ОПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СВЕТОВОГО ПУЧКА Российский патент 2017 года по МПК F21V13/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к оптическому устройству для формирования светового пучка. Изобретение также относится к соответствующему осветительному устройству, содержащему такое оптическое устройство, и осветительной системе, содержащей множество таких осветительных устройств.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Последние достижения в СИД (светодиодной) технологии революционизируют осветительную отрасль во всем мире, давая возможность конструировать осветительные устройства, которые являются более энергосберегающими, более долговечными, более надежными, и более безвредными для окружающей среды, чем существующие технологии освещения. По этой причине светодиодное освещение обещает стать главным источником света в ближайшем будущем, не только в отношении экономичности, но и потому, что малый размер и высокий КПД СИД значительно повышают универсальность применений по сравнению с предыдущей технологией освещения. Смешивая по-разному окрашенные СИД, можно генерировать любое количество цветов, причем цвет генерируемого света определяется используемыми СИД, а также отношениями смешивания.

Применительно к осветительным системам, предназначенным для уличного освещения, требуется освещать, предпочтительно, прямоугольную зону, с учетом необходимости регулировок в отношении однородности освещения, интенсивности освещения, блеска и загрязнения неба. Традиционно обычно используются источники света, такие как газоразрядные лампы высокой интенсивности, например натриевые лампы, люминесцентные баллоны или люминесцентные трубки. Однако эти виды источников света весьма громоздки и, следовательно, уязвимы в условиях ветреной погоды, и требуют частого и продолжительного обслуживания. Для решения этих проблем, конструкции осветительной системы на основе использования СИД в качестве источников освещения может стать альтернативным подходом.

Развитие светодиодной технологии, в свою очередь, стимулировало область осветительной оптики, которая ранее была связана с линзами, ограниченными таким дорогостоящим узкоспециализированным применением, как освещение сцены. В большинстве случаев применения освещения используют линзы, которые являются кругообразно симметричными, обеспечивая упрощенную конструкцию и изготовление методом литья. Однако развитие в этой области дало начало новым и усовершенствованным подходам к проектированию осветительных линз, которые не обязательно кругообразно симметричные. Современная технология литья под давлением дает все возможности изготавливать линзы произвольной формы, при наличии их подробного математического описания. Из многочисленных применений освещения, которые имеют недавно адаптированные СИД в качестве источников света, могут иметь линзы, сконструированные конкретно для них.

Один подход для менее громоздкого и более надежного осветительного устройства, реализующего СИД и такую конкретно сконструированную линзу, раскрыт, например, в EP2135005. В частности, EP2135005 представляет оптическое устройство, имеющее линзу для придания желаемой формы световому пучку, в частности, применительно к освещаемым поверхностям, длина которых значительно больше ширины, например, дороги, улицы или автомагистрали. Раскрытая линза позволяет упразднить нередко весьма громоздкие отражатели, обычно размещенные в головке светильника поперек светового пути для направления светового пучка под надлежащим углом, например, к улице.

Однако, хотя EP2135005 обеспечивает примерную реализацию осветительного устройства, которое может иметь уменьшенную толщину и, следовательно, быть менее громоздким, сохраняются возможности для усовершенствования в отношении компактности.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно изобретению, вышеупомянутая потребность, по меньшей мере, частично удовлетворяется оптическим устройством для формирования светового пучка, причем оптическое устройство содержит линзу, имеющую верхнюю секцию, выполненную с возможностью принимать свет, излучаемый источником света, нижнюю секцию, выполненную с возможностью позволять принятому свету покидать линзу, и множество боковых секций, продолжающихся от верхней секции к нижней секции. Множество боковых секций охватывает линзу и выполнено с возможностью отражать и преломлять падающие лучи принятого света. Сечение линзы, в плоскости, перпендикулярной центральной оси, продолжающейся от верхней секции к нижней секции, имеет форму многоугольника, причем многоугольник ориентирован в продольном направлении и в поперечном направлении, которые перпендикулярны друг другу. Кроме того, линза выполнена таким образом, что принятый свет выходит из линзы в виде светового пучка, образованного в удлиненной форме на заранее определенном расстоянии от оптического устройства.

