difference due to the design of the angle converters 20 of the radiation generated by the LED modules 3 and 4, whereby the converging parts 5 and 6 and the diverging parts 21 of the light beams emerging from the angle converters 20 will be conjugated at the input end 8 fiber-optic converter 7.
  • concentrated radiation in the region 16 from both LED modules 3 and 4 will fall on the input ends of the individual fibers 17, the outputs of which 18 occupy the prescribed position on the output m end 9, while the scattered part 21 of the light beams coming out of the angle transducers 20 will fill the entire input end 8 with radiation.
  • the radiation passes through the body of the fiber-optic image converter 7, it will form a light field at the output end 9 with the given illumination ratio relative to the boundaries the output end 9 of the optical fiber image converter 7.
  • the image formed on the output end 9 of the optical fiber converter 6 is projected by a condenser lens 11 onto object, creating a given light distribution with a zone of maximum illumination in the region corresponding to the position of the output ends of the fibers 18 at the output end 9.
  • FIG. 6, 7, 7a, 76, 8 Another option (see Fig. 6, 7, 7a, 76, 8) of the design works similarly to that shown earlier, with the only difference being that the light fluxes from the LED 4 and the additional LED 22 are concentrated by the angle converters 6 and 23 of their radiation in the light beams 6 'and 23' are fed to different regions 30 and 25 (see Fig. 6, 7, 7a), respectively, and passing through the inputs 27 and 32 of the light fibers 26 and 31, they will exit through their outputs 28 and 33 (see Fig. 76) at the output end 9, where two zones of maximum illumination will be formed in the regions 28 'and 33' (see Fig. 7b) occupying a position mirror image etstvuyuschee position both zones the maximum illuminance on the light distribution generated it.
  • the angle of incidence ⁇ of the extreme rays forming the solid angle ⁇ at the input end 7 is smaller than the aperture angles ⁇ of the fiber used, all the radiation from the LEDs 3, 4 and 22 concentrated by the angle converters 5, 6, 23 will pass through the fiber-optic converter image 7 and will exit at the output end 9, where a predetermined light distribution with two zones of maximum illumination will be formed (see Fig. 76) against the background of the bright zone formed by passing through the fiber-optic converter 7 of the radiation of the LED 3. Then, the image formed at the output end 9 of the fiber-optic converter 7 is projected by the condenser lens 11 onto the object, creating a predetermined light distribution with a maximum illumination value in the regions 29 and 34.
  • the design of the light device shown in Fig. 9 works the same as the ones given earlier. The difference lies in the fact that at the input end 8 to region 35 (see Fig. 9a), in which individual fibers 36 have inputs 37, and their outputs 38 occupy at the output end 9 a position mirroring the position of region 38 '(see Fig. .96) with the maximum value of the lighting characteristics of the light distribution generated by the light device, the radiation generated by the angle converters 6 and 23 is incident at the same time.
  • the value of the lighting characteristics in the region of inputs of 37 fibers will increase and after passing through the fiber-optic image converter 7, its value will increase in the region 38 '(see Fig. 96, 10) at the output end 9 and, as a result, in the created light distribution region 39.
  • the projection of this image by the condenser lens 11 will finally form a predetermined light distribution to the lighting object.
  • the light-optical circuit shown in Fig. 14 works similarly to the one given earlier, but the difference is that the light beams generated by the angle converters 5 and 6, the LEDs used in their turn are refracted on the mirror 42 and fall on the input end 8 of the fiber-optic converter 7 under the provided operability of the corners. As a result, with the same lighting effect, the design of the light device is shorter.
  • a set of LED modules 44 and 45 is turned on.
  • the radiation from the infrared operating unit 44 is concentrated on the right side of the input end 8 of the optical fiber image converter 7, and the radiation from the LED module 45 generating white light radiation 47 'is concentrated on the left side of the input end face 8 of the optical fiber image converter 7 (see Fig. 16a), Given that after the radiation passes through the fiber-optic image converter 7, the concentrated infrared radiation 46 "will fill the left side of the output end 9 (see Fig. 166), and 47 "from the white light module 45, the right side of the output end 9 (see Fig.
  • the lens 11 will receive a light distribution in which the right side will be illuminated by visible radiation 50 spectrum., and the left (side of the oncoming traffic) radiation of the 49 infrared range, the visualization of which can be achieved using standard methods, i.e. when using a camera 51, an information processing unit 52, and a display 53.
  • the vehicle headlamp built on this principle will make it possible, when using the number of such sets necessary to create standard lighting characteristics, to provide reliable illumination of the traffic lane in front of the vehicle and to avoid dazzling oncoming vehicles.
  • a traffic light (see Fig. 18), which must alternately generate light beams of the red, yellow and green radiation spectrum.
  • one LED module with the same radiation wavelength of 54 — red, 55 — yellow or 56 — green is turned on from each set.
  • the LED modules 54, 55, 56 of one or more sets containing radiation 54 — red, 55 — blue, and 56 — green are turned on.
  • the concentration of radiation from each LED module to the input end 8 of the fiber-optic image converter 7 with the same cross section of concentrated light beams from the radiation angle converters 57, 58, 59 at the input end 8 the radiation from all LED modules at passing through the fibers of the fiber optic image converter 7 will be mixed and come out white with the output end 9.
  • FIG. 19, 19a Another embodiment of the lighting device shown in FIG. 19, 19a, works similarly to the previous ones, with the only difference being that they simultaneously include LED modules 60, 61, 62, the radiation of which differs in the radiation spectrum and color temperature. Since, after the radiation concentrated by the converters of the angle 63, 64, 65, passes through the body of the fiber-optic image converter 8, it mixes up and forms a light beam at the output end with the necessary radiation spectrum and color temperature.
  • FIGs. 19, 19a Another variant of the operation of a light device with adjustable light distribution is shown in Figs. 19, 19a as follows.
  • the power source When the power source is turned on, all the LED modules 60, 61, 62 light up, the radiation from them is concentrated depending on the converters of the radiation angle 63, 64, 65 used in the opto-optical circuit at the input end 8 of the fiber-optic image converter 7, passing which creates at its output end 9 distribution of the light flux with the corresponding lighting characteristics and the configuration determined by the shape of the output end 9.
  • the projection of this image by the lens 11 finally completes the process of forming tions of the light beam on the object.
  • the LED modules 60, 61, 62 and the angle converters 63, 64, 65 change the position of the concentrated light beams 63 ', 64', 65 'relative to the input end 8 of the fiber optic converter Image indicator 7 before formation at its input end 8, and therefore at the object, of the desired character of light distribution.
  • the operation of the light device with an adjustable light distribution pattern shown in Figs. 19, 19a and 20 is as follows.
  • the current passes through the switch 71 through a circuit that does not change its value.
  • the nominal modules 60, 61, 62 receive the nominal current and voltage values and all LED modules light up.
  • the radiation from them is concentrated depending on the radiation angle converters 63, 64, 65 used in the optical scheme at the input end 8. of the fiber-optic image converter 7, passing through which creates a light flux distribution at its output end 9 with the corresponding lighting characteristics and configuration defined the shape of the output end 9.
  • the projection of the image of the output end 9 by the lens 11 finally completes the process of forming a light beam on the object.
  • the switch 71 is switched to a position in which the current passes through a circuit limiting its value to a predetermined value on all LED modules 60, 61, 62.
  • the switch is switched to a position in which the current passing through the circuit, which ensures the operation of LED modules selected for implementing a given light distribution, is changed, for example 60, 61.
  • the last fourth variant of the claimed invention (Fig.21) works as follows.
  • the radiation from the light source 83, reflected from the concentrator 82, is collected in the converging light beam 84.
  • the radiation in angle 2 (0 enters the input end face 86 of the optical fiber image converter 85. Since the configuration of the input end face 86 of the optical fiber converter 85 (see Fig.
  • the focal plane 92 of the condenser lens 89 is in the region of intersection of the generators of the fiber optic image converter 85 and its output end face 86, made in the form of a second-order surface, i.e. on the periphery of this surface, which in turn will lead to a defocusing of the image of the central part, and thereby eliminate the image of the structure of its constituent fibers in the final image constructed by the lens 89.
  • the fibers are at the peripheral zones of the output end face 86 of the optical fiber image converter 85 located at an angle to the plane of installation of the lens 89, the dimensions of their projection on the focal plane of the lens are small and practically does not affect the quality of the resulting image.
  • FIG. 24 and 25 Another design variant (see Figs. 24 and 25) of the light device works similarly with the only difference being that the focal plane 92 of the condenser lens 89 coincides with the installation area of the diaphragm 93, which is also defocused relative to the central zone of the output end, which ensures the absence of an image of the fiber structure , of which the fiber-optic converter is composed, in the image constructed by the lens 89.
  • the output ends of the mentioned fibers are located at an angle to the optical axis of the lens, the illumination in s image is lower than the other portions.
  • the proposed method of forming a light beam of a light device and the design options that implement it can significantly improve the characteristics of the created light distribution, reduce its dimensions, reduce weight and power consumption.

Abstract

The invention relates to lighting engineering and can be used for medicine (endoscopes), searchlight engineering, transport and other household appliances. The inventive light device for forming a light beam comprises a light source, the radiation concentrator thereof, an optical-fibre image converter arranged on a mounting flange and a condenser lens. The output end face of the optical-fibre converter which is oriented towards the condenser lens is disposed on the focal plane thereof and is embodied in a form reciprocal to the form of a producible light distribution. The light source is embodied in the form of at least two light-emitting diode modules which are disposed at an angle with respect to each other and on one of which the radiation concentrator is mounted.

