ОСВЕТИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР Российский патент 2024 года по МПК B60Q1/26 F21S41/141 F21S43/14 

Изобретение относится к светотехнике транспортных средств. Оно касается осветительных устройств для транспортных средств с несколькими функциями освещения.

С развитием светодиодной техники при тенденции миниатюризации источников света с одновременным ростом их КПД, мощности и эффективности теплоотвода стало возможным эффективно собирать свет от источников света в световод и формировать необходимое на его выходе распределение света не только с помощью отражателей, но и с помощью внутреннего отражения внутри световода. Это позволяет проектировать и использовать на транспорте световые огни с совмещением функций.

Совмещение световых функций физически может реализовываться на уровне управления одной и той же группой светодиодов со стороны печатных плат, на уровне зажигания одной из групп светодиодов до световода или внутри световода при смешивании света от нескольких источников. Со стороны требований к световой сигнализации автомобилей совмещение световых огней в фарах допускается, например, для габаритных огней, указателей поворота.

В заявке на выдачу патента DE 102015204747 А1 компании VW представлен осветительный прибор, в котором для выполнения нескольких функций свет, также излучаясь от светодиодов, расположенных на общей печатной плате, по крайней мере в одной из функций проходит через два световода, смешиваясь перед выходом из общей светоизлучающей поверхности со светом от других светодиодов. При этом по пути в своем отдельном световоде он может изменяться или окрашиваться в оптической части видимого спектра. Недостатками подобной схемы является необходимость применения сложного базирования при выравнивании нескольких световодов относительно светодиодов разных физических размеров, расположенных на одной плате, но выполняющих разные функции освещения.

Похожая задача с одной платой и световодом сложной формы решается в осветительном приборе (заявка на выдачу патента DE 102015107067 А1 фирмы Hella), в котором ступенчато-расставленные в плоскости платы на одной общей печатной плате источники света с помощью световодных конусов излучают свет в общий объем световода, где световые потоки смешиваются для формирования общего равномерного излучения наружу через общую светоизлучающую поверхность. Температурный режим и охлаждение светодиодов при такой схеме носит характер, зависящий от оптической схемы размещения конусов, что может быть неоптимальным с точки зрения равномерности распределения тепла и долговечности осветительного прибора.

В заявке DE 102018129596 А1 компании Hella, в целом похожей на заявку DE 102015107067 А1, особенностью является лишь то, что светодиоды бокового крепления расположены на одной печатной плате в том же ступенчатом порядке в плоскости одной и той же платы, а засвет световода с целью получить смешивание света осуществляется за счет не конической, а параболической формы отростков световода. Также рассмотрена компоновка двух уровней таких светодиодов, расположенных по двум сторонам одной печатной платы и засвечивающих как минимум один общий световод. Температурный режим и охлаждение светодиодов при такой схеме носит тот же характер, зависящий от оптической схемы размещения параболических отростков, и тоже может быть неоптимальным с точки зрения равномерности распределения тепла и долговечности осветительного прибора.

В патенте CN 211650118 U показан осветительный прибор, в котором для улучшения теплоотвода светодиоды расположены на двух уровнях, для возможности реализации которых применена гибкая печатная плата (или сочетание твердых плат, соединенных шлейфами). При этом два уровня плат вынуждают иметь сложную форму ответной части световода на нескольких уровнях для дальнейшей фокусировки и смешивания света, а также дополнительное место по глубине внутри осветительного прибора. Точное базирование оптических фокусов световода относительно источников света при массовом производстве подобных изделий также затруднено, т.к. при выравнивании одного уровня платы произойдет вынужденная расфокусировка во втором уровне. В этом приборе рациональным представляется только изолированное охлаждение светодиодов на участках плат, расположенных в шахматном порядке.

Наиболее близким аналогом является патент ЕР 2161494 В1 компании Hella, в котором представлен осветительный прибор, использующий три принципиальных компонента по пути сигнала: управляющего сигнала в электронном виде - в электронном блоке управления или в печатной плате, излучаемого сигнала при переходе из электронного вида в видимую оптическую часть спектра в поочередно установленных на плате светодиодах, выполняющих несколько функций, имеющих или разный цвет или изменяющих свой цвет либо яркость своего свечения в зависимости от управляющего сигнала, а также света, изменяющегося в оптическом виде, смешиваясь от этих нескольких светодиодов по меньшей мере в одном световоде, имеющем на выходе света наружу по меньшей мере одну светоизлучающую поверхность для визуализации этих разных функций освещения. При этом выбор и изменение световых функций, т.е. изменение яркости или цвета светодиодов, может происходить в каждом из компонентов по пути сигнала: на первом шаге в электронном виде для изменения тока, частоты и других параметров в электронном блоке управления, выполненном отдельно или вместе с печатной платой. На следующем шаге - выборочно зажигая только группы светодиодов или вызывая их разные состояния. На последнем шаге - в оптическом спектре в световоде осветительного прибора за счет окрашенного полностью или частично материала световода или окрашенной поверхности.