В представлении такого оптического устройства, предусмотрена компактная линза, обеспечивающая желаемое удлиненное распределение освещения. Чтобы иметь возможность принимать свет, излучаемый источником света, линза имеет верхнюю секцию, предназначенную для этого. Характеристики верхней секции, например форма, может изменяться. Одним из параметров, влияющих на конструкцию, является, например, характеристики источника света, от которого линза призвана принимать свет. Источник света может быть представлен одним СИД или даже их множеством, в связи с чем, проектировщик вынужден рассматривать их количество и расположение. Кроме того, чтобы принятый свет мог покидать линзу, линза имеет нижнюю секцию, предназначенную для этого. Аналогично верхней секции, характеристики нижней секции могут изменяться в соответствии с имеющейся реализацией, и, следовательно, могут иметь разные формы. Верхняя и нижняя секции могут быть, например, расходящимися, сходящимися, вогнутыми и/или выпуклыми, или комбинированным, при условии, что оптические функции поддерживаются и согласуются с имеющимися требованиями к применению.

Кроме того, линза имеет множество боковых секций, продолжающихся от верхней секции к нижней секции, охватывающих линзу, причем множество боковых секций выполнено с возможностью отражать и преломлять падающие лучи принятого света. Падающие лучи могут падать на боковые секции в широком диапазоне углов, т.е. углы падения могут составлять от 0 до 90 градусов. Конструкция боковых секций позволяет отражать и преломлять падающие лучи, благодаря чему, свет отклоняется в нужных направлениях, чтобы участвовать в формировании светового пучка. Соответственно, множество боковых секций участвуют в угловом распределении принятого света, таким образом, предоставляя проектировщику дополнительный параметр для управления распределением света.

Дополнительно, сечение линзы, в плоскости, перпендикулярной центральной оси, продолжающейся от верхней секции к нижней секции, имеет форму многоугольника, ориентированного в продольном направлении и в поперечном направлении, которые перпендикулярны друг другу. Следует отметить, что “продольное направление и поперечное направление, которые перпендикулярны друг другу” в данном случае следует интерпретировать аналогично включающему в себя “продольное направление и поперечное направление, по существу, перпендикулярные друг другу”, и, соответственно, включают в себя формы, немного отличающиеся от абсолютно перпендикулярных. Боковые поверхности, имеющие такое многоугольное сечение, обеспечивают более компактное оптическое устройство, которое затем может располагаться вблизи других оптических устройств. Формы соответствующих боковых секций могут изменяться в соответствии с имеющейся реализацией, и могут, например, быть плоскими, расходящимися или сходящимися в направлении центральной оси.

Кроме того, линза выполнена таким образом, что принятый свет выходит из линзы в виде светового пучка, образованного в удлиненной форме на заранее определенном расстоянии от оптического устройства. Таким образом, характеристики верхней секции, нижней секции и/или соответствующих боковых секций выполнены с возможностью формировать свет, излучаемый из источника света, в световой пучок, имеющий, по существу, однородную интенсивность света в продольном направлении. Удлиненная форма объясняется разным расхождением пучка в продольном направлении по сравнению с поперечным направлением. Согласно одному примеру, нижняя секция является выпуклой в продольном и поперечном направлении, с разными радиусами кривизны. Например, линза выполнена с такой возможностью, что удлиненная форма имеет форму “крыла летучей мыши”, или является, по существу, прямоугольником, проецируемым на заранее определенном расстоянии. Согласно одному примеру, такой прямоугольник может иметь размеры в пределах от 7 до 13 метров * 30-40 метров, и, предпочтительно, приблизительно 10 метров * 36 метров, тогда как заранее определенное расстояние может быть в пределах от 5 до 11 метров, и, предпочтительно, приблизительно 8 метров. Таким образом, представленное оптическое устройство может быть пригодно, например, для таких применений, как наружное освещение, например уличное освещение, вдоль автомагистралей или для автостоянок, центральных городских районов и/или торговых районов.

Согласно варианту осуществления, множество боковых секций содержит четыре боковых секции, и сечение имеет прямоугольную форму. Следует отметить, что “прямоугольная форма” в данном случае следует интерпретировать аналогично включающему в себя “по существу, прямоугольную форму”, и, соответственно, включает в себя формы, немного отличающиеся от прямоугольника. Боковые поверхности, имеющие такое прямоугольное сечение, позволяют обеспечить линзу меньшего размера.

Согласно другому варианту осуществления, линза, в сечении вдоль центральной оси, симметрична в квадрантах. Таким образом, линза состоит из четырех равных участков, ориентированных вокруг центральной оси. При таком симметричном решении, обеспечивается упрощенная конструкция линзы. Дополнительное преимущество состоит в том, что монтаж линзы можно производить с меньшей вероятностью ошибки в работе. Кроме того, в случае множества оптических устройств, размещенных очень близко друг от друга, симметричное решение приводит к меньшему экранированию между линзами. Таким образом, снижается опасность того, что одна сторона будет короткой, и что соседняя сторона будет длинной, в результате чего, часть света из одного оптического устройства будет падать на другое оптическое устройство с нарушением светового пути.

