СВЕТОИЗЛУЧАЮЩЕЕ ТЕЛО И СВЕТОДИОДНОЕ ОСВЕТИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, СОДЕРЖАЩЕЕ ТАКОЕ ТЕЛО Российский патент 2015 года по МПК F21V7/00 

Область техники

Изобретение относится к области полупроводниковой светотехники и предназначено для создания общего и местного освещения в помещениях.

Уровень техники

Осветительные устройства указанного назначения должны обеспечивать достижение требованиям по равномерности яркости и цветности поверхности излучения.

Наиболее распространенными вариантами решения этой задачи является рассеивание первичного или отраженного точечного излучения светодиодов

дисперсными элементами, внедренными в материал светопроводной пластины, либо расположенными на ее поверхности. Для этого используют дисперсные элементы, рассеивающие излучение и/или преобразующие длину волны излучения.

Известны осветительные устройства, содержащие светоизлучающее тело в виде светопроводной пластины, одна из граней которой является светоизлучающей поверхностью. В торце пластины установлены белые светодиоды, световой поток которых получен в результате смешения излучений трех основных цветов. При этом в теле пластины на ее тыловой поверхности выполнены оптически неоднородные элементы, обеспечивающие отражение и рассеяние первичного светового потока и направляющие его к светоизлучающей поверхности (US 7473022, KR10-20120066452, TWM 240529, DE 19935374, TW 201015023, CN 102129098, CN 101738670, KR 10-1253987).

Известно светодиодное осветительное устройство, содержащее светоизлучающее тело в виде клинообразной светопроводной пластины, одна из граней которой является светоизлучающей поверхностью; светодиоды, установленные в торце светопроводной пластины; отражающий слой, размещенный на противолежащей грани; средство преобразования излучения светодиодов, выполненное в виде смеси частиц люминофора, включенных в оптически прозрачное покрытие, нанесенное на светоизлучающие поверхности (JP 4765905 В2, МПК F21V 8/00, опубл. 07.09.2011).

Недостатком известного решения является пониженная яркость свечения выходной поверхности на участках, удаленных от источника излучения, а использование в покрытии красного люминофора в составе смеси вызывает поглощение люминесцентного излучения люминофоров с меньшей длиной волны.

Известно осветительное устройство, содержащее светоизлучающее тело в виде светопроводной пластины, имеющей светоизлучающую поверхность; источники излучения в виде светодиодов, размещенных на торцевой стороне упомянутой пластины; средство преобразования спектра излучения, выполненное в виде смеси люминофорных частиц, неравномерно размещенных в теле светопроводной пластины; отражающий слой, нанесенный на грани пластины, противолежащей светоизлучающей поверхности (DE 102011079907, МПК F21V 13/12, опубликовано 31.01.2013).

Также известен светильник плоский энергосберегающий, содержащий светоизлучающее тело в виде светопроводной пластины, имеющей светоизлучающую поверхность и тыловую поверхности, снабженную отражающим слоем; источники излучения в виде синих светодиодов, установленных у торцевой поверхности упомянутой светопроводной пластины; средства преобразования направления излучения, выполненные в виде элементов оптической неоднородности, созданных на тыловой стороне в теле светопроводной пластины; и средство преобразования спектра излучения, образованное смесью частиц люминофора, размещенных на поверхности светопроводной пластины (патент RU 95793, МПК F21V 7/04, опубликован 10.07.2010).

Известные решения позволяют получить теплые цветовые тона выходящего светового потока, но из-за поглощения красным люминофором излучения соседних частиц с меньшей длиной волны результирующий световой поток имеет пониженную интенсивность и неравномерную цветность.

Решение по патенту RU 95793 U1 совпадает с заявленным решением по большинству существенных признаков и выбрано в качестве прототипа.

Техническим результатом является улучшение свето-цветовых характеристик результирующего светового потока.

Раскрытие сущности изобретения

Сущность первого из заявленных независимых изобретений характеризуется следующей совокупностью признаков.

Светоизлучающее тело светодиодного осветительного устройства, содержащее светопроводную пластину, имеющую светоизлучающую поверхность и противолежащую ей тыловую поверхность; отражающий слой, размещенный на тыловой поверхности; мозаичное люминесцентное покрытие, нанесенное, по меньшей мере, на одной из упомянутых поверхностей светопроводной пластины, при этом каждый из элементов мозаичного люминесцентного покрытия образован частицами фотолюминофора одного цвета свечения, объединенными оптически прозрачным связующим материалом.

