ОДНОКАМЕРНОЕ УСТРОЙСТВО ОСВЕЩЕНИЯ Российский патент 2016 года по МПК F21K99/00 F21V7/10 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству освещения для обеспечения равномерного распределения световой интенсивности относительно оптической оси вышеупомянутого устройства освещения.

Уровень техники

Обычные устройства освещения, такие как колбовые лампы накаливания являются довольно неэффективными осветительными устройствами из-за того количества тепла, которое выделяется этой лампой. В ней в тепло превращается большая часть электричества. В некоторых колбовых лампах в тепло переходит до 95-96% электричества, а в свет - оставшиеся 4-5%. Кроме того, лампа накаливания имеет недостаток, связанный с относительно коротким сроком службы, составляющим около тысячи часов.

Повышенное внимание привлекают решения с использованием устройств освещения на основе полупроводников из-за их свойств, обуславливающих энергетически эффективные характеристики, при которых в тепло переходит приблизительно 50% электричества, а приблизительно 50% - в свет. Кроме того, устройства освещения на основе полупроводников сочетают в себе и относительно длительный срок службы в десятки тысяч часов.

В то время как колбовые лампы накаливания испускают свет во всех направлениях и имеют равномерную картину распределения света, устройства освещения на основе полупроводников имеют направленный свет, что приводит к неравномерной картине распределения света.

Одно решение, относящееся к неравномерной картине распределения света, раскрыто в публикации US 7229196, которая описывает устройство освещения, имеющее светопередающий элемент в форме тороида, имеющий верхний и нижний отражатели. Этим светопередающим элементом картина распределения света улучшается, однако общая картина распределения света не похожа на свет от колбовой лампы накаливания.

Сущность изобретения

Ввиду вышесказанного, общая задача настоящего изобретения состоит в предложении улучшенного устройства освещения, в частности, способного давать улучшенное распределение световой интенсивности.

В соответствии с первым объектом настоящего изобретения предложено устройство освещения для обеспечения равномерного распределения световой интенсивности относительно оптической оси устройства освещения, при этом устройство освещения содержит по меньшей мере один источник света, корпус, содержащий по крайней мере частично прозрачный участок корпуса, расположенный параллельно оптической оси устройства освещения, и отражатель, расположенный внутри корпуса, при этом корпус и отражатель вместе определяют одну камеру смешения света, в которой отражатель установлен для отражения света по меньшей мере одного источника света от оптической оси устройства освещения в направлении по крайней мере частично прозрачного участка корпуса.

Прямой свет, испущенный источником света, отражается от оптической оси в направлении корпуса для достижения ненаправленного распределения света, которое, в свою очередь, будет похожим на распределение света колбовой лампы накаливания.

Настоящее изобретение основано на наличии камеры смешения света, определенной корпусом и отражателем, которые вместе обеспечивают распределение световой интенсивности. Если форма корпуса изменяется, можно будет изменить форму отражателя. При этом распределение световой интенсивности может быть сохранено неизменным, в то время как физическая форма лампы изменена.

В результате получается улучшенное устройство освещения, которое дает более яркое распределение интенсивности по сравнению с устройствами существующего уровня техники. Например, устройство освещения в соответствии с различными вариантами исполнения настоящего изобретения может иметь различные физические формы и, тем не менее, сохранять распределение световой интенсивности.

В соответствии с различными вариантами исполнения настоящего изобретения камера смешения света может обладать круговой симметрией относительно оптической оси устройства освещения.

Наличие камеры смешения света с круговой симметрией позволяет получить лучшее и более яркое распределение интенсивности.

В соответствии с другим вариантом исполнения настоящего изобретения камера смешения света может быть выполнена в форме тороида.

В соответствии с различными вариантами исполнения настоящего изобретения камера смешения света, определенная корпусом и отражателем, - полая.

Кроме того, внутри упомянутой камеры смешения света может быть установлен по меньшей мере один источник света.

