СВЕТИЛЬНИК СВЕТОДИОДНЫЙ Российский патент 2014 года по МПК F21S8/00 

Изобретение относится к осветительным устройствам и может быть использовано в качестве стационарного светодиодного светильника внутреннего освещения массового применения.

Заявленный светильник может быть встраиваемым в потолки, в частности в навесные потолки помещений.

Использование светодиодов в качестве источников света обеспечивает низкое энергопотребление, а также малые габаритные размеры изделия, что делает светодиодные светильники востребованными на современном рынке. Одним из важнейших преимуществ светодиодных светильников является возможность фокусировать и направлять световой поток в нужном направлении.

В настоящий момент существует необходимость установки дополнительного освещения на рабочих местах для выполнения точечных работ, что увеличивает электропотребление и затраты на дополнительное осветительное оборудование. Также в условиях освещения складских помещений существует необходимость в изменении кривой силы света (КСС) в зависимости от их загруженности, а именно в условиях складирования в помещениях с узкими проходами между стеллажами и их полной загруженности под потолок существует необходимость в создании узконаправленной диаграммы кривой силы света, при малой же загруженности существует необходимость в создании широкой диаграммы для обеспечения более равномерного освещения объектов. На сегодняшний день предлагаемые на рынке светильники не позволяют производить адаптацию КСС на месте.

Известен светодиодный светильник (варианты) (патент RU №98542, МПК F21S14/00, опубл. http://www.fips.ru/cdfi/fips.dll?ty=29&docid=98532&cl=9&path=http://195.208.85.248/Archive/PAT/2010FULL/2010.10.20/DOC/RUNWU1/000/000/000/098/532/document.pdf" \o "Официальная публикация в формате PDF" \t "_blank), содержащий корпус из теплопроводного материала, закрытый панелью из светопрозрачного материала, в котором установлены печатная плата со светодиодами и блок управления.

Известен светодиодный светильник (патент RU №114124, МПК F21S4/00, опубл. http://www.fips.ru/cdfi/fips.dll?ty=29&docid=114124&cl=9&path=http://195.208.85.248/Archive/PAT/2012FULL/2012.03.10/DOC/RUNWU1/000/000/000/114/124/document.pdf" \o "Официальная публикация в формате PDF" \t "_blank), содержащий скрепленные друг с другом и с основанием радиаторные пластины, образующие теплораспределительную поверхность и смонтированный на основании светодиодный модуль, содержащий плату со светодиодами и линзой.

Известен светильник светодиодный (патент RU №112446, МПК F21L4/00, опубл. http://www.fips.ru/cdfi/fips.dll?ty=29&docid=112341&cl=9&path=http://195.208.85.248/Archive/PAT/2012FULL/2012.01.10/DOC/RUNWU1/000/000/000/112/341/document.pdf" \o "Официальная публикация в формате PDF" \t "_blank), содержащий корпус-рассеиватель, крышку, печатную плату со светодиодами и электронной схемой управления ими, и линзы, внутренняя активная поверхность корпуса-рассеивателя содержит по меньшей мере одну коллиматорную линзу, имеющую форму конуса с радиусной боковой стенкой и усеченную в основании до правильного шестиугольника.

Известен светильник (патент RU №102749, МПК F21L4/00, опубл. 10.04.2011 г.), содержащий теплопроводную прокладку, печатную плату с установленными светодиодами и прозрачную панель с линзами, к печатной плате, выполненной в виде сплошной пластины, приложена теплопроводная прокладка; крышка выполнена в виде прозрачной панели с двояковыпуклыми, плосковыпуклыми, вогнуто-выпуклыми, двояковогнутыми, плосковогнутыми, выпукло-вогнутыми линзами, соосными со светодиодами.

Известен светодиодный потолочный светильник (патент RU №112441, МПК F21S8/00, опубл. http://www.fips.ru/cdfi/fips.dll?ty=29&docid=112341&cl=9&path=http://195.208.85.248/Archive/PAT/2012FULL/2012.01.10/DOC/RUNWU1/000/000/000/112/341/document.pdf" \o "Официальная публикация в формате PDF" \t "_blank), ближайший по технической сущности к заявляемому устройству и принятый за прототип, содержащий корпус с закрепленной в нем печатной платой, на которой размещены светоизлучающие диоды, первичную оптическую систему и вторичную оптическую систему.

