СВЕТИЛЬНИК ДЛЯ НАРУЖНОГО ОСВЕЩЕНИЯ Российский патент 2017 года по МПК F21S8/08 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относятся к освещению, в частности к СИДному (СИД – светоизлучающий диод) светильнику для наружного освещения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

У светильников для наружного освещения важно решить проблему блескости, поскольку блескость приводит к множеству проблем безопасности дорожного движения. В настоящее время эффект блескости светильников для наружного освещения, таких как дорожные светильники, контролируется путем ограничения интенсивности света в определенных направлениях. Например, интенсивность света ограничивается определенным уровнем при больших углах излучения, например углах излучения свыше 80 градусов. Угол излучения определяется как вертикальный угол над направлением, ориентированным по прямой линии вниз от светильника для наружного освещения. В дальнейшем в этом документе вертикальный угол над направлением, ориентированным по прямой линии вниз от светильника, для краткости называется также вертикальным углом.

В последние годы с постоянным увеличением световой отдачи мощных СИДов все большее число СИДных светильников для наружного освещения устанавливается для дорожного или городского освещения.

Типичный СИДный светильник для дорожного освещения изображен на фиг. 1. Внешний вид СИДного светильника 100 существенно отличается от традиционного светильника для дорожного освещения, такого как популярный газоразрядный (HID) светильник. У традиционного светильника, как правило, имеется изогнутый колпак, поскольку, во-первых, его источник света имеет большой размер, а изогнутый колпак может обеспечивать достаточное пространство для размещения источника света, и, во-вторых, его источник света создает большое количество тепла, и во избежание перегрева колпак должен находиться на определенном расстоянии от источника света. В противоположность ему, СИДный источник 110 света имеет небольшой размер, поэтому требуется меньше места, а тепло, создаваемое источником света, в основном рассеивается от задней стороны колпака. Поэтому изогнутый колпак для СИДного светильника необязателен. В связи с этим для СИДного светильника используется плоский колпак 120, поскольку плоский колпак легче в изготовлении и дешевле изогнутого колпака. Кроме того, плоский колпак 120 обладает также преимуществом, состоящим в том, что он ограничивает интенсивность света при больших углах освещения.

Как указано выше, СИДный светильник имеет более высокую интенсивность света, чем традиционный светильник. Однако, что касается СИДных светильников для наружного освещения, таких как СИДные светильники для дорожного или городского освещения, от конечных пользователей, включая водителей транспортных средств и пешеходов, поступает больше жалоб на то, что они вызывают блескость.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение является усовершенствованием существующего СИДного светильника для наружного освещения.

Было бы целесообразно создать СИДный светильник для наружного освещения, способный эффективно уменьшать или устранять упомянутую блескость.

Блескость обычно определяется как слепящая блескость и дискомфортная блескость. Слепящая блескость достаточно хорошо определяется на основе физиологии зрения человека и поведения света при его попадании в глазные среды; дискомфортная блескость определяется как источник блескости, вызывающий у наблюдателя ощущение дискомфорта. Комитет по технологиям CIE.TC3-4 докладывал, что если проблема дискомфортной блескости будет решена, слепящая блескость перестанет являться проблемой. Иными словами, слепящая блескость может полностью контролироваться, если будет эффективно контролироваться дискомфортная блескость от источников.

Поэтому было бы также целесообразно создать СИДный светильник для наружного освещения, способный эффективно уменьшать или устранять негативную дискомфортную блескость.