Description

Способ и устройство для формирования светораспределения светового прибора Method and device for forming light distribution of a light device
Изобретение относится к области светотехники, а более конкретно, к методам и устройствам формирования различных режимов освещения, и может найти применение в медицине, при освещении объектов архитектуры, интерьеров, предметов живописи и скульптуры, в прожекторной технике, транспортной технике и различных бытовых приборах.The invention relates to the field of lighting, and more specifically, to methods and devices for the formation of various lighting modes, and can find application in medicine, in lighting objects of architecture, interiors, objects of painting and sculpture, in floodlights, transport equipment and various household appliances.
Известна светооптическая схема светового прибора, применяющаяся в эндоскопических приборах (см. SU1529005A1, кл. F21V8/00, 1987).Known light-optical scheme of a light device used in endoscopic devices (see SU1529005A1, class. F21V8 / 00, 1987).
Эта система состоит из единого источника света (лампы накаливания), установленного в фокусе параболоидного зеркала, на выходе которого установлен волоконно-оптический фокон, переходящий в световод. Такая конструкция обуславливает согласованность хода лучей и размеров светового пятна и апертуры части системы, расположенной перед световодом, с размерами торца световода.This system consists of a single light source (incandescent lamp) installed in the focus of a paraboloidal mirror, at the output of which there is a fiber-optic focon that passes into the fiber. This design determines the consistency of the beam path and the size of the light spot and the aperture of the part of the system located in front of the fiber with the dimensions of the fiber end.
Наиболее существенным недостатком является относительно низкая эффективность использования светового потока источника света.The most significant drawback is the relatively low efficiency of using the light flux of the light source.
Известен способ формирования светового пучка различного назначения для транспортных средств и реализующие их конструкции, построенные на проекторном принципе формирования светового пучка (см. патент ФРГ .N°DE 3406876 Cl, кл. F21M 3/08, 1984 г, а также патенты Франции Ne 2558236 , кл. F21M 3/14, 1985 г , ФРГ JVe 3523029 Al, кл. F21M 3/14, 1985 г).A known method of forming a light beam for various purposes for vehicles and implementing their designs, built on the projection principle of forming a light beam (see German patent .N ° DE 3406876 Cl, CL F21M 3/08, 1984, as well as French patents Ne 2558236 , CL F21M 3/14, 1985, Germany JVe 3523029 Al, CL F21M 3/14, 1985).
Этот способ заключается в концентрации полиэллипсоидным отражателем излучения от единого источника света (лампы накаливания) при одновременной трансформации конфигурации формируемого отражателем светового пучка в области его вторых фокусов с формированием в этой плоскости зоны максимальной освещенности и последующим проецированием этого изображения в определенное место. В случае формирования режимов ближнего света и противотуманного освещения добавляется еще процесс экранирования светового пучка.This method consists in the concentration of radiation from a single light source (incandescent lamp) with a polyellipsoid reflector while simultaneously transforming the configuration of the light beam formed by the reflector in the region of its second foci with the formation of a zone of maximum illumination in this plane and then projecting this image into a specific place. In the case of the formation of low beam and fog lighting modes, the process of shielding the light beam is also added.
Конструкции таких световых приборов содержат полиэллипсоидный отражатель, источник света с телом накала, размещенный в одном из фокусов отражателя, экран с конфигурацией, зеркально совпадающей по форме с границами создаваемого световым прибором светораспределения, и рассеиватель, выполненный в виде конденсорной линзы, фокальная плоскость которой также совпадает со второй фокальной плоскостью отражателя.The designs of such light devices include a polyellipsoid reflector, a light source with a filament placed in one of the focuses of the reflector, a screen with a configuration that mirrors in shape with the boundaries created by the light distribution device, and a diffuser made in the form of a condenser lenses, the focal plane of which also coincides with the second focal plane of the reflector.
Конструкции световых приборов с подобным принципом формирования светового пучка обладают целым рядом существенных недостатков, снижающих эффективность их использования.The design of lighting devices with a similar principle of forming a light beam has a number of significant drawbacks that reduce the efficiency of their use.
Наиболее существенным недостатком является относительно низкая эффективность использования светового потока источника света, обусловленная в основном двумя причинами:The most significant drawback is the relatively low efficiency of using the light flux of the light source, due mainly to two reasons:
Во-первых, в силу того, что для формирования световых пучков некоторых режимов освещения, например "ближний свет" и "противотуманное освещение", положение светотеневой границы экрана находится выше оптической оси отражателя, но именно эта часть светового потока, концентрируемого последним в области второго фокуса, экранируется, из-за чего снижаются светотехнические характеристики светового прибора; во-вторых, подобная светооптическая схема не позволяет использовать отражатель с большими углами охвата, так как излучение от зон отражателя, лежащих на его периферии, т.е. близких к световому отверстию, не будут попадать на линзу рассеивателя при выполнении ее в требуемых габаритах (40...60) мм, а следовательно и такая светооптическая схема либо исключает использование отражателей с большим углом охвата, либо требует существенного увеличения диаметра линзы рассеивателя, что в свою очередь "сводит на нет" преимущество проекторного типа формирования светораспределения светового прибора. Именно по этой причине этот способ формирования светового пучка не используют при реализации режима дальнего света.Firstly, due to the fact that for the formation of light beams of certain lighting modes, for example, “dipped beam” and “fog light”, the position of the cut-off line of the screen is higher than the optical axis of the reflector, but it is this part of the light flux concentrated by the latter in the region of the second focus, shielded, due to which the lighting characteristics of the light device are reduced; secondly, such a light-optical scheme does not allow the use of a reflector with large viewing angles, since the radiation from the zones of the reflector lying on its periphery, i.e. close to the light aperture, they will not get on the lens of the diffuser when it is made in the required dimensions (40 ... 60) mm, and therefore such a light-optical scheme either excludes the use of reflectors with a large viewing angle or requires a significant increase in the diameter of the lens of the diffuser, which in turn, “nullifies” the advantage of the projection type of light distribution of the light device. For this reason, this method of forming a light beam is not used in the implementation of the high beam mode.
Кроме того, одним из важных недостатков указанных конструктивных вариантов исполнения светового прибора (особенно в фарах ближнего света) является весьма высокий градиент освещенности точек, лежащих по обе стороны от светотеневой границы (в темной и светлой зоне светораспределения), т.е. наличие очень четкой светотеневой границы, что существенно ухудшает его эксплуатационные характеристики, так как в этом случае он требует очень точной регулировки на транспортном средстве и его эффективное использование возможно лишь при наличии автоматического корректора положения светового пучка относительно дорожного полотна и транспортного средства очень точной регулировки на транспортном средстве и его эффективное использование возможно лишь при наличии автоматического корректора положения светового пучка относительно дорожного полотна и транспортного средства.In addition, one of the important drawbacks of the indicated design variants of the lighting device (especially in low-beam headlamps) is the very high gradient of illumination of points lying on both sides of the cut-off border (in the dark and bright light distribution zones), i.e. the presence of a very clear cut-off border, which significantly impairs its performance, since in this case it requires very precise adjustment on the vehicle and its effective use is possible only if there is an automatic corrector of the position of the light beam relative to the roadway and the vehicle is very accurate adjustment on the vehicle means and its effective use is possible only with automatic corrector position of the light beam relative to the roadway and the vehicle.
Не менее важен еще один существенный недостаток этих конструкций - наличие цветных полос в светораспределении светового прибора, появление которых обусловлено хроматической аберрацией на линзе. При этом, поскольку устранение последствий хроматической аберрации невозможно с помощью одиночной линзы, а возможно лишь некоторое уменьшение их влияния за счет усложнения конструкции линзы и очень точной регулировки ее положения относительно экрана, то несмотря на усложнение конструкции, а следовательно ее удорожание, использование этих световых приборов будет непременно создавать дискомфорт водителей встречных транспортных средств и способствовать тем самым увеличению количества дорожно-транспортных происшествий.No less important is another significant drawback of these designs - the presence of colored stripes in the light distribution of the light device, the appearance of which is due to chromatic aberration on the lens. Moreover, since eliminating the effects of chromatic aberration is impossible with a single lens, and it is only possible to slightly reduce their effect due to the complexity of the lens design and very precise adjustment of its position relative to the screen, despite the complexity of the design, and therefore its cost, the use of these light devices will certainly create discomfort for drivers of oncoming vehicles and thereby contribute to an increase in the number of road accidents.
Весьма важным недостатком также присущим этим техническим решениям является отход от принципа унификации как общего подхода к эффективности производства, характерному в значительной мере и для световых приборов традиционного исполнения. Поскольку, в указанных технических решениях формирование границ светораспределения осуществляется проекцией экрана на плоскость дорожного полотна, то очевидно, что при реализации конструкций световых приборов различного назначения (дальний свет, ближний свет, противотуманное освещение), требования к светораспределению которых в значительной мере отличаются друг от друга как по величинам освещенности в контрольных точках, так и по величине углов рассеяния светового пучка в горизонтальной и вертикальной плоскостях, потребуется использование различных по конструкции отражателей, т.е. отражателей с различными фокусными расстояниями, экранов с различной конфигурацией линии обсечки и линз с различным фокусным расстоянием. Таким образом, оказывается невозможно построить конструкцию, способную удовлетворить требованиям различных режимов освещения заменой минимального числа ее элементов, что в свою очередь приводит к уменьшению степени унификации, а следовательно, к существенным издержкам в производстве при изготовлении системы освещения в целом.A very important drawback also inherent in these technical solutions is the departure from the principle of unification as a general approach to production efficiency, which is also characteristic to a large extent for traditional lighting fixtures. Since, in the indicated technical solutions, the distribution of light distribution boundaries is carried out by projecting the screen onto the plane of the roadway, it is obvious that when implementing designs of lighting devices for various purposes (high beams, low beams, fog lights), the requirements for light distribution of which differ significantly from each other both in terms of the illumination at the control points, and in the magnitude of the scattering angles of the light beam in the horizontal and vertical planes, the use of mations various reflectors structure, i.e. reflectors with different focal lengths, screens with different configurations of the trim line and lenses with different focal lengths. Thus, it turns out to be impossible to construct a structure capable of satisfying the requirements of various lighting modes by replacing the minimum number of its elements, which in turn leads to a decrease in the degree of unification and, consequently, to significant production costs in the manufacture of the lighting system as a whole.
И, наконец, последний, но не менее важный недостаток этих технических решений - высокая термонагруженность всех элементов конструкции, включая линзу, обусловленная использованием в ее конструкции источников света относительно высокой мощности - 35W, 55 W, предопределяет необходимость ее изготовления из относительно дорогого и тяжелого стекла (не допуская применения дешевых и легких в переработке пластмасс), что не только увеличивает трудоемкость изготовления таких световых приборов в целом и его массу, но и приводит к дополнительному расходу горючего транспортного средства.And, finally, the last, but no less important drawback of these technical solutions - the high thermal load of all structural elements, including the lens, due to the use of relatively high power light sources - 35W, 55 W, in its design determines the need for its manufacture from relatively expensive and heavy glass (avoiding the use of cheap and easy to process plastics), which not only increases the complexity of manufacturing such lighting devices in general and its mass, but also leads to additional fuel consumption of the vehicle.
Известна также конструкция светового прибора (фары транспортного средства) (см.Патент Италии IT1285998 Кл. B60Q 26.11.1996г.), которая реализует другой способ формирования светового пучка, включающий концентрацию излучения источника света, на входном торце волоконно-оптического преобразователя изображения с формированием зоны максимальной освещенности, трансформацию сечения светового пучка сконцентрированного излучения источника света на входном торце волоконно- оптического преобразователя изображения в конфигурацию зеркально соответствующую форме границ выбранного для реализации режима освещения на выходном торце волоконно-оптического преобразователя изображения и проекцию, сформированного на выходном торце изображения, проецирующей линзой на освещаемую поверхность.The construction of a light device (vehicle headlights) is also known (see Italian Patent IT1285998 Cl. B60Q 11.26.1996), which implements another method for generating a light beam, including the concentration of light source radiation, at the input end of an optical fiber image converter with forming a zone maximum illumination, the transformation of the cross section of the light beam of concentrated radiation of the light source at the input end of the fiber-optic image converter into a mirror-like configuration th form of the chosen for the implementation of lighting modes at the output end of the fiber optic converter and image projection formed on the output end of the image projecting lens on the illuminated surface.
Конструкция такого светового прибора содержит эллипсоидный осесимметричный отражатель, источник света с телом накала, размещенным в области одного из фокусов отражателя, волоконно-оптический преобразователь изображения, выполненный в виде фокона, сопряженного с дополнительным преобразователем изображения, установленный на монтажном фланце и конденсорную линзу, причем входной торец фокона волоконно-оптического преобразователя изображения, обращенный к отражателю, расположен в области второго фокуса отражателя и имеет форму кружка рассеяния изображения тела накала, сформированного отражателем в его второй фокальной плоскости, а выходной торец волоконно-оптического преобразователя, направленный к конденсорной линзе, имеет форму, совпадающую с конфигурацией светораспределения светового прибора, при этом тело накала источника света смещено вдоль оптической оси отражателя в направлении входного торца волоконно-оптического преобразователя, площадь которого (Sвых) связана с максимальной площадью фокона (Sф) соотношением: Sф = (l ... l,3) Sвых, а сам выходной торец волоконно - оптического преобразователя выполнен в виде вогнутого цилиндра.The design of such a light device contains an ellipsoid axisymmetric reflector, a light source with a filament placed in the region of one of the focuses of the reflector, a fiber-optic image converter, made in the form of a focon coupled to an additional image converter, mounted on a mounting flange and a condenser lens, the input the end face of the focus of the fiber-optic image converter facing the reflector is located in the region of the second focus of the reflector and has the shape of a circle the scattering image of the filament body formed by the reflector in its second focal plane, and the output end of the fiber-optic converter directed to the condenser lens has a shape that matches the light distribution configuration of the light device, while the filament body of the light source is shifted along the optical axis of the reflector in the input direction the end of the fiber-optic converter, the area of which (Sout) is connected with the maximum area of the focon (Sph) by the ratio: Sph = (l ... l, 3) Sout, and the output end itself is fiber - the optical Converter is made in the form of a concave cylinder.
Это техническое решение позволяет избавиться от ряда недостатков, присущих традиционным конструкциям световых приборов проекторного типа, рассмотренных ранее. Поскольку из каждой точки на выходе волоконно-оптического преобразователя излучение выходит в пределах одинаковых углов, обусловленных, апертурным числом используемого в преобразователе волокна, то на одну точку входной плоскости линзы излучение будет приходить под разными углами, а следовательно, перемешиваясь при преломлении в линзе на ее выходе не будет наблюдаться разложения света по спектральным составляющим.This technical solution allows you to get rid of a number of disadvantages inherent in the traditional designs of projector-type lighting devices discussed earlier. Since radiation leaves each point at the output of the fiber-optic transducer within the same angles, due to the aperture number of the fiber used in the transducer, radiation will arrive at one point of the input plane of the lens at different angles, and therefore, mixing upon refraction in the lens on it the output will not be observed decomposition of light in the spectral components.
В силу тех же обстоятельств, светотеневая граница создаваемого таким световым прибором светораспределения может быть в нужной степени рассеянной, что в значительной степени зависит от параметров используемого волокна.Due to the same circumstances, the black-and-white border of the light distribution created by such a light device can be scattered to the necessary degree, which largely depends on the parameters of the fiber used.
При этом нетрудно видеть, что в данном случае различное светораспределение, т.е. светораспределение разных режимов освещения реализуется лишь заменой волоконно-оптических преобразователей, у которых конфигурация выходных торцов определяет соответствующую заданному режиму форму светораспределения при одинаковых конструктивных исполнениях остальных элементов светооптической схемы. Поэтому степень унификации конструкций световых приборов разного назначения в данном случае будет весьма высокой, что в свою очередь способствует значительному снижению трудоемкости изготовления при расширении номенклатуры выпускаемых изделий.It is not difficult to see that in this case different light distribution, i.e. light distribution of different lighting modes is realized only by replacing fiber-optic converters, in which the configuration of the output ends determines the shape of the light distribution corresponding to a given mode with the same design versions of the remaining elements of the light-optical circuit. Therefore, the degree of unification of the designs of lighting devices for various purposes in this case will be very high, which in turn contributes to a significant reduction in the complexity of manufacturing while expanding the range of products.
Этот способ формирования светового пучка светового прибора и реализующая его конструкция позволяют также в большей степени использовать световой поток источника света, т.к. в ней отсутствует экран, перекрывающий значительную часть светового потока от нижней части отражателя.This method of forming the light beam of the light device and the design that implements it also make it possible to use the light flux of the light source to a greater extent, because it does not have a screen that covers a significant part of the light flux from the bottom of the reflector.
В большей мере используется в данном случае и излучение источника света в углах близких к оптической оси отражателя, т.е. в пределах телесного угла, образованного областью положения тела накала и выходной апертурой волоконно- оптического преобразователя.In this case, the light source radiation is also used to a greater extent at angles close to the optical axis of the reflector, i.e. within the solid angle formed by the region of the position of the filament body and the output aperture of the fiber-optic transducer.
Использование в качестве экрана волоконно-оптического преобразователя позволяет также существенно снизить температурные нагрузки на конденсорную линзу до (50...60) C°, что в свою очередь предопределяет возможность использования в таких конструкциях относительно дешевых и легких пластмассовых линз. Тем не менее, значительная термонагруженность конструкции сохраняется из-за использования в ней малоэффективных источников света относительно высокой мощности, поскольку в этом конструктивном варианте происходит лишь ее перераспределение, а именно стеклянный волоконно-оптический преобразователь изображения, нагреваясь при тепловом воздействии на него излучения источника света, вначале аккумулирует это тепло в силу малой теплопроводности, но затем отдает его на примыкающие элементы конструкции светового прибора, которые должны быть выполнены из материалов, обладающими высокой теплоемкостью и теплопроводностью.The use of a fiber-optic converter as a screen can also significantly reduce the temperature load on the condenser lens to (50 ... 60) C °, which in turn determines the possibility of using relatively cheap and lightweight plastic lenses in such structures. Nevertheless, a significant thermal load of the structure is preserved due to the use of inefficient light sources of relatively high power, since in this constructive variant only its redistribution occurs, namely, the glass fiber-optic image converter, heating up when thermal exposure to radiation from a light source, first accumulates this heat due to low thermal conductivity, but then gives it to the adjacent structural elements of the light device, which must be made of materials with high heat capacity and thermal conductivity.
Кроме того, при смещении положения тела накала в направлении входного торца волоконно-оптического преобразователя изображения будет не только увеличиваться площадь и диаметр изображения тела накала во второй фокальной плоскости отражателя осесимметричного эллипсоидного отражателя, что само по себе способствует увеличению входного апертурного угла системы, а следовательно, и коэффициента использования светового потока источника света, но и будут несколько уменьшены потери из-за увеличения угла охвата отражателя, обусловленное уменьшением углов, при которых происходит формирование значительной части изображения тела накала во второй фокальной плоскости отражателя.In addition, when the position of the filament body is shifted towards the input end of the fiber-optic image converter, the area and diameter of the filament image in the second focal plane of the axisymmetric ellipsoid reflector will increase, which in itself contributes to an increase in the input aperture angle of the system, and therefore and the utilization coefficient of the light flux of the light source, but the losses due to an increase in the angle of coverage of the reflector, due to sheniem angles at which the formation of a considerable part of the body in the second filament image focal plane of the reflector.
Более того, при выполнении соотношения Sф / Sвых > 1, где Sф -площадь входного торца волоконно-оптического преобразователя изображения, а Sвых - площадь выходного торца волоконно-оптического преобразователя изображения, волоконно-оптический преобразователь изображения будет работать как уменьшающая линза, а следовательно будет увеличиваться освещенность центральной зоны изображения тела накала на выходном торце волоконно-оптического преобразователя изображения и светотехнические характеристики светового прибора в целом.Moreover, when the ratio Sph / Sout> 1 is fulfilled, where Sph is the area of the input end of the fiber-optic image converter, and Sout is the area of the output end of the fiber-optic image converter, the fiber-optic image converter will work as a reducing lens, and therefore the illumination of the central zone of the image of the filament body at the output end of the fiber-optic image converter and the lighting characteristics of the light device as a whole increase.
Однако, главный недостаток - ограничение угла охвата, а следовательно и коэффициента использования светового потока источника света при достаточно малых (40...60) мм значениях диаметра выходной проецирующей линзы рассеивателя, что является основным требованием предъявляемым к современным световым приборам, например, автомобилей из-за стремления улучшить их аэродинамические характеристики, сохраняется и в этом варианте исполнения.However, the main drawback is the limitation of the angle of coverage, and therefore the coefficient of use of the light flux of the light source at sufficiently small (40 ... 60) mm values of the diameter of the output projection lens of the diffuser, which is the main requirement for modern light devices, for example, cars from - due to the desire to improve their aerodynamic characteristics, it remains in this embodiment.