В соответствии с различными вариантами исполнения по меньшей мере один источник света может быть установлен с возможностью испускания света в главном направлении испускания, и это направление по существу параллельно оптической оси устройства освещения.

По меньшей мере один источник света может также являться множеством источников света. Использованием множества источников света можно производить еще большую настройку распределения светимости по сравнению с одним источником света.

Кроме того, источники света могут быть установлены на одной подложке. Использование одной подложки сокращает стоимость производства множества подложек для каждого или для множества источников света. Подложка может содержать монтажную печатную плату.

В соответствии с различными вариантами исполнения изобретения оптическая ось устройства освещения может быть также осью круговой симметрии для упомянутого устройства освещения.

В соответствии с различными вариантами исполнения изобретения отражатель может быть частично прозрачным.

Использование частично прозрачного отражателя позволяет свету проходить сквозь отражатель в область, куда свет обычно не допускается. Частично прозрачный отражатель мог бы быть удобным

для устройств освещения, имеющих отражатель с относительно большой поверхностью, которая во время работы устройства освещения может блокировать слишком много света.

В соответствии с другим вариантом исполнения настоящего изобретения корпус может быть по крайней мере частично отражающим.

В соответствии с еще одним вариантом исполнения изобретения корпус может содержать по крайней мере участок, являющийся диффузно-прозрачным или диффузно-просвечивающим.

В некоторых применениях может быть необходимо иметь корпус, способный отражать свет таким образом, чтобы при этом достигалось полное внутреннее отражение для равномерного распределения света по прозрачному участку корпуса. Наличие диффузно-прозрачного или диффузно-просвечивающего корпуса приводит к тому, что устройство освещения дает менее ослепляющий свет.

В другом варианте исполнения корпус может содержать элемент преобразования длины волны света, такой как фосфор.

При использовании в корпусе фосфора свет от источников света на основе полупроводников для наблюдателя кажется более теплым.

По меньшей мере один источник света предпочтительно может содержать по меньшей мере один светоизлучающий диод (светодиод).

Кроме того, по меньшей мере один светоизлучающий диод может представлять собой группу светоизлучающих диодов.

В другом варианте исполнения отражатель может быть связан с единой подложкой и при этом отражатель может быть использован в

качестве охлаждающего элемента для этой подложки.

Преимущество такой конфигурации состоит в том, что этот отражатель может служить и как отражатель, и как охлаждающий элемент, в котором тепло отводится в сторону от единой подложки.

В соответствии с различными вариантами исполнения настоящего изобретения отражатель содержит участок, направленный в сторону от оптической оси.

Краткое описание чертежей

Эти и другие объекты настоящего изобретения теперь будут описаны с большими деталями и со ссылками на сопроводительные иллюстрации, показывающие примерный вариант исполнения изобретения, на которых:

фиг. 1 показывает вид в перспективе устройства освещения в соответствии с одним вариантом исполнения настоящего изобретения; а

фиг. 2 показывает вид в перспективе устройства освещения в соответствии со вторым вариантом исполнения настоящего изобретения.

Подробное описание варианта исполнения изобретения

В нижеследующем описании настоящее изобретение описывается со ссылкой на устройство освещения, содержащее источник света, корпус и отражатель.

Фиг. 1 показывает вид в перспективе с частичным вырезом одного варианта исполнения устройства освещения 1 в соответствии с настоящим изобретением. Устройство освещения 1 содержит основание 5, источник света 7, корпус 3, монтажную печатную плату 2 и отражатель 4.

Использованный в устройстве освещения 1 источник света 7 может быть, например, белым светоизлучающим диодом (светодиодом). Кроме того, в качестве источников света 7 могут быть использованы и другие типы источников света на основе полупроводниковых или твердотельных материалов. Источник света 7 расположен на монтажной печатной плате 2, а монтажная печатная плата 2 расположена на основании 5. На одной монтажной печатной плате 2 может находиться один или несколько светодиодов.