В качестве дополнительных признаков, уточняющих и развивающих заявленное решение, необходимо указать, что светоизлучающее тело может отличаться тем, что:

- на светоизлучающей поверхности светопроводной пластины нанесены элементы мозаичного люминесцентного покрытия, образованные частицами фотолюминофора желто-зеленого цвета свечения, а на тыловой поверхности светоизлучающей пластины нанесены элементы мозаичного люминесцентного покрытия, состоящие из частиц фотолюминофора красного цвета свечения;

- люминесцентное мозаичное покрытие нанесено на светоизлучающую поверхность светопроводной пластины, при этом каждый из элементов мозаичного люминесцентного покрытия образован частицами фотолюминофора желто-зеленого или красного цвета свечения; -на тыловой поверхности светопроводной пластины имеются элементы оптической неоднородности, форма и расположение которых позволяет регулировать количество отраженного светового излучения светодиодов;

- материал оптически прозрачного связующего для люминофорных частиц мозаичных элементов люминесцентного покрытия выбирают так, чтобы отношение коэффициентов преломления оптических сред удовлетворяло выражению: n1/n2<0,7, где:

n1 - коэффициент преломления материала светопроводной пластины,

n2 - коэффициент преломления оптически прозрачного связующего.

Сущность второго из заявленных изобретений, объединенных единым изобретательским замыслом, характеризуется следующей совокупностью признаков:

Светодиодное осветительное устройство, содержащее светоизлучающее тело, выполненное в виде светопроводной пластины, имеющей светоизлучающую поверхность и противолежащую ей тыловую поверхность, отражающий слой, размещенный на тыловой поверхности; светодиоды, излучающие в синей области спектра и/или светодиоды с цветовой температурой свыше 6000 К, размещенные у торцевой поверхности светопроводной пластины; мозаичное люминесцентное покрытие, нанесенное, по меньшей мере, на одной из упомянутых поверхностей упомянутой светопроводной пластины, при этом каждый из элементов мозаичного люминесцентного покрытия включает частицы фотолюминофора одного цвета свечения, объединенные оптически прозрачным связующим материалом; рассеивающее защитное стекло, размещенное на упомянутом мозаичном люминесцентном покрытии.

В качестве дополнительных признаков, уточняющих и развивающих заявленное светодиодное осветительное устройство, следует отметить следующие признаки:

- люминесцентное покрытие нанесено на светоизлучающую поверхность светопроводной пластины, при этом каждый из элементов люминесцентного покрытия образован частицами фотолюминофора желто-зеленого или красного цвета свечения;

- элементы мозаичного люминесцентного покрытия на светоизлучающей поверхности образованы частицами фотолюминофора желто-зеленого цвета свечения, а элементы мозаичного люминесцентного покрытия на тыловой поверхности образованы частицами фотолюминофора красного цвета свечения;

- на тыловой поверхности в теле светопроводной пластины выполнены элементы оптической неоднородности, позволяющие регулировать количество отраженного излучения светодиодов;

- форма и размеры элементов мозаичного люминесцентного покрытия может изменяться в зависимости от расстояния до светодиода. Форма элементов мозаичного люминесцентного покрытия может быть круглой, прямоугольной или иметь другие очертания, которые позволяют комбинировать плотность из размещения на поверхности светопроводной пластины.

В выражении «элементы люминесцентного покрытия» под словом «элемент» следует понимать совокупность частиц люминофора одного цвета свечения, объединение которых образует на поверхности пластины одну цветовую точку (цветовой пиксель). Объединение цветовых точек разного цвета свечения образует люминофорную мозаику, характер объединения элементов которой определяет цветосветовые свойства осветительного устройства. Выбранный характер объединения элементов люминесцентного покрытия может быть изобразительным, графическим или регулярным.

Некоторые принципы построения люминофорной мозаики в заявленном решении напоминают конструкцию экранной части цветной электронно-лучевой трубки, являющейся электровакуумным прибором, возбуждение люминофоров в которой происходит исключительно под действием потока электронов в вакууме.

Под выражением «красный цвет свечения» понимается излучение с длиной волны, выбранной из выражения: 590<λ<740, где λ - длина волны, нм.

Выражение «желто-зеленый цвет свечения» означает излучение с длиной волны, выбранной из выражения: 500<λ<590, где λ - длина волны, нм.

Под выражением «синяя область спектра» понимается излучение в диапазоне 380<λ<500 нм, включающем ультрафиолетовую часть спектра.

Элементы оптической неоднородности, независимо от их физической природы всегда отклоняют свет от его первоначального направления. На поверхностях, разделяющих среды с различными коэффициентами преломления, происходит изменение направления излучения путем отражения и преломления света. Для целей данного решения элементы неоднородности могут быть выполнены, в частности, в виде канавок или точечных углублений в теле пластины. Наличие оптической неоднородности в теле светопроводной пластины позволяет регулировать количество отраженного светового излучения светодиодов и управлять цветностью результирующего светового потока.

Перечень графических материалов

Изобретение характеризуется следующими графическими материалами:

на фиг.1 показан фрагмент сечения светоизлучающего тела с мозаичным люминесцентным покрытием на светоизлучающей и на тыловой поверхности;

на фиг.2 показан вид сверху фрагмента светоизлучающего тела, изображенного на фиг.1. Этот вид дает полное представление о виде снизу того же фрагмента;

на фиг.3 показан фрагмент сечения светодиодного осветительного устройства, содержащего светоизлучающее тело, показанное на фиг.1;

на фиг.4 показан фрагмент сечения светодиодного осветительного устройства, содержащего светоизлучающее тело, элементы люминесцентного покрытия которого образованы частицами фотолюминофора желто-зеленого и красного цвета свечения.