Основной причиной ограничения угла охвата отражателя и как следствие относительно низкой эффективности использования светового потока источника света служит ограниченный входной апертурный угол проецирующей линзы, не превышающий в реальных конструкциях (2φ = 70°), при диаметре линзы 60мм и размерах выходного торца волоконно-оптического преобразователя (21 х 5) мм, что практически исключает при приемлемой глубине отражателя (60...70) мм, использование эллипсоидного отражателя с углом охвата превышающим (90... 110)°, так как это приводит к увеличению апертурного угла выхода излучения из отражателя до значений, превышающих (2φ = 70°), а следовательно и к бессмысленным потерям световой энергии в материале волокна, поскольку все лучи, вошедшие в волоконно- оптический преобразователь под углами, превышающими его апертурный угол, не выйдут из преобразователя.The main reason for limiting the angle of coverage of the reflector and, as a result of the relatively low efficiency of using the light flux of the light source, is the limited input aperture angle of the projecting lens, not exceeding in real designs (2φ = 70 °), with a lens diameter of 60 mm and the size of the output end of the fiber-optic converter ( 21 x 5) mm, which practically eliminates the use of an ellipsoid reflector with a coverage angle exceeding (90 ... 110) ° at an acceptable reflector depth of (60 ... 70) mm, since this leads to an increase aperture of the radiation exit angle from the reflector to values exceeding (2φ = 70 °), and therefore to senseless losses of light energy in the fiber material, since all the rays entering the fiber-optic transducer at angles exceeding its aperture angle will not exit the transducer.
Кроме того, этот способ формирования светового пучка светового прибора имеет еще один существенный недостаток снижающий эффективность создаваемого освещения в режимах ближнего света и противотуманного освещения, который проявляется в искажении соотношения значений светотехнических характеристик в нормируемых областях светораспределения, что обусловлено отсутствием однозначной связи между положениям (координатами) входов волокон, расположенных на входной стороне волоконно-оптического преобразователя и их выходами, расположенными на выходном торце волоконно-оптического преобразователя изображения. Чаще всего волокна, входы которых расположены в центре кружка рассеяния изображения тела накала, сформированного осесимметричным эллипсоидом во втором фокусе, имеют выходы расположенные в центральной зоне фигуры, определяющей форму выходного торца волоконно-оптического преобразователя изображения, что предопределяет центральное положение области с максимальными значениями светотехнической характеристики в ассиметричном светораспределении «ближний cвeт», в котором область максимальной освещенности должна находится правее и выше центральной, чем и снижается эффективность создаваемого светораспределения.In addition, this method of forming the light beam of a light device has another significant drawback that reduces the efficiency of the created lighting in the low beam and fog modes, which is manifested in a distortion of the ratio of the lighting characteristics in the normalized light distribution areas, due to the lack of a clear relationship between the positions (coordinates) fiber inputs located on the input side of the fiber optic converter and their outputs located and at the output end of the fiber optic image converter. Most often, the fibers, the inputs of which are located in the center of the scattering circle of the image of a filament body formed by an axisymmetric ellipsoid in the second focus, have outputs located in the central zone of the figure, which determines the shape of the output end of the fiber-optic image converter, which determines the central position of the region with the maximum values of the lighting characteristics in asymmetric light distribution "dipped", in which the area of maximum illumination should be to the right and higher In Central, and this decreases efficiency of generated light distribution.
Другой причиной снижения эффективности являются потери светового потока от части тела накала которая находится за фокальной плоскостью со стороны горловины отражателя, поскольку углы падения этой части светового пучка, концентрируемой зоной эллипсоидного отражателя по обе стороны его малой оси будут превышать оптимальный апертурный угол используемого оптического волокна.Another reason for the decrease in efficiency is the loss of luminous flux from a part of the filament body that is beyond the focal plane from the side of the reflector neck, since the angles of incidence of this part of the light beam, the concentrated area of the ellipsoid reflector on both sides of its minor axis, will exceed the optimal aperture angle of the used optical fiber.
Необходимо отметить еще один существенный недостаток такого способа формирования светового пучка светового прибора и реализующей его конструкции - необходимость выполнения достаточно сложной формы волоконно-оптического преобразователя изображения в виде сопряжения фокона и собственно волоконно- оптического преобразователя изображения, что обусловлено в первую очередь значительными величинами углов падения отраженного периферийными зонами эллипсоидного отражателя светового пучка, которые можно лишь частично компенсировать сферической формой входного торца фокона. Другой причиной усложнения конструкции волоконно-оптического преобразователя изображения является достаточно большая длина тела накала стандартных ламп (4,5...5,5) мм при диаметре (1.2...1,5) мм, изображение которой во втором фокусе эллипсоидного представляет собой круг диаметром (14... 18) мм площадью (153...254) мм2, при этом поскольку Sф = (l ... l,3)Sвыx, площадь выходного торца волоконно-оптического преобразователя изображения достигает значений (195...254) мм2, а так как величина рассеяния светового пучка в вертикальной плоскости у световых приборов, например транспортных средств не превышает (10... 15)°, то вертикальный размер выходного торца будет небольшим - (8... 12) мм, что при большой площади выходного торца приводит к его значительной ширине (28...30) мм. Это обстоятельство, при оптимальном апертурном числе используемого оптического волокна равным 0,5, соответствующем апертурному углу 35°, для охвата всего светового потока, вышедшего из выходного торца волоконно-оптического преобразователя изображения требует увеличения диаметра конденсорной линзы до (65...70) мм, а для обеспечения нормативного угла рассеяния световых приборов в горизонтальной плоскости, равного (15...20)° - увеличения фокусного расстояния до (40...50) мм, что в результате приводит к неоправданному усложнению технологии их изготовления, увеличению габаритов, массы и стоимости изделия.It is necessary to note one more significant drawback of this method of forming the light beam of the light device and its design - the need to perform a rather complex shape of the fiber-optic image converter in the form of a conjugation of the focon and the fiber-optic image converter itself, which is primarily due to significant values of the reflected angles of incidence peripheral zones of the ellipsoidal reflector of the light beam, which can only partially compensate for the spheres the shape of the entrance end of the focon. Another reason for the complexity of the design of the fiber optic image converter is a sufficiently large length of the filament body of standard lamps (4.5 ... 5.5) mm with a diameter of (1.2 ... 1.5) mm, the image of which in the second focus of the ellipsoid is a circle with a diameter of (14 ... 18) mm with an area of (153 ... 254) mm 2 , while since Sph = (l ... l, 3) S out, the area of the output end of the fiber-optic image converter reaches values (195 ... 254) mm 2 , and as the amount of scattering of a light beam in a vertical plane by light devices, for example, vehicles does not exceed (10 ... 15) °, the vertical size of the output end will not large - (8 ... 12) mm, which with a large area of the output end leads to its significant width (28 ... 30) mm. This circumstance, with the optimal aperture number of the used optical fiber equal to 0.5, corresponding to an aperture angle of 35 °, to cover the entire luminous flux emerging from the output end of the fiber-optic image converter, it is necessary to increase the diameter of the condenser lens to (65 ... 70) mm , and to ensure the standard angle of scattering of light devices in the horizontal plane equal to (15 ... 20) ° - increase the focal length to (40 ... 50) mm, which as a result leads to an unjustified complication of the technology for their manufacture eniya, increase in size, weight and cost of the product.
Задачей заявляемого решения является улучшение светотехнических характеристик светового прибора и снижение потребляемой им мощности за счет более полного и эффективного использования светового потока источника света, а также упрощение конструкции одного из самых сложных его элементов - волоконно- оптического преобразователя изображения при уменьшении его размеров и габаритов светового прибора в целом.The objective of the proposed solution is to improve the lighting characteristics of the light fixture and reduce its power consumption due to a more complete and efficient use of the light flux of the light source, as well as simplifying the design of one of its most complex elements - a fiber-optic image converter while reducing its size and dimensions of the light fixture generally.
Другой задачей заявляемого решения является улучшение светотехнических характеристик светового прибора при его использовании в качестве осветителя произведений искусства, например, живописи, а более конкретно-устранение изображения ячеистой структуры выходного торца волоконно-оптического преобразователя изображения в сечении светового пучка.Another objective of the proposed solution is to improve the lighting characteristics of a light device when it is used as a illuminator of works of art, for example, painting, and more specifically, the elimination of the image of the cellular structure of the output end of the fiber-optic image converter in the section of the light beam.
Поставленная задача реализуется за счет того, что способ формирования светового пучка светового прибора, включает: концентрацию излучения источника света на входном торце волоконно-оптического преобразователя изображения с формированием зоны максимальной освещенности, трансформации конфигурации сечения светового пучка сконцентрированного излучения источника света на входном торце волоконно-оптического преобразователя изображения в конфигурацию, соответствующую форме границ выбранного для реализации режима освещения на выходном торце волоконно-оптического преобразователя изображения, и проекцию сформированного на выходном торце изображения проецирующей линзой на освещаемый объект, концентрацию излучения осуществляют раздельно по отдельным каналам.The task is realized due to the fact that the method of forming a light beam of a light device includes: the concentration of radiation of a light source at the input end of a fiber-optic image converter with the formation of a zone of maximum illumination, transforming the cross-sectional configuration of a light beam of concentrated radiation of a light source at an input end of a fiber-optic image converter to configuration, corresponding to the shape of the boundaries of the illumination mode selected for the implementation at the output end of the fiber-optic image converter, and the projection of the image formed at the output end by the projecting lens onto the illuminated object, the radiation concentration is carried out separately through separate channels.
При этом источник света выполнен в виде расположенных под углом друг к другу по меньшей мере двух светодиодных модулей, на каждом из которых смонтирован концентратор излучения, выполненный в виде преобразователя угла излучения соответствующего светодиода в сходящийся и расходящийся световой пучок, направленные к входному торцу волоконно-оптического преобразователя изображения так, чтобы оптическая ось расходящегося светового пучка пересекала оптическую ось волоконно-оптического преобразователя изображения в плоскости входного торца, а фокальная точка сходящегося светового пучка была расположена на входном торце волоконно-оптического преобразователя изображения в области, у которой входы отдельных световых волокон имеют выходы на выходном торце волоконно- оптического преобразователя изображения в области, зеркально совпадающей по угловому положению с положением зоны максимальной освещенности, создаваемого световым прибором светораспределения.In this case, the light source is made in the form of at least two LED modules located at an angle to each other, on each of which a radiation concentrator is mounted, made in the form of a converter of the radiation angle of the corresponding LED into a converging and diverging light beam directed to the input end of the fiber-optic image converter so that the optical axis of the diverging light beam intersects the optical axis of the fiber-optic image converter in the input plane tsa, and the focal point of the converging light beam was located at the input end of the fiber-optic image converter in the region in which the inputs of individual light fibers have outputs at the output end of the fiber-optic image converter in a region that coincides in angular position with the position of the zone of maximum illumination generated by the light distribution device.
Поскольку, число используемых светодиодов и преобразователей угла их излучения, а также соотношение их типов будет зависеть от мощности светодиодов и требований к создаваемому светораспределению, то для обеспечения эффективного использования предлагаемого метода формирования светового пучка практически любого заданного светораспределения при любом наборе светодиодов и типов преобразователя угла, необходимо выполнение условия - предельные значения углов падения крайних лучей совокупного светового пучка от всех преобразователей угла образующих изображение на входном торце волоконно-оптического преобразователя изображения к плоскости входного торца должны быть меньше или равны апертурному углу используемого волокна.Since the number of LEDs and angle converters used for their radiation, as well as the ratio of their types will depend on the power of the LEDs and the requirements for the created light distribution, to ensure the efficient use of the proposed method of forming a light beam of almost any given light distribution for any set of LEDs and types of angle converter, it is necessary to fulfill the condition - the limiting values of the angles of incidence of the extreme rays of the total light beam from all converters la forming the image at the input end of the fiber optic image converter to the input end of the plane should be less than or equal to the aperture angle of fiber used.
Также возможно в световом приборе формирования светового пучка, содержащем источник света, концентратор излучения источника света, волоконно- оптический преобразователь изображения и конденсорную линзу, при том, что входной торец волоконно-оптического преобразователя изображения, расположен в области фокуса концентратора излучения и имеет форму и геометрические размеры сечения светового пучка, вышедшего из концентратора, образованного плоскостью перпендикулярной оптической оси светового прибора, проходящей через упомянутый входной торец, а выходной торец волоконно-оптического преобразователя, направленный к конденсорной линзе имеет форму, обратную форме создаваемого им светораспределения, выходной торец волоконно-оптического преобразователя изображения имеет профиль выполненный в виде кривой второго порядка. Кроме того, световой прибор может быть дополнительно оснащен диафрагмой, размещенной в этом случае за вершиной профиля волоконно-оптического преобразователя изображения в области расположения фокальной плоскости конденсорной линзы, причем конфигурация отверстия (форма) диафрагмы, имеет форму, обратную форме создаваемого прибором светораспределения. Далее, световой прибор может быть дополнительно снабжен отражателем, установленным в зоне пересечения образующих волоконно-оптического преобразователя изображения и поверхности выходного торца.It is also possible in a light device to form a light beam containing a light source, a light source radiation concentrator, an optical fiber image converter and a condenser lens, while the input end of the optical fiber image converter is located in the focus area of the radiation concentrator and has a geometric shape sectional dimensions of a light beam emerging from a concentrator formed by a plane perpendicular to the optical axis of the light device passing through the mentioned input end, and the output end of the fiber-optic converter directed to the condenser lens has the form inverse to the shape of the light distribution created by it, the output end of the fiber-optic image converter has a profile made in the form of a second-order curve. In addition, the light device can be additionally equipped with a diaphragm located in this case behind the top of the profile of the fiber-optic image converter in the area of the focal plane of the condenser lens, and the configuration of the aperture (shape) of the diaphragm has the form opposite to the shape created by the light distribution device. Further, the light device can be additionally equipped with a reflector installed in the zone of intersection of the generators of the fiber-optic image converter and the surface of the output end.
Способ заключается в концентрации излучения источника света на входном торце волоконно-оптического преобразователя изображения с формированием зоны максимальной освещенности, трансформации конфигурации сечения светового пучка сконцентрированного излучения источника света на входном торце волоконно- оптического преобразователя изображения в конфигурацию соответствующую форме границ выбранного для реализации режима освещения на выходном торце волоконно- оптического преобразователя изображения и проекцию сформированного на выходном торце изображения проецирующей линзой на освещаемый объект. При этом концентрация излучения на входной торец волоконно-оптического преобразователя изображения осуществляется раздельно по отдельным каналам соответствующими источниками света с формированием в каналах пучков излучения. В oднoм(иx) кaнaлe(ax) формируют сходящийся пучок, а в дpyгoм(иx) - расходящийся пучок. Или во всех каналах одновременно формируют, как сходящийся пучок, так и расходящийся пучок. Или во всех каналах одновременно формируют, только сходящийся пучок.The method consists in concentrating the radiation of the light source at the input end of the fiber-optic image converter with the formation of a zone of maximum illumination, transforming the cross-sectional configuration of the light beam of the concentrated radiation of the light source at the input end of the fiber-optic image converter into a configuration corresponding to the shape of the boundaries of the selected output lighting mode the end of the fiber-optic image converter and the projection formed on the output the bottom end of the image is projected by a lens on the illuminated object. In this case, the radiation concentration at the input end of the fiber-optic image converter is carried out separately on separate channels by the corresponding light sources with the formation of radiation beams in the channels. In one (s) channel (ax) a converging beam is formed, and in the other (s) - diverging beam. Or, in all channels, both a converging beam and a diverging beam are simultaneously formed. Or in all channels at the same time only a converging beam is formed.
Первый вариант устройства светового прибора для формирования светового пучка содержит источник света, концентратор излучения источника света, волоконно- оптический преобразователь изображения, установленный на монтажном фланце и конденсорную линзу, причем входной торец волоконно-оптического преобразователя изображения, расположен в области фокуса концентратора излучения и имеет форму и геометрические размеры сечения светового пучка, вышедшего из концентратора, образованного плоскостью перпендикулярной оптической оси светового прибора, проходящей через упомянутый входной торец, а выходной торец волоконно- оптического преобразователя, направленный к конденсорной линзе, установлен в ее фокальной плоскости и имеет форму торца, обратную форме создаваемой световым прибором светораспределения. При этом, источник света выполнен в виде расположенных под углом друг к другу, по меньшей мере, двух светодиодных модулей, на одном из которых смонтирован концентратор излучения, выполненный в виде преобразователя угла излучения соответствующего светодиода в сходящийся световой пучок, а на другом - концентратор излучения, выполненный в виде преобразователя угла излучения в расходящийся световой пучок, направленные к входному торцу волоконно-оптического преобразователя изображения так, чтобы оптическая ось расходящегося светового пучка пересекала оптическую ось волоконно-оптического преобразователя изображения в плоскости входного торца, а фокальная точка сходящегося светового пучка была расположена на входном торце волоконно- оптического преобразователя изображения в области, у которой входы отдельных световых волокон имеют выходы на выходном торце волоконно-оптического преобразователя изображения в области, зеркально совпадающей по угловому положению с положением зоны максимальной освещенности создаваемого световым прибором светораспределения.The first embodiment of the device of the light device for generating the light beam comprises a light source, a light source radiation concentrator, an optical fiber image converter mounted on a mounting flange and a condenser lens, the input end face of the optical fiber image converter being located in the focus area of the radiation concentrator and has the form and geometric dimensions of the cross section of the light beam emerging from the concentrator formed by a plane perpendicular to the optical axis of the light rib passing through said input end, and the output end of the fiber an optical transducer directed to the condenser lens is mounted in its focal plane and has the shape of an end face inverse to that created by the light distribution device. At the same time, the light source is made in the form of at least two LED modules located at an angle to each other, on one of which a radiation concentrator is mounted, made in the form of a converter of the radiation angle of the corresponding LED into a converging light beam, and on the other, a radiation concentrator made in the form of a converter of the angle of radiation into a diverging light beam, directed to the input end of the fiber-optic image converter so that the optical axis of the diverging light beam and crossed the optical axis of the fiber-optic image converter in the plane of the input end face, and the focal point of the converging light beam was located at the input end of the fiber-optic image converter in the region where the inputs of the individual light fibers have outputs at the output end of the fiber-optic image converter the area that coincides in angular position with the position of the zone of maximum illumination created by the light distribution device.
Второй вариант устройства светового прибора формирования светового пучка содержит источник света, концентратор излучения источника света, волоконно- оптический преобразователь изображения, установленный на монтажном фланце и конденсорную линзу, причем входной торец волоконно-оптического преобразователя изображения, расположен в области фокуса концентратора излучения и имеет форму и геометрические размеры сечения светового пучка, вышедшего из концентратора, образованного плоскостью перпендикулярной оптической оси светового прибора, проходящей через упомянутый входной торец, а выходной торец волоконно- оптического преобразователя, направленный к конденсорной линзе, установлен в ее фокальной плоскости и имеет форму торца, обратную форме создаваемой световым прибором светораспределения. При этом источник света выполнен в виде, по меньшей мере двух светодиодных модулей, на каждом из которых смонтирован концентратор излучения, выполненный в виде преобразователя угла излучения светодиода, каждый из которых имеет структуру, производящую сходящуюся и расходящуюся части светового пучка, направленные к входному торцу волоконно-оптического преобразователя изображения так, чтобы фокальная точка сходящегося светового пучка была расположена на входном торце волоконно-оптического преобразователя изображения в области, у которой входы отдельных световых волокон имеют выходы на выходном торце волоконно-оптического преобразователя изображения в области зеркально совпадающей по угловому положению с положением зоны максимальной освещенности создаваемого световым прибором светораспределения.The second embodiment of the device of the light device forming the light beam contains a light source, a radiation concentrator of the light source, a fiber-optic image converter mounted on a mounting flange and a condenser lens, the input end face of the fiber-optic image converter, located in the focus area of the radiation concentrator and has the form and the geometric dimensions of the cross section of the light beam emerging from the concentrator formed by a plane perpendicular to the optical axis of the light pa extending through said input end and output end of the fiber optic transmitter directed to the condenser lens is mounted in its focal plane and has the shape of the end face opposite to the shape of light distribution produced by the light device. In this case, the light source is made in the form of at least two LED modules, on each of which a radiation concentrator is mounted, made in the form of a transducer for the angle of emission of the LED, each of which has a structure that produces converging and diverging parts of the light beam directed towards the fiber input end the optical image converter so that the focal point of the converging light beam is located at the input end of the optical fiber image converter in the area in which the inputs of the individual light fibers have outputs at the output end of the fiber-optic image converter in the area mirror-matching in angular position with the position of the zone of maximum illumination created by the light distribution device.