Согласно еще одному варианту осуществления, верхняя секция расходится в продольном направлении и сходится в поперечном направлении. При такой конструкции, линза позволяет свету, принятому верхней секцией, расширяться в продольном направлении, и одновременно собираться в поперечном направлении.

Кроме того, согласно еще одному варианту осуществления, верхняя секция имеет первую вогнутость в продольном направлении и вторую вогнутость в поперечном направлении, причем вторая вогнутость больше первой вогнутости. Таким образом, желательно иметь такую форму верхней секции, которая обеспечивает желаемое расхождение принятого света.

Согласно дополнительному варианту осуществления, нижняя секция расходится в продольном и поперечном направлении, причем нижняя секция сильнее расходится в продольном направлении, чем в поперечном направлении. Таким образом, линза позволяет световому пучку, выходящему из нижней секции, расширяться в продольном и поперечном направлении, причем в первом сильнее, чем в последнем. Одним примером является нижняя секция, имеющая седловидную форму.

В общем случае, линза может быть выполнена из прозрачного материала с переменными показателем преломления и характеристиками преломление - выбор, влияющий на конструкцию. Однако согласно одному варианту осуществления, линза содержит ПММА (полиметилметакрилат). Таким образом, используется материал, имеющий показатель преломления 1,49, пригодный для самого разнообразного применения.

Согласно еще одному варианту осуществления, по меньшей мере, одна из множества боковых секций является оптически плоской. Таким образом, в отсутствие шероховатости поверхности или микроструктур, боковая(ые) секция(и) не приводит к расхождению падающего света. В одном примере, все боковые секции являются оптически плоскими.

Помимо вышесказанного, вышеописанное изобретательское оптическое устройство предпочтительно, содержится в осветительном устройстве, дополнительно содержащем источник света, размещенный на держателе. Осветительное устройство обеспечивает преимущества, аналогичные рассмотренным выше по отношению к оптическому устройству. Держатель это носитель, на котором обеспечен источник света, и может быть выполнен, например, в виде PCB.

Согласно варианту осуществления, источник света содержит один или множество СИД (светоизлучающих диодов). Таким образом, предпочтение отдается энергосберегающему и долговечному источнику света. Благодаря реализации не только одного, но множества СИД, можно добиться дополнительных функциональных возможностей. Предпочтительно, СИД размещены рядом на держателе. Следует отметить, что “размещенные рядом” в данном случае следует интерпретировать аналогично включающему в себя “размещенные очень близко” и “размещенные довольно близко”. Согласно одному примеру, источник света содержит 9 СИД, расположенных в виде, по существу, квадратной матрицы 3*3. “По существу, квадратная” в контексте этой заявки следует интерпретировать в широком смысле, аналогично включающем в себя “близкую к квадратной”, “почти квадратную” и “как можно более квадратную”, таким образом, включающую в себя минимальные отклонения от квадратной матрицы. При таком выборе количества СИД и их размещения по отношению друг к другу, обеспечивается эффективное расположение, позволяющее использовать компактную линзу. Альтернативное количество СИД и альтернативное размещение, естественно, обусловлено объемом; например, количество СИД могут составлять от 1 до 30. Множество размещенных рядом СИД, покрытых единичной линзой, представляет компактное решение, что позволяет решить вопросы, связанные с большой системой с распределенными СИД, имеющими индивидуальные линзы. Это позволяет избежать дорогостоящих и ненадежных фиксации и выравнивания каждого СИД с соответствующей индивидуальной линзой, что облегчает изготовление и сборку. Кроме того, единичная линза требует меньше материала, чем множество линз. Дополнительно и/или альтернативно более компактному решению, единичная общая линза позволяет размещать увеличенное количество СИД на данной площади. Соответственно, можно обеспечить повышенную светимость и/или СИД разных характеристик, например цвета, можно комбинировать для обеспечения света с желаемыми характеристиками. Например, для одной реализации, функциональный свет с высоким потоком может быть важнее, чем высокий индекс цветопередачи (CRI) или высокая цветовая температура (CCT), что позволяет комбинировать СИД с характеристиками, обеспечивающими эффективную светимость. Для другой реализации, может требоваться хороший CRI, что позволяет комбинировать СИД с высоким CRI с малым штрафом на поток.

