СВЕТОМАСКИРОВОЧНАЯ ФАРА НА СВЕТОДИОДАХ Российский патент 2005 года по МПК F21S8/10 

Предлагаемое изобретение относится к светотехнике, в частности к световым приборам, таким как многоцелевые светомаскировочные фары на светодиодах, устанавливаемые на транспортных средствах. Подобные фары генерируют видимое, желтое или инфракрасное (ИК) излучение ближнего и дальнего действия, т.е. с широким, узким и комбинированным пучком излучения, а также маскировочное синее, сине-голубое или сине-зеленое излучение с узким пучком (5-6°) в вертикальной плоскости и широким пучком излучения (25-30°) в горизонтальной плоскости.

Известна фара [1] для многоцветного освещения, содержащая корпус с собранными в нем источником света в виде лампы накаливания, цветными светофильтрами и электромеханическим устройством, изменяющим положения светофильтров.

Недостатки аналога обусловлены низкой эффективностью, сложностью конструкции и необеспеченностью светомаскировки.

Известна фара [2] со светомаскировочной насадкой, содержащая корпус с собранным в нем параболлоидным отражателем, в фокусе которого установлена лампа накаливания, и рассеивателем, перекрывающим выходное отверстие фары. На указанное отверстие устанавливается откидывающаяся маскировочная насадка с крышкой и блендой с протяженными горизонтальными щелями для выхода маскировочного излучения, перекрытыми синим светофильтром.

Недостатки аналога связаны с низкой эффективностью лампы накаливания, большими потерями излучения на фильтре и на крышке фары, невозможностью дистанционного управления условиями маскировки, т.к. требуется ручное откидывание крышки для переключения маскировочного излучения на основное излучение фары.

Известен световой прибор на светодиодах [3], содержащий собранный в корпусе оптический модуль на светодиодах с параллельными, оптическими осями с преобразователем питающей сети и средствами токоподвода, перекрытый плоской ячеистой линзой Френеля. В фокусе каждой ячейки линзы установлено светящее тело светодиода.

Недостатки прототипа обусловлены отсутствием средств обеспечения маскировочного пучка другой области спектра излучения (синего, сине-зеленого и т. п.) по сравнению с излучением основного модуля (белое или ИК-излучение). В противопоставляемом приборе не обеспечивается также возможность дистанционного управления шириной пучка и цветом излучения.

Целью предлагаемого изобретения является обеспечение эффективной светомаскировки, улучшение светотехнических параметров и расширение функциональных возможностей фары.

Поставленная цель достигается тем, что в светомаскировочной фаре на светодиодах, содержащей основной оптический модуль на светодиода белого, желтого или ближнего ИК-излучения с оптическими осями, обращенными к выходному отверстию фары, преобразователь питающей сети, собранные в корпусе, и установленную на корпусе светомаскировочную насадку с блендой и по меньшей мере одной горизонтальной щелью для выхода излучения, в вышеуказанном корпусе фары дополнительно установлены один, два или более модулей на светодиодах с более широким пучком излучения, а также сопряженные с блендой одна, две или более параллельных между собой линеек на светодиодах синего, сине-голубого или сине-зеленого цвета излучения с оптическими осями, ориентированными под углом в пределах 2÷5° ниже горизонтальной плоскости, причем линейки и модули светодиодов подключены к преобразователям или непосредственно к питающей сети с возможностью автономного дистанционного включения и функционирования.

Цель достигается также тем, что линейки на светодиодах выполнены в форме протяженных многоугольных электроизоляционных плат, например печатных плат, собранных в верхней части корпуса параллельно между собой и со светодиодами, установленными и распаянными на обращенных к выходному отверстию фары и бленде сторонах многоугольника с оптическими осями, перпендикулярными указанным сторонам.

Поставленная задача достигается также тем, что по крайней мере часть светодиодов основного модуля на светодиодах с параллельными оптическими осями со стороны выходного отверстия фары перекрыта ячеистой линзой Френеля с прямым несущим слоем, в фокусе каждой ячейки которой располагается светящее тело светодиода.

Цель достигается и тем, что корпус светомаскировочной фары в поперечном сечении имеет близкую к прямоугольной круглую или овальную форму, а светомаскировочная насадка по крайней мере частично повторяет форму указанного сечения.

Наиболее предпочтительный вариант исполнения устройства согласно предлагаемому изобретению показан на чертежах.

Фиг.1. Светомаскировочная фара на светодиодах для транспортных средств. Вид сбоку, в разрезе.

Фиг.2. То же, вид спереди, без светомаскировочной насадки и защитного стекла.

Фиг.3. То же, что и на фиг.2, сечение А - А.

Фиг.4. Блок-схема подключения модулей и линеек на светодиодах к блоку управления режимами работы фары.

Представленная на фиг.1÷3 светомаскировочная фара на светодиодах для транспортных средств выполнена в корпусе 1 с перекрывающим выходное отверстие фары защитным стеклом 2, установленным и герметизированным уплотнением 3 в оправке 4.

