СВЕТОДИОДНЫЙ ОПТИЧЕСКИЙ БЛОК Российский патент 2011 года по МПК F21S13/00 

Изобретение относится к светотехнике, а именно к светодиодным оптическим блокам, используемым в качестве источника света в световых приборах прожекторного типа, применяемым, преимущественно, для освещения железнодорожных междупутий.

Известны светодиодные оптические блоки, используемые в качестве источников света в световых приборах прожекторного типа, которые содержат зафиксированные на наружной поверхности объемного монтажного элемента светодиоды.

Так, например, известен светодиодный оптический блок [RU 11298], включающий оптическую элемент и взаимодействующую с указанным оптическим элементом светодиодную сборку, зафиксированную на внешней поверхности объемного монтажного элемента, имеющего форму усеченного шара. На плоском участке внешней поверхности монтажного элемента размещены светодиоды первой группы, зафиксированные таким образом, что их оптические оси параллельны и расположены нормально к поверхности указанного участка. На шарообразной поверхности монтажного элемента, образованной, в частности, набором параллельно расположенных дискообразных плат, зафиксированы светодиоды второй группы таким образом, что их оптические оси проходят через световой центр рассматриваемой оптической системы, а излучающие поверхности обращены к активной поверхности оптического элемента, выполненного, в частности, в виде параболического отражателя.

Рассматриваемый оптический блок является сложным по конструкции. Кроме того, рассматриваемое устройство обеспечивает прожекторное однонаправленное освещение, что может ограничить его применение там, где с помощью однонаправленного светового излучения не удается достигнуть требуемых характеристик освещенности.

Известен светодиодный оптический блок [RU 2158876], который выбран авторами в качестве ближайшего аналога. Указанное устройство включает светодиодную сборку, зафиксированную на внешней поверхности объемного монтажного элемента, выполненного в виде полого выпуклого усеченного многогранника, вписанного в поверхность шара таким образом, что его боковые грани перпендикулярны прямым, исходящим из центра шара. Указанный многогранник может быть выполнен, в частности, в виде совокупности сопряженных между собой основаниями полых правильных усеченных пирамид, вписанных в кривую поверхность шарового пояса. На плоском участке поверхности многогранника установлена первая группа светодиодов, зафиксированных таким образом, что их оптические оси ориентированы параллельно друг другу и расположены нормально к поверхности рассматриваемого участка. На каждой грани многогранника установлены один или более светодиодов второй группы, зафиксированных таким образом, что их оптические оси расположены перпендикулярно указанной грани и, соответственно, ориентированы в пространстве под углом по отношению к пространственному положению оптических осей светодиодов первой группы.

Рассматриваемый оптический блок обеспечивает круговую диаграмму направленности светового излучения в широком угловом диапазоне.

Однако данное устройство из-за сложной формы объемного монтажного элемента является сложным по конструкции.

Кроме того, с помощью рассматриваемого устройства, которое обеспечивает круговую диаграмму направленности, не всегда удается достигнуть требуемых характеристик освещенности. Так, например, указанное устройство не применимо в случае, когда необходимо, чтобы световые лучи от источника света, расположенного над освещаемой зоной, распространялись вдаль и вниз относительно места его расположения, что требуется обеспечить, в частности, при освещении железнодорожных междупутий.

Задачей заявляемого изобретения является упрощение конструкции устройства при обеспечении распространения световых лучей вдаль и вниз относительно места его расположения.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, в светодиодном оптическом блоке, включающем монтажный элемент, на внешней поверхности которого установлены первая группа светодиодов, зафиксированных на указанном монтажном элементе таким образом, что их оптические оси ориентированы параллельно друг другу, и вторая группа светодиодов, зафиксированных на указанном монтажном элементе таким образом, что их оптические оси ориентированы в пространстве под углом по отношению к пространственному положению оптических осей светодиодов первой группы, согласно изобретению монтажный элемент выполнен в виде панели, светодиоды первой группы зафиксированы на панели таким образом, что их оптические оси ориентированы нормально к поверхности панели, светодиоды второй группы зафиксированы на панели с помощью закрепленных на ней фиксаторов положения светодиодов таким образом, что их оптические оси в плоскости продольного сечения панели имеют угловое смещение вниз относительно положения оптических осей светодиодов первой группы.