Для некоторых источников света, реализация теплоотводов для охлаждения источника света может оказаться невозможной, если они блокируют светоизлучающую сторону источника света. Это может создавать проблему, например, при использовании СИД и, в частности, мощных СИД, имеющих относительно высокую плотность мощности на единицу площади. Следовательно, охлаждение посредством проведения в держатель и через него приобретает большее значение. Согласно еще одному варианту осуществления, держатель может, таким образом, содержать одну из IMS (изолированной металлической подложки) и MCPCB (печатной платы на металлической основе). Таким образом, обеспечивается улучшение отвода тепла, за счет того, что IMS или MCPCB имеет более высокие показатели по сравнению, например, с традиционной PCB в отношении теплопроводности. Дополнительно, более эффективное охлаждение, обеспечиваемое IMS или MCPCB, может способствовать обеспечению реализаций с более тесно размещенными СИД.

Согласно дополнительному варианту осуществления, осветительное устройство дополнительно содержит проводящие пути, размещенные на поверхности компонентной области диэлектрического слоя держателя, причем проводящие пути выполнены с возможностью переносить ток и электрические сигналы к/от источнику/а света. Область распространения проводящих путей оптимизирована по отношению к пространству, доступному на поверхности. В контексте этой заявки, проводящие пути содержат контактную площадку (например, медную контактную площадку), на которой источник света - или контактные площадки, на которых множество СИД - располагается на диэлектрическом слое. Кроме того, проводящие пути могут содержать проводящие дорожки (например, медные дорожки), ведущие к/от источнику/а света или множеству/а СИД. Проводящие пути могут, соответственно, представлять разводку электрической цепи. Увеличение области распространения проводящих путей позволяет покрывать существенную часть поверхности компонентной области. Таким образом, дополнительно обеспечивается улучшение отвода тепла за счет того, что тепло, исходящее от источника света, может распределяться по большей площади диэлектрического слоя. Соответственно, можно эффективно снижать плотность мощности (тепловую мощность на единицу площади) и, следовательно, температуру источника света. Улучшение отвода тепла дает больше возможностей для реализации большего количества СИД и/или более плотного размещения СИД на держателе. Пространство, доступное на поверхности компонентной области, ограничено, например, необходимостью в расстояниях утечки и просвета, а также механических отверстий под винт. Оптимизация, для некоторых реализаций, может быть равнозначна максимизации, благодаря чему, область распространения проводящих путей охватывает как можно больше пространства, доступного на поверхности компонентной области. Следует отметить, что “максимизированный” следует интерпретировать в широком смысле, аналогично включающем в себя “по существу, максимизированный” и “почти максимизированный”, таким образом, включающем в себя минимальные отклонения от абсолютной максимизации. Предпочтительно, в реализациях, где источник света содержит множество СИД, каждый СИД снабжен контактной площадкой, увеличенной вблизи СИД. Если расположение СИД не допускает такого увеличения, например, для СИД, окруженного другими близко размещенными СИД, контактная площадка этого СИД, предпочтительно, соединена с территориями контактных площадок, окружающих СИД таким образом, что упомянутая контактная площадка имеет примерно такое же отношение площадей, как и окружающие СИД.

Согласно варианту осуществления, область распространения охватывает, предпочтительно, по меньшей мере, 50%, и наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 60%, поверхности. Таким образом, область распространения охватывает продуманную часть поверхности компонентной области диэлектрического слоя для снижения плотности тепловой мощности. Для некоторых реализаций, область распространения охватывает, по меньшей мере, 70% поверхности.

Согласно еще одному варианту осуществления, проводящие пути формируются из общего металлического слоя. Таким образом, проводящие пути можно эффективно формировать в одном и том же процессе производства. Материалом металлического слоя может быть, например, медь или фольга, содержащая серебро. Формирование проводящих путей из общего металлического слоя может предусматривать разные способы формирования рисунка, например, субтрактивные способы, например, шелкотрафаретная печать, фотолитография и фрезерование PCB, который удаляет, например медь. Альтернативно, формирование рисунка может представлять собой аддитивный процесс, например печать металлического слоя поверх диэлектрического слоя. Кроме того, присадка, например, медь, на последующем этапе может добавляться в гальваническом процессе.