В корпусе 1 собраны основной оптический модуль 5 на светодиодах 6 белого, желтого или ближнего ИК-излучения с двойным углом рассеяния 2θ_0,5≈25-30°. Целесообразно при этом использовать относительно мощные светодиоды (≈1,5÷2 Вт), требующие применения индивидуального теплоотвода, поэтому они монтируются на массивном стакане-радиаторе 7, находящемся в тепловом контакте со стенками корпуса фары. Токоведущие выводы 8 светодиодов, изолированные кембриками, распаяны на печатной плате 9. Светодиоды 6 основного модуля шунтированы стабилитронами 10. Здесь же в стакане-радиаторе 7 на плате 9 собран электронный преобразователь 11 питающей сети, обеспечивающий питание фары от бортового источника или генератора напряжения 12, 28 или 48 В и тока до 1,2 А для транспортных средств.

Светодиоды 6 основного модуля 5 собраны на донышке стакана-радиатора 7 с параллельными оптическими осями в узлах прямоугольной координатной сетки таким образом, что их светящие тела О' располагаются в фокусах квадратных ячеек плоской ячеистой линзы Френеля 13 с прямым несущим слоем, установленной на стойках 12, которая перекрывает излучение каждого светодиода в угле 25-30° со стороны перекрытого защитным стеклом 2 выходного отверстия корпуса 1 фары. Оптические оси светодиодов О'-О' совпадают с оптическими осями ячеек френелевской линзы 13.

В корпусе 1 фары установлены также дополнительные оптические модули 14 и 15 (см. фиг.1 и 2), собранные на аналогичных светодиодах 6, обеспечивающие без френелевской линзы более широкие пучки излучения. Указанные светодиоды 6 так же, как и в основном модуле, монтируются на радиаторах 16 и 17, находящихся в тепловом контакте со стенками корпуса 1. Токоведущие выводы 18 светодиодов 6 дополнительных модулей распаяны на печатных платах 19, шунтированы стабилитронами (не показано) и подключены к преобразователю питающей сети.

На верхней части корпуса 1 фары установлена светомаскировочная насадка 20 с блендой 21, в которой фигурной перегородкой 22 выполнены по меньшей мере одна горизонтальная щель 23 для выхода излучения.

Внутри верхней части корпуса 1 фары дополнительно установлены одна, две или более параллельных между собой линеек 24 и 25 (см. фиг.1, 2, 3) на светодиодах 26 с углом рассеяния 2θ_0,5≈5-6° синего, сине-голубого или сине-зеленого цвета излучения. Оптические оси O₁-O₁ и O₂-O₂ светодиодов 26 разделены перегородкой 22 и направлены соответственно на щель 23 и в отверстие 27 нижней части бленды 21 под углом в вертикальной плоскости в пределах α_В=2÷5° относительно и ниже горизонтальной плоскости, параллельной оптической оси O-O фары, сопряженной с ней насадки, а также оптических осей основного 5 и дополнительных 14 и 15 модулей. Это достигается разворотом линеек 24 и 25 со светодиодами 26 на указанный угол за счет выполнения их в форме (см. фиг.3) протяженных многоугольных электроизоляционных, например печатных плат, собранных через скошенные проставки 28 на кронштейнах 29 в верхней части корпуса 1 параллельно между собой. Светодиоды 26 имеют двойной угол рассеяния 2θ_0,5=5-6°, установлены донышком и распаяны на обращенных к выходному отверстию фары и бленды 21 (см. фиг.1) сторонах многоугольников (многоугольных линеек-плат) 24 и 25 с оптическими осями O₁-O₁ и O₂-O₂, перпендикулярными указанным сторонам. На стороне центральной части многоугольной линейки-платы 24 собраны пять светодиодов 26, оптические оси которых перпендикулярны ей и параллельны оптической оси O-O фары (см. фиг.3).

При этом по три светодиода 26, располагаемых на сторонах многоугольника на противоположных концах линейки-платы 24, имеют ориентацию оптических осей O₁', O₂' и О₃' (см. фиг.3), развернутую относительно оптической оси O-O фары соответственно на 2, 5°, 5° и 7,5°.

Аналогично развернуты оптические оси O₄' и O₅' двух пар светодиодов 26 на концах нижней линейки-платы 25 соответственно на 10° и 12, 5° (см. фиг.3).

За счет точного разворота оптических осей светодиодов с узким углом рассеяния излучения на многоугольных линейках-платах 24 и 25 обеспечивается расширение формируемого линейками пучка излучения в горизонтальной плоскости от 5-6° до 25-30°, обеспечивая возможность светомаскировочного освещения в вертикальной плоскости в углах 5-6° и в горизонтальной плоскости в углах 25-30°.

Корпус 1 светомаскировочной фары в поперечном сечении имеет близкую к прямоугольной, круглую или овальную форму, а светомаскировочная насадка 20, охватывающая верхнюю часть корпуса по крайней мере частично повторяет форму указанного сечения.