В частном случае выполнения изобретения, по меньшей мере, у части светодиодов второй группы оптические оси в плоскости продольного сечения панели имеют отличающееся друг от друга угловое смещение вниз относительно положения оптических осей светодиодов первой группы.

В частном случае выполнения изобретения, по меньшей мере, часть светодиодов второй группы зафиксирована на панели с помощью закрепленных на ней фиксаторов положения светодиодов таким образом, что их оптические оси в плоскости поперечного сечения панели имеют угловое смещение относительно положения оптических осей светодиодов первой группы.

В частном случае выполнения изобретения, когда светодиодный оптический блок содержит светодиоды, оптические оси которых смещены в плоскости поперечного сечения панели относительно положения оптических осей светодиодов первой группы, по меньшей мере, у части светодиодов оптические оси имеют отличающееся друг от друга угловое смещение в плоскости поперечного сечения панели относительно положения оптических осей светодиодов первой группы.

Выполнение в заявляемом устройстве монтажного элемента, на котором зафиксированы светодиоды обеих групп, в виде панели способствует упрощению конструкции заявляемого устройства и обеспечению его компактности.

Благодаря наличию в заявляемом устройстве светодиодов первой группы, зафиксированных на панели таким образом, что излучаемые ими световые лучи распространяются нормально к поверхности панели, обеспечивается однонаправленное распространение указанных световых лучей вдаль относительно места расположения заявляемого устройства.

Благодаря наличию в заявляемом устройстве светодиодов второй группы, зафиксированных на панели с помощью закрепленных на ее поверхности фиксаторов положения светодиодов таким образом, что излучаемые ими световые лучи в плоскости продольного сечения панели имеют угловое смещение вниз относительно положения оптических осей светодиодов первой группы, обеспечивается распространение указанных световых лучей вниз относительно места расположения заявляемого устройства.

При этом вид диаграммы направленности светового излучения заявляемого устройства в плоскости продольного сечения панели (в вертикальной плоскости) зависит от величины углового смещения вниз световых лучей, излучаемых светодиодами второй группы. Таким образом, в заявляемом устройстве, задавая величины указанного углового смещения вниз световых лучей, можно получать угловое распределение света в вертикальной плоскости, в наибольшей степени соответствующее заданным характеристикам освещенности.

Фиксация светодиодов второй группы на панели в требуемом положении достигается путем размещения указанных светодиодов на фиксаторах положения светодиодов, закрепленных на поверхности панели, в качестве которых могут быть применены простые конструктивные детали.

Так, например, в качестве фиксаторов положения светодиодов могут быть использованы пластины, скрепленные в нижней части с поверхностью панели и установленные наклонно к ее поверхности. При этом фиксация светодиодов второй группы в требуемом положении осуществляется путем размещения их на установочной поверхности пластин, в качестве которой выбрана поверхность, нормаль к которой имеет в плоскости продольного сечения панели угловое смещение вниз относительно нормали к поверхности панели.

В качестве фиксаторов положения светодиодов могут быть также использованы призматические держатели, каждый из которых имеет, по меньшей мере, одну установочную грань, расположенную наклонно к поверхности панели таким образом, что нормаль к поверхности указанной грани имеет в плоскости продольного сечения панели угловое смещение вниз относительно нормали к поверхности панели. При этом фиксация светодиодов второй группы в требуемом положении осуществляется путем размещения их на поверхности указанной установочной грани призматических держателей.

Таким образом, техническим результатом, достигаемым при использовании заявляемого устройства, является упрощение конструкции устройства при обеспечении распространения световых лучей вдаль и вниз относительно места его расположения.

В случае, когда, по меньшей мере, у части светодиодов второй группы оптические оси в плоскости продольного сечения панели имеют отличающееся друг от друга угловое смещение вниз относительно положения оптических осей светодиодов первой группы, расширяется диапазон, в котором может изменяться угловое световое распределение излучаемого заявляемым устройством света в вертикальной плоскости, зависящее от выбранных величин указанных угловых смещений. Соответственно, расширяется диапазон, в котором могут варьироваться световые характеристики заявляемого устройства.