Для еще большего улучшения охлаждения, в одном примере, осветительное устройство может дополнительно содержать теплопроводящий металлический слой, причем металлический слой располагается так, что диэлектрический слой располагается между проводящими путями и металлическим слоем. Таким образом, держатель выполнен с возможностью проводить тепло, исходящее от источника света через изолирующий слой к металлическому слою для дополнительного улучшения рассеяния тепла и охлаждения источника света.

Кроме того, множество осветительных устройств вышеописанного вида, предпочтительно, располагается в виде матрицы и содержится в осветительной системе. Осветительная система выполнена таким образом, что первый световой пучок и первое заранее определенное расстояние первого осветительного устройства аналогичны второму световому пучку и второму заранее определенному расстоянию второго осветительного устройства. Соответственно, помимо обеспечения преимуществ, аналогичных рассмотренным выше в отношении осветительного устройства, осветительная система обеспечивает преимущества, связанные с комбинацией множества осветительных устройств. Следует отметить, что каждое осветительное устройство может содержать соответствующий держатель, хотя, предпочтительно, по меньшей мере, некоторые из множества осветительных устройств обеспечены на одном и том же держателе. Например, осветительные устройства располагаются в виде, по существу, квадратной или прямоугольной матрицы, хотя, естественно, возможны и другие схемы размещения. Размещая множество осветительных устройств, имеющих аналогичные световые пучки и аналогичные целевые расстояния, сгруппированными друг с другом, больше света, т.е. больший световой поток, можно концентрировать на целевую поверхность. Поскольку осветительная система, предпочтительно, выполнена с возможностью компоновки с опорой освещения, такой целевой поверхностью может быть участок дороги. Дополнительно и/или альтернативно, благодаря более компактной линзе, предусмотренной согласно настоящему изобретению, осветительные устройства могут располагаться более плотно, и, следовательно, осветительная система будет более компактной.

Дополнительные признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидны при изучении нижеследующей формулы изобретения и нижеприведенного описания. Специалисту в данной области техники очевидно, что различные признаки настоящего изобретения можно комбинировать для создания вариантов осуществления, отличных от описанных ниже, не выходя за рамки объема настоящего изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Различные аспекты изобретения, включающие в себя его конкретные признаки и преимущества, будут лучше понятны из нижеследующего подробного описания и прилагаемых чертежей, на которых:

фиг. 1 иллюстрирует примерный схематичный вид в перспективе участка дороги с множеством осветительных систем согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг. 2 - вид в перспективе одного из осветительных устройств предпочтительного варианта осуществления; и

фиг. 3 иллюстрирует одно из оптических устройств предпочтительного варианта осуществления.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Далее настоящее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, в которых показаны предпочтительные в настоящее время варианты осуществления изобретения. Однако это изобретение может быть реализовано во многих разных формах, и его не следует рассматривать как ограниченное изложенными здесь вариантами осуществления; напротив, эти варианты осуществления обеспечены для законченности и полноты и полностью доводят объем изобретения до сведения специалиста в данной области техники. Аналогичные ссылочные позиции обозначают сходные элементы на всех чертежах.

На чертежах и, в частности, на фиг. 1a представлен примерный схематичный вид в перспективе участка дороги 1 с множеством осветительных систем 2 согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения. Каждая осветительная система 2 располагается на соответствующей опоре 3 освещения, причем длина каждой опоры 3 освещения адаптирована под имеющуюся реализацию. В данном случае, каждая опора 3 освещения имеет такую длину, что целевое расстояние 4 от оптического устройства до дороги равно приблизительно 8 метрам. Каждая осветительная система 2 освещает соответствующую уличную зону 5a, 5b, 5c, имеющую ширину W. Размеры каждой уличной зоны 5 может изменяться; в данном случае, однако, удлиненная форма является прямоугольником размерами, приблизительно 10 метров * 36 метров. Опоры 3 освещения расположены на расстоянии друг от друга и/или осветительные системы 2 выполнены с такой возможностью, что освещенные уличные зоны 5 могут немного перекрываться в зонах 6a, 6ab, 6bc, 6c перекрытия.