Корпус 3 расположен таким образом, что окружает этот источник света 7, при этом он может быть выполнен по крайней мере частично прозрачным. Наличие в корпусе 3 участка с различной прозрачностью позволяет форму распределения излучения, испущенного из устройства освещения 1. Корпус 3, как показано на фиг. 1, находится также в контакте с основанием 5. Кроме того, корпус 3 может быть выполнен вместе с фосфорным слоем, чтобы установить необходимый цвет или цветовую температуру света, испущенного из устройства освещения 1. Использование фосфора особенно удобно для источников света 1 на основе светодиода. Если, например, используются белые светодиоды, то вместо фосфорного материала может быть использован рассеиватель.

В контакте с корпусом 3 установлен отражатель 4, он расположен таким образом, чтобы отражать свет от оптической оси устройства освещения 1. Свет испускается из светодиода 7 в направлении отражателя 4, а затем отражается в направлении участка корпуса 3. После этого свет может выйти из корпуса 3 на участках, которые являются по крайней мере частично прозрачными. Отражатель 4 сконфигурирован таким образом, что этот отражатель

4 вместе с корпусом 3 и основанием 5 определяет камеру смешения света 6. В соответствии с вариантом, показанным на фиг. 1, отражатель 4 расположен над светодиодом 7 и находится в контакте с корпусом 3, не будучи в контакте со светодиодом 7, монтажной печатной платой 2 или основанием 5.

На фиг. 1 предполагается, что камера 6 смешения света имеет тороидальную форму, хотя возможны другие формы, если вышеупомянутый продукт сохраняется неизменным. Для некоторых вариантов исполнения настоящего изобретения корпус 3 можно сделать таким, чтобы отражатель 4 не понадобился.

Свет, испущенный из светодиода 7, предположительно, имеет форму луча фонаря, идущего вокруг оптической оси устройства освещения 1. Однако этот испущенный свет не напоминает свет от колбовой лампы накаливания, в которой распределение света более всенаправленно по сравнению со светом, испущенным из светодиода.

Отражатель 4 введен в корпус 3 для отражения света от оптической оси. Испущенный свет направляется на корпус 3 и выходит через этот корпус 3. В результате распределение света становится более всенаправленным, чем без отражателя 4.

Отражатель 4 может быть частично прозрачным для придания распределению света еще более необходимой формы.

Термин "всенаправленный" следует понимать как наличие равномерного излучения в любой плоскости. Это означает, что свет, испущенный из устройства освещения 1, "будет стараться испускаться" до достижения всенаправленного распределения света. Следует понимать, что в большинстве практических применений устройств освещения в соответствии с несколькими вариантами

исполнения настоящего изобретения невозможно будет достичь полностью всенаправленного распределения, поскольку основание 5 устройства освещения 1 может блокировать свет.

Фиг. 2 показывает вид в перспективе с частичным вырезом другого варианта исполнения устройства освещения 1 в соответствии с настоящим изобретением. Это устройство освещения 1 подобно варианту исполнения, показанному на фиг. 1, но с другим источником света 7 и отражателем 4.

В показанном на фиг. 2 варианте исполнения источник света 7 составлен множеством источников света 7. Источники света 7 могут быть светодиодами или другими источниками света на основе полупроводниковых или твердотельных материалов.

Множество светодиодов 7 упорядочено по окружности вокруг оптической оси, а в центре, на оптической оси, никаких светодиодов нет. Более того, это множество светодиодов 7 установлено на единой монтажной печатной плате 2. Монтажная печатная плата 2 в центре имеет отверстие.

Отражатель 4 в этом варианте исполнения установлен таким образом, что этот отражатель 4 находится в контакте с монтажной печатной платой 2 по внутренней окружности множества светодиодов 7. Таким образом, отражатель 4 продолжается вниз к монтажной печатной плате 2, и он окружен светодиодами 7 по кругу вокруг отражателя 4. Отражатель 4 может действовать как охладительный элемент для монтажной печатной платы 2, в то же время для множества светодиодов функционируя как отражатель 4. Тепло, выделяемое в монтажной печатной плате 2, с помощью отражателя 4 отводится от устройства освещения 1 и удаляется наружу.