В случае, когда, по меньшей мере, часть светодиодов второй группы зафиксирована на панели с помощью закрепленных на ее поверхности фиксаторов положения светодиодов таким образом, что их оптические оси относительно положения оптических осей светодиодов первой группы имеют угловое смещение в плоскости поперечного сечения панели (в горизонтальной плоскости), излучаемые указанными светодиодами световые лучи, которые в вертикальной плоскости распространяются вниз, имеют дополнительное боковое смещение в горизонтальной плоскости, влияющее на характер светового распределения в указанной плоскости. В частности, за счет указанного бокового смещения световые лучи в горизонтальной плоскости могут образовывать сходящиеся или расходящиеся световые пучки, определяющие ширину освещаемой нижней зоны.

В случае, когда, по меньшей мере, у части светодиодов второй группы оптические оси имеют отличающееся друг от друга угловое смещение в плоскости поперечного сечения панели относительно положения оптических осей светодиодов первой группы, расширяется диапазон, в котором может изменяться угловое световое распределение излучаемого заявляемым устройством света в горизонтальной плоскости, зависящее от выбранных величин указанных угловых смещений. Тем самым расширяется диапазон, в котором могут варьироваться световые характеристики заявляемого устройства.

Требуемое угловое смещение оптических осей светодиодов второй группы в двух плоскостях (в вертикальной и горизонтальной) может быть достигнуто за счет размещения их на фиксаторах, установочная поверхность которых наклонена соответствующим образом к поверхности панели и одновременно имеет соответствующее угловое смещение в плоскости, параллельной лицевой поверхности панели, относительно ее продольной оси.

Таким образом, заявляемое устройство позволяет с помощью зафиксированных на панели единичных светодиодов (вне зависимости от вида диаграмм направленности их светового излучения) обеспечивать распространение света вдаль и вниз относительно места расположения устройства и при этом получать диаграммы направленности светового излучения с различным угловым распределением света в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

На фиг.1 представлен чертеж общего вида заявляемого светодиодного оптического блока; на фиг.2 - то же в аксонометрии.

Устройство содержит панель 1, в частности, изготовленную из алюминия и имеющую, в частности, форму вытянутого в вертикальной плоскости прямоугольника. Устройство также содержит светодиоды 2 первой группы и светодиоды 3 второй группы (на черте соответствующей позицией обозначен один светодиод в каждой группе). Каждый светодиод 2 и 3, в частности, включает светоизлучающий кристалл (не обозначен), смонтированный на теплоотводящем пластинчатом основании с контактными площадками (не обозначено).

Светодиоды 2 установлены на лицевой поверхности панели 1 в верхней ее половине несколькими параллельными рядами, распределенными по указанной поверхности, и зафиксированы на ней таким образом, что их оптические оси ориентированы нормально к поверхности панели 1.

Светодиоды 3 размещены в нижней половине лицевой поверхности панели 1. При этом устройство содержит закрепленные на лицевой поверхности панели 1 фиксаторы 4 положения светодиодов (обозначены два фиксатора), на каждом из которых зафиксирован один или несколько светодиодов 3.

Фиксаторы 4, в частности, выполнены в виде плоских пластин, скрепленных нижней своей кромкой с поверхностью панели 1. Пластины 4 размещены по обе стороны относительно продольной оси панели 1 несколькими группами, расположенными одна под другой. При этом пластины 4 установлены наклонно по отношению к лицевой поверхности панели 1 и имеют угловое смещение в плоскости, параллельной лицевой поверхности панели 1, относительно ее продольной оси, обеспечивающее, в частности, ориентацию нижних кромок пластин 4 под острым углом к указанной оси в направлении сверху вниз.

Пластины 4 имеют неодинаковый угол наклона относительно лицевой поверхности панели 1, в частности, тем больший, чем ниже их местоположение на панели 1.

Пластины 4 имеют неодинаковое угловое смещение в плоскости лицевой поверхности панели 1 относительно ее продольной оси, в частности, чем ниже их местоположение на панели 1, тем под менее острым углом их нижние кромки ориентированы к продольной оси пластины 1 в направлении сверху вниз.

Светодиоды 3 помещены на нижней (установочной) поверхности пластин 4, нормаль к которой в плоскости продольного сечения панели 1 имеет угловое смещение вниз относительно нормали к лицевой поверхности панели 1. При этом светодиоды 3 зафиксированы таким образом, что их оптические оси расположены нормально к указанной поверхности пластин 4.