Однако известные светильники не позволяют произвольно изменять кривую силы света в зависимости от потребности в освещении помещений.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание светильника, позволяющего изменять диаграмму направленности (распределения) кривой силы света без демонтажа самого светильника или его частей.

Дополнительной задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является снижение габаритных размеров и веса изделия, а также упрощение его обслуживания и расширение диапазона применения.

Технический результат заключается в повышении эксплуатационных характеристик светильника за счет изменения кривой силы света.

Поставленная задача решается тем, что применена сложная оптико-механическая система, позволяющая без демонтажа самого светильника или его частей изменять кривую силы света.

Технический результат достигается тем, что в светильнике светодиодном, содержащем корпус с закрепленной в нем печатной платой, на которой размещены светодиоды, первичную оптическую систему и вторичную оптическую систему, новым является то, что светодиоды образуют сегменты, на которые непосредственно установлена первичная оптическая система, причем над ней расположена вторичная оптическая система, содержащая группы линз и установленная с возможностью радиального перемещения относительно оси светильника.

Светодиоды образуют три сегмента с углом 40^º и отстают друг от друга на угол 80^º.

Вторичная оптическая система содержит три группы линз.

Каждая группа линз вторичной оптической системы содержит три сегмента с углом 40^º , равноудаленных друг от друга.

Сегменты, входящие в группу линз вторичной оптической системы, содержат линзы одинаковой градусности, имеющие свой вид функции преломления.

Печатная плата и вторичная оптическая система имеют форму круга с одинаковым диаметром и расположены на одной оси.

Расстояние между первичной оптической системой и вторичной оптической системой минимально.

Вторичная оптическая система закреплена к корпусу посредством обода при помощи подвижного соединения.

По краю вторичной оптической системы нанесены позиционные метки.

В корпусе установлен электронный блок и шаговый двигатель, выходной вал которого с шестерней расположен на ободе вторичной оптической системы.

Вторичная оптическая система установлена с возможностью управления по беспроводному каналу связи или вручную.

Снизу вторичную оптическую систему закрывает защитный экран, выполненный из оптически прозрачного материала.

Первичная оптическая система установлена непосредственно на светодиоды и имеет вид одной линзы или системы линз, количество которых соответствует количеству светодиодов.

Печатная плата содержит один сегмент светодиодов, занимающих половину ее поверхности, при этом вторичная оптическая система содержит две группы линз, занимающих по половине ее поверхности.

Печатная плата содержит два сегмента светодиодов, занимающих две четверти от ее поверхности и расположенных в шахматном порядке, при этом вторичная оптическая система содержит четыре сегмента, объединенных в шахматном порядке в две группы линз.

Заявленное техническое решение поясняется фиг. 1-5.

На фиг. 1 представлен общий вид светильника с разрезом.

На фиг. 2 представлен фрагмент светильника, вид А.

На фиг. 3 представлен вид светильника снизу.

На фиг. 4 представлен вид светильника снизу, вид Б-Б.

На фиг. 5 представлен общий вид светильника.

Светильник светодиодный содержит корпус 1, в нижней части которого крепится печатная плата 2 круглой формы рабочей поверхностью вниз, на которой расположены светоизлучающие элементы (светодиоды).

В предпочтительном варианте воплощения светодиоды сгруппированы в три одинаковых угловых сегмента под углом 40^º относительно центра платы, расположены равноудаленно друг от друга, т.е. с шагом 80^º.

Непосредственно на светодиоды крепится первичная оптическая система 3, которая может быть в виде одной монолинзы, повторяющей форму платы, или множества линз, количество которых соответствует количеству светодиодов и крепится непосредственно на них.

Ниже, над первичной оптической системой 3 и на одной оси с печатной платой 2 расположена вторичная оптическая система (мультилинза) 4 круглой формы, с диаметром, равным диаметру печатной платы 2.

В предпочтительном варианте воплощения вторичная оптическая система состоит из девяти сегментов линз, объединенных по три группы по типу линз.

Все сегменты вторичной оптической системы 4 равны и выполнены под углом 40^º относительно центра вторичной оптической системы 4.

Сегменты каждой группы линз расположены равноудаленно друг от друга и имеют линзы одинаковой градусности.

Линзы, входящие в одну группу, имеют свой вид функции преломления.

Каждый сегмент вторичной оптической системы 4 по форме и размеру соответствует каждому сегменту светодиодов на печатной плате 2.