В этих патентах и заявках описывается общая печатная плата для источников света, выполняющих различные функции, однозначно сохраняющая свое положение и положение закрепленных на ней светодиодов относительно по меньшей мере одного световода. Предельным усовершенствованием компоновки источников света в осветительном приборе, представленном в патенте ЕР 2161494 В1, авторы Hella видят конструкцию одного осветительного прибора, в котором на одной плате размещены все необходимые для автомобиля источники света всех осветительных функций, а световод сложной формы и светоизлучающие поверхности формируют на выходе излучения в оптическом диапазоне необходимым образом, что позволяет свету излучаться, исполняя все световые функции освещения автомобиля. Тем самым упрощение размещения и монтажа светодиодов на печатной плате вызывает усложнение формы световодов вплоть до очень сложной формы, например, представленной в заявке DE 102011050062 А1 компании Hella.

Задачей является создание для транспортного средства осветительного прибора повышенной надежности и одновременно упрощение монтажа источников света, а именно светодиодов на печатную плату.

Решение задачи повышения надежности осветительного прибора обеспечено тем, что осветительный прибор, содержащий источники света, выполненные в виде светодиодов, и световод, содержит по меньшей мере две печатные платы, установленные на одном уровне относительно поверхности световода, обращенной к светодиодам, светодиоды, относящиеся к разным функциональным группам, размещены на отдельных печатных платах. На краях печатных плат, обращенных в сторону друг друга, сделаны зубцы, на которых установлены светодиоды разных функциональных групп, зубцы каждой печатной платы расположены между зубцами противолежащей печатной платы в одной плоскости с ними на расстоянии от них.

В этом осветительном приборе электронные печатные платы для монтажа источников света выступают и как физическая основа, сохраняющая геометрические параметры для однозначного позиционирования источников света относительно световода, и как специализированный набор печатных плат с источниками света (несколько наборов плат), функционально специализированных и разделенных на пары групп, четко соответствующих функциональным группам сигналов.

Спецификой этого технического решения является то, что разделение на осветительные функции происходит уже в самом начале реализации сигнала, а каждая из печатных плат «привязана» к соответствующим осветительным функциям и источникам света и является специализированной. То есть разделение печатных плат по осветительным функциям принципиально уже на первом шаге формирования сигнала. Это имеет много практических преимуществ. Например, перегрев одной печатной платы или ее поломка не выводит из строя осветительный прибор, т.к. и светодиоды, и печатные платы физически и функционально разделены.

Другим важным преимуществом данного технического решения является функциональная целостность исполнительной электронной части каждой группы осветительных функций по отдельности, что позволяет совершенствовать узко специализированное устройство каждой световой функции независимо от другой. При проектировании, изготовлении, сортировке, выборке цветовых и яркостных параметров, подборе и монтаже светодиодов на производстве часто удобнее и дешевле работать с однородными наборами электронных компонентов одного типоразмера, что уменьшает вероятность ошибки, брака, перегрева во время пайки соседних элементов и в целом способствует улучшению качества автомобильной светотехники. Уменьшенная по габаритным размерам форма плат также способствует уменьшению размеров оснастки и приспособлений для производства и сборки, улучшая общую технологичность изделия, в отличие от одной общей универсальной платы.

Технический результат - упрощение осветительного прибора для транспортного средства вследствие функционального разделения его на логические части при одновременном повышении надежности, оптимизации температурного режима, технологичности и существенном увеличении его долговечности без ухудшения оптических свойств.

В этом осветительном приборе светодиоды расположены на зубцах противолежащих печатных плат на одной линии.

На зубцах одной печатной платы осветительного прибора расположена группа светодиодов, выполняющая функции дневного ходового огня и габаритного огня. На зубцах другой печатной платы этого прибора расположена группа светодиодов, выполняющая функции указателя поворота и аварийного сигнала.

На фиг. 1 показан осветительный прибор для транспортного средства.

На фиг. 2 изображены печатные платы осветительного прибора.

Осветительный прибор, представленный на фиг. 1, содержит светодиоды 1 и 2 разных функциональных групп и световод 3. Прибор содержит печатные платы 4 и 5, имеющие зубчатые гребни с зубцами 6 и 7. Их зубцы имеют форму, похожую на прямоугольник. На зубцах