Третий вариант светового прибора формирования светового пучка содержит источник света, концентратор излучения источника света, волоконно-оптический преобразователь изображения, установленный на монтажном фланце и конденсорную линзу, причем входной торец волоконно-оптического преобразователя изображения, расположен в области фокуса концентратора излучения и имеет форму и геометрические размеры сечения светового пучка, вышедшего из концентратора,, образованного плоскостью перпендикулярной оптической оси светового прибора, проходящей через упомянутый входной торец, а выходной торец волоконно- оптического преобразователя, направленный к конденсорной линзе, установлен в ее фокальной плоскости и имеет форму торца обратную форме создаваемой световым прибором светораспределения. При этом источник света выполнен в виде, по меньшей мере, двух светодиодных модулей, на каждом из которых смонтирован концентратор излучения, выполненный в виде преобразователя угла излучения светодиода в сходящийся световой пучок каждый, направленные к входному торцу волоконно- оптического преобразователя изображения так, чтобы фокальная точка сходящегося светового пучка одного из преобразователя угла излучения была расположена на входном торце волоконно-оптического преобразователя изображения в области, у которой входы отдельных световых волокон имеют выходы на выходном торце волоконно-оптического преобразователя изображения в области зеркально совпадающей по угловому положению с положением зоны максимальной освещенности создаваемого световым прибором светораспределения, а фокальная точка сходящегося светового пучка другого преобразователя угла излучения расположена так, чтобы его сечение плоскостью, содержащей входной торец волоконно-оптического преобразователя изображения, совпадало по площади и конфигурации с упомянутым входным торцом волоконно-оптического преобразователя изображения.The third version of the light device for generating the light beam contains a light source, a radiation concentrator of a light source, a fiber optic image converter mounted on a mounting flange and a condenser lens, the input end face of the fiber optic image converter being located in the focus area of the radiation concentrator and has a shape and geometric the dimensions of the cross section of the light beam emerging from the hub, formed by a plane perpendicular to the optical axis of the light device, passing through the aforementioned input end face, and the output end of the fiber-optic converter directed to the condenser lens is installed in its focal plane and has the shape of the end face inverse to the shape created by the light distribution device. In this case, the light source is made in the form of at least two LED modules, on each of which a radiation concentrator is mounted, made in the form of a converter of the angle of emission of the LED into a converging light beam, each directed to the input end of the fiber-optic image converter so that the focal the point of the converging light beam of one of the radiation angle transducer was located at the input end of the fiber-optic image transducer in the region at which the inputs of individual of the wind fibers have outputs at the output end of the fiber-optic image converter in the region of the mirror distribution coinciding in angular position with the position of the zone of maximum illumination created by the light distribution device, and the focal point of the converging light beam of another radiation angle transducer is located so that its cross section is a plane containing the input end fiber-optic image converter, coincided in area and configuration with the mentioned input end of the fiber optic Cesky image converter.
Также в ходе лучей между преобразователями угла излучения светодиодов и входным торцом волоконно-оптического преобразователя изображения может быть установлено плоское зеркало под углом 45° к оптической оси светового прибора.Also, during the rays between the converters of the angle of emission of the LEDs and the input end of the fiber-optic image converter, a flat mirror can be installed at an angle of 45 ° to the optical axis of the light device.
Волоконно-оптический преобразователь изображения может быть выполнен в виде протяженного гибкого волоконно-оптического жгута. Также фокальные точки двух сходящихся световых пучков могут быть расположены в разных областях входного торца волоконно-оптического преобразователя изображения. Фокальные точки двух сходящихся световых пучков могут быть сопряжены.The fiber optic image converter can be made in the form of an extended flexible fiber optic bundle. Also, the focal points of two converging light beams can be located in different regions of the input end of the fiber-optic image converter. Focal points of two converging light beams can be conjugated.
Положение фокальной точки сходящегося светового пучка может находится на расстоянии от входного торца волоконно-оптического преобразователя изображения.The position of the focal point of the converging light beam may be located at a distance from the input end of the fiber-optic image converter.
Источник света также может быть выполнен в виде по меньшей мере одного набора, включающего три светодиодных модуля, один из которых имеет излучение красного цвета, другой - синего, третий - зеленого.The light source can also be made in the form of at least one set including three LED modules, one of which has red light, the other has blue, the third has green.
Светодиодные модули могут быть подключены к источнику питания с возможностью коммутации их работы при осуществлении внешнего воздействия.LED modules can be connected to a power source with the possibility of switching their work during the implementation of external influences.
Также светодиодные модули с преобразователями угла их излучения могут быть установлены с возможностью перемещения относительно входного торца волоконно- оптического преобразователя при осуществлении внешнего воздействия.Also, LED modules with converters of the angle of their radiation can be installed with the possibility of movement relative to the input end of the fiber-optic converter during external exposure.
Еще один, четвертый вариант прибора формирования светового пучка, содержащего источник света, концентратор излучения источника света, волоконно- оптический преобразователь изображения и конденсорную линзу, при том, что входной торец волоконно-оптического преобразователя изображения, расположен в области фокуса концентратора излучения и имеет форму и геометрические размеры сечения светового пучка, вышедшего из концентратора, образованного плоскостью перпендикулярной оптической оси светового прибора, проходящей через упомянутый входной торец, а выходной торец волоконно-оптического преобразователя, направленный к конденсорной линзе имеет форму, обратную форме создаваемого им светораспределения, выходной торец волоконно-оптического преобразователя изображения имеет профиль выполненный в виде кривой второго порядка.Another, fourth embodiment of a light beam forming apparatus comprising a light source, a light source radiation concentrator, an optical fiber image converter and a condenser lens, while the input end face of the optical fiber image converter is located in the focus region of the radiation concentrator and has the shape and the geometric dimensions of the cross section of the light beam emerging from the concentrator formed by a plane perpendicular to the optical axis of the light device passing through the said input the bottom end, and the output end of the fiber-optic converter, directed to the condenser lens, has the form inverse to the shape of the light distribution created by it, the output end of the fiber-optic image converter has a profile made in the form of a second-order curve.
Предлагаемый способ и конструкции световых приборов позволяет существенно улучшить светотехнические характеристики любого из выбранного режимов освещения при сокращении потребляемой световым прибором мощности и упрощении конструкции путем сокращения потерь за счет согласования апертурных углов входа используемого в волоконно-оптическом преобразователе изображения оптического волокна и углов падения сконцентрированного излучения с каждого канала энергоемкого источника света - светодиода, также согласования положения зон максимальной освещенности, создаваемых преобразователями угла излучения со сходящимся световым пучком на входном и выходном торце волоконно-оптического преобразователя изображения с положением этой зоны в поле создаваемого световым прибором светораспределения.The proposed method and design of lighting devices can significantly improve the lighting characteristics of any of the selected lighting modes while reducing the power consumed by the lighting device and simplifying the design by reducing losses by matching the aperture angles of the input of the optical fiber used in the fiber-optic image converter and the angles of incidence of concentrated radiation from each channel of an energy-intensive light source - LED, also matching the position of the maxi zones cial illumination radiation produced by the transducers with a converging angle of the light beam on the input and output end of the fiber optic image converter with the position of this zone in the field of light distribution created by the light device.
Кроме того, заявляемый способ формирования светового пучка и варианты его конструктивного исполнения позволяют реализовывать без дополнительных приспособлений и устройств любые возможные режимы освещения за счет вариации набора (тип, количество, характер установки) используемых в конструкции световых приборов преобразователей угла излучения на каждом канале источника света с различной степенью его концентрации.In addition, the inventive method of forming a light beam and the variants of its design make it possible to realize any possible lighting modes without additional fixtures and devices due to variation of the set (type, quantity, nature of installation) of angle converters used in the design of lighting devices on each channel of the light source varying degrees of concentration.
Помимо этого предлагаемый варианты конструкции световых приборов позволяет существенно улучшить светотехнические характеристики создаваемого ими светораспределения (особенно, при использовании светового прибора в качестве осветителя живописи), а именно устранить появление в поле светораспределения изображения структуры поверхности выходного торца волоконно-оптического преобразователя изображения, путем переноса фокальной плоскости линзы и зоны формирования конфигурации границ светового пучка в периферийную часть и расфокусировки центральной зоны волоконно-оптического преобразователя изображения.In addition, the proposed design options for lighting devices can significantly improve the lighting characteristics of the light distribution created by them (especially when using a light device as a painting illuminator), namely, to eliminate the appearance of the surface structure of the output end of the fiber-optic image converter in the light distribution field by transferring the focal plane lenses and zones of formation of the configuration of the boundaries of the light beam in the peripheral part and defocus Application of the central zone of the fiber optic image converter.
Наряду с перечисленными преимуществами, предлагаемое техническое решение позволяет за счет использования в светооптической схеме преломляющего элемента, установленного в ходе лучей между концентраторами излучения и входным торцом волоконно-оптического преобразователя изображения, существенно сократить глубину светового прибора. Этот же эффект может быть достигнут использованием в качестве волоконно-оптического преобразователя изображения протяженного гибкого волоконно-оптического жгута изогнутого под необходимым для компоновки углом.Along with the above advantages, the proposed technical solution allows to significantly reduce the depth of the light device due to the use of a refractive element installed in the course of the rays between the radiation concentrators and the input end of the fiber-optic image converter due to the use of a refractive element. The same effect can be achieved by using as an optical fiber image converter an extended flexible optical fiber bundle bent at the angle necessary for the layout.
Сущность заявляемых технических решений иллюстрируется рисунками, показанными на фиг. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14,15,16,17,18,19,20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28.The essence of the claimed technical solutions is illustrated by the drawings shown in FIG. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14,15,16,17,18,19,20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28.
На фиг. l показано сечение конструкции светового прибора горизонтально - проецирующей плоскостью;In FIG. l shows the cross section of the design of the light device horizontally projecting plane;
На фиг.2 показано сечение конструкции светового прибора вертикально - проецирующей плоскостью;Figure 2 shows a cross section of the design of the light device vertically projecting plane;
На фиг.2а показан вид на входной торец волоконно-оптического преобразователя изображения; На фиг.26 показан вид на выходной торец волоконно-оптического преобразователя изображения светового прибора с характеристиками противотуманной фары;On figa shows a view of the input end of the fiber optic image converter; On Fig shows a view of the output end of the fiber optic image converter of a light device with the characteristics of a fog lamp;
На фиг.З показана светооптическая схема в аксонометрии варианта конструкции светового прибора с характеристиками противотуманной фары;Fig. 3 shows a light-optical scheme in a perspective view of a design variant of a light device with fog lamp characteristics;
На фиг.4 показано сечение конструкции светового прибора с преобразователем угла излучения светодиода одновременно в сходящийся и расходящийся пучок горизонтально - проецирующей плоскостью;Figure 4 shows a cross section of the design of a light device with a converter of the angle of emission of the LED simultaneously into a converging and diverging beam by a horizontal projection plane;
На фиг.5 показано сечение конструкции светового прибора с преобразователем угла излучения светодиода одновременно в сходящийся и расходящийся пучок вертикально-проецирующей плоскостью;Figure 5 shows a cross section of the design of a light device with a converter of the angle of emission of the LED simultaneously into a converging and diverging beam by a vertically projecting plane;
На фиг.6 показано сечение горизонтально - проецирующей плоскостью конструкции светового прибора с двумя зонами максимальной освещенности;Figure 6 shows a cross section of a horizontally projecting plane of the structure of the light device with two zones of maximum illumination;
На фиг.7 показано сечение вертикально - проецирующей плоскостью конструкции светового прибора с двумя зонами максимальной освещенности;Figure 7 shows a cross section of a vertically projecting plane of a light fixture structure with two zones of maximum illumination;
На фиг.7а показан вид на входной торец волоконно-оптического преобразователя изображения при реализации режима «ближний cвeт»;On figa shows a view of the input end of the fiber-optic image converter in the implementation of the mode of "near light";
На фиг.76 показан вид на выходной торец волоконно-оптического преобразователя изображения при реализации режима «ближний cвeт»;On Fig shows a view of the output end of the fiber-optic image converter in the implementation of the mode of "low light";
На фиг.8 показана светооптическая схема в аксонометрии варианта конструкции светового прибора со светораспределением фары ближнего света с двумя зонами максимальной освещенности;On Fig shows a light optic diagram in a perspective view of a design variant of a light device with a light distribution dipped beam with two zones of maximum illumination;
На фиг.9 показано сечение горизонтально - проецирующей плоскостью конструкции светового прибора формирующего светораспределение фары прожектора с сопряженным положением по меньшей мере двух сходящихся световых пучков сконцентрированных преобразователями угла излучения;Figure 9 shows a cross section of a horizontally projecting plane of the structure of the light device forming the light distribution of the spotlight with the conjugate position of at least two converging light beams concentrated by the angle converters;
На фиг.9а показан вид на входной торец волоконно-оптического преобразователя изображения фары-прожектора;On figa shows a view of the input end of the fiber optic image converter headlights;
На фиг.96 показан вид на выходной торец волоконно-оптического преобразователя изображения фары-прожектора;On Fig shows a view of the output end of the fiber optic image converter headlights;
На фиг.10 показана светооптическая схема в аксонометрии варианта конструкции фары-прожектора;Figure 10 shows a light-optical diagram in a perspective view of a design variant of a spotlight;
На фиг.11 показано сечение горизонтально-проецирующей плоскостью конструкции светового прибора формирующего светораспределение фары дальнего света с сопряженным положением, по меньшей мере двух сходящихся световых пучков, с положительной расфокусировкой относительно входного торца волоконно- оптического преобразователя изображения;Figure 11 shows a cross section of a horizontally projecting plane of the structure of the light device forming the light distribution of the headlamp light with the conjugate position of at least two converging light beams with positive defocusing relative to the input end of the fiber-optic image converter;
На фиг.11а показано сечение горизонтально - проецирующей плоскостью конструкции светового прибора я дальнего света с сопряженным положением, по меньшей мере двух сходящихся световых пучков, с отрицательной расфокусировкой относительно входного торца волоконно-оптического преобразователя изображения;On figa shows a cross section of a horizontally projecting plane of the design of the light device and driving beam with the conjugate position of at least two converging light beams, with negative defocusing relative to the input end of the fiber-optic image converter;
На фиг.116 показан вид на входной торец волоконно-оптического преобразователя изображения светового прибора формирующего светораспределение фары дальнего света;On Fig shows a view of the input end of the fiber-optic image converter of the light device forming the light distribution of the main beam headlamp;
На фиг.1 lв показан вид на выходной торец волоконно-оптического преобразователя изображения при реализации режима «дaльний cвeт»;In Fig.1 lc shows a view of the output end of the fiber-optic image converter during the implementation of the "far light";
На фиг.12 показана светооптическая схема в аксонометрии варианта конструкции светового прибора формирующего светораспределение фары дальнего света;On Fig shows a light-optical diagram in a perspective view of a design variant of a light device forming a light distribution of a high beam headlamp;
На фиг.13 показано сечение горизонтально-проецирующей плоскостью конструкции светового прибора формирующего светораспределение с равномерным световым пучком;On Fig shows a section of a horizontally projecting plane of the structure of the light device forming a light distribution with a uniform light beam;
На фиг.14 показано сечение горизонтально - проецирующей плоскостью конструкции светового прибора уменьшенной глубины с преломляющим элементом;On Fig shows a section of a horizontally projecting plane of the construction of the light device of reduced depth with a refractive element;
На фиг.15 показано сечение горизонтально-проецирующей плоскостью конструкции светового прибора уменьшенной глубины с протяженным волоконно- оптическим преобразователем изображения;On Fig shows a section of a horizontally projecting plane of the construction of the light device of reduced depth with an extended fiber-optic image converter;
На фиг.16 показано сечение горизонтально-проецирующей плоскостью конструкции светового прибора, формирующего световой пучок фары ближнего света с противоослепляющим эффектом;On Fig shows a cross section of a horizontally projecting plane of the structure of the light device, forming a light beam of a passing beam with an anti-glare effect;
На фиг 16а показан вид на входной торец волоконно - оптического преобразователя изображения при реализации конструкции светового прибора, формирующего световой пучок фары ближнего света с противоослепляющим эффектом;On figa shows a view of the input end of the fiber optic image converter during the implementation of the design of the light device, forming the light beam of the dipped beam with anti-glare effect;
На фиг.166 показан вид на выходной торец волоконно - оптического преобразователя изображения при реализации конструкции светового прибора, формирующего световой пучок фары ближнего света с противоослепляющим эффектом; На фиг.17 показана светооптическая схема в аксонометрии варианта конструкции светового прибора формирующего светораспределение фары ближнего света с противоослепляющим эффектом;On Fig shows a view of the output end of the fiber-optic image converter during the implementation of the design of the light device, forming a light beam of a passing beam with anti-glare effect; On Fig shows a light optic diagram in a perspective view of a design variant of a light device forming a light distribution of a passing beam headlight with an anti-glare effect;
На фиг 18 показано сечение горизонтально-проецирующей плоскостью конструкции светового прибора с регулируемой спектральной характеристикой;On Fig shows a cross section of a horizontally projecting plane of the structure of the light device with an adjustable spectral characteristic;
На фиг.19 показано сечение горизонтально проецирующей плоскостью конструкции светового прибора с регулируемым характером светораспределения;On Fig shows a cross section of a horizontally projecting plane of the structure of the light device with an adjustable character of light distribution;
На фиг.19а показан спереди вид на наборы светодиодных модулей;On figa shows a front view of the sets of LED modules;
На фиг.20. показана схема подключения светодиодных модулей при изменении спектральных характеристик и уровня освещенности в поле создаваемого светораспределения;On Fig. shows the connection diagram of LED modules when changing spectral characteristics and the level of illumination in the field of the created light distribution;
На фиг.21 показан сечение конструкции светового прибора вертикально- проецирующей плоскостью; на фиг.22 показан вид на входной торец волоконно-оптического преобразователя изображения; на фиг.23 показан вид на выходной торец волоконно-оптического преобразователя изображения; на фиг.24 показано сечение конструкции светового прибора в варианте исполнения с диафрагмой вертикально-проецирующей плоскостью; на фиг.25 показан вид на выходной торец волоконно-оптического преобразователя изображения; на фиг.26 показано сечение конструкции светового прибора в варианте исполнения с диафрагмой и дополнительным отражателем вертикально-проецирующей плоскостью; на фиг.27 показан вид на выходной торец волоконно-оптического преобразователя изображения; на фиг.28 показано сечение по диагонали проходящей через углы выходного торца конструкции светового прибора в варианте исполнения с диафрагмой и дополнительным отражателем.On Fig shows a cross section of the design of the light fixture with a vertical projection plane; on Fig shows a view of the input end of the fiber optic image converter; on Fig shows a view of the output end of the fiber optic image converter; on Fig shows a cross section of the design of the lighting device in the embodiment with a diaphragm vertically projecting plane; on Fig shows a view of the output end of the fiber optic image converter; on Fig shows a cross section of the design of the light device in the embodiment with a diaphragm and an additional reflector vertically projecting plane; on Fig shows a view of the output end of the fiber optic image converter; on Fig shows a cross section diagonally passing through the corners of the output end of the structure of the light device in the embodiment with a diaphragm and an additional reflector.
Способ формирования светового пучка светового прибора транспортного средства (см. фиг. 1,2,3,4,5,6,7,8) осуществляется следующим образом.The method of forming the light beam of the vehicle light device (see Fig. 1,2,3,4,5,6,7,8) is as follows.
Излучение от источника света 2, набора, по меньшей мере, двух светодиодов 3 и 4 концентрируется по отдельным каналам с помощью преобразователей угла 5 и 6 соответствующих светодиодов 3 и 4 с различной степенью концентрации их излучения одновременно по каждому из каналов на входном торце 8 волоконно-оптического преобразователя изображения 7, с формированием зоны максимальной освещенности, по меньшей мере, одним преобразователем угла 6 со сходящимся световым пучком 6' и формированием светлой зоны, равной по площади и конфигурации площади и конфигурации входного торца 8 (см. фиг.2а) волоконно-оптического преобразователя 7, сконцентрированным излучением от светодиода 3 с помощью преобразователя угла 5 с расходящимся световым пучком 5'. При этом, поскольку положение и конструкция преобразователей угла 5 и 6 обеспечивает углы падения Ψ всех лучей, вышедшего из них излучения, на входной торец 8 равными или меньшими значения апертурного угла входа α (см. фиг.1), используемого в волоконно-оптическом преобразователе изображения 7, оптического волокна, все попавшее на входной торец 8 излучение пройдет в волоконно-оптический преобразователь изображения 7. Затем, волоконно- оптический преобразователь изображения 7 осуществляет трансформацию конфигурации сечения светового пучка сконцентрированного излучения на его входном торце 7 в конфигурацию, зеркально соответствующую форме границ заданного светового пучка на выходном торце 9 (см. фиг.2б, 56, 76, 96).Radiation from a light source 2, a set of at least two LEDs 3 and 4 is concentrated through separate channels using angle converters 5 and 6 of the corresponding LEDs 3 and 4 with different degrees of concentration of their radiation simultaneously for each of the channels at the input end 8 of the fiber-optic image converter 7, with the formation of a zone of maximum illumination by at least one angle converter 6 with a converging light beam 6 'and the formation of a light zone equal in area and configuration to the area and configuration of the input end 8 (see figa) of the optical fiber Converter 7, concentrated radiation from the LED 3 using the angle Converter 5 with a diverging light beam 5 '. Moreover, since the position and design of the angle converters 5 and 6 provides the angles of incidence Ψ of all the rays emanating from them, at the input end 8 equal to or less than the aperture angle of the entrance α (see Fig. 1) used in the fiber-optic converter image 7, optical fiber, all the radiation that fell on the input end 8 will pass into the fiber-optic image converter 7. Then, the fiber-optic image converter 7 transforms the configuration of the cross section of the light beam c ntsentrirovannogo radiation at its input end 7 to the configuration, a mirror corresponding to a predetermined shape of the light beam boundaries at the exit end 9 (see Fig. 2b, 56, 76, 96).