Светоизлучающее тело 1 содержит (фиг. 1 и фиг. 2) светопроводную пластину 1, имеющую светоизлучающую поверхность 1′ и тыловую поверхность 1″, первое мозаичное люминесцентное покрытие с элементами 2 на светоизлучающей поверхности 1′ и второе мозаичное люминесцентное покрытие с элементами 3 на тыловой поверхности 1″ пластины 1.

Светодиодное осветительное устройство 11 (фиг. 3 и фиг. 4) содержит светоизлучающее тело 1, светодиоды 5, первое мозаичное люминесцентное покрытие с элементами 2 на светоизлучающей поверхности 1′ и второе мозаичное люминесцентное покрытие с элементами 3 на тыловой поверхности 1″ пластины 1; рассеивающее защитное стекло 6 на поверхности 1′, отражающий слой 7 на торцевой поверхности 1″ и элементы 8 оптической неоднородности (фиг. 4).

Примером выполнения заявленного решения является светодиодное осветительное устройство с торцевым расположением светодиодов, в котором светопроводная пластина 1 изготовлена из акрилового стекла марки PLEX1GLASS ENDL1GHTEN, светоизлучающая поверхность снабжена мозаичным люминесцентным покрытием с круглыми элементами, образованными частицами люминофора желтого спектра свечения с длиной волны 560-590 нм, а фотолюминофорные элементы на тыльной стороне светопроводной пластины образованы частицами красного фотолюминофора с длиной волны 610 нм. Защитное рассеивающее стекло выполнено толщиной 5 мм с поверхностным матированием.

.

Изобретение относится к области полупроводниковой светотехники и предназначено для создания общего и местного освещения. Техническим результатом является улучшение светоцветовых характеристик результирующего светового потока за счет минимизации поглощения красным люминофором светового излучения с меньшей длиной волны. Устройство содержит светопроводную пластину, имеющую светоизлучающую поверхность и противолежащую ей тыловую поверхность, светодиоды, размещенные у торцевой поверхности пластины, мозаичное люминесцентное покрытие с красным люминофором, нанесенное на тыловую поверхность, а с желтым - на светоизлучающую поверхность. В другом варианте все элементы мозаичного люминесцентного покрытия размещены на светоизлучающей поверхности. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Светоизлучающее тело светодиодного осветительного устройства, содержащее светопроводную пластину, имеющую светоизлучающую поверхность и противолежащую ей тыловую поверхность; совокупность частиц фотолюминофора, отличающееся тем, что совокупность частиц люминофора выполнена в виде мозаичного покрытия, нанесенного, по меньшей мере, на одну из упомянутых поверхностей светопроводной пластины, при этом каждый элемент мозаичного покрытия образован частицами фотолюминофора одного цвета свечения.

2. Светоизлучающее тело по п.1, отличающееся тем, что мозаичное покрытие нанесено на светоизлучающую поверхность светопроводной пластины, каждый мозаичный элемент которого включает частицы фотолюминофора желто-зеленого или частицы фотолюминофора красного цвета свечения.

3. Светоизлучающее тело по п.1, отличающееся тем, что мозаичное покрытие желто-зеленого цвета свечения нанесено на светоизлучающую поверхность светопроводной пластины, а мозаичное покрытие красного цвета свечения нанесено на тыловую поверхность светопроводной пластины.

4. Светоизлучающее тело по п.2, отличающееся тем, что на тыловой поверхности светопроводной пластины выполнены элементы оптической неоднородности.

5. Светодиодное осветительное устройство, содержащее светопроводную пластину, имеющую светоизлучающую и противолежащую ей тыловую поверхность; светодиоды, размещенные у торцевой поверхности светопроводной пластины; частицы фотолюминофора и светоотражающий слой, отличающееся тем, что частицы фотолюминофора нанесены на светоизлучающую поверхностей светопроводной пластины в виде мозаичного покрытия, при этом каждый элемент мозаичного покрытия образован частицами фотолюминофора одного цвета свечения, на которых установлено защитное дисперсное стекло, а светоотражающий слой размещен на тыловой поверхности светопроводной пластины.

6. Светодиодное осветительное устройство по п.5, отличающееся тем, что мозаичное покрытие нанесено на светоизлучающую поверхность светопроводной пластины, каждый мозаичный элемент которого включает частицы фотолюминофора желто-зеленого или красного цвета свечения.

7. Светодиодное осветительное устройство по п.5, отличающееся тем, что мозаичное покрытие нанесено на светоизлучающую и тыловую поверхности светопроводной пластины, при этом на светоизлучающей поверхности каждый мозаичный элемент образован частицами фотолюминофора желто-зеленого цвета свечения, а на тыловой поверхности - частицами фотолюминофора красного цвета свечения.

8. Светодиодное осветительное устройство по п.6, отличающееся тем, что на тыловой поверхности светопроводной пластины выполнены элементы оптической неоднородности.