При осуществлении заявленного изобретения после изучения чертежей, описания и приложенных пунктов формулы изобретения специалистами могут быть придуманы и введены в описанные варианты исполнения дополнительные изменения. Например, корпус, помимо тороидальной формы, может принимать другие очертания.

Изобретение относится к области светотехники. Устройство освещения (1) для обеспечения равномерного распределения световой интенсивности относительно оптической оси устройства освещения содержит: по меньшей мере один источник света (7); корпус (3), установленный таким образом, что содержит в себе по меньшей мере один источник света (7), при этом корпус (3) содержит по крайней мере частично прозрачный участок корпуса, расположенный параллельно оптической оси устройства освещения (1); и отражатель (4), расположенный внутри корпуса (3), корпус (3) и отражатель (4) вместе определяют единую световую смесительную камеру (6); в которой отражатель (4) установлен для отражения света по меньшей мере одного источника света (7) от упомянутой оптической оси устройства освещения (1) в направлении по крайней мере частично прозрачного участка корпуса. Технический результат - улучшение распределения световой интенсивности. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство освещения (1) для обеспечения равномерного распределения световой интенсивности относительно оптической оси упомянутого устройства освещения, при этом упомянутое устройство освещения (1) содержит:
множество твердотельных источников света (7), установленных на одной подложке (2) по окружности вокруг оптической оси;
корпус (3), установленный для вмещения в себя упомянутых твердотельных источников света (7), при этом упомянутый корпус (3) содержит по меньшей мере частично прозрачный участок корпуса, расположенный параллельно упомянутой оптической оси устройства освещения (1), причем упомянутый корпус является по меньшей мере частично отражательным; и
отражатель (4), расположенный внутри упомянутого корпуса (3),
упомянутый корпус (3) и упомянутый отражатель (4) являются частью одной камеры (6) смешения света,
причем упомянутый отражатель (4) предназначен для отражения света упомянутых твердотельных источников света (7) от упомянутой оптической оси устройства освещения (1) в направлении по меньшей мере частично прозрачного участка корпуса, и
причем упомянутый отражатель (4) простирается, чтобы быть в контакте с указанной одной подложкой (2) и чтобы быть окруженным упомянутым множеством твердотельных источников света (7), так что указанный отражатель (4) действует как охлаждающий элемент для подложки (2).

2. Устройство освещения (1) по п. 1, в котором упомянутая камера (6) смешения света обладает круговой симметрией относительно упомянутой оптической оси устройства освещения (1).

3. Устройство освещения (1) по п. 1 или 2, в котором упомянутая камера (6) смешения света выполнена в форме тороида.

4. Устройство освещения (1) по п. 1 или 2, в котором твердотельные источники света (7) установлены с возможностью испускания света в главном направлении испускания, и это направление по существу параллельно оптической оси устройства освещения (1).

5. Устройство освещения (1) по п. 1 или 2, в котором оптическая ось устройства освещения (1) является также осью круговой симметрии для упомянутого устройства освещения (1).

6. Устройство освещения (1) по п. 1 или 2, в котором упомянутый отражатель (4) является частично прозрачным.

7. Устройство освещения (1) по п. 1 или 2, в котором упомянутый корпус (3) содержит по меньшей мере участок, являющийся диффузно-прозрачным или просвечивающим.

8. Устройство освещения (1) по п. 1 или 2, в котором упомянутый корпус (3) содержит элемент преобразования длины волны света, такой как фосфор.

9. Устройство освещения (1) по п. 1 или 2, в котором упомянутый отражатель (4) содержит участок, направленный в сторону от упомянутой оптической оси.