Причем, поскольку положение зоны максимальной освещенности соответствует области 16 на входном торце 8 (cм.фиг.2a) волоконно-оптического преобразователя изображения 7, у которой входы отдельных волокон 17 (cм.фиг.2) имеют выходы 18, занимающие на выходном торце 9 положение зеркально соответствующее положению области 19 (см.фиг.З) с максимальным значением светотехнической характеристики создаваемого световым прибором светораспределения, то в результате трансформации волоконно-оптическим преобразователем 7 изображения, сформированного на входном торце 8 в изображение, сформированное на его выходном торце 9, на последнем будет образовано светораспределение с конфигурацией, зеркальной заданному светораспределению светового прибора. Полученное изображение проецируется линзой 11 на поверхность объекта. При проекции изображение переворачивается в обеих плоскостях, что позволяет сформировать на поверхности объекта необходимое светораспределение с заданной конфигурацией границ.Moreover, since the position of the zone of maximum illumination corresponds to region 16 at the input end 8 (see Fig. 2a) of the fiber-optic image converter 7, in which the inputs of the individual fibers 17 (see Fig. 2) have outputs 18, occupying the output end 9 the position is mirrored to the position of region 19 (see Fig. 3) with the maximum value of the lighting performance created by the light distribution device, then as a result of the transformation by the fiber-optic converter 7 of the image formed on the input m end 8 to an image formed on its exit end 9, on the latter light distribution will be formed with a configuration mirror predetermined light distribution of the light unit. The resulting image is projected by the lens 11 onto the surface of the object. When projecting, the image is flipped in both planes, which allows you to form the necessary light distribution on the surface of the object with a given border configuration.
Для реализации способа формирования светового пучка световой прибор содержит корпус 1 с установленным в нем источником света 2, выполненным в виде набора по меньшей мере двух светодиодов 3 и 4, размещенных под углом друг к другу, установленные на них преобразователи 5 и 6 угла излучения светодиодов 3 и 4, один из которых, например 3, имеет на выходе расходящийся пучок 5', а другой 4 с преобразователем угла 6 - сходящийся 6', волоконно-оптический преобразователь изображения 7 с входным 8 и выходным 9 торцами, установленный на монтажном фланце 10 и конденсорную проекционную линзу 11. При этом входной торец 8 волоконно-оптического преобразователя 7, имеет форму сечения расходящегося пучка 5' преобразователя угла 5 (cм.фиг.2a) плоскостью 12 перпендикулярной оптической оси 13, и равен ему по площади, а выходной торец 9 имеет форму, зеркально совпадающую с формой границ создаваемого световым прибором светораспределения (см. фиг.2б, 56, 76, 96) и расположен в области фокальной плоскости 14 конденсорной проекционной линзы 11. При том, что фокальная точка 15 преобразователя угла 6 излучения со сходящимся пучком находится (см. фиг.2а) на входном торце 8 волоконно- оптического преобразователя изображения 7 в области 16, у которой входы отдельных волокон 17 имеют выходы 18 (см. фиг.2б), занимающие на выходном торце 9 положение зеркально соответствующее положению области 19 (см. фиг.З) с максимальным значением светотехнической характеристики, создаваемого световым прибором светораспределения.To implement the method of forming a light beam, the light device comprises a housing 1 with a light source 2 installed in it, made in the form of a set of at least two LEDs 3 and 4, placed at an angle to each other, converters 5 and 6 of the radiation angle of the LEDs 3 mounted on them and 4, one of which, for example 3, has a diverging beam 5 'at the output, and the other 4 s angle converter 6 — converging 6 ', a fiber-optic image converter 7 with input 8 and output 9 ends, mounted on a mounting flange 10 and a condenser projection lens 11. In this case, the input end 8 of the fiber-optic converter 7 has a cross-sectional beam shape 5 'of the angle converter 5 (see FIG. 2a) with plane 12 perpendicular to the optical axis 13, and is equal in area to it, and the output end 9 has a shape that mirrors the shape of the boundaries created by the light distribution device (see fig.2b, 56, 76 , 96) and is located in the region of the focal plane 14 of the condenser projection lens 11. While the focal point 15 of the transducer of the angle of radiation 6 with a converging beam is (see figa) at the input end 8 of the fiber-optic image converter 7 in the region 16, in which the inputs of the individual fibers 17 have outputs 18 (see fig.2b), occupying the position at the output end 9 mirror image corresponding to the position of the region 19 (see fig.Z) with the maximum value of the lighting characteristics created by the light distribution device.
Учитывая, что (cм.фиг.4) преобразователь угла 20 излучения может одновременно формировать две части светового пучка, одна из которых сходящаяся 5, 6 а другая расходящаяся 21, то конструкция в этом случае будет содержать, по меньшей мере два светодиодных модуля 4 и 3, на каждом из которых смонтирован концентратор излучения, выполненный в виде преобразователя угла 20 излучения светодиодов 3 и 4, каждый из которых имеет структуру, содержащую сходящуюся и расходящуюся части светового пучка, направленные в сторону входного торца 8 волоконно-оптического преобразователя изображения 7 так, чтобы фокальная точка 15 сходящихся световых пучков 5 и 6 была расположена на входном торце 8 волоконно- оптического преобразователя изображения 7 в области 16, у которой входы отдельных световых волокон 17 имеют выходы 18 на выходном торце 9 волоконно-оптического преобразователя изображения 7 в области 18 зеркально совпадающей по угловому положению с положением зоны 19 максимальной освещенности создаваемого световым прибором светораспределения.Considering that (see Fig. 4), the radiation angle converter 20 can simultaneously form two parts of the light beam, one of which converges 5, 6 and the other diverges 21, the design in this case will contain at least two LED modules 4 and 3, on each of which a radiation concentrator is mounted, made in the form of a radiation angle converter 20 of LEDs 3 and 4, each of which has a structure containing converging and diverging parts of the light beam directed towards the input end 8 of the fiber optic of the image converter 7 so that the focal point 15 of the converging light beams 5 and 6 is located at the input end 8 of the optical fiber image converter 7 in the region 16, in which the inputs of the individual optical fibers 17 have outputs 18 at the output end 9 of the optical fiber image converter 7 in the region 18 which coincides in an angular position with the position of the maximum illumination zone 19 created by the light distribution device.
В ряде случаев, например при реализации режима «ближний cвeт» автомобильной фары, светораспределение которого имеет, по меньшей мере, две зоны с максимальным значением светотехнической характеристики, конструкция я (cм.фиг.6, 7, 7а, 76, 8) может содержать, по меньшей мере, один дополнительный светодиод 22 и преобразователь угла 23 его излучения в сходящийся световой пучок 22', расположенный так, чтобы его фокальная точка 24 была расположена на входном торце 8 (см. фиг.7a) волоконно-оптического преобразователя 7 в области 25, у которой отдельные волокна 26 имеют входы 27, а их выходы 28 (cм.фиг.7б) занимают на выходном торце 9 положение зеркально соответствующее положению области 29 (см. фиг.8) со вторым максимальным значением светотехнической характеристики, создаваемого световым прибором светораспределения. При этом фокальная точка 15 сходящегося светового пучка 6' от преобразователя 6 излучения свето диода 4 находится на входном торце 8 (см. фиг.7а) волоконно-оптического преобразователя 7 в области 30, у которой отдельные световые волокна 31 имеют входы 32, а их выходы 33 (см. фиг.76) занимают на выходном торце 9 положение зеркально соответствующее положению области 34 (см. фиг.8) с первым максимальным значением светотехнической характеристики.In some cases, for example, in the implementation of the "dim light" mode of a car headlight, the light distribution of which has at least two zones with a maximum value of the lighting performance, the construction I (see Fig. 6, 7, 7a, 76, 8) may contain at least one additional LED 22 and a converter of the angle 23 of its radiation into a converging light beam 22 ', located so that its focal point 24 is located at the input end 8 (see Fig. 7a) of the optical fiber transducer 7 in the region 25, in which the individual fibers 26 have inputs 27 and their outputs 28 (see Fig. 7b) occupy at the output end 9 a position mirroring the position of region 29 (see FIG. 8) with a second maximum value of the lighting performance created by the light distribution device. In this case, the focal point 15 of the converging light beam 6 'from the radiation converter 6 of the light emitting diode 4 is located at the input end 8 (see Fig. 7a) of the fiber-optic converter 7 in the region 30, in which the individual light fibers 31 have inputs 32, and their outputs 33 (see Fig. 76) occupy at the output end 9 a position mirroring the position of region 34 (see Fig. 8) with a first maximum value of the lighting characteristic.
В тех случаях, когда необходимо сформировать светораспределение светового прибора с очень высоким значением светотехнической характеристики по какому-либо направлению, например «фapa-пpoжeктop» со значительным уровнем осевой силы света, его конструкция (см. фиг.9, 9а, 96, 10) может содержать, по меньшей мере, один дополнительный светодиод 22 с преобразователем угла 23 установленные под углом к светодиоду 4 так, чтобы фокальные точки 15 и 24 сходящихся световых пучков 6' и 23', вышедших из преобразователей угла 6 и 23 были сопряжены на входном торце 8 (см. фиг.9, 9а) волоконно-оптического преобразователя изображения 7 в области 35, у которой отдельные волокна 36 имеют входы 37, а их выходы 38 (cм.фиг.9б) занимают на выходном торце 9 положение зеркально соответствующее положению области 39 (см. фиг.10) с максимальным значением светотехнической характеристики создаваемого световым прибором светораспределения.In those cases when it is necessary to form the light distribution of a light device with a very high value of the lighting performance in any direction, for example, a “spotlight” with a significant level of axial light intensity, its design (see Fig. 9, 9a, 96, 10) may contain at least one additional LED 22 with an angle converter 23 mounted at an angle to the LED 4 so that the focal points 15 and 24 of the converging light beams 6 'and 23' emerging from the angle converters 6 and 23 are conjugated at the input end 8 (see fi .9, 9a) of the fiber-optic image converter 7 in region 35, in which individual fibers 36 have inputs 37 and their outputs 38 (see Fig. 9b) occupy at the output end 9 a position mirroring the position of region 39 (see FIG. .10) with the maximum value of the lighting performance created by the light distribution device.
В другом варианте конструктивного исполнения, а именно в тех случаях когда область максимальных значений светотехнической характеристики занимает значительную площадь в создаваемом световым прибором светораспределении, как например при реализации режима «дaльний свето автомобильной фары световой прибор может отличаться от конструкции показанной на фиг.9 лишь тем (см. фиг.11, 11а, 116, 1 lв, 12), что фокальные точки 15 и 24 сходящихся пучков 6' и 23' преобразователей угла 6 и 23 излучения светодиодов 4 и 22 расположены за плоскостью входного торца 8 (см. фиг.11) волоконно-оптического преобразователя изображения 7 или перед ней на величину «S» (см. фиг.1 Ia) При необходимости реализации светораспределения светового прибора с относительно равномерным полем светораспределения его конструкция в отличие от описанных ранее содержит (см. фиг.13) по меньшей мере, два свето диода 3 и 40 с установленными на них под углом друг к другу преобразователями угла 5 и 41 их излучения в расходящийся пучок 5' и 41 ' существенно меньшего угла излучения светодиодов 3 и 40.In another embodiment, the design, namely in those cases where the region of maximum values of the lighting characteristics occupies a significant area in the light distribution created by the light device, such as when implementing the “far light of a car headlight mode, the light device can differ from the design shown in Fig. 9 only by that ( see Fig. 11, 11a, 116, 1 lv, 12) that the focal points 15 and 24 of the converging beams 6 'and 23' of the angle converters 6 and 23 of the radiation of the LEDs 4 and 22 are located behind the plane of the input end 8 (see f ig. 11) of the optical fiber image converter 7 or in front of it by the value “S” (see Fig. 1 Ia) If it is necessary to realize the light distribution of a light device with a relatively uniform light distribution field, its design, in contrast to the previously described ones, contains (see Fig. 13) at least two LEDs 3 and 40 with angle converters 5 and 41 mounted on them at an angle to each other their radiation into the diverging beam 5 'and 41' is significantly smaller than the radiation angle of the LEDs 3 and 40.
Поскольку продольная компоновка всех элементов светооптической схемы в конструкции приводит к увеличению продольного габарита, в ряде случаях ее монтаж может быть усложнен.Since the longitudinal arrangement of all the elements of the light-optical circuit in the design leads to an increase in the longitudinal dimension, in some cases, its installation can be complicated.
Устранение этого недостатка возможно в конструкции показанной на фиг.14. Такая конструкция в отличие от рассмотренных ранее содержит, установленное между преобразователями углов 5 и 6 и входным торцем 8 волоконно-оптического преобразователя изображения 7 плоское зеркало 42 под углом 45° к плоскости входного торца 8 волоконно-оптического преобразователя 7.The elimination of this drawback is possible in the design shown in Fig.14. This design, in contrast to the previously considered, contains, installed between the angle converters 5 and 6 and the input end face 8 of the optical fiber image converter 7, a flat mirror 42 at an angle of 45 ° to the plane of the input end face 8 of the optical fiber converter 7.
Возможно и другое конструктивное решение этой задачи, показанное на фиг.15. В этом случае волоконно-оптический преобразователь изображения 7 выполняют в виде протяженного гибкого жгута 43, у которого входной торец 8 размещен под необходимым углом (β) к оптической оси 13 светового прибора, а выходной торец 9 необходимой конфигурации для создания выбранного светораспределения светового прибора устанавливают напротив проецирующей линзы 11.Another constructive solution to this problem, shown in Fig. 15, is also possible. In this case, the fiber-optic image converter 7 is made in the form of an extended flexible bundle 43, in which the input end 8 is placed at the required angle (β) to the optical axis 13 of the light device, and the output end 9 of the necessary configuration to create the selected light distribution of the light device is installed opposite projection lens 11.
При формировании световых пучков с различными спектральными характеристиками световой прибор содержит, по меньшей мере один набор, включающий по меньшей мере два светодиодных модуля с различной длиной волны излучения.When generating light beams with different spectral characteristics, the light device contains at least one set including at least two LED modules with different radiation wavelengths.
Например, для реализации системы освещения транспортного средства с противоослепляющим эффектом источник света 2 может быть выполнен (cм.фиг.16, 17.) из наборов включающих светодиодные модули 44 с инфракрасным спектром излучения и светодиодные модули 45 излучения белого света, при этом светодиодные модули 44 с инфракрасным спектром излучения с соответствующими преобразователями угла 46 излучения устанавливают относительно входного торца волоконно-оптического преобразователя так, чтобы сконцентрированное ими излучение 46' попадало на его правую часть как это показано на фиг.16а, а светодиодные модули 45 белого света с соответствующими преобразователями 47 угла излучения так, чтобы сконцентрировать световой поток 47' в левой части входного торца 8, положение которых на выходном торце 9 волоконно-оптического преобразователя изображения 7 будет соответствовать, указанному на фиг.166 от инфракрасного излучения 46" слева, а от видимого белого света 47" справа. Для визуализации совокупного светораспределения 48 (см. фиг.17), на котором инфракрасное излучение заполнит левую зону 49 поля 48 , а видимый свет - правую зону 50 поля 48, предусмотрена телекамера 51, подключенная к блоку обработки информации 52 и дисплей 53.For example, to implement a vehicle lighting system with an anti-glare effect, the light source 2 can be made (see Fig. 16, 17.) from sets comprising LED modules 44 with an infrared emission spectrum and LED modules 45 for emitting white light, while the LED modules 44 with an infrared spectrum of radiation with the corresponding transducers of the angle of radiation 46 is set relative to the input end of the fiber-optic transducer so that the concentrated radiation 46 'falls on its right 16a, and the white light-emitting diode modules 45 with the corresponding radiation angle converters 47 so as to concentrate the luminous flux 47 'on the left side of the input end 8, position which at the output end 9 of the fiber-optic image converter 7 will correspond to that indicated in FIG. 166 from infrared radiation 46 "to the left, and from visible white light 47" to the right. To visualize the total light distribution 48 (see Fig. 17), in which infrared radiation fills the left zone 49 of the field 48, and visible light - the right zone 50 of the field 48, a camera 51 is connected to the information processing unit 52 and a display 53.
.Для реализации конструкции светофора, показанной на фиг.18, потребуется по меньшей мере один набор, содержащий светодиодные модули 54, 55, 56 с длиной волны излучения красного 54, желтого 55 и зеленого 56 цвета, с соответствующими преобразователями угла 57, 58, 59, подключенные к источнику питания через соответствующие реле.. To implement the construction of the traffic light shown in Fig. 18, at least one set will be required comprising LED modules 54, 55, 56 with a radiation wavelength of red 54, yellow 55 and green 56, with corresponding angle converters 57, 58, 59 connected to the power source through appropriate relays.
Для получения светового прибора излучающего белый свет, может использоваться та же светооптическая схема, показанная на фиг.18, но в этом случае светодиодные модули 54, 55, 56 должны иметь длину волны излучения 54 - красного, 55 - синего и 56 - зеленого цветов.To obtain a light device emitting white light, the same light-optical scheme shown in Fig. 18 can be used, but in this case the LED modules 54, 55, 56 must have a radiation wavelength of 54 — red, 55 — blue and 56 — green.
Для достижения более сложных по спектральному составу световых пучков, например для освещения произведений искусства в особенности живописи (см фиг.19, 19а,) набор должен включать комбинации светодиодных модулей 60, 61, 62 с излучением различной длины волны, например модули 60 с излучением белого света, 61 - желтого, 62 - синего модули и обеспечивающих заданную цветовую температуру, излучения светового пучка.To achieve more complex spectral composition of light beams, for example, to illuminate works of art in particular painting (see Fig. 19, 19a,), the kit should include combinations of LED modules 60, 61, 62 with radiation of different wavelengths, for example modules 60 with white radiation light, 61 - yellow, 62 - blue modules and providing a given color temperature, light beam radiation.
При необходимости изменения характера светораспределения, т.е. настройки светового прибора для оптимального восприятия объекта, светодиодные модули 60, 61, 62 (см. фиг.19) с преобразователями угла 63, 64, 65 их излучения установлены с возможностью перемещения относительно входного торца 8 волоконно-оптического преобразователя 7, например, на лепестках 66 гибкой упругой мембраны 67, смонтированной на неподвижной опоре 68, на которой размещены регулировочные элементы 69.If necessary, change the nature of light distribution, i.e. settings of the light device for optimal perception of the object, LED modules 60, 61, 62 (see Fig. 19) with angle converters 63, 64, 65 of their radiation are mounted with the possibility of movement relative to the input end 8 of the fiber-optic converter 7, for example, on the petals 66 flexible elastic membrane 67 mounted on a fixed support 68, on which are placed the adjusting elements 69.
В случаях, когда необходимо дискретно изменять значения выходных параметров светотехнической характеристики светодиодные модули, 60, 61, 62, подключены к источнику питания 70 через коммутатор 71 как это показано на фиг.20.In cases where it is necessary to discretely change the values of the output parameters of the lighting characteristics, the LED modules 60, 61, 62 are connected to a power source 70 through a switch 71 as shown in Fig. 20.
Еще один, четвертый вариант конструкции устройства для формирования светораспределения светового прибора (см. фиг.21-28), выполненное согласно изобретению, содержит корпус 81 с установленным в нем концентратором излучения 82 источника света 83 в сходящийся световой пучок 84, волоконно-оптический преобразователь изображения 85 с входным 86 и выходным 87 торцами, установленный на монтажном фланце 88 и конденсорную проекционную линзу 89. При этом входной торец 86 волоконно-оптического преобразователя 85 имеет форму сечения сконцентрированного светового пучка 84 (cм.фиг.2) плоскостью 90, перпендикулярной оптической оси 91 и равен ему по площади, а выходной торец 87 (см. фиг.З) имеет форму, зеркально совпадающую с формой границ создаваемого световым прибором светораспределения и имеет профиль 92, выполненный в виде кривой второго порядка, вершина которой расположена за фокальной плоскостью 93 конденсорной проекционной линзы 89.Another fourth embodiment of the device for forming the light distribution of a light device (see Figs. 21-28), made according to the invention, comprises a housing 81 with a radiation concentrator 82 installed therein. a light source 83 into a converging light beam 84, a fiber-optic image converter 85 with an input 86 and an output 87 ends mounted on a mounting flange 88 and a condenser projection lens 89. In this case, the input end face 86 of the fiber-optic converter 85 has a cross-sectional shape of the concentrated light beam 84 (see Fig. 2) with a plane 90 perpendicular to the optical axis 91 and equal in area to it, and the output end face 87 (see FIG. 3) has a shape that mirrors the shape of the boundaries created by the light distribution device 92 has a profile configured as a second order curve whose vertex is located behind the focal plane of the projection 93 of the condenser lens 89.
В другом варианте конструкции (см. фиг.4 и 5) световой прибор дополнительно содержит диафрагму 94, которая имеет конфигурацию, обратную форме создаваемого светораспределения, и установлена за вершиной 95 профиля волоконно-оптического преобразователя изображения 85 в области фокальной плоскости 93 конденсорной линзы 89.In another embodiment (see FIGS. 4 and 5), the light device further comprises a diaphragm 94, which has a configuration opposite to the shape of the generated light distribution, and is mounted behind the apex 95 of the profile of the fiber-optic image converter 85 in the region of the focal plane 93 of the condenser lens 89.
В другом варианте конструкции (см. фиг.6, 7 и 8) световой прибор дополнительно снабжен отражателем 96, установленным в зоне пересечения образующих волоконно- оптического преобразователя изображения 85 поверхности выходного торца 87.In another embodiment (see FIGS. 6, 7 and 8), the light device is further provided with a reflector 96 mounted in the zone of intersection of the generators of the fiber-optic image converter 85 of the surface of the output end 87.
Работает световой прибор следующим образом.The light device operates as follows.