Для освещения соответствующих уличных зон 5, каждая осветительная система 2 содержит опорную конструкцию 7, на которой множество осветительных устройств 8 размещено в виде матрицы. Количество осветительных устройств 8 для каждой осветительной системы 2 может изменяться совместно с их расположением по отношению друг к другу, например в пределах от 4 до 64, в виде квадратной или прямоугольной матрицы. Для каждого осветительного устройства 8 осветительной системы 2, световой пучок, обусловленный одним осветительным устройством 8, аналогичен световому пучку, обусловленному другим осветительным устройством 8. Соответственно, благодаря тому, что каждая соответствующая осветительная система 2 содержит множество осветительных устройств 8, сгруппированных друг с другом и имеющих аналогичные световые пучки и аналогичные целевые расстояния 4, больше света, т.е. больший световой поток, концентрируется на соответствующей уличной зоне 5. Дополнительные подробности в отношении осветительного устройства 8, показанного на фиг. 1, будут рассмотрены со ссылкой на фиг. 2.

На фиг. 2 показано, что осветительное устройство 8 содержит источник 220 света, размещенный на держателе 221. Одно осветительное устройство 8 проиллюстрировано только для простоты; однако в действительности, множество осветительных устройств 8 обеспечено на одном и том же держателе 221. Согласно показанному варианту осуществления, источник 220 света содержит множество СИД 228 - в данном случае 30 СИД, размещенных на площади 5 мм * 6 мм. Следует отметить, что согласно альтернативным реализациям, светоизлучающая сторона источника 220 света может принимать разные значения в пределах, например, 4-6 мм * 5-7 мм, и количество СИД может быть другим. Когда СИД 228 размещены очень близко друг к другу, обеспечивается компактное решение, позволяющее поддерживать повышенную светимость и/или позволяющее комбинировать больше СИД с разными характеристиками.

Держатель 221, в данном случае, представленный IMS (изолированной металлической подложкой), хотя согласно альтернативным вариантам осуществления, допустимы другие варианты, например, MCPCB (печатная плата на металлической основе) или PCB. Следует обратить внимание на то, что слои и/или компоненты, отличные от описанных далее, могут содержаться в или на держателе 221. В качестве нижнего слоя, проводящего тепло, исходящее от источника 220 света, держатель 221 содержит необязательный теплопроводящий металлический слой 222. Теплопроводящий металлический слой 222 может быть выполнен, например, из алюминия или меди, и иметь толщину, предпочтительно, в пределах от 0,5 мм до 3,2 мм. Поверх металлического слоя 222 может размещаться адгезивный слой (не показан), и поверх него - диэлектрический слой 223. Диэлектрический слой 223 представляет собой, например, электрически изолирующую полиамидную пленку. В необязательном порядке, диэлектрический слой 223 может содержать полимер с оксидом металла или оксидом алюминия, поверх которого предусмотрено тонкое изолирующее покрытие. Альтернативно, диэлектрический слой 223 может содержать керамику.

Диэлектрический слой 223 имеет компонентную область 224, выполненную с возможностью приема компонентов, например источника 220 света. Компонентная область 224 имеет поверхность 225, на которой расположены проводящие пути 226. Проводящие пути 226 выполнены с возможностью переносить ток и электрические сигналы к/от источнику/а 220 света и/или другим/х компонентам/ов. Соответственно, проводящие пути 226 содержат контактные площадки, на которых множество СИД 228 расположено на диэлектрическом слое 223. В данном случае, проводящие пути 226, кроме того, содержат проводящие дорожки, ведущие к/от множеству/а СИД 228 (не показано). На фиг. 2, проводящие пути 226 формируются из общего медного слоя.

Для улучшения рассеяния тепла от источника 220 света, область 227 распространения упомянутых проводящих путей 226 оптимизирована по отношению к пространству, доступному на поверхности 225 компонентной области 224. Благодаря увеличенной области 227 распространения проводящих путей 226, покрывается существенная часть поверхности 225 компонентной области 224, из-за чего, тепло, исходящее от источника 220 света, может распределяться по большей площади диэлектрического слоя 223. В данном случае, оптимизация равнозначна максимизации, благодаря чему, область 227 распространения охватывает как можно больше пространства, доступного на поверхности 225 компонентной области 224. Согласно показанному варианту осуществления, область распространения охватывает более 50% поверхности 225. Заметим, однако, что согласно альтернативным реализациям, область распространения может охватывать более 60%, или даже более 70%, поверхности 225.

Кроме того, осветительное устройство 8 содержит оптическое устройство 229 для формирования светового пучка. Следует отметить, что показанная здесь компонентная область 224 полностью покрыта оптическим устройством 229; однако, согласно альтернативным вариантам осуществления, компонентная область 224 может выходить за пределы этого покрытия. Оптическое устройство 229 будет более подробно описано ниже со ссылкой на фиг. 3.