Основной оптический модуль 5, дополнительные модули на светодиодах 14 и 15, а также линейки 24 и 25 на светодиодах подключены к соответствующим преобразователям 11 и 30 питающей сети 31 (см. фиг.1 и 4) или непосредственно к питающей сети 31 через ограничивающие ток резисторы, а также через коммутатор 32 к пульту управления 33, установленному у водителя транспортного средства, обеспечивающим автономное дистанционное включение, управление видом излучения фары (режим полного или маскировочного освещения) и функционирование.

Работа светомаскировочной фары транспортного средства осуществляется следующим образом.

При включении с пульта управления 33 через коммутатор 32 основного оптического модуля 5 (см. фиг.4) фара генерирует в зависимости от установленных в модуле светодиодов белое, желтое или ИК-излучение в узком круглосимметричном пучке с углом рассеяния α^У _0,1≅6-8°. Включение дополнительных модулей 14 и 15 совместно с модулем 5 обеспечивает формирование комбинированного пучка излучения с углом рассеяния α^К _0,1≅30°.

Включение только дополнительных модулей 14 и 15 формирует широкий пучок излучения α^Ш _0,1≅30°.

При выключенных модулях 5 и 14, 15 включается маскировочное освещение линеек светодиодов 24 и 25, формирующих световой пучок с углом рассеяния в вертикальной плоскости α^В _0,1≅5-6° и в горизонтальной плоскости α^Г _0,1≅30°. При этом максимум излучения пучков O₁O₁ и O₂O₂ наклонен относительно и ниже горизонтальной плоскости на угол α_В≅2-5°.

Наряду с очевидным расширением функциональных возможностей фары обеспечивается высокая эффективность светомаскировки за счет применения светодиодов с узким пучком излучения в вертикальной плоскости в сочетании с особенностями бленды насадки, перекрывающей "хвосты" излучения светодиодов в заданных углах.

Во всех режимах функционирования существенно улучшены светотехнические характеристики фары по сравнению с фарами на лампах накаливания за счет селективного излучения светодиодов, исключающих применение светофильтров, и более высокой светоотдачи.

ЛИТЕРАТУРА

1. Заявка ФРГ №3837732 А1, кл. F 21 P 5/02, F 21 V 9/08. Опубл. 10.05.90 г.

2. Фара видимого света со светомаскировкой ФГ127. ТУ 37.003.749-76.

3. Пат. РФ №2202731, кл. F 21 V 5/00, Опубл. 20.04.2004 г. Бюл. №11.

Изобретение относится к светомаскировочным фарам на светодиодах для применения на транспортных средствах. Фара содержит основной и дополнительные оптические модули на светодиодах, генерирующих белое, желтое или ближнее ИК-излучение с узким и широким пучком излучения соответственно, а также светомаскировочную насадку с блендой, сопряженной с одной или более параллельными между собой линейками на светодиодах синего, сине-голубого или сине-зеленого цвета излучения с оптическими осями, ориентированными под углом в пределах 2÷5° ниже горизонтальной плоскости. Линейки и модули подключены к электронным преобразователям или непосредственно к питающей сети с возможностью автономного дистанционного включения и функционирования. Линейки выполнены в форме протяженных многоугольных печатных плат со светодиодами. Светодиоды основного модуля перекрыты линзой Френеля, в фокусе каждой ячейки которой установлено светящее тело светодиода. Технический результат - обеспечение эффективной светомаскировки, улучшение световых параметров, расширение функциональных возможностей. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Светомаскировочная фара на светодиодах, содержащая основной оптический модуль на светодиодах белого, желтого или ближнего ИК-излучения с оптическими осями, обращенными к выходному отверстию фары, преобразователь питающей сети, собранные в корпусе, и установленную на нем светомаскировочную насадку с блендой и по меньшей мере одной горизонтальной щелью для выхода излучения, отличающаяся тем, что в корпусе фары дополнительно установлены один, два или более модулей на светодиодах с более широким пучком излучения, а также сопряженные с блендой одна, две или более параллельных между собой линеек на светодиодах синего, сине-голубого или сине-зеленого цвета излучения с оптическими осями, ориентированными под углом в пределах 2÷5° ниже горизонтальной плоскости, причем линейки и модули светодиодов подключены к соответствующим преобразователям или непосредственно к питающей сети с возможностью автономного дистанционного включения и функционирования.2. Светомаскировочная фара на светодиодах по п.1, отличающаяся тем, что линейки на светодиодах выполнены в форме протяженных многоугольных электроизоляционных плат, например печатных плат, собранных в верхней части корпуса параллельно между собой и со светодиодами, установленными и распаянными на обращенных к выходному отверстию фары и бленды сторонах многоугольника с оптическими осями, перпендикулярными указанным сторонам.3. Светомаскировочная фара на светодиодах по п.1, отличающаяся тем, что по крайней мере часть светодиодов основного модуля на светодиодах с параллельными оптическими осями со стороны выходного отверстия фары перекрыта ячеистой линзой Френеля с прямым несущим слоем, в фокусе каждой ячейки которой располагается светящее тело светодиода.4. Светомаскировочная фара на светодиодах по п.1, отличающаяся тем, что корпус ее в поперечном сечении имеет близкую к прямоугольной, круглую или овальную форму, а светомаскировочная насадка по крайней мере частично повторяет форму указанного сечения.