При включении светового прибора загораются оба светодиода 3 и 4. Излучение от светодиода 3 в угле Ω попадает на вход преобразователя угла 5, а излучение светодиода 4 на вход преобразователя угла 6. На преобразователе угла 5 излучение светодиода 3 трансформируется в расходящийся пучок 5 с меньшим углом рассеяния, за счет чего излучение концентрируется в выходном телесном угле ω и попадает на входной торец 8 волоконно-оптического преобразователя изображения 7. Поскольку конфигурация входного торца 8 волоконно-оптичесого преобразователя 7 имеет форму сечения пучка 5', вышедшего из преобразователя угла 5 плоскостью 12, перпендикулярной оптической оси 13 светового прибора и равна этому сечению по площади, а углы падения φ крайних лучей телесного угла ω меньше или равны апертурному углу α используемого волокна - все излучение, генерируемое светодиодом 3, пройдет через волоконно-оптический преобразователь 7. Пройдя через волоконно- оптический преобразователь изображения 7, излучение выйдет через его выходной торец 9, создавая на нем светлую светящуюся зону, конфигурация которой будет зеркально совпадать с конфигурацией границ создаваемого световым прибором светораспределения. Одновременно на преобразователе угла 6 излучение в угле Ω светодиода 4 трансформируется в сходящийся световой пучок 6' в относительно малом телесном угле γ, за счет чего в его фокальной точке 15 достигается высокая концентрация излучения, генерируемая светодиодом 4, которое попадает на входной торец 8 волоконно-оптического преобразователя изображения 7 в области 16 (cм.фиг.2a), на входы отдельных волокон 17, выходы которых 18 (cм.фиг.2б) занимают на выходном торце 9 положение, зеркально соответствующее положению зоны 19 (см.фиг.З) максимальной освещенности на создаваемом световым прибором светораспределении. При этом, поскольку угол падения крайних лучей, образующих телесный угол γ на входной торец 8 намного меньше аппертурных углов α используемого волокна все излучение от светодиода 4, сконцентрированное преобразователем угла 6 пройдет через волоконно-оптический преобразователь изображения 7 и выйдет на выходном торце 9 (фиг.2б), где образует зону максимальной освещенности на фоне светлой зоны, образованной прохождением через волоконно-оптический преобразователь изображения 7 излучения светодиода 3. Затем изображение, сформированное на выходном торце 9 волоконно-оптического преобразователя 6, проецируется конденсорной линзой 11 на объект (см. фиг.З), создавая заданное световым прибором светораспределение с зоной максимальной освещенности в области 19.When the light device is turned on, both LEDs 3 and 4 light up. The radiation from LED 3 in the angle Ω gets to the input of the angle converter 5, and the radiation of LED 4 to the input of the angle converter 6. At angle converter 5, the radiation of LED 3 is transformed into a divergent beam 5 with a smaller angle scattering, due to which the radiation is concentrated in the output solid angle ω and falls on the input end 8 of the fiber-optic image converter 7. Since the configuration of the input end 8 of the fiber-optic converter 7 has the shape of the beam cross section 5 ', coming out of the transducer of angle 5 by plane 12, perpendicular to the optical axis 13 of the light device and equal to this cross-sectional area, and the angle of incidence φ of the extreme rays of the solid angle ω is less than or equal to the aperture angle α of the fiber used - all the radiation generated by the LED 3, passes through the fiber-optic converter 7. After passing through the fiber-optic image converter 7, the radiation will exit through its output end 9, creating a bright luminous zone on it, the configuration of which will be coincide with the configuration of the boundaries created by the light fixture light distribution. At the same time, on the angle converter 6, the radiation in the angle Ω of the LED 4 is transformed into a converging light beam 6 'in a relatively small solid angle γ, due to which a high concentration of radiation generated by the LED 4 is reached at its focal point 15, which enters the input end 8 of the fiber optical image converter 7 in region 16 (see Fig. 2a), to the inputs of individual fibers 17, the outputs of which 18 (see Fig. 2b) occupy the position at the output end 9, which mirrors the position of zone 19 (see Fig. 3) maximum illuminated spans on the light distribution created by the light device. Moreover, since the angle of incidence of the extreme rays forming the solid angle γ at the input end 8 is much smaller than the aperture angles α of the fiber used, all the radiation from the LED 4 concentrated by the angle converter 6 will pass through the fiber-optic image converter 7 and exit at the output end 9 (Fig. .2b), where it forms a zone of maximum illumination against the background of the bright zone formed by passing through the fiber-optic image converter 7 the radiation of LED 3. Then, the image formed at the exit nom end 9 of the fiber optic converter 6, the condenser lens 11 is projected on the object (see. fig.Z) creating a predetermined light distribution with a light device 19 in the area of maximum illumination.
Вариант конструкции, показанный на фиг. 4 и 5 работает аналогично рассмотренному ранее, с разницей обусловленной конструкцией преобразователей угла 20 излучения генерируемого светодиодными модулями 3 и 4, в силу чего сходящиеся части 5 и 6 и расходящиеся части 21 световых пучков, вышедших из преобразователей угла 20, будут сопряжены на входном торце 8 волоконно-оптического преобразователя 7. В результате сконцентрированное излучение в области 16 от обоих светодиодных модулей 3 и 4 попадет на входные торцы отдельных волокон 17, выходы которых 18 занимают предписанное положение на выходном торце 9, при этом рассеянная часть 21 световых пучков, вышедших из преобразователей угла 20 заполнит излучением весь входной торец 8. Тогда после прохождения излучения через тело волоконно- оптического преобразователя изображения 7 оно сформирует на выходном торце 9 световое поле с заданными соотношением освещенности относительно границ выходного торца 9 волоконно-оптического преобразователя изображения 7. Затем изображение, сформированное на выходном торце 9 волоконно-оптического преобразователя 6, проецируется конденсорной линзой 11 на объект, создавая заданное светораспределение с зоной максимальной освещенности в области соответствующей положению выходных торцов волокон 18 на выходном торце 9.The embodiment shown in FIG. 4 and 5 works similarly to the previously considered, with the difference due to the design of the angle converters 20 of the radiation generated by the LED modules 3 and 4, whereby the converging parts 5 and 6 and the diverging parts 21 of the light beams emerging from the angle converters 20 will be conjugated at the input end 8 fiber-optic converter 7. As a result, concentrated radiation in the region 16 from both LED modules 3 and 4 will fall on the input ends of the individual fibers 17, the outputs of which 18 occupy the prescribed position on the output m end 9, while the scattered part 21 of the light beams coming out of the angle transducers 20 will fill the entire input end 8 with radiation. Then, after the radiation passes through the body of the fiber-optic image converter 7, it will form a light field at the output end 9 with the given illumination ratio relative to the boundaries the output end 9 of the optical fiber image converter 7. Then, the image formed on the output end 9 of the optical fiber converter 6 is projected by a condenser lens 11 onto object, creating a given light distribution with a zone of maximum illumination in the region corresponding to the position of the output ends of the fibers 18 at the output end 9.
Другой вариант (см. фиг.6, 7, 7а, 76, 8) конструкции работает аналогично, показанному ранее, с той лишь разницей, что световые потоки от светодиода 4, и дополнительного светодиода 22, сконцентрированные преобразователями угла 6 и 23 их излучения в световые пучки 6' и 23', подаются на различные области 30 и 25 (cм.фиг.6, 7, 7а) соответственно и, пройдя через входы 27 и 32 световых волокон 26 и 31, выйдут через их выходы 28 и 33 (см. фиг.76) на выходном торце 9, где сформируют две зоны максимальной освещенности в областях 28' и 33' (см. фиг.7б), занимающих положение, зеркально соответствующее положению обеих зон максимальной освещенности на создаваемом ем светораспределении. При этом, поскольку угол падения ψ крайних лучей, образующих телесный угол γ, на входной торец 7 меньше апертурных углов α используемого волокна, все излучение от свето диодов 3, 4 и 22 сконцентрированное преобразователями угла 5, 6, 23 пройдет через волоконно- оптический преобразователь изображения 7 и выйдет на выходном торце 9, где будет образовано (см. фиг.76) зеркальное заданному светораспределение с двумя зонами максимальной освещенности на фоне светлой зоны, сформированной прохождением через волоконно-оптический преобразователь изображения 7 излучения светодиода 3. Затем изображение сформированное на выходном торце 9 волоконно-оптического преобразователя 7 проецируется конденсорной линзой 11 на объект, создавая заданное светораспределение с максимальным значением освещенности в области 29 и 34.Another option (see Fig. 6, 7, 7a, 76, 8) of the design works similarly to that shown earlier, with the only difference being that the light fluxes from the LED 4 and the additional LED 22 are concentrated by the angle converters 6 and 23 of their radiation in the light beams 6 'and 23' are fed to different regions 30 and 25 (see Fig. 6, 7, 7a), respectively, and passing through the inputs 27 and 32 of the light fibers 26 and 31, they will exit through their outputs 28 and 33 (see Fig. 76) at the output end 9, where two zones of maximum illumination will be formed in the regions 28 'and 33' (see Fig. 7b) occupying a position mirror image etstvuyuschee position both zones the maximum illuminance on the light distribution generated it. Moreover, since the angle of incidence ψ of the extreme rays forming the solid angle γ at the input end 7 is smaller than the aperture angles α of the fiber used, all the radiation from the LEDs 3, 4 and 22 concentrated by the angle converters 5, 6, 23 will pass through the fiber-optic converter image 7 and will exit at the output end 9, where a predetermined light distribution with two zones of maximum illumination will be formed (see Fig. 76) against the background of the bright zone formed by passing through the fiber-optic converter 7 of the radiation of the LED 3. Then, the image formed at the output end 9 of the fiber-optic converter 7 is projected by the condenser lens 11 onto the object, creating a predetermined light distribution with a maximum illumination value in the regions 29 and 34.
Конструкция светового прибора, показанная на фиг.9, работает также как и приведенные ранее. Разница заключается в том, что на входной торец 8 в область 35 (см. фиг.9а), у которой отдельные волокна 36 имеют входы 37, а их выходы 38 занимают на выходном торце 9 положение зеркально соответствующее положению области 38' (см. фиг.96) с максимальным значением светотехнической характеристики создаваемого световым прибором светораспределения, одновременно попадает излучение сформированное преобразователями угла 6 и 23. В результате из-за сложения двух потоков, значение светотехнической характеристики в области входов 37 волокон увеличится и после прохождения через волоконно-оптический преобразователь изображения 7 увеличится ее значение в области 38' (см. фиг 96, 10) на выходном торце 9 и как следствие в области 39 создаваемого светораспределения.The design of the light device shown in Fig. 9 works the same as the ones given earlier. The difference lies in the fact that at the input end 8 to region 35 (see Fig. 9a), in which individual fibers 36 have inputs 37, and their outputs 38 occupy at the output end 9 a position mirroring the position of region 38 '(see Fig. .96) with the maximum value of the lighting characteristics of the light distribution generated by the light device, the radiation generated by the angle converters 6 and 23 is incident at the same time. As a result, due to the addition of two streams, the value of the lighting characteristics in the region of inputs of 37 fibers will increase and after passing through the fiber-optic image converter 7, its value will increase in the region 38 '(see Fig. 96, 10) at the output end 9 and, as a result, in the created light distribution region 39.
Работа конструктивного варианта, показанного на фиг.11, 11а, 116, l lв, 12 аналогична показанному ранее, но в этом случае сформированные преобразователями угла 6 и 23 излучения светодиодов 4 и 22 световые пучки 6' и 23' пересекут входной торец 8 (см. фиг.116) на большей площади, что приведет к увеличению числа волокон 36 области 35 с входами 37, через которые проходит совокупный световой поток этих пучков. В результате увеличится площадь области 38 (см. фиг.9в) на выходном торце 9 и как следствие уменьшится ее яркость при сохранении яркости остальной части выходного торца 9 сформированной прохождением через волоконно-оптический преобразователь 7 пучка, вышедшего из преобразователя угла 5. Тогда после проекции выходного торца конденсорной линзой 11 (см. фиг.12) окончательно сформируется светораспределение режима «дaльний cвeт» с достаточно плавным изменением светотехнической характеристики от оси светового прибора к ее периферии.The operation of the constructive embodiment shown in Figs. 11, 11a, 116, l lv, 12 is similar to that shown previously, but in this case formed by the converters of the angle 6 and 23 of the radiation of the LEDs 4 and 22, the light beams 6 'and 23' will cross the input end 8 (see Fig. 116) over a larger area, which will lead to an increase in the number of fibers 36 of the region 35 with the inputs 37 through which the total light flux passes these beams. As a result, the area of region 38 (see Fig. 9c) increases at the output end 9 and, as a consequence, its brightness decreases while maintaining the brightness of the rest of the output end 9 formed by passing through the fiber-optic transducer 7 of the beam emerging from the angle transducer 5. Then, after the projection the output end of the condenser lens 11 (see Fig. 12) finally the light distribution of the “far light” mode is formed with a fairly smooth change in the lighting performance from the axis of the light device to its periphery.
При работе варианта обеспечивающего равномерное светораспределение (см. фиг.13) оба расходящихся пучка 5' и 41 ', вышедших из преобразователей угла 5 и 41 излучения светодиодов 3 и 40, попадая на входной торец 8 волоконно-оптического преобразователя изображения 7, заполнят излучением всю плоскость входного торца 8 волоконно-оптического преобразователя 7, пройдя через который, излучение сформирует на выходном торце 9 светлую зону с относительно равномерным светораспределением с конфигурацией границ зеркально совпадающим с заданным. Проекция этого изображения конденсорной линзой 11 окончательно сформирует заданное светораспределение объекте освещения.When the option of providing uniform light distribution (see Fig. 13), both diverging beams 5 'and 41' coming out of the angle converters 5 and 41 of the radiation of the LEDs 3 and 40, falling on the input end 8 of the fiber-optic image converter 7, fill the entire radiation the plane of the input end 8 of the fiber-optic converter 7, passing through which, the radiation will form a light zone at the output end 9 with relatively uniform light distribution with the configuration of the boundaries mirror-matching. The projection of this image by the condenser lens 11 will finally form a predetermined light distribution to the lighting object.
Светооптическая схема показанная на фиг.14 работает аналогично приведенным ранее, а отличие заключается в том, что световые пучки сформированные преобразователями угла 5 и 6, используемых светодиодов в своем ходе преломляются на зеркале 42 и попадают на входной торец 8 волоконно-оптического преобразователя 7 под предусмотренными работоспособностью конструкции углами. В результате при том же светотехническом эффекте конструкция светового прибора оказывается короче.The light-optical circuit shown in Fig. 14 works similarly to the one given earlier, but the difference is that the light beams generated by the angle converters 5 and 6, the LEDs used in their turn are refracted on the mirror 42 and fall on the input end 8 of the fiber-optic converter 7 under the provided operability of the corners. As a result, with the same lighting effect, the design of the light device is shorter.
Аналогичный эффект обеспечивается при работе конструктивного варианта показанного на фиг.15, в котором попавшее на входной торец 8 излучение проходит на его выходной торец 9 по, изогнутому под необходимым для компоновки углом (β), протяженному волоконно-оптическому преобразователю изображения 43, сокращая тем самым глубину светового прибора.A similar effect is ensured when the constructive version shown in Fig. 15 is used, in which the radiation incident on the input end 8 passes to its output end 9 along an elongated fiber optic image converter 43 bent at the angle necessary for the arrangement, thereby reducing depth of the light fixture.
Работа светового прибора, позволяющего изменять спектральный состав излучения выходного светового пучка, показана на фиг.16, 16а, 166, 17.The operation of the light device that allows you to change the spectral composition of the radiation of the output light beam is shown in Fig.16, 16A, 166, 17.
При реализации противоослепляющей фары транспортного средства после включения источника питания включается набор светодиодных модулей 44 и 45. Излучение от модуля 44, .работающего в инфракрасном диапазоне, концентрируется на правую часть входного торца 8 волоконно-оптического преобразователя изображения 7, а излучение от светодиодного модуля 45, генерирующего излучение 47' белого света - на левую часть входного торца 8 волоконно-оптического преобразователя изображения 7 (см. фиг.16а), Учитывая, что после прохождения излучения по волоконно-оптическому преобразователю изображения 7, сконцентрированное инфракрасное излучение 46" заполнит левую часть выходного торца 9 (см. фиг.166), а излучение 47" от белого светового модуля 45 правую часть выходного торца 9 (см. фиг.166), то после проекции заполненного излучением от обоих световых модулей 44 и 45 выходного торца 9 линзой 11 получим светораспределение, у которого правая часть будет освещена излучением 50 видимого спектра., а левая (сторона движения встречного транспорта) излучением 49 инфракрасного диапазона, визуализация которого может быть достигнута при помощи стандартных методов, т.е. при использовании телекамеры 51, блока обработки информации 52 и дисплея 53.When implementing the anti-glare headlights of the vehicle after turning on the power source, a set of LED modules 44 and 45 is turned on. The radiation from the infrared operating unit 44 is concentrated on the right side of the input end 8 of the optical fiber image converter 7, and the radiation from the LED module 45 generating white light radiation 47 'is concentrated on the left side of the input end face 8 of the optical fiber image converter 7 (see Fig. 16a), Given that after the radiation passes through the fiber-optic image converter 7, the concentrated infrared radiation 46 "will fill the left side of the output end 9 (see Fig. 166), and 47 "from the white light module 45, the right side of the output end 9 (see Fig. 166), then after the projection of the output end 9 9 filled with radiation from both light modules 44 and 45, the lens 11 will receive a light distribution in which the right side will be illuminated by visible radiation 50 spectrum., and the left (side of the oncoming traffic) radiation of the 49 infrared range, the visualization of which can be achieved using standard methods, i.e. when using a camera 51, an information processing unit 52, and a display 53.
В результате построенная на таком принципе фара транспортного средства позволит при использовании необходимого для создания нормативных значений светотехнической характеристики числа подобных наборов обеспечить надежное освещение полосы движения перед транспортным средством и исключить ослепление водителей встречных транспортных средств.As a result, the vehicle headlamp built on this principle will make it possible, when using the number of such sets necessary to create standard lighting characteristics, to provide reliable illumination of the traffic lane in front of the vehicle and to avoid dazzling oncoming vehicles.
В случае, когда необходимо получить на выходе одного светового прибора световые пучки с различной спектральной характеристикой, например светофор (см. фиг.18), который должен генерировать поочередно световые пучки красного, желтого и зеленого спектра излучения.In the case when it is necessary to obtain light beams with different spectral characteristics at the output of a single light device, for example, a traffic light (see Fig. 18), which must alternately generate light beams of the red, yellow and green radiation spectrum.
В необходимой последовательности через реле включают из каждого набора по одному светодиодному модулю с одинаковой длиной волны излучения 54 - красного, 55 - желтого или 56 - зеленого цвета.In the required sequence through the relay, one LED module with the same radiation wavelength of 54 — red, 55 — yellow or 56 — green is turned on from each set.
В варианте светового прибора генерирующего излучение белого света одновременно включают светодиодные модули 54, 55, 56 одного или нескольких наборов содержащих излучение 54 - красного, 55 - синего и 56 - зеленого цвета. В результате после концентрации излучения от каждого светодиодного модуля на входной торец 8 волоконно-оптического преобразователя изображения 7 при одинаковом сечении сконцентрированных световых пучков от преобразователей угла излучения 57, 58, 59 на входном торце 8 излучение от всех светодиодных модулей при прохождении по волокнам волоконно-оптического преобразователя изображения 7 будет перемешиваться и выйдет белым с выходного торца 9.In an embodiment of a light device generating white light, simultaneously, the LED modules 54, 55, 56 of one or more sets containing radiation 54 — red, 55 — blue, and 56 — green, are turned on. As a result, after the concentration of radiation from each LED module to the input end 8 of the fiber-optic image converter 7 with the same cross section of concentrated light beams from the radiation angle converters 57, 58, 59 at the input end 8, the radiation from all LED modules at passing through the fibers of the fiber optic image converter 7 will be mixed and come out white with the output end 9.
Другой вариант устройства светового прибора, показанный на фиг. 19, 19а, работает аналогично приведенным ранее, с той лишь разницей, что одновременно включают светодиодные модули 60, 61, 62, излучение которых различается по спектру излучения и цветовой температуре. Поскольку после прохождения сконцентрированного преобразователями угла 63, 64, 65 излучения через тело волоконно-оптического преобразователя изображения 8 оно перемешается и сформирует на выходном торце световой пучок с необходимым для восприятия спектром излучения и цветовой температурой.Another embodiment of the lighting device shown in FIG. 19, 19a, works similarly to the previous ones, with the only difference being that they simultaneously include LED modules 60, 61, 62, the radiation of which differs in the radiation spectrum and color temperature. Since, after the radiation concentrated by the converters of the angle 63, 64, 65, passes through the body of the fiber-optic image converter 8, it mixes up and forms a light beam at the output end with the necessary radiation spectrum and color temperature.
Другой вариант работы светового прибора с регулируемым светораспределением показан на фиг.19, 19а осуществляется следующим образом. При включении источника питания загораются все светодиодные модули 60, 61, 62, излучение от них концентрируется в зависимости от используемых в светооптической схеме преобразователей угла излучения 63, 64, 65 на входном торце 8 волоконно- оптического преобразователя изображения 7, пройдя который создает на его выходном торце 9 распределение светового потока с соответствующими светотехническими характеристиками и конфигурацией определяемой формой выходного торца 9. Проекция этого изображения линзой 11 окончательно завершает процесс формирования светового пучка на объекте.Another variant of the operation of a light device with adjustable light distribution is shown in Figs. 19, 19a as follows. When the power source is turned on, all the LED modules 60, 61, 62 light up, the radiation from them is concentrated depending on the converters of the radiation angle 63, 64, 65 used in the opto-optical circuit at the input end 8 of the fiber-optic image converter 7, passing which creates at its output end 9 distribution of the light flux with the corresponding lighting characteristics and the configuration determined by the shape of the output end 9. The projection of this image by the lens 11 finally completes the process of forming tions of the light beam on the object.
При необходимости изменить характер светораспределения в пределах определяемых выходным торцом 9 при максимальных энергетических характеристиках светодиодных модулей 60, 61, 62, поворотом регулировочных элементов 69 (винтов), воздействуя за счет их перемещения относительно опоры 68 на гибкий элемент 66 (лепесток) мембраны 67 с установленными на нем светодиодными модулями 60, 61, 62 и преобразователями угла 63, 64, 65 излучения изменяют положение сконцентрированных ими световых пучков 63', 64', 65' относительно входного торца 8 волоконно-оптического преобразователя изображения 7 до формирования на его входном торце 8, а следовательно, и на объекте требуемого характера светораспределения.If necessary, change the light distribution pattern within the limits determined by the output end 9 at the maximum energy characteristics of the LED modules 60, 61, 62, by turning the adjusting elements 69 (screws), acting due to their movement relative to the support 68 on the flexible element 66 (lobe) of the membrane 67 with installed on it, the LED modules 60, 61, 62 and the angle converters 63, 64, 65 change the position of the concentrated light beams 63 ', 64', 65 'relative to the input end 8 of the fiber optic converter Image indicator 7 before formation at its input end 8, and therefore at the object, of the desired character of light distribution.
Работа светового прибора с регулируемым характером светораспределения, показанного на фиг.19, 19а и 20 осуществляется следующим образом. При включении источника питания 70 ток проходит через коммутатор 71 по цепи, не изменяющей его значение. В результате на светодиодные модули 60, 61, 62 поступает номинальное значение тока и напряжения и все светодиодные модули загораются. Излучение от них концентрируется в зависимости от используемых в светооптической схеме преобразователей угла 63, 64, 65 излучения на входном торце 8. волоконно- оптического преобразователя изображения 7, пройдя который создает на его выходном торце 9 распределение светового потока с соответствующими светотехническими характеристиками и конфигурацией, определяемой формой выходного торца 9. Проекция изображения выходного торца 9 линзой 11 окончательно завершает процесс формирования светового пучка на объекте.The operation of the light device with an adjustable light distribution pattern shown in Figs. 19, 19a and 20 is as follows. When you turn on the power source 70, the current passes through the switch 71 through a circuit that does not change its value. As a result, the nominal modules 60, 61, 62 receive the nominal current and voltage values and all LED modules light up. The radiation from them is concentrated depending on the radiation angle converters 63, 64, 65 used in the optical scheme at the input end 8. of the fiber-optic image converter 7, passing through which creates a light flux distribution at its output end 9 with the corresponding lighting characteristics and configuration defined the shape of the output end 9. The projection of the image of the output end 9 by the lens 11 finally completes the process of forming a light beam on the object.
При необходимости изменить уровень освещенности на объекте без изменения градиента освещенности в поле светораспределения коммутатор 71 переводится в положение, при котором ток проходит по цепи, ограничивающей его значение до заданной величины на всех светодиодных модулях 60, 61, 62.If it is necessary to change the illumination level at the object without changing the illumination gradient in the light distribution field, the switch 71 is switched to a position in which the current passes through a circuit limiting its value to a predetermined value on all LED modules 60, 61, 62.
В случае, когда необходимо изменить характер светораспределения, коммутатор переводится в положение, при котором изменяется величина тока проходящего по цепи, обеспечивающей работу выбранных для реализации заданного светораспределения, светодиодных модулей, например 60, 61.In the case when it is necessary to change the nature of light distribution, the switch is switched to a position in which the current passing through the circuit, which ensures the operation of LED modules selected for implementing a given light distribution, is changed, for example 60, 61.