Авторы настоящего изобретения понимают, что у СИДных светильников для наружного освещения ограничение интенсивности света при больших углах освещения усиливает восприятие блескости конечным пользователем. По мере того, как конечный пользователь постепенно приближается к СИДному светильнику для наружного освещения, сначала он почти не воспринимает яркость, так как он видит лишь свет при больших углах излучения, а интенсивность света при больших углах излучения существенно ограничена, а затем воспринимаемая яркость является высокой, когда он находится достаточно близко к СИДному светильнику для наружного освещения, поскольку интенсивность света при малых углах излучения высока. Столь большое различие в интенсивности света при больших углах излучения и при малых углах излучения усиливает восприятие конечным пользователем яркости при малых углах излучения. Кроме того, относительно небольшая поверхность излучения СИДного источника света дополнительно увеличивает яркость СИДного источника света по направлению к конечным пользователям и, следовательно, восприятие блескости.

В связи с этим в настоящем изобретении предлагается решить проблему дискомфортной блескости путем повышения уровня адаптации конечных пользователей.

Чтобы полнее решить одну или более из этих проблем, предлагается светильник для наружного освещения, который включает в себя:

световой модуль, содержащий по меньшей мере один СИДный блок;

причем упомянутый световой модуль выполнен таким образом, что свет, излучаемый световым модулем, имеет первое значение интенсивности света не менее 10 кд/клм при первом угле γ1, являющемся вертикальным углом на 90 градусов выше направления, ориентированного по прямой линии вниз от светильника.

Таким образом, гарантируется, что интенсивность света светильника для наружного освещения при вертикальном угле 90 градусов составляет не менее 10 кд/клм. Поскольку конечный пользователь видит свет, излучаемый при вертикальном угле 90 градусов, независимо от того, насколько далеко он находится от светильника для наружного освещения, конечный пользователь всегда воспринимает некоторый уровень яркости. Такой некоторый уровень яркости помогает при увеличении уровня адаптации конечного пользователя и может эффективно уменьшать восприятие конечным пользователем блескости, когда он находится вблизи светильника для наружного освещения и видит относительно яркий свет, излучаемый при меньших вертикальных углах (т.е. при меньших углах излучения).

Предпочтительно первое значение интенсивности света составляет не менее 20 кд/клм. Вообще говоря, при условии, что первое значение интенсивности света не настолько велико, чтобы вызывать восприятие блескости, чем больше первое значение интенсивности света, тем меньше разность яркостей для конечного пользователя при различных расстояниях от светильника для наружного освещения и, следовательно, тем лучше уровень адаптации конечного пользователя.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения свет, излучаемый световым модулем, имеет второе значение интенсивности света не менее 40 кд/клм при втором угле γ2, являющемся вертикальным углом на 80 градусов выше направления, ориентированного по прямой линии вниз от светильника.

Кроме того, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения свет, излучаемый световым модулем, имеет третье значение интенсивности света при третьем угле γ3, являющемся вертикальным углом менее, чем на 80 градусов выше направления, ориентированного по прямой линии вниз от светильника; упомянутое третье значение интенсивности света не ниже второго значения интенсивности света; упомянутое второе значение интенсивности света не ниже первого значения интенсивности света.

По мере того, как конечный пользователь постепенно приближается к СИДному светильнику для наружного освещения, вертикальный угол света, который он видит, также уменьшается. То есть, он может сначала видеть лишь свет, излучаемый при первом вертикальном угле γ1, равном 90 градусов, затем он видит свет, излучаемый при втором вертикальном угле γ2, равном 80 градусов, а затем он видит свет, излучаемый при третьем угле γ3, составляющем менее 80 градусов. Таким образом, уровень адаптации пользователя дополнительно увеличивается, и восприятие конечным пользователем блескости, которая создается светом, излучаемым при небольших вертикальных углах, может дополнительно уменьшаться.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения и первое, и второе значение интенсивности света составляет не более 100 кд/клм.

Таким образом, яркость света, излучаемого при больших вертикальных углах, включая 80 градусов и 90 градусов, ограничивается таким образом, чтобы не являться источником блескости.

Свет, излучаемый при больших вертикальных углах, таких как 80 градусов и 90 градусов, может быть получен множеством различных способов.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения световой модуль содержит первый СИДный световой блок; упомянутый световой блок дополнительно содержит первый оптический элемент, расположенный перед упомянутым первым СИДным световым блоком; и упомянутый первый оптический элемент выполнен с возможностью преобразования части света от упомянутого первого СИДного светового блока в первом диапазоне углов от упомянутого второго вертикального угла γ2 до упомянутого первого вертикального угла γ1.

Упомянутый первый оптический элемент может содержать изогнутый колпак, изготовленный из прозрачного материала.

Прозрачный материал рассеивает относительно небольшое количество падающего на него света. В тех случаях, когда первый СИДный световой блок не излучает свет или излучает недостаточный свет в упомянутом первом диапазоне углов, изгиб колпака может преобразовывать часть света, излучаемого при небольших вертикальных углах (т.е. вертикальных углах менее γ2) в упомянутом первом диапазоне углов. Кроме того, различные прозрачные материалы рассеивают различное количество света. Таким образом, путем выбора надлежащего прозрачного материала может быть преобразовано заданное количество света.

В соответствии с другим вариантом упомянутый первый оптический элемент может содержать изогнутую проволочную сетку, изготовленную из рассеивающего материала.

При помощи такой изогнутой проволочной сетки первая часть света, излучаемого первым СИДным блоком, рассеивается проволочной сеткой, изготовленной из рассеивающего материала, при этом проволочная сетка не влияет на вторую часть света, излучаемого первым СИДным блоком, поскольку проволочная сетка не пересекает его путь распространения. Как правило, заданная интенсивность света при первом и/или втором вертикальном угле невелика по сравнению с общей яркостью светильника для наружного освещения. Таким образом, значительная часть света, излучаемого первым СИДным блоком, не будет подвержена влиянию проволочной сетки, поэтому проектирование распределения света светового модуля становится более удобным.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения упомянутый световой модуль содержит первый СИДный световой блок и второй световой блок; упомянутый первый СИДный световой блок выполнен таким образом, что свет, излучаемый упомянутым первым СИДным световым блоком, имеет значение интенсивности света, меньшее упомянутого первого значения интенсивности света, при упомянутом первом угле γ1, и имеет значение интенсивности света, меньшее упомянутого второго значения интенсивности света, при упомянутом втором угле γ2; а упомянутый второй световой блок выполнен с возможностью излучения света по меньшей мере во втором диапазоне углов от упомянутого второго угла γ2 до упомянутого первого угла γ1.

Предпочтительно упомянутый второй световой блок представляет собой СИДный световой блок.

В одном варианте осуществления упомянутый второй световой блок размещается на боковой поверхности упомянутого светильника для наружного освещения.

В одном варианте осуществления упомянутый второй световой блок размещается над упомянутым первым СИДным световым блоком. Таким образом, свет, излучаемый упомянутым вторым световым блоком, уменьшает различие в яркости между темным небом и светильником для наружного освещения и, следовательно, дополнительно увеличивает уровень адаптации конечных пользователей.

В соответствии с одним вариантом осуществления упомянутый второй световой блок содержит по меньшей мере одну из световой матрицы и световой ленты.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Прочие признаки, цели и преимущества настоящего изобретения будут более понятными из нижеследующего подробного описания не имеющих ограничительного характера примеров осуществления во взаимосвязи с прилагаемыми чертежами.

На Фиг. 1 показана схема типичного СИДного светильника для наружного освещения в соответствии с предыдущим уровнем техники;

на Фиг. 2 показана схема СИДного светильника для наружного освещения в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;

на Фиг. 3 показана схема СИДного светильника для наружного освещения, содержащего изогнутый колпак, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;

на Фиг. 4 показана схема СИДного светильника для наружного освещения, содержащего изогнутую проволочную сетку, в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения;

на Фиг. 5 показана схема СИДного светильника для наружного освещения, содержащего световую матрицу на боковой стороне, в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения;

на Фиг. 6 показана схема СИДного светильника для наружного освещения, содержащего световую панель на боковой стороне, в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения; и

на Фиг. 7 показана схема СИДного светильника для наружного освещения, содержащего световую панель на верхней стороне, в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

Одинаковые или похожие ссылочные позиции указывают на одинаковые или похожие устройства (модули).

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Подробное описание настоящего изобретения приведено ниже применительно к прилагаемым чертежам.

На фиг. 2 показана схема СИДного светильника для наружного освещения в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

Как известно, световые потоки светильника для наружного освещения могут описываться с помощью значений интенсивности света при различных вертикальных углах выше направления, ориентированного по прямой линии вниз от светильника. Интенсивность света обычно выражается в канделах на килолюмен (кд/клм) от всех источников света в светильнике. Направление, ориентированное по прямой линии вниз от светильника, называется также первой осью светильника, а вертикальный угол выше направления, ориентированного по прямой линии вниз от светильника, называется также вертикальным фотометрическим углом (светового пути), который определяется как угол между световым путем и первой осью светильника.

В соответствии с фиг. 2, направление, ориентированное по прямой линии вниз от светильника 200, обозначено как ось 210, а вертикальный угол света, излучаемого светильником 200 по световому пути 220, обозначен как угол γ.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения светильник 200 содержит световой модуль, содержащий по меньшей мере один СИДный блок. Световой модуль выполнен таким образом, что свет, излучаемый световым модулем, имеет первое значение интенсивности света не менее 10 кд/клм при первом угле γ1, являющемся вертикальным углом на 90 градусов выше направления, ориентированного по прямой линии вниз от светильника. В еще одном варианте осуществления значение интенсивности света может составлять не менее 20 кд/клм.

Кроме того, свет, излучаемый световым модулем, имеет второе значение интенсивности света не менее 40 кд/клм при втором угле γ2, являющемся вертикальным углом на 80 градусов выше направления, ориентированного по прямой линии вниз от светильника.

Кроме того, в соответствии с фиг. 2, свет, излучаемый светильником 200 по световому пути 220, освещает пространство, простирающееся на расстояние d от светильника при заданной высоте h, при этом чем меньше вертикальный угол γ, тем меньше расстояние d.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения значения интенсивности света при меньших вертикальных углах устанавливаются относительно большими, чтобы в достаточной степени освещалось пространство вокруг светильника для наружного освещения, а значения интенсивности света при более значительных вертикальных углах устанавливаются относительно малыми, чтобы предотвратить появления блескости.

В одном примере световой модуль светильника 200 для наружного освещения имеет третье значение интенсивности света при третьем угле γ3, являющемся вертикальным углом менее чем на 80 градусов выше направления, ориентированного по прямой линии вниз от светильника. Третье значение интенсивности света не ниже второго значения интенсивности света, а второе значение интенсивности света не ниже первого значения интенсивности света. Например, значения интенсивности света при различных вертикальных углах могут увеличиваться с уменьшением вертикальных углов.

В еще одном примере и первое, и второе значение интенсивности света составляет не более 100 кд/клм.

На фиг. 3 показана схема СИДного светильника для наружного освещения, содержащего изогнутый колпак, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

В соответствии с фиг. 3, светильник 300 для наружного освещения содержит корпус 310 и первый СИДный световой блок, расположенный внутри корпуса 310. Светильник 300 для наружного освещения дополнительно содержит изогнутый колпак 320, изготовленный из прозрачного материала. Изогнутый колпак 320 расположен перед первым СИДным световым блоком.

Первый СИДный световой блок выполнен с возможностью не излучения света или излучения недостаточного света в первом диапазоне вертикальных углов от 80 градусов до 90 градусов, например, с интенсивностью света меньше первого значения интенсивности света при вертикальном угле 90 градусов и/или с интенсивностью света меньше второго значения интенсивности света при вертикальном угле 80 градусов.

Изгиб колпака преобразует часть света, излучаемого при небольших вертикальных углах (т.е. вертикальных углах менее 80 градусов) в первом диапазоне вертикальных углов таким образом, что свет, излучаемый светильником 200 для наружного освещения, имеет заданные значения интенсивности света в первом диапазоне вертикальных углов. Например, заданные значения интенсивности света включают в себя первое значение интенсивности света при вертикальном угле 90 градусов и второе значение интенсивности света при вертикальном угле 80 градусов.

Различные прозрачные материалы рассеивают различное количество света. Таким образом, путем выбора надлежащего прозрачного материала может быть преобразовано заданное количество света.

На фиг. 4 показана схема СИДного светильника для наружного освещения, содержащего изогнутую проволочную сетку, в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

В соответствии с фиг. 4, светильник 400 для наружного освещения аналогичен светильнику 300 для наружного освещения на фиг. 3, при этом различие между ними состоит в том, что изогнутый колпак 320 заменен на изогнутую проволочную сетку 420. Изогнутая проволочная сетка 420 изготовлена из рассеивающего материала и может, по меньшей мере, рассеивать значительную часть падающего света. Таким образом, аналогично изогнутому колпаку 320, изогнутая проволочная сетка 420 может преобразовывать часть света, излучаемого первым СИДным блоком в первом диапазоне вертикальных углов, составляющем от 80 градусов до 90 градусов.

На фиг. 5 показана схема СИДного светильника для наружного освещения, содержащего световую матрицу на боковой стороне, в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

В соответствии с фиг. 5, светильник 500 для наружного освещения содержит световой модуль и столб 540, на котором установлен световой модуль. Световой модуль светильника 500 для наружного освещения содержит корпус 510 и первый СИДный световой блок, расположенный внутри корпуса 510. Световой модуль дополнительно содержит второй световой блок 530, расположенный на боковой стороне корпуса 510. Предпочтительно второй световой блок 530 также представляет собой СИДный световой блок.

Для того чтобы свет, излучаемый световым модулем, имел первое значение интенсивности света при первом угле γ1, т.е. вертикальном угле 90 градусов, и второе значение интенсивности света при втором угле γ2, т.е. вертикальном угле 80 градусов, первый СИДный световой блок и второй световой блок выполнены следующим образом: первый СИДный световой блок выполнен таким образом, что свет, излучаемый упомянутым первым СИДным световым блоком, имеет значение интенсивности света, меньшее первого значения интенсивности света, при упомянутом первом угле γ1, и имеет значение интенсивности света, меньшее второго значения интенсивности света, при упомянутом втором угле γ2. Кроме того, второй световой блок выполнен с возможностью излучения света по меньшей мере во втором диапазоне углов от упомянутого второго угла γ2 до упомянутого первого угла γ1.

Как показано на фиг. 5, второй световой блок 530 может представлять собой световую матрицу. В соответствии с другим вариантом второй световой блок 530 может представлять собой световую панель 630, как показано на фиг. 6.

На фиг. 7 показана схема СИДного светильника для наружного освещения, содержащего световую панель на верхней стороне, в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

Аналогично светильнику 500 для наружного освещения на фиг. 5, светильник 700 для наружного освещения содержит световой модуль и столб 740, на котором установлен световой модуль; световой модуль светильника 700 для наружного освещения содержит корпус 710 и первый СИДный световой блок, расположенный внутри корпуса 710; световой модуль дополнительно содержит второй световой блок 730.

В отличие от светильника 500 для наружного освещения на фиг. 5, второй световой блок 730 расположен на верхней стороне корпуса 710.

Аналогично второму световому блоку 530 светильника 500 для наружного освещения, второй световой блок 730 светильника 700 для наружного освещения может излучать свет по меньшей мере во втором диапазоне углов, который составляет от упомянутого второго угла γ2 до первого угла γ1.

Как показано на фиг. 7, второй световой блок 730 может представлять собой световую панель. В соответствии с другим вариантом второй световой блок 730 может представлять собой световую матрицу и т.п.

Специалисту понятно, что настоящее изобретение никоим образом не ограничивается вышеописанными предпочтительными вариантами осуществления. Напротив, возможны различные изменения и варианты в пределах объема прилагаемой формулы изобретения. Следует отметить, что вышеупомянутые варианты осуществления объясняют, а не ограничивают настоящее изобретение, и что специалисты смогут создавать альтернативные варианты осуществления в пределах объема прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения любые ссылочные позиции, помещенные в круглые скобки, не следует трактовать как ограничивающие пункт формулы изобретения. Слово «содержащий» не исключает наличия элементов или этапов, не перечисленных в пункте формулы изобретения. Неопределенный артикль, предшествующий элементу, не исключает наличия множества таких элементов. Использование слов «первый», «второй», «третий» и т.д. не указывает на какое-либо упорядоченное расположение. Эти слова следует рассматривать как наименования. Без специальных указаний не требуется никакая особая последовательность действий.

Изобретение относится к области светотехники и предназначено для светодиодных светильников для наружного освещения. Техническим результатом является повышение эффективности уменьшения или устранения блескости. Светильник включает в себя световой модуль, содержащий корпус, первый светодиодный блок, расположенный внутри корпуса, второй светодиодный блок, расположенный снаружи корпуса, причем упомянутый световой модуль выполнен таким образом, что свет, излучаемый световым модулем, имеет первое значение интенсивности света не менее 10 кд/клм при первом угле (γ1), являющемся вертикальным углом на 90 градусов выше направления, ориентированного по прямой линии вниз от светильника. 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Светильник для наружного освещения, включающий в себя:

световой модуль, содержащий:

корпус;

первый светодиодный световой блок, расположенный внутри корпуса;

второй светодиодный световой блок, расположенный снаружи корпуса;

причем упомянутый световой модуль выполнен таким образом, что свет, излучаемый световым модулем, имеет первое значение интенсивности света не менее 10 кд/клм при первом угле (γ1), являющемся вертикальным углом на 90 градусов выше направления, ориентированного по прямой линии вниз от светильника.

2. Светильник для наружного освещения по п. 1, в котором вторая интенсивность света имеет значение не менее 40 кд/клм при втором угле (γ2), являющемся вертикальным углом на 80 градусов выше направления, ориентированного по прямой линии вниз от светильника.

3. Светильник для наружного освещения по п. 2, в котором свет, излучаемый световым модулем, имеет третье значение интенсивности света при третьем угле (γ3), являющемся вертикальным углом менее чем на 80 градусов выше направления, ориентированного по прямой линии вниз от светильника;

упомянутое третье значение интенсивности света не ниже второго значения интенсивности света; упомянутое второе значение интенсивности света не ниже первого значения интенсивности света.

4. Светильник для наружного освещения по п. 2, в котором и первое, и второе значение интенсивности света составляет не более 100 кд/клм.

5. Светильник для наружного освещения по п. 2, в котором

упомянутый первый светодиодный световой блок дополнительно содержит первый оптический элемент, расположенный перед упомянутым первым светодиодным световым блоком; и

упомянутый первый оптический элемент выполнен с возможностью преобразования части света от упомянутого первого светодиодного светового блока в первом диапазоне углов, который простирается от упомянутого второго угла (γ2) до упомянутого первого угла (γ1).

6. Светильник для наружного освещения по п. 5, в котором упомянутый первый оптический элемент содержит изогнутый колпак, изготовленный из прозрачного рассеивающего материала.

7. Светильник для наружного освещения по п. 5, в котором упомянутый первый оптический элемент содержит изогнутую проволочную сетку, изготовленную из рассеивающего материала.

8. Светильник для наружного освещения по п. 1, в котором упомянутый второй световой блок содержит по меньшей мере одну из световой матрицы и световой ленты.