ОСВЕТИТЕЛЬНЫЙ ПЛАФОН НА СВЕТОДИОДАХ Российский патент 2004 года по МПК F21S8/10 

Предлагаемое изобретение относится к светотехнике и, в частности, к приборам, используемым для освещения небольших помещений, кабин автомашин и бронетанковой техники.

Известен осветительный прибор, предназначенный для освещения внутренних помещений транспортных средств с целью повышения равномерности освещенности и снижения блесткости. Он состоял из параболоидного отражателя, размещенного у меньшей стороны прямоугольного корпуса, источника света, установленного в фокусе отражателя, полого световода с диффузной отражающей поверхностью, а также светоотражающего торца на конце световода и рассеивателя с призматическими преломлятилями. Оптическая ось источника света была наклонена под острым углом к поверхностям корпуса прибора и призматического преломлятиля. Частично свет выходил сразу через преломлятель, а другая его часть выходила после нескольких отражений от стенок световода [1].

В портативном импульсном сигнальном приборе с одним светодиодом [2] в корпусе прямоугольной формы, перекрытом плоской призматической линзой с матовой внешней поверхностью, оптическая осевая линия светодиода была наклонена относительно расположенной на дне корпуса диффузно отражающей пластины и плоской призматической линзы (параллельной пластине) на угол 3-22°.

Недостатки описанных приборов связаны с неравномерностью яркости светового пятна, создаваемого такими конструкциями. Яркость всегда меньше на конце прибора, наиболее удаленном от светодиода. Кроме того, освещенность в поперечном направлении всегда меньше, чем в продольном. Помимо этого, у такого прибора уменьшена световая эффективность, так как светодиод или лампа затеняют часть поверхности отражателя, а яркость одного светодиода мала.

Прототипом предлагаемого технического решения является ячейка сигнального устройства [3]. Она состояла из двух светодиодов, размещенных на концах прямоугольного корпуса ячейки. Светодиоды крепились на панели, расположенной на дне корпуса, имеющем светоотражающее покрытие. Угол наклона оптической осевой линии светодиода составлял с плоскостью дна корпуса и светоотражающего покрытия 10-45°. Излучение было направлено наружу через выходное отверстие ячейки, перекрытое защитной прозрачной пластиной, либо различными линзовыми элементами.

Недостатки прототипа те же. В поперечном направлении относительно линии, соединяющей светодиоды, яркость излучателя меньше, чем в продольном. Световая эффективность прибора уменьшена, так как светодиоды и их крепежные элементы затеняют часть отражателя.

Целью предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков и создание осветительного плафона на светодиодах с более равномерным светораспределением и увеличенной эффективностью.

Поставленная цель достигается тем, что в осветительном плафоне на светодиодах, содержащем корпус из прочного материала с размещенными в нем преобразователем электрического тока, монтажной пластиной со светодиодами, оптические осевые линии пучков излучения которых наклонены под углом к плоскостям корпуса и вставленного в него отражателя, чье выходное отверстие перекрыто прозрачной перегородкой и внешней над ней защитной каркасной решеткой, отражатель снабжен диафрагмированными отверстиями для прохода излучения светодиодов, облучения поверхностей отражателя и прозрачной перегородки, причем плоскость, проходящая через осевую линию пучка каждого светодиода и линию, соединяющую центр отражателя с телом свечения светодиода, наклонена к плоскости корпуса под углом α, выбранном в пределах -π/2≤α≤+π/2.

Цель достигается и тем, что светодиоды равномерно размещены по окружности корпуса, осевые линии их пучков направлены в точки, лежащие на внутренней поверхности плафона на равных расстояниях от двух соседних диафрагмированных отверстий, а число светодиодов выбрано из условия, что сумма диаметров пятен засветки внутренней поверхности плафона не меньше длины его окружности.

Достижению поставленной цели способствует и то, что светодиоды смонтированы внутри корпуса плафона рядом друг с другом с углом 2Θ между горизонтальным направлением оптических осевых линий их пучков, равным полному углу расходимости пучка, а их число n равно π/2Θ.

Технический результат достигается также тем, что в качестве прозрачной перегородки, перекрывающей выходное отверстие отражателя, использован призматический рассеиватель, а оптические осевые линии пучков светодиодов установлены вертикально относительно плоскости корпуса.

Достижению результата способствует и то, что светодиоды установлены горизонтально на торцах прямоугольного корпуса с направлением оптических осевых линий пучков навстречу друг другу вдоль большей стороны корпуса между отражателем и рассеивателем, выполняющих функцию стенок световода.

Цель достигается также тем, что защитная каркасная сетка с внутренней стороны снабжена светоотражающим покрытием.

Полезный результат получается и тогда, когда применены светодиоды, излучающие в различных диапазонах видимой области спектра, например, в диапазоне 380-520 нм.