На фиг. 3, показано, что примерное оптическое устройство 229 содержит линзу 330. Материалом линзы 330 в данном случае является ПММА, хотя для других реализаций линза 330 может быть выполнена из любого прозрачного окрашенного или бесцветного сформованного материала, например стекла, полиметакрилата или других пластмасс. Линза 330 имеет верхнюю секцию 331, выполненную с возможностью принимать свет, излучаемый источником 220 света, и нижнюю секцию 332, выполненную с возможностью позволять принятому свету покидать линзу 330. Линза 330, кроме того, имеет множество боковых секций 333 - в данном случае четыре - продолжающихся от верхней секции 331 к нижней секции 332, охватывающих линзу 330. Боковые секции 333 выполнены с возможностью отражать и преломлять падающие лучи принятого света. Сечение 334, в плоскости, перпендикулярной центральной оси 338, продолжающейся от верхней секции 331 к нижней секции 332, имеет форму многоугольника - в данном случае, прямоугольника 334. Прямоугольник 334 ориентирован в продольном направлении 335 и в поперечном направлении 336, которые перпендикулярны друг другу. Благодаря таким боковым секциям 333, линза 229 имеет компактную конструкцию, что позволяет более плотно размещать осветительные устройства 8, из-за чего, осветительная система 2 становится более компактной. Кроме того, линза 330 выполнена таким образом, что принятый свет выходит из линзы 330 в виде светового пучка, образованного в удлиненной форме на заранее определенном расстоянии от оптического устройства 229. Для реализации, показанной на фиг. 1, удлиненная форма представлена соответствующими уличными зонами 5a, 5b, 5c, и заранее определенное расстояние представлено целевым расстоянием 4.

В примерном варианте осуществления, линза 330 симметрична в квадрантах 337 в сечении 334 вдоль центральной оси 338. Кроме того, верхняя секция 331 имеет первую вогнутость в продольном направлении 335 и вторую вогнутость в поперечном направлении 336 - последняя больше первой. Нижняя секция 332, с другой стороны, расходится в продольном 335 и поперечном направлениях 336, причем в продольном направлении 335 расхождение больше, чем в поперечном направлении 336. Дополнительно, боковые секции 333 являются оптически плоскими, следовательно отсутствует шероховатость поверхности или микроструктуры, которые могут рассеивать падающий свет.

Таким образом, согласно предпочтительному описанному варианту осуществления, предусмотрено оптическое устройство 229, содержащее компактную линзу 330, обеспечивающее желаемое распределение 5a, 5a, 5b, 5c освещения. Кроме того, как показано, множество осветительных устройств 8 может располагаться более плотно, что позволяет осветительной системе 2 быть более компактной.

В вышеописанных примерных вариантах осуществления настоящего изобретения, источники света содержат СИД. Однако возможно, и отвечает объему настоящего изобретения, использование разных типов источников света, например органических светодиодов (ОСИД), полимерных СИД (ПСИД), неорганических СИД, лазеров, или их комбинации, а также широкополосных СИД (с прямым или люминофорным преобразованием) и широкополосных СИД белого свечения (с люминофорным преобразованием). Кроме того, возможны также комбинации с другими источниками света, наподобие TL, CFL.

Дополнительно, следует обратить внимание на то, что любая комбинация цветов СИД может создавать гамму цветов, при этом СИД может обеспечивать красный, зеленый, синий, янтарный, белый, оранжевый, УФ или другие цвета. Различные варианты осуществления, представленные в этом описании изобретения, охватывают все возможные комбинации СИД, содержащиеся в световом модуле, что позволяет генерировать свет переменного цвета, интенсивности, насыщенности и цветовой температуры.

Следует отметить, что осветительная система дополнительно может содержать любое количество оптических и/или неоптических компонентов для обеспечения различных оптических эффектов. Эти компоненты могут включать в себя, но без ограничения, рассеиватели и пр., используемые в различных комбинациях для обеспечения желаемого эффекта.

Кроме того, хотя изобретение описано со ссылкой на конкретные примерные варианты его осуществления, специалисты в данной области техники могут предложить многие различные изменения, модификации и пр. Вариации раскрытых вариантов осуществления могут быть поняты и реализованы специалистом в данной области техники при практическом осуществлении заявленного изобретения, изучении чертежей, раскрытия и нижеследующей формулы изобретения. Кроме того, в формуле изобретения, слово "содержащий" не исключает наличия других элементов или этапов, и употребление названий элементов в единственном числе не исключает наличия их множества.