Последний четвертый вариант заявляемого изобретения (фиг.21) работает следующим образом. При включении светового прибора излучение от источника света 83, отражаясь от концентратора 82, собирается в сходящийся световой пучок 84. Излучение в угле 2(0 попадает на входной торец 86 волоконно-оптического преобразователя изображения 85. Поскольку конфигурация входного торца 86 волоконно-оптического преобразователя 85 (см. фиг.22) имеет форму сечения пучка 84 плоскостью 90, перпендикулярной оптической оси 91 светового прибора и равна этому сечению по площади, а углы падения (р крайних лучей телесного угла (О меньше или равны апертурному углу α используемого волокна, то все излучение, генерируемое источником света 83, пройдет через волоконно-оптический преобразователь 85. Пройдя через волоконно-оптический преобразователь 85, излучение выйдет через его выходной торец 87, создавая на нем светлую светящуюся зону, конфигурация которой будет зеркально совпадать с конфигурацией границ создаваемого световым прибором светораспределения. Затем изображение, сформированное на выходном торце 86 волоконно-оптического преобразователя 5, проецируется конденсорной линзой 89 на объект (см. фиг.21), создавая заданное световым прибором светораспределение. При этом, поскольку фокальная плоскость 92 конденсорной линзы 89 находится в области пересечения образующих волоконно-оптического преобразователя изображения 85 и его выходного торца 86, выполненного в виде поверхности второго порядка, т.е. на периферии этой поверхности, что в свою очередь приведет к расфокусировке изображения центральной части, и тем самым устранит изображение структуры составляющих его волокон в окончательном изображении, построенном линзой 89. При этом, поскольку волокна на периферийных зонах выходного торца 86 волоконно- оптического преобразователя изображения 85 расположены под углом к плоскости установки линзы 89, размеры их проекции на фокальную плоскость линзы малы и практически не сказывается на качестве результирующего изображения.The last fourth variant of the claimed invention (Fig.21) works as follows. When the light device is turned on, the radiation from the light source 83, reflected from the concentrator 82, is collected in the converging light beam 84. The radiation in angle 2 (0 enters the input end face 86 of the optical fiber image converter 85. Since the configuration of the input end face 86 of the optical fiber converter 85 (see Fig. 22) has the shape of a beam section 84 with a plane 90 perpendicular to the optical axis 91 of the light device and is equal to this section in area, and the angles of incidence (p of the extreme rays of the solid angle (O are less than or equal to the aperture angle α and of the used fiber, then all the radiation generated by the light source 83 will pass through the fiber-optic converter 85. Passing through the fiber-optic converter 85, the radiation will exit through its output end 87, creating a bright luminous zone on it, the configuration of which will mirror the configuration The image generated at the output end face 86 of the fiber optic converter 5 is projected by a condenser lens 89 onto an object (see 21), creating a light distribution specified by the light device. Moreover, since the focal plane 92 of the condenser lens 89 is in the region of intersection of the generators of the fiber optic image converter 85 and its output end face 86, made in the form of a second-order surface, i.e. on the periphery of this surface, which in turn will lead to a defocusing of the image of the central part, and thereby eliminate the image of the structure of its constituent fibers in the final image constructed by the lens 89. Moreover, since the fibers are at the peripheral zones of the output end face 86 of the optical fiber image converter 85 located at an angle to the plane of installation of the lens 89, the dimensions of their projection on the focal plane of the lens are small and practically does not affect the quality of the resulting image.
Другой вариант конструкции (см. фиг.24 и 25) светового прибора работает аналогично с той лишь разницей, что фокальная плоскость 92 конденсорной линзы 89 совпадает с областью установки диафрагмы 93, так же расфокусированной относительно центральной зоны выходного торца, что обеспечивает отсутствие изображения структуры волокон, из которых составлен волоконно-оптический преобразователь, на изображении, построенном линзой 89. Однако, из-за того, что выходные торцы упомянутых волокон расположены под углом к оптической оси линзы, освещенность в углах изображения оказывается ниже других участков.Another design variant (see Figs. 24 and 25) of the light device works similarly with the only difference being that the focal plane 92 of the condenser lens 89 coincides with the installation area of the diaphragm 93, which is also defocused relative to the central zone of the output end, which ensures the absence of an image of the fiber structure , of which the fiber-optic converter is composed, in the image constructed by the lens 89. However, due to the fact that the output ends of the mentioned fibers are located at an angle to the optical axis of the lens, the illumination in s image is lower than the other portions.
Устранить этот эффект позволяет третий вариант (cм.фиг.26, 27 и 28) конструктивного исполнения за счет отражателя 95, установленного в зоне пересечения образующих волоконно-оптического преобразователя изображения 85 и поверхности выходного торца 86, что в свою очередь обеспечивает изменение хода вышедшего из периферийных зон выходного торца в направлении, близком к направлению оптической оси линзы 92.This effect can be eliminated by the third option (see Figs. 26, 27 and 28) of the design due to the reflector 95 installed in the zone of intersection of the generators of the fiber-optic image converter 85 and the surface of the output end face 86, which in turn provides a change in the course of the exit peripheral zones of the output end in a direction close to the direction of the optical axis of the lens 92.
Таким образом, предлагаемый способ формирования светового пучка светового прибора и варианты конструкций его реализующие позволяют существенно улучшить характеристики создаваемого светораспределения, уменьшить его габариты, снизить массу и потребляемую мощность. Thus, the proposed method of forming a light beam of a light device and the design options that implement it can significantly improve the characteristics of the created light distribution, reduce its dimensions, reduce weight and power consumption.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ CLAIM
1. Способ формирования светового пучка светового прибора, заключающийся в концентрации излучения источника света на входном торце волоконно-оптического преобразователя изображения с формированием зоны максимальной освещенности, трансформации конфигурации сечения светового пучка сконцентрированного излучения источника света на входном торце волоконно-оптического преобразователя изображения в конфигурацию соответствующую форме границ выбранного для реализации режима освещения на выходном торце волоконно-оптического преобразователя изображения и проекцию сформированного на выходном торце изображения проецирующей линзой на освещаемый объект, отличающийся тем, что концентрация излучения на входной торец волоконно-оптического преобразователя изображения осуществляется раздельно по отдельным каналам соответствующими источниками света с формированием в каналах пучков излучения.1. The method of forming the light beam of a light device, which consists in concentrating the radiation of the light source at the input end of the optical fiber image converter with the formation of a zone of maximum illumination, transforming the cross-sectional configuration of the light beam of the concentrated radiation of the light source at the input end of the optical fiber image converter into a configuration corresponding to the form the boundaries of the lighting mode selected for implementation at the output end of the fiber optic converter image sensor and the projection of the image formed at the output end of the image by the projecting lens onto the illuminated object, characterized in that the radiation concentration at the input end of the fiber-optic image converter is carried out separately by separate channels by appropriate light sources with the formation of radiation beams in the channels.
2. Способ по п.l, отличающийся тем, что в oднoм(иx) кaнaлe(ax) формируют сходящийся пучок, а в дpyгoм(иx) - расходящийся пучок.2. The method according to claim 1, characterized in that a convergent bundle is formed in one (s) channel (ax), and a divergent bundle is formed in another (s).
3. Способ по п.l, отличающийся тем, что во всех каналах одновременно формируют, как сходящийся пучок, так и расходящийся пучок.3. The method according to claim 1, characterized in that both converging beam and diverging beam are simultaneously formed in all channels.
4. Способ по п. l, отличающийся тем, что во всех каналах одновременно формируют только сходящийся пучок.4. The method according to p. L, characterized in that in all channels at the same time only a converging beam is formed.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что во всех каналах одновременно формируют только расходящийся пучок.5. The method according to claim 1, characterized in that in all channels at the same time only a diverging beam is formed.
6. Световой прибор для формирования светового пучка, содержащий источник света, концентратор излучения источника света, волоконно-оптический преобразователь изображения, установленный на монтажном фланце и конденсорную линзу, причем входной торец волоконно-оптического преобразователя изображения, расположен в области фокуса концентратора излучения и имеет форму и геометрические размеры сечения светового пучка, вышедшего из концентратора, образованного плоскостью перпендикулярной оптической оси светового прибора, проходящей через упомянутый входной торец, а выходной торец волоконно-оптического преобразователя, направленный к конденсорной линзе, установлен в ее фокальной плоскости и имеет форму, обратную форме создаваемого светораспределения, отличающийся тем, что источник света выполнен в виде расположенных под углом друг к другу, по меньшей мере, двух светодиодных модулей, на одном из которых смонтирован концентратор излучения, выполненный в виде преобразователя угла излучения соответствующего светодиода в сходящийся световой пучок, а на другом - концентратор излучения, выполненный в виде преобразователя угла излучения в расходящийся световой пучок, направленные к входному торцу волоконно-оптического преобразователя изображения так, чтобы оптическая ось расходящегося светового пучка пересекала оптическую ось волоконно-оптического преобразователя изображения в плоскости входного торца, а фокальная точка сходящегося светового пучка была расположена на входном торце волоконно-оптического преобразователя изображения в области, у которой входы отдельных световых волокон имеют выходы на выходном торце волоконно-оптического преобразователя изображения в области зеркально совпадающей по угловому положению с положением зоны максимальной освещенности создаваемого световым прибором светораспределения.6. A light device for generating a light beam, comprising a light source, a light source radiation concentrator, a fiber optic image converter mounted on a mounting flange and a condenser lens, the input end face of the fiber optic image converter, located in the focus area of the radiation concentrator and has the form and the geometric dimensions of the cross section of the light beam emerging from the concentrator formed by a plane perpendicular to the optical axis of the light device passing through said input end face, and the output end of the fiber-optic converter directed to the condenser lens, is installed in its focal plane and has a shape inverse to the shape of the generated light distribution, characterized in that the light source is made in the form of at least one angle to each other , two LED modules, on one of which a hub is mounted radiation, made in the form of a converter of the angle of radiation of the corresponding LED into a converging light beam, and on the other, a radiation concentrator, made in the form of a converter of the angle of radiation into a diverging light beam, directed to the input end of the fiber-optic image converter so that the optical axis of the diverging light beam crossed the optical axis of the fiber-optic image converter in the plane of the input end face, and the focal point of the converging light beam was located wife at the input end of the fiber optic image converter in a region in which the input light fibers have separate outputs at the output end of the fiber optic transmitter in the specular image of the angular position coincident with the position of maximum illumination zone light distribution generated by the light device.
7. Световой прибор для формирования светового пучка, содержащий источник света, концентратор излучения источника света, волоконно-оптический преобразователь изображения, установленный на монтажном фланце и конденсорную линзу, причем входной торец волоконно-оптического преобразователя изображения, расположен в области фокуса концентратора излучения и имеет форму и геометрические размеры сечения светового пучка, вышедшего из концентратора, образованного плоскостью перпендикулярной оптической оси я, проходящей через упомянутый входной торец, а выходной торец волоконно-оптического преобразователя, направленный к конденсорной линзе, установлен в ее фокальной плоскости и имеет форму обратную форме создаваемой светораспределением, отличающийся тем, что источник света выполнен в виде по меньшей мере двух светодиодных модулей, на каждом из которых смонтирован концентратор излучения, выполненный в виде преобразователя угла излучения светодиода, каждый из которых имеет структуру, производящую сходящуюся и расходящуюся части светового пучка, направленные к входному торцу волоконно-оптического преобразователя изображения так, чтобы фокальная точка сходящегося светового пучка была расположена на входном торце волоконно- оптического преобразователя изображения в области, у которой входы отдельных световых волокон имеют выходы на выходном торце волоконно-оптического преобразователя изображения в области зеркально совпадающей по угловому положению с положением зоны максимальной освещенности создаваемого световым прибором светораспределения. 7. A light device for generating a light beam, comprising a light source, a light source radiation concentrator, a fiber optic image converter mounted on a mounting flange and a condenser lens, the input end face of the fiber optic image converter, located in the focus area of the radiation concentrator and has the form and the geometric dimensions of the cross section of the light beam emerging from the concentrator formed by a plane perpendicular to the optical axis i passing through said input oh end, and the output end of the fiber-optic converter, directed to the condenser lens, is installed in its focal plane and has the form inverse to the shape created by the light distribution, characterized in that the light source is made in the form of at least two LED modules, each of which is mounted radiation concentrator, made in the form of a transducer of the angle of radiation of the LED, each of which has a structure that produces converging and diverging parts of the light beam directed to the input torus at the fiber-optic image converter so that the focal point of the converging light beam is located at the input end of the fiber-optic image converter in a region in which the inputs of the individual light fibers have outputs at the output end of the fiber-optic image converter in a region that coincides in angular position with the position of the zone of maximum illumination created by the light distribution device.
8. Световой прибор для формирования светового пучка, содержащий источник света, концентратор излучения источника света, волоконно-оптический преобразователь изображения, установленный на монтажном фланце и конденсорную линзу, причем входной торец волоконно-оптического преобразователя изображения, расположен в области фокуса концентратора излучения и имеет форму и геометрические размеры сечения светового пучка, вышедшего из концентратора, образованного плоскостью перпендикулярной оптической оси я, проходящей через упомянутый входной торец, а выходной торец волоконно-оптического преобразователя, направленный к конденсорной линзе, установлен в ее фокальной плоскости и имеет форму обратную форме создаваемой ем светораспределения отличающийся тем, что источник света выполнен в виде, по меньшей мере, двух светодиодных модулей, на каждом из которых смонтирован концентратор излучения, выполненный в виде преобразователя угла излучения светодиода в сходящийся световой пучок каждый, направленные к входному торцу волоконно-оптического преобразователя изображения так, чтобы фокальная точка сходящегося светового пучка одного из преобразователя угла излучения была расположена на входном торце волоконно-оптического преобразователя изображения в области, у которой входы отдельных световых волокон имеют выходы на выходном торце волоконно-оптического преобразователя изображения в области, зеркально совпадающей по угловому положению с положением зоны максимальной освещенности создаваемого светораспределения, а фокальная точка сходящегося светового пучка другого преобразователя угла излучения расположена так, что его сечение плоскостью, содержащей входной торец волоконно-оптического преобразователя изображения, совпадает по площади и конфигурации с упомянутым входным торцом волоконно- оптического преобразователя изображения.8. A light device for generating a light beam, comprising a light source, a light source radiation concentrator, a fiber optic image converter mounted on a mounting flange and a condenser lens, the input end face of the fiber optic image converter, located in the focus area of the radiation concentrator and has the form and the geometric dimensions of the cross section of the light beam emerging from the concentrator formed by a plane perpendicular to the optical axis i passing through said input oh end, and the output end of the fiber-optic converter, directed to the condenser lens, is installed in its focal plane and has the form inverse to the shape of the generated light distribution, characterized in that the light source is made in the form of at least two LED modules, on each of which mounted a radiation concentrator, made in the form of a converter of the angle of radiation of the LED into a converging light beam each, directed to the input end of the fiber-optic image converter so, h The common focal point of the converging light beam of one of the radiation angle transducers was located at the input end of the fiber-optic image transducer in the region where the inputs of individual optical fibers have outputs at the output end of the fiber-optic image transducer in the region that is angularly coincident with the position zones of maximum illumination of the created light distribution, and the focal point of the converging light beam of another radiation angle transducer is located wife so that its plane section comprising an input end of the fiber optic image converter is the same in size and configuration to said input end of the fiber optic image converter.
9. Световой прибор по любому из п. п. 5-7, отличающийся тем, что в ходе лучей между преобразователями угла излучения светодиодов и входным торцом волоконно- оптического преобразователя изображения установлено плоское зеркало под углом 45° к оптической оси светового прибора.9. A light device according to any one of paragraphs 5-7, characterized in that during the rays between the converters of the angle of emission of the LEDs and the input end of the fiber-optic image converter, a flat mirror is installed at an angle of 45 ° to the optical axis of the light device.
10. Световой прибор по любому из п.п.5-7, отличающийся тем, что волоконно- оптический преобразователь изображения выполнен в виде протяженного гибкого волоконно-оптического жгута.10. The light device according to any one of paragraphs.5-7, characterized in that the fiber-optic image converter is made in the form of an extended flexible fiber optic bundle.
11. Световой прибор по одному из п.п.6, 7, отличающийся тем, что фокальные точки, по меньшей мере двух сходящихся световых пучков расположены в разных областях входного торца волоконно-оптического преобразователя изображения. 11. A light device according to one of claims 6, 7, characterized in that the focal points of at least two converging light beams are located in different regions of the input end of the fiber-optic image converter.
12. Световой прибор по п.7, отличающийся тем, что фокальные точки, по меньшей мере, сходящихся двух световых пучков сопряжены.12. The light device according to claim 7, characterized in that the focal points of at least the converging two light beams are conjugated.
13. Световой прибор по любому из п.5-7, отличающийся тем, что положение фокальной точки, по меньшей мере, одного сходящегося светового пучка, находится на расстоянии от входного торца волоконно-оптического преобразователя изображения.13. A light device according to any one of claims 5 to 7, characterized in that the position of the focal point of at least one converging light beam is located at a distance from the input end of the fiber-optic image converter.
14. Световой прибор по любому из п.5-7, отличающийся тем, что источник света выполнен в виде, по меньшей мере одного набора, включающего по меньшей мере два светодиодных модуля с различной длиной волны излучения.14. A lighting device according to any one of claims 5 to 7, characterized in that the light source is made in the form of at least one set comprising at least two LED modules with different radiation wavelengths.
15. Световой прибор по любому из п.5-7 отличающийся тем, что светодиодные модули подключены к источнику питания через коммутатор с возможностью коммутации их работы при осуществлении внешнего воздействия.15. A lighting device according to any one of claims 5-7, characterized in that the LED modules are connected to a power source through a switch with the possibility of switching their operation when external exposure is performed.
16. Световой прибор по любому из п.5-7 отличающийся тем, что светодиодные модули с преобразователями угла их излучения установлены с возможностью перемещения относительно входного торца волоконно-оптического преобразователя при осуществлении внешнего воздействия.16. A lighting device according to any one of claims 5 to 7, characterized in that the LED modules with their angle converters are mounted with the possibility of movement relative to the input end of the fiber-optic converter during external exposure.
17. Световой прибор для формирования светового пучка, содержащий источник света, концентратор излучения источника света, волоконно-оптический преобразователь изображения и конденсорную линзу, причем входной торец волоконно-оптического преобразователя изображения расположен в области фокуса концентратора излучения и имеет форму подобную форме сечения светового пучка, вышедшего из концентратора, образованного плоскостью перпендикулярной оптической оси светового прибора, проходящей через упомянутый входной торец, а выходной торец волоконно- оптического преобразователя, направленный к конденсорной линзе, имеет форму, обратную форме создаваемого им светораспределения, отличающийся тем, что выходной торец волоконно-оптического преобразователя изображения имеет профиль, выполненный в виде участка кривой второго порядка с вершиной, обращенной к конденсорной линзе, фокальная плоскость которого расположена в зоне пересечения образующих волоконно-оптического преобразователя изображения и поверхности выходного торца.17. A light device for generating a light beam, comprising a light source, a radiation concentrator of a light source, a fiber optic image converter and a condenser lens, the input end face of the fiber optic image converter being located in the focus area of the radiation concentrator and having a shape similar to the shape of the cross section of the light beam, emerged from the concentrator formed by a plane perpendicular to the optical axis of the light device passing through said input end, and the output end the window-optical converter directed to the condenser lens has a form inverse to the shape of the light distribution created by it, characterized in that the output end of the fiber-optic image converter has a profile made in the form of a section of a second-order curve with a vertex facing the condenser lens, the focal plane which is located in the zone of intersection of the generators of the fiber optic image converter and the surface of the output end.
18. Световой прибор по п.17, отличающийся тем, что геометрические размеры упомянутого торца меньше или равны геометрическим размерам сечения упомянутого пучка.18. The lighting device according to claim 17, characterized in that the geometric dimensions of said end face are less than or equal to the geometric dimensions of a section of said beam.
19. Световой прибор по п.17, отличающийся тем, что он снабжен диафрагмой, размещенной за вершиной профиля волоконно-оптического преобразователя изображения в области расположения фокальной плоскости конденсорной линзы, причем форма диафрагмы зеркальна форме создаваемого прибором светораспределения.19. The light device according to 17, characterized in that it is equipped with a diaphragm located behind the top of the profile of the fiber optic converter image in the area of the focal plane of the condenser lens, and the shape of the diaphragm is mirror-shaped form created by the light distribution device.
20. Световой прибор по любому из пп.17, 18, отличающийся тем, что он снабжен отражателем, установленным в зоне пересечения образующих волоконно-оптического преобразователя изображения и поверхности выходного торца. 20. The light device according to any one of paragraphs.17, 18, characterized in that it is equipped with a reflector installed in the zone of intersection of the generators of the fiber-optic image converter and the surface of the output end.
PCT/RU2005/000474 2004-09-22 2005-09-20 Method and device for forming the light distribution of a lighting unit WO2006041331A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004127982/28A RU2283986C2 (en) 2004-09-22 2004-09-22 Device for formation of light distribution (modifications)
RU2004127982 2004-09-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2006041331A1 true WO2006041331A1 (en) 2006-04-20