Пластины 4, на которых зафиксированы светодиоды 3, в частности, размещены в группах со сдвигом друг относительно друга по высоте пластины 1, обеспечивающим свободный выход излучаемых указанными светодиодами световых лучей без их пересечения.

Пластины 4 образованы, в частности, путем прорубки материала панели 1 по контуру, соответствующему боковым и верхней сторонам формируемых пластин, и отгиба прорубленных частей материала панели 1 наружу.

Устройство работает следующим образом.

При подаче электрического питания на светодиоды 2 и 3 они излучают световые лучи. При этом светодиоды 2 излучают световые лучи, ориентированные нормально к лицевой поверхности панели 1, образующие параллельный пучок, и обеспечивающие распространение света вдаль относительно места расположения светодиодного оптического блока. Светодиоды 3, зафиксированные с помощью пластин 4 на лицевой поверхности панели 1 указанным выше образом, излучают световые лучи, имеющие угловое смещение вниз в вертикальной плоскости относительно лучей, излучаемых светодиодами 2, и боковое смещение в горизонтальной плоскости, благодаря которому формируется расходящийся световой пучок, обуславливающий выход световых лучей за пределы панели 1 в указанной плоскости. При этом излучаемые светодиодами 3 световые лучи обеспечивают освещение расположенной внизу относительно места расположения заявляемого устройства зоны, размеры и характеристики освещенности которой определяются пространственным положением фиксаторов 4, на которых зафиксированы светодиоды 3.

Изобретение относится к светотехнике, а именно к светодиодным оптическим блокам, используемым в качестве источника света в световых приборах прожекторного типа, применяемым, преимущественно, для освещения железнодорожных междупутий. Задачей заявляемого изобретения является упрощение конструкции устройства при обеспечении распространения световых лучей вдаль и вниз относительно места его расположения. Светодиодный оптический блок включает монтажный элемент, выполненный в виде панели, на внешней поверхности которого установлены первая и вторая группы светодиодов. Светодиоды первой группы зафиксированы на панели таким образом, что их оптические оси ориентированы нормально к поверхности панели, а светодиоды второй группы зафиксированы на панели с помощью закрепленных на ней фиксаторов положения светодиодов таким образом, что их оптические оси в плоскости продольного сечения панели имеют угловое смещение вниз относительно положения оптических осей светодиодов первой группы. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Светодиодный оптический блок, включающий монтажный элемент, на внешней поверхности которого установлены первая группа светодиодов, зафиксированных на указанном монтажном элементе таким образом, что их оптические оси ориентированы параллельно друг другу, и вторая группа светодиодов, зафиксированных на указанном монтажном элементе таким образом, что их оптические оси ориентированы в пространстве под углом по отношению к пространственному положению оптических осей светодиодов первой группы, отличающийся тем, что монтажный элемент выполнен в виде панели, светодиоды первой группы установлены на лицевой поверхности панели в верхней ее половине и зафиксированы на панели таким образом, что их оптические оси ориентированы нормально к поверхности панели, светодиоды второй группы размещены в нижней половине лицевой поверхности панели и зафиксированы на панели с помощью закрепленных на ней фиксаторов положения светодиодов таким образом, что их оптические оси в плоскости продольного сечения панели имеют угловое смещение вниз относительно положения оптических осей светодиодов первой группы.

2. Светодиодный оптический блок по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, у части светодиодов второй группы оптические оси в плоскости продольного сечения панели имеют отличающееся друг от друга угловое смещение вниз относительно положения оптических осей светодиодов первой группы.

3. Светодиодный оптический блок по п.1 или 2, отличающийся тем, что, по меньшей мере, часть светодиодов второй группы зафиксирована на панели с помощью закрепленных на ней фиксаторов положения светодиодов таким образом, что их оптические оси в плоскости поперечного сечения панели имеют угловое смещение относительно положения оптических осей светодиодов первой группы.

4. Светодиодный оптический блок по п.3, отличающийся тем, что, по меньшей мере, у части светодиодов оптические оси имеют отличающееся друг от друга угловое смещение в плоскости поперечного сечения панели относительно положения оптических осей светодиодов первой группы.