Наиболее предпочтительные варианты исполнения устройства согласно предлагаемому изобретению показаны на чертежах.

Фиг.1. Вариант оптической схемы осветительного плафона с равномерным расположением светодиодов по окружности отражателя.

Фиг.2. Вариант оптической схемы осветительного плафона с равномерным расположением светодиодов по окружности отражателя, оптические осевые линии которых направлены на противоположную сторону отражателя в промежуток между двумя соседними диафрагмированными отверстиями.

Фиг.3. Вариант оптической схемы осветительного плафона с компактным расположением светодиодов с одной стороны отражателя.

Фиг.4. Поперечное сечение одного из вариантов конструкции осветительного плафона с рассеивателем.

Фиг.5. Продольное сечение варианта конструкции осветительного плафона прямоугольной формы.

Фиг.6. Поперечное сечение варианта конструкции осветительного плафона с купольным стеклянным рассеивателем.

Фиг.7. Вид сверху на часть конструкции осветительного плафона, изображенного на фиг.6.

Показанная на фиг.1 оптическая схема осветительного плафона состояла из равномерно расположенных светодиодов 1-4 по внешней границе отражателя 5. Плоскость 6 проходила через осевую линию оптического пучка и линию, соединяющую центр отражателя с телом свечения светодиода. Угол наклона плоскости 6 к плоскости отражателя 5 обозначен α. Светодиоды размещены с внешней стороны отражателя 5. Их излучение проходило через диафрагмированные отверстия (показаны стрелками на фиг.1) 7, 8, 9 и 10, проделанные в отражателе 5. Отверстия 7-10 являлись диафрагмированными, поскольку могут быть круглыми, эллиптическими или любой другой формы и разных размеров, позволяющими формировать пучок (т.е. кривую силы света светодиода), экранируя боковые лучи.

На фиг.2 изображен вариант оптической схемы осветительного плафона, в котором оптические осевые линии пучков светодиодов направлены в точки, лежащие на поверхности отражателя, купольного или плоского рассеивателей, на равных расстояниях от двух соседних диафрагмированных отверстий. Сами светодиоды 1-4 расположены в промежутке между отражателем и корпусом 11 плафона. Углы расходимости пучков светодиодов обозначены 2Θ, а точки, лежащие на равных расстояниях между двумя соседними диафрагмированными отверстиями, обозначены 12-15.

Вариант оптической схемы с компактным расположением светодиодов в одном месте с внешней стороны отражателя иллюстрируется на фиг.3, где угол расходимости пучков обозначен 2Θ. Заметно небольшое наложение пучков излучения друг на друга. Для создания равномерного светового потока, выходящего из плафона, необходимо использовать диффузный отражатель 5.

На фиг.4 изображено поперечное сечение конструкции осветительного плафона с диффузным рассеивателем 12 куполообразной формы. Сверху рассеивателя размещена защитная каркасная решетка 13, выполненная из металла или пластмассы. Излучение 19 от светодиодов попадало на купольный рассеиватель 12, внешняя поверхность которого покрыта диффузным покрытием, и выходило из прибора в разных направлениях 14. Под отражателем справа и слева от осевой линии плафона размещены преобразователи 16 и 17 электрического тока и монтажные пластины 16 и 17 для электрического монтажа светодиодов.

Продольное сечение конструкции осветительного плафона прямоугольной формы показано на фиг.5. Светодиоды 1 и 2 были расположены горизонтально. Их излучение 19 проходило на рассеиватель сразу от светодиодов или после отражения от плоского отражателя 5. Благодаря светодиоду, образованному отражателем и рассеивателем, свет более равномерно выходил из рассеивателя. После рассеивателя 12 плоской формы лучи 14 выходили в окружающее плафон пространство. Преобразователь электрического тока 15 размещался под отражателем. С внутренней стороны на защитную каркасную решетку 13 было нанесено светоотражающее покрытие 20.

На фиг.6 дано поперечное сечение варианта конструкции осветительного плафона с купольным рассеивателем 12, а на фиг.7 изображен вид сверху на часть конструкции осветительного плафона с защитной каркасной решеткой 13, имеющей с внутренней стороны светоотражающее покрытие 20. Преобразователь электрического тока находился в отсеках 15 и 18, расположенных под отражателем.

Работа указанных вариантов конструкции осветительного плафона осуществлялась следующим образом. При включении его в бортовую сеть бронетранспортера напряжением 27 В или автомашины напряжением 24 В в зависимости от числа светодиодов и параллельным или последовательным их электрическим соединением преобразователь электрического тока выдавал нужное напряжение. Излучение светодиодов попадало на диффузный отражатель и выходило через прозрачное стекло, или пластмассовое окно, или рассеиватель.