Расстояние между первичной оптической системой 3 и вторичной оптической системой 4 должно быть минимально.

Вторичная оптическая система 4 крепится к корпусу 1 при помощи подвижного соединения посредством обода для радиального перемещения относительно оси светильника.

По краю вторичной оптической системы 4 нанесены позиционные метки для определения угла поворота вторичной оптической системы 4.

По внешнему радиусу вторичной оптической системы 4 в соприкосновении с ободом установлен выходной вал 5 шагового двигателя с шестерней.

В корпусе 1 находится шаговый двигатель и электронный блок 6, предназначенный для управления работой светильника.

Управление вторичной оптической системой 4 может осуществляться по беспроводному каналу связи (с помощью пульта или компьютера) или вручную.

Вторичную оптическую систему 4 закрывает защитный экран, выполненный из оптически прозрачного материала.

В другом варианте воплощения печатная плата 2 может содержать один сегмент светодиодов, занимающих половину рабочей поверхности печатной платы 2. При этом вторичная оптическая система 4 будет содержать две группы линз, занимающих по половине рабочей поверхности вторичной оптической системы 4.

Также печатная плата 2 может содержать два сегмента светодиодов, занимающих две четверти от рабочей поверхности печатной платы 2 и расположенных в шахматном порядке. При этом вторичная оптическая система 4 будет содержать четыре сегмента, объединенных в шахматном порядке в две группы линз.

Далее печатная плата 2 и вторичная оптическая система могут содержать множество сегментов светодиодов и групп линз.

Работает устройство следующим образом.

Изначально сегменты светодиодов установлены строго над одной из групп линз вторичной оптической системы 4. При включении питания сигнал поступает на электронный блок 6, расположенный в корпусе 1. Электронный блок 6 преобразует входящий переменный ток в постоянный, который поступает на светодиоды, сегментировано расположенные на печатной плате 2. Все светодиоды одновременно загораются, создавая световой поток, который, проходя через первичную оптическую систему 3 и вторичную оптическую систему 4, усиливается и направляется в сторону освещаемой поверхности.

При возникновении необходимости изменения угла освещенности сигнал с помощью пульта или с компьютера поступает в электронный блок 6, который запускает шаговый двигатель, приводящий в действие выходной вал 5. Через зубчатую передачу шестерня производит поворот вторичной оптической системы 4 на один шаг до следующей позиционной метки и каждый сегмент одной группы линз вторичной оптической системы 4 встает строго над каждым сегментом светодиодов.

В предпочтительном варианте воплощения производится совмещение трех сегментов, входящих в одну группу линз, с тремя сегментами светодиодов.

Таким образом, геометрически совмещая сегменты вторичной оптической системы 4 строго с сегментами светодиодов, можно получить три вида функции преломления вторичной оптической системы 4, позволяющие в совокупности со светодиодами менять угол освещения и КСС.

Для дальнейшего изменения угла освещения перемещают вторичную оптическую систему 4 до следующей метки путем подачи нового сигнала в электронный блок 6.

Перемещение вторичной оптической системы 4 может производиться вручную путем поворота вторичной оптической системы 4 до характерного щелчка, происходящего в момент перемещения вторичной оптической системы 4 до следующей метки.

Управление работой светильника происходит следующим образом.

При подаче питания на драйвер, находящийся в электронном блоке 6, запускается микроконтроллерная система управления, которая состоит из импульсного источника питания, шагового двигателя, микроконтроллера и блока беспроводного канала связи по протоколу ZigBee.

Микроконтроллерная система работает по следующему алгоритму (отсчет начинается с момента подачи напряжения):

1. Инициализация микроконтроллера (настройка портов ввода/вывода и периферийных модулей).

2. Инициализация блока беспроводного канала связи (настройка портов ввода/вывода, периферийных модулей, запуск ШИМ с последними сохраненными значениями, поиск сети, вхождение в сеть).

3. Инициализация позиции вторичной оптической системы 4 (поиск стартовой позиции, установка последнего сохраненного положения). При коммутации обмоток шестерня на выходном валу 5 шагового двигателя через зубчатую передачу производит вращение вторичной оптической системы 4.

4. Ожидание команды по беспроводному протоколу.

5. При прохождении команды на регулировку яркости в блоке беспроводного канала связи корректируется значение ШИМ, тем самым корректируя выходной ток драйвера. Система переходит в режим ожидания новых данных.