Настоящее изобретение относится к оптическому устройству (229) для формирования светового пучка, причем оптическое устройство содержит линзу (330), имеющую верхнюю секцию (331), выполненную с возможностью принимать свет, излучаемый источником (220) света, нижнюю секцию (332), выполненную с возможностью позволять принятому свету выходить из линзы, и множество боковых секций (333), продолжающихся от верхней секции к нижней секции. Множество боковых секций охватывает линзу и выполнено с возможностью отражать и преломлять падающие лучи принятого света. Сечение (334) линзы, в плоскости, перпендикулярной центральной оси (338), продолжающейся от верхней секции к нижней секции, имеет форму многоугольника, причем многоугольник ориентирован в продольном направлении (335) и в поперечном направлении (336), которые перпендикулярны друг другу. Кроме того, линза выполнена таким образом, что принятый свет выходит из линзы в виде светового пучка, образованного в удлиненной форме (5) на заранее определенном расстоянии (4) от оптического устройства. Представленное оптическое устройство позволяет обеспечить компактную линзу, обеспечивающую желаемое удлиненное распределение освещения. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Оптическое устройство (229) для формирования светового пучка, причем упомянутое оптическое устройство (229) содержит линзу (330), имеющую:

- верхнюю секцию (331), выполненную с возможностью принимать свет, излучаемый источником (220) света;

- нижнюю секцию (332), выполненную с возможностью позволять упомянутому принятому свету выходить из упомянутой линзы (330); и

- множество боковых секций (333), продолжающихся от упомянутой верхней секции (331) к упомянутой нижней секции (332), причем упомянутое множество боковых секций (333) охватывает упомянутую линзу (330) и выполнено с возможностью отражать и преломлять падающие лучи упомянутого принятого света, причем сечение (334) упомянутой линзы (330), в плоскости, перпендикулярной центральной оси (338), продолжающейся от упомянутой верхней секции (331) к упомянутой нижней секции (332), имеет форму многоугольника, причем упомянутый многоугольник ориентирован в продольном направлении (335) и в поперечном направлении (336), которые перпендикулярны друг другу,

причем упомянутая линза (330) выполнена таким образом, что упомянутый принятый свет выходит из упомянутой линзы (330) в виде светового пучка, образованного в удлиненной форме (5а, 5b, 5с) на заранее определенном расстоянии (4) от упомянутого оптического устройства (229) и

упомянутая верхняя секция (331) расходится в упомянутом продольном направлении (335) и сходится в упомянутом поперечном направлении (336).

2. Оптическое устройство (229) по п. 1, в котором упомянутое множество боковых секций (333) содержит четыре боковых секции (333), причем упомянутое сечение (334) имеет форму прямоугольника.

3. Оптическое устройство (229) по п. 1 или 2, в котором упомянутая линза (330) в упомянутом сечении (334) вдоль упомянутой центральной оси (338) симметрична в квадрантах (337).

4. Оптическое устройство (229) по п. 1 или 2, в котором упомянутая верхняя секция (331) имеет первую вогнутость в упомянутом продольном направлении (335) и вторую вогнутость в упомянутом поперечном направлении (336), причем упомянутая вторая вогнутость больше упомянутой первой вогнутости.

5. Оптическое устройство (229) по п. 1 или 2, в котором упомянутая нижняя секция (332) расходится в упомянутом продольном (335) и упомянутом поперечном направлениях (336), причем упомянутая нижняя секция (332) сильнее расходится в упомянутом продольном направлении (335), чем в упомянутом поперечном направлении (336).

6. Оптическое устройство (229) по п. 1 или 2, в котором упомянутая линза (330) содержит ПММА.

7. Оптическое устройство (229) по п. 1 или 2, в котором, по меньшей мере, одна из упомянутого множества боковых секций (333) является оптически плоской.

8. Осветительное устройство (8), содержащее:

- источник (220) света, размещенный на держателе (221), и

- оптическое устройство (229) по любому из предыдущих пунктов.

9. Осветительное устройство (8) по п. 8, в котором упомянутый источник (220) света содержит один или множество СИД (светоизлучающих диодов) (228).

10. Осветительная система (2), содержащая:

множество осветительных устройств (8) по любому из пп. 8 и 9, размещенных в виде матрицы, причем упомянутая осветительная система (2) выполнена таким образом, что первый световой пучок и первое заранее определенное расстояние (4) первого осветительного устройства (8) аналогичны второму световому пучку и второму целевому расстоянию (4) второго осветительного устройства (8).