Family

ID=36115585

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2005/000474 WO2006041331A1 (en) 2004-09-22 2005-09-20 Method and device for forming the light distribution of a lighting unit

Country Status (2)

Country Link
RU (2) RU2283986C2 (en)
WO (1) WO2006041331A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014114307A1 (en) * 2013-01-23 2014-07-31 Docter Optics Se Headlamp lens for a vehicle headlamp
JP2018186068A (en) * 2017-04-26 2018-11-22 ヒュンダイ・モービス・カンパニー・リミテッド Head lamp device

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8227968B2 (en) * 2009-06-19 2012-07-24 Koninklijke Philips Electronics N.V. Lamp assembly
RU186552U1 (en) * 2017-09-07 2019-01-23 Руслан Таласович Хапчаев PROJECTOR TYPE LIGHTING INSTRUMENT
RU2747348C1 (en) * 2020-07-22 2021-05-04 Общество с ограниченной ответственностью «Научно-производственное предприятие «Лосев» (ООО «НПП «Лосев) Headlight module

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2070683C1 (en) * 1994-06-24 1996-12-20 Башкирский институт патентоведения и сертификации Vehicle lighting device
IT1285998B1 (en) * 1996-11-26 1998-06-26 Pagani Spa FIBER OPTIC PROJECTOR FOR MOTOR VEHICLES
EP1435483A1 (en) * 2002-02-25 2004-07-07 Elite Trading Co., Ltd. Optical fiber decoration device using led light source and article decorated thereby

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2070683C1 (en) * 1994-06-24 1996-12-20 Башкирский институт патентоведения и сертификации Vehicle lighting device
IT1285998B1 (en) * 1996-11-26 1998-06-26 Pagani Spa FIBER OPTIC PROJECTOR FOR MOTOR VEHICLES
EP1435483A1 (en) * 2002-02-25 2004-07-07 Elite Trading Co., Ltd. Optical fiber decoration device using led light source and article decorated thereby

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014114307A1 (en) * 2013-01-23 2014-07-31 Docter Optics Se Headlamp lens for a vehicle headlamp
US9732924B2 (en) 2013-01-23 2017-08-15 Docter Optics Se Headlight lens for a vehicle headlight
JP2018186068A (en) * 2017-04-26 2018-11-22 ヒュンダイ・モービス・カンパニー・リミテッド Head lamp device

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004127982A (en) 2006-03-10
RU2283986C2 (en) 2006-09-20
RU2007109864A (en) 2008-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4089866B2 (en) Light projecting unit and LED vehicle illumination lamp comprising the light projecting unit
AU2006228854B2 (en) Motor vehicle headlight
US7607811B2 (en) Lighting unit
JP6239265B2 (en) Headlamps that output both low and high beams and have no moving parts
JP5146214B2 (en) Vehicle lighting
US7520645B2 (en) Vehicular headlamp and car headlamp
US6997587B2 (en) Screenless elliptical illumination module producing an illumination beam with cutoff and lamp comprising such a module
JP4954288B2 (en) Reflective projector
US7318662B2 (en) Vehicular headlamp
US5697690A (en) Illuminating device for vehicles
WO2016051491A1 (en) Vehicle light fixture
US20060083002A1 (en) Lighting device
CN108291704B (en) Light beam projection device comprising a digital screen and headlamp equipped with such a device
CN210740277U (en) High-low beam integrated headlamp module, headlamp and vehicle
CN107023795A (en) A kind of automotive LED headlamp module with distance-light function
WO2021109361A1 (en) Vehicle lamp module and vehicle lamp
CN206708921U (en) A kind of automotive LED headlamp module with distance-light function
JP6999036B2 (en) Projection device for floodlights for automatic vehicles
CN208282007U (en) Headlamp
WO2006041331A1 (en) Method and device for forming the light distribution of a lighting unit
CN210141546U (en) Car lamp module
CN113405064A (en) Car light optical system, car light module, car light and vehicle
WO2020052398A1 (en) Vehicle lamp
CN102367939A (en) Reflection type automobile LED (light emitting diode) head lamp passing beam optical system
WO2022001239A1 (en) Vehicle lamp optical assembly, vehicle lamp module, vehicle lamp, and vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KM KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV LY MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NG NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SM SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LT LU LV MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2007109864

Country of ref document: RU

122 Ep: pct application non-entry in european phase