6. При прохождении команды на регулировку позиции вторичной оптической системы 4 блок беспроводного канала связи передает эту команду по последовательному интерфейсу в микроконтроллер. В микроконтроллере производится обработка команды и производится корректировка позиции вторичной оптической системы 4 посредством коммутации микроконтроллером обмоток шагового двигателя. При коммутации обмоток шестерня на выходном валу 5 шагового двигателя через зубчатую передачу производит вращение вторичной оптической системы 4. Во время вращения позиционные метки коммутируют компьютер, тем самым сообщая позиции вторичной оптической системы 4. При выставлении вторичной оптической системы 4 на заданную позицию происходит коммутация обмоток шагового двигателя. Последняя позиция вторичной оптической системы 4 немедленно сохраняется в энергонезависимую память микроконтроллера с последующей проверкой ее на корректность сохраненных данных. Система переходит в режим ожидания новых данных.

Заявляемый светильник позволяет обеспечить мощный поток света, достаточный для освещения промышленных и торговых помещений с возможностью произвольного изменения кривой силы света в зависимости от потребностей в ее изменении в данный момент времени без демонтажа светильника или его частей.

Также предлагаемая конструкция позволяет создать экономичный, с гарантированно большим сроком службы светильник внутреннего освещения.

Изобретение относится к осветительным устройствам. Технический результат заключается в изменении кривой силы света без демонтажа самого светильника или его частей. Светильник светодиодный содержит корпус с закрепленной в нем печатной платой со светодиодами, первичную оптическую систему и вторичную оптическую систему. Светодиоды образуют сегменты, на которые непосредственно установлена первичная оптическая система, причем над ней расположена вторичная оптическая система, содержащая группы линз и установленная с возможностью радиального перемещения относительно оси светильника. 13 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Светильник светодиодный, содержащий корпус с закрепленной в нем печатной платой, на которой размещены светодиоды, первичную оптическую систему и вторичную оптическую систему, отличающийся тем, что светодиоды образуют сегменты, на которые непосредственно установлена первичная оптическая система, причем над ней расположена вторичная оптическая система, содержащая группы линз и установленная с возможностью радиального перемещения относительно оси светильника.

2. Светильник по п.1, отличающийся тем, что светодиоды образуют три сегмента с углом 40^º и отстают друг от друга на угол 80^º.

3. Светильник по п.1, отличающийся тем, что вторичная оптическая система содержит три группы линз.

4. Светильник по п.1 или 3, отличающийся тем, что каждая группа линз вторичной оптической системы содержит три сегмента с углом 40^º, равноудаленных друг от друга.

5. Светильник по п.1, отличающийся тем, что печатная плата и вторичная оптическая система имеют форму круга с одинаковым диаметром и расположены на одной оси.

6. Светильник по п.1, отличающийся тем, что расстояние между первичной оптической системой и вторичной оптической системой минимально.

7. Светильник по п.1, отличающийся тем, что вторичная оптическая система закреплена к корпусу посредством обода при помощи подвижного соединения.

8. Светильник по п.1, отличающийся тем, что по краю вторичной оптической системы нанесены позиционные метки.

9. Светильник по п.7, отличающийся тем, что в корпусе установлен электронный блок и шаговый двигатель, выходной вал которого с шестерней расположен на ободе вторичной оптической системы.

10. Светильник по п.1, отличающийся тем, что вторичная оптическая система установлена с возможностью управления по беспроводному каналу связи или вручную.

11. Светильник по п.1, отличающийся тем, что снизу вторичную оптическую систему закрывает защитный экран, выполненный из оптически прозрачного материала.

12. Светильник по п.1, отличающийся тем, что первичная оптическая система установлена непосредственно на светодиоды и имеет вид одной линзы или системы линз, количество которых соответствует количеству светодиодов.

13. Светильник по п.1, отличающийся тем, что печатная плата содержит один сегмент светодиодов, занимающих половину ее поверхности, при этом вторичная оптическая система содержит две группы линз, занимающих по половине ее поверхности.

14. Светильник по п.1, отличающийся тем, что печатная плата содержит два сегмента светодиодов, занимающих две четверти от ее поверхности и расположенных в шахматном порядке, при этом вторичная оптическая система содержит четыре сегмента, объединенных в шахматном порядке в две группы линз.