Отражающее покрытие на внутренней стороне защитной каркасной решетки помогало перераспределять свет в дальние верхние углы кабины транспортного средства.

Светодиоды с горизонтальным расположением их оптических осевых линий частично светили на отражатель, а частично - на рассеиватель. Излучение от отражателя выходило наружу, пройдя через рассеиватель. Тем самым улучшалась равномерность распределения света, выходящего из плафона.

Равномерность освещения плафоном внутреннего помещения увеличивалась также за счет светодиодного эффекта в прямоугольном плафоне. Светодиод состоял из плоского отражателя 5 (фиг.5) и плоского рассеивателя 12, между которыми имелся небольшой воздушный зазор. Излучение от светодиодов, которое попадало на рассеиватель, частично выходило наружу, а часть возвращалось на отражатель. Тем самым осуществлялся светодиодный эффект, улучшая равномерность засветки.

Литература

1. Авт. свид №1638443 А1, СССР. Осветительный прибор (Кл. F 21 S 1/00. Опубл. 30.03.91. Бюл. изобр. №12) / Куреев А.И., Ващенко А.Ф. и Сандурский В.В.

2. Patent №5565839, USA. Battery-powered, portable flashing superluminescent light-emitting diode safety warning light (Cl. 340/331. Publ. 15.10.1996)/Poss G.T.

3. Patent №2713747, France. Dispositif lumineux de signalisation (C1. F 21 Q 3/00. Publ. 07.12.1993) / Valancogne J.-P.

Устройство относится к области светотехники и предназначено для освещения небольших помещений, кабин автомашин и кабин бронетанковой техники. Техническим результатом изобретения является создание осветительного плафона на светодиодах с более равномерным светораспределением и увеличенной эффективностью. В осветительном плафоне на светодиодах из прочного материала с преобразователем электрического тока, монтажной пластиной со светодиодами, перекрытым прозрачной перегородкой и внешней каркасной решеткой, отражатель снабжен диафрагмированными отверстиями для прохода излучения светодиодов, облучения поверхностей отражателя и прозрачной перегородки. Плоскость, проходящая через осевую линию пучка каждого светодиода и линию, соединяющую центр отражателя с телом свечения светодиода, наклонена к плоскости корпуса под углом α, выбранном в пределах -π/2≤α≤+π/2. Светодиоды равномерно размещены по окружности корпуса. 6 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Осветительный плафон на светодиодах, содержащий корпус из прочного материала с размещенными в нем преобразователем электрического тока, монтажной пластиной со светодиодами, оптические осевые линии пучков излучения которых наклонены под углом к плоскостям корпуса и вставленного в него отражателя, чье выходное отверстие перекрыто прозрачной перегородкой и внешней над ней защитной каркасной решеткой, отличающийся тем, что отражатель снабжен диафрагмированными отверстиями для прохода излучения светодиодов, облучения поверхностей отражателя и прозрачной перегородки, причем плоскость, проходящая через осевую линию пучка каждого светодиода и линию, соединяющую центр отражателя с телом свечения светодиода, наклонена к плоскости корпуса под углом α, выбранном в пределах -π/2≤α≤+π/2.2. Осветительный плафон на светодиодах по п.1, отличающийся тем, что светодиоды равномерно размещены по окружности корпуса, осевые линии их пучков направлены в точки, лежащие на внутренней поверхности плафона на равных расстояниях от двух соседних диафрагмированных отверстий, а число светодиодов выбрано из условия, что сумма диаметров пятен засветки внутренней поверхности плафона не меньше длины его окружности.3. Осветительный плафон на светодиодах по п.1, отличающийся тем, что светодиоды смонтированы внутри корпуса плафона рядом друг с другом с углом 2Θ между горизонтальным направлением оптических осевых линий их пучков, равным полному углу расходимости пучка, а их число n равно π/2Θ.4. Осветительный плафон на светодиодах по п.1, отличающийся тем, что в качестве прозрачной перегородки, перекрывающей выходное отверстие отражателя, использован призматический рассеиватель, а оптические осевые линии пучков светодиодов установлены вертикально относительно плоскости корпуса.5. Осветительный плафон на светодиодах по п.1, отличающийся тем, что светодиоды установлены горизонтально на торцах прямоугольного корпуса с направлением оптических осевых линий пучков навстречу друг другу вдоль большей стороны корпуса между отражателем и рассеивателем, выполняющих функцию стенок световода.6. Осветительный плафон на светодиодах по пп.1-5, отличающийся тем, что защитная каркасная решетка с внутренней стороны снабжена светоотражающим покрытием.7. Осветительный плафон на светодиодах по пп.1-6, отличающийся тем, что применены светодиоды, излучающие в различных диапазонах видимой области спектра, например в диапазоне 380÷520 нм.