Ригельный узконаправленный светодиодный светильник Российский патент 2023 года по МПК F21S2/00 

Изобретение относится к светодиодным осветительным приборам и может использоваться для установки на жестких поперечинах контактной сети для освещения пространства между железнодорожных путей.

Известен световой прибор для освещения открытых пространств (Патент на полезную модель России №18565, опубл. 27.06.2001 г.), содержащий протяженный электрический источник света и светоперераспределяющее устройство, причем протяженный источник электрического света выполнен в виде ряда установленных на равном расстоянии друг от друга натриевых ламп высокого давления, а светоперераспределяющее устройство выполнено в виде охватывающих натриевые лампы высокого давления отражательных секций, световые отверстия которых имеют прямоугольный абрис, а активные поверхности выполнены с возможностью направленно-рассеянного отражения, причем отражательные секции установлены на общей базе посредством узлов крепления, количество отражательных секций соответствует количеству установленных в ряд натриевых ламп высокого давления, а зазор между световыми отверстиями примыкающих отражательных секций меньше порога пространственной разрешимости для типичных высот установки светового прибора над уровнем земли, отражательные секции с натриевыми лампами высокого давления установлены на общей базе с возможностью поворота в узлах крепления вокруг продольной оси светового прибора, возможность поворота отражательных секций в узлах крепления осуществляется посредством привода.

Недостатком такого светового прибора является их большая энергоемкость, большие габариты, недолговечность.

Известен светодиодный прожектор заливающего света (Патент РФ №203825 Светодиодный прожектор заливающего света, опубл. 22.04.2021, Бюл. №12), содержащий прямоугольный корпус из теплопроводного материала, внутри которого на плоском основании закреплена печатная плата со SMD-светодиодами и защитное стекло. Внутри корпуса в промежутке между защитным стеклом и платой со SMD-светодиодами установлен рефлектор. Вдоль рядов SMD-светодиодов перпендикулярно поверхности платы, на которой расположены SMD-светодиоды, располагаются параллельно друг другу плоские пластины с высоким коэффициентом отражения, высотой, не менее 1/2 расстояния между этими пластинами. Драйвер, обеспечивающий питание SMD-светодиодов, расположен внутри корпуса.

Недостатком такого светового прибора является то, что он не позволяет формировать световые потоки большой интенсивности и узкой направленности.

Известно осветительное устройство, содержащее закрытый прозрачным колпаком корпус, внутри которого установлен блок питания с одним входом и высоковольтным и низковольтным выходами, отличающееся тем, что в него дополнительно введены зеркальный отражатель, который закреплен на корпусе и формирует луч излучаемого света, элемент крепления с жесткой фиксацией к корпусу, источник света, который выполнен в виде ксеноновой газоразрядной лампы и закреплен на элементе крепления таким образом, чтобы ксеноновая газоразрядная лампа находилась в фокусе зеркального отражателя, электромагнит, который закреплен на элементе крепления, и затеняющая шторка, которая закреплена на электромагните и расположена между ксеноновой газоразрядной лампой и зеркальным отражателем так, что середина затеняющей шторки расположена на линии, которая проходит через середину ксеноновой газоразрядной лампы и середину зеркального отражателя с возможностью поворота затеняющей шторки на 90°, причем вход блока питания подключен к питающей сети, к высоковольтному выходу блока питания подключена ксеноновая газоразрядная лампа, а к низковольтному выходу - электромагнит.

Известен прожектор со сферическим отражателем, в который вместо прожекторной лампы накаливания устанавливается светодиодная прожекторная лампа по патенту на полезную модель RU 166928 (МПК F21S 8/10, опубл. 20.12.2016 г.). Лампа состоит из фокусирующего цоколя, в котором закреплен теплопроводящий стержень с оребрением, имеющий полость, в которой закреплен интеллектуальный драйвер питания светодиодной матрицы и вентилятора, позволяющий лампе работать от сети постоянного и переменного тока с напряжением 40-90 вольт и иметь режимы работы «тусклый», «средний», «яркий», «повышенная яркость». На конце теплопроводящего стержня с оребрением размещен теплоотвод с оребрением, который с помощью теплоотводящих трубок крепится к кузову транспортного средства и дополнительному теплоотводу с оребрением. Светодиодная матрица, с вторичной оптикой, соединена с интеллектуальным драйвером питания светодиодной матрицы и вентилятора и размещена на теплоотводе с оребрением таким образом, что ее оптическая ось составляет перпендикуляр к оси сечения лампы.

Недостатками прожектора с данной прожекторной светодиодной лампой являются: необходимость наличия активного охлаждения т.е. вентилятора; снижение надежности конструкции, обусловленное повышенными инерционными нагрузками вследствие установки в существующий патрон прожектора лампы, имеющей значительную массу; снижение надежности осветительной установки в силу наличия электропривода. снижение светотехнических характеристик по причине экранирования светового потока от отражателя стержнем отвода тепла лампы; излишний вес конструкции, обусловленный использованием стандартного цоколя и массивного радиатора.

Технической задачей заявленного изобретения является снижение энергоемкости и повышение эффективности работы ригельного светодиодного светильника, формирующего световые потоки большой интенсивности и узкой направленности.

Техническим результатом изобретения является формирование заявленным светодиодным светильником узко градусного светового луча с высоким значением осевой силы света.

Заявленный технический результат достигается за счет того, что ригельный узконаправленный светодиодный светильник содержит прямоугольный корпус из теплопроводного материала, внутри которого на плоской теплоотводящей пластине, закрепленной на боковой стороне корпуса, установлены печатная плата с единичным SMD-светодиодом и над ним отражатель, причем поверхность отражателя выполнена в виде эллиптического параболоида, образованного семейством парабол, ветви которых опираются на дугу направляющего эллипса, служащую основанием поверхности эллиптического параболоида, а вершины парабол лежат на дуге эллипса, построенного в плоскости перпендикулярной плоскости направляющего эллипса, так, что большая полуось эллипса, совпадает с большей полуосью направляющего эллипса, а центр эллипса не совпадает с центром направляющего эллипса, при этом поверхность эллиптического параболоида, ограничена поверхностью плоской теплоотводящей пластины и двумя плоскостями, проведенными перпендикулярно к этой поверхности, через две прямые линии, описываемые уравнениями вида y=0,583x-34,8 и y=-3,83x+230,2, причем единичный SMD-светодиод располагается в фокусе направляющего эллипса. На передней стороне корпуса закреплена рамка с защитным стеклом, а с противоположной стороны корпуса установлена торцевая крышка. Драйвер, обеспечивающий питание печатной платы с единичным SMD-светодиодом, расположен внутри корпуса.

Продольное сечение поверхности отражателя (Фиг. 2) имеет форму дуги симметричного эллипса, обеспечивающей максимально равномерное распределение света вдоль продольной оси (Фиг. 4) с учетом отношения высоты установки светильника к длине освещаемой поверхности равной 1/6.

Так как, распределение света вдоль поперечной оси должно быть максимально узким, поэтому в продольном сечении светоотражающая поверхность отражателя, образована семейством парабол, вершины которых лежат на дуге эллипса, построенного в плоскости перпендикулярной плоскости направляющего эллипса, по уравнению , где а₁ - длина большей полуоси эллипса; b₁ - длина меньшей полуоси эллипса; x, y, - координаты дуги эллипса, относительно системы координат XOY с началом координат, совпадающим с центром направляющего эллипса; - величина смещения центра эллипса относительно центра направляющего эллипса по координатной оси Х (Фиг.3).

Таким образом, выполнение поверхности отражателя в виде эллиптического параболоида, описываемого уравнением вида , где а - длина большей полуоси направляющего эллипса; b - длина меньшей полуоси направляющего эллипса; x, y, z - координаты поверхности эллиптического параболоида, относительно системы координат XZY с началом координат, совпадающим с центром направляющего эллипса, и установка единичного SMD-светодиода в фокусе направляющего эллипса, обеспечивает максимально равномерное распределение света вдоль продольной оси с учетом отношения высоты установки светильника к длине освещаемой поверхности равной 1/6.

На фиг. 1 изображена конструкция ригельного узконаправленного светодиодного светильника; на фиг. 2 - показан вид А на Фиг. 1; на фиг. 3 показан разрез на Фиг. 2; на фиг. 4 показана диаграмма распределение света в продольной плоскости отражателя; на фиг. 5 показана диаграмма распределение света в поперечной плоскости отражателя; на фиг. 6 - показана кривая силы света узконаправленного светодиодного светильника в полярных координатах; на фиг. 7 - показана кривая силы света узконаправленного светодиодного светильника в декартовых координатах; на фиг. 8 - показана теоретическая и практическая сцены освещения узконаправленного светодиодного светильника.

Ригельный узконаправленный светодиодный светильник содержит прямоугольный корпус 4 из теплопроводного материала, внутри которого на плоской теплоотводящей пластине 9, закрепленной на боковой стороне корпуса 4, установлены печатная плата 1 с единичным SMD-светодиодом 2 и над ним отражатель 3. Корпус 4 светодиодного светильника собран из двух экстрадированных алюминиевых профилей, обеспечивающих теплоотвод печатной платы 1 во время работы единичного SMD-светодиода 2. Профили, соединены соединительными пластинами 5 с двух сторон корпуса 4. Отражатель 3 выполнен из термостойкого полиамида методом литья под давлением с последующим напылением на его внутренней поверхности алюминия ионоплазменным методом. Поверхность отражателя 3 выполнена в виде эллиптического параболоида, и ограничена поверхностью плоской теплоотводящей пластины и двумя плоскостями, проведенными перпендикулярно к этой поверхности, через две прямые линии, описываемые уравнениями вида y=0,583x-34,8 и y=-3,83x+230,2.

Уплотнитель 6 устанавливается спереди и сзади корпуса 4 светильника, для защиты от влаги и пыли. На уплотнитель 6 с передней торцевой стороны корпуса 4 крепится закаленное силикатное стекло 7 и рамка 8, а с противоположной стороны корпуса 4 устанавливается торцевая крышка 10. Внутри корпуса 4 на кронштейне 12 закрепляется драйвер 11, обеспечивающий питание печатной платы 9 с единичным SMD-светодиодом 2.

Ригельный узконаправленный светодиодный светильник работает следующим образом.

При подаче питающего напряжения на светильник, драйвер 11 преобразует его в постоянный ток, который протекает через единичный SMD-светодиод 2, закрепленный на печатной плате 1, и вызывает их свечение. При протекании тока через SMD-светодиод 2, в p-n-переходе кристалла кроме генерации оптического излучения происходит выделение тепловой энергии, которая передается на печатную плату 1 и теплоотводящую пластину 9. Для увеличения интенсивности охлаждения печатной платы 1 и пластины 9, последняя прикрепляется к корпусу 4 светильника, который, в свою очередь передает тепло в окружающее пространство. Световой поток от единичного SMD-светодиода 2 отражается от поверхности отражателя 3, представляющей собой поверхность эллиптического параболоида, ограниченную поверхностью плоской теплоотводящей пластины и двумя плоскостями, проведенными перпендикулярно к этой поверхности, через две прямые линии, описываемые уравнениями вида y=0,583x-34,8 и y=-3,83x+230,2 и формируется в узконаправленный пучок света с высоким значением осевой силы света (Фиг. 6)

Таким образом, формируется кривая силы света (КСС), имеющая угол светораспределения в продольной плоскости излучения 100 градусов, а в поперечной плоскости - 1-4 градуса.

Проводились испытания светодиодного светильника в аккредитованной светотехнической лаборатории по исследованию и контролю осветительных приборов и устройств воспроизведения изображений ИЛ ООО «НТЦ «Фотометрия» 02 ноября 2022 года.

Результаты испытаний образца приведены в таблице 1.

По результатам лабораторных испытаний получили практическую кривую силу света (Фиг. 6, 7). Смоделировав практическую кривую силу света в программе DIALux EVO, получили практическую сцену освещения (Фиг. 8), которая также соответствует требованиям.

Анализируя результаты, полученные в ходе лабораторных испытаний опытного образца светодиодный светильник, можно сделать вывод о том, что удалось реализовать необходимую кривую силу света для освещения пространства между железнодорожными путями.

Предлагаемое техническое решение позволяет обеспечить возможность формирования требуемого типа освещения в соответствии с ГОСТ Р 54984-2012, ригельным светодиодным светильником, с одиночным светодиодом и рефлекторным отражателем.

Изобретение относится к светодиодным осветительным приборам и может использоваться для установки на жестких поперечинах контактной сети для освещения пространства между железнодорожных путей. Заявленный ригельный узконаправленный светодиодный светильник содержит прямоугольный корпус из теплопроводного материала, внутри которого на плоской теплоотводящей пластине, закрепленной на боковой стороне корпуса, установлены печатная плата с единичным SMD-светодиодом и над ним отражатель, причем поверхность отражателя выполнена в виде эллиптического параболоида, образованного семейством парабол, ветви которых опираются на дугу направляющего эллипса, служащую основанием поверхности эллиптического параболоида, а вершины парабол лежат на дуге эллипса, построенного в плоскости перпендикулярной плоскости направляющего эллипса, так что большая полуось эллипса совпадает с большей полуосью направляющего эллипса, а центр эллипса не совпадает с центром направляющего эллипса. При этом поверхность эллиптического параболоида, ограничена поверхностью плоской теплоотводящей пластины и двумя плоскостями, проведенными перпендикулярно к этой поверхности, через две прямые линии, описываемые уравнениями вида y=0,583x-34,8 и y=-3,83x+230,2, причем единичный SMD-светодиод располагается в фокусе направляющего эллипса. На передней стороне корпуса закреплена рамка с защитным стеклом, а с противоположной стороны корпуса установлена торцевая крышка. Драйвер, обеспечивающий питание печатной платы с единичным SMD-светодиодом, расположен внутри корпуса. Технический результат – формирование узкоградусного светового луча с высоким значением осевой силы света. 6 з.п. ф-лы, 8 ил., 1 табл.

1. Ригельный узконаправленный светодиодный светильник, содержащий прямоугольный корпус из теплопроводного материала, внутри которого на плоской теплоотводящей пластине, закрепленной на боковой стороне корпуса, установлены печатная плата с единичным SMD-светодиодом и над ним отражатель, причем поверхность отражателя выполнена в виде эллиптического параболоида, образованного семейством парабол, ветви которых опираются на дугу направляющего эллипса, служащую основанием поверхности эллиптического параболоида, а вершины парабол лежат на дуге эллипса, построенного в плоскости, перпендикулярной плоскости направляющего эллипса, так что большая полуось эллипса совпадает с большей полуосью направляющего эллипса, а центр эллипса не совпадает с центром направляющего эллипса, при этом поверхность эллиптического параболоида ограничена поверхностью плоской теплоотводящей пластины и двумя плоскостями, проведенными перпендикулярно к этой поверхности, через две прямые линии, описываемые уравнениями вида y=0,583x-34,8 и y=-3,83x+230,2, причем единичный SMD-светодиод располагается в фокусе направляющего эллипса, а на передней стороне корпуса закреплена рамка с защитным стеклом, и с противоположной стороны корпуса установлена торцевая крышка.

2. Светильник по п. 1, отличающийся тем, что корпус светодиодного светильника собран из двух экстрадированных алюминиевых профилей.

3. Светильник по п. 1, отличающийся тем, что отражатель выполнен из термостойкого полиамида.

4. Светильник по п. 1, отличающийся тем, что на его внутренней поверхности отражателя выполнено напыление алюминия ионоплазменным методом.

5. Светильник по п. 1, отличающийся тем, что драйвер, обеспечивающий питание печатной платы с единичным SMD-светодиодом, расположен внутри корпуса.

6. Светильник по п. 1, отличающийся тем, что защитное стекло выполнено из закаленного силикатного стекла.

7. Светильник по п. 1, отличающийся тем, что с передней торцевой стороны корпуса защитное стекло и рамка, а с противоположной стороны корпуса торцевая крышка, крепятся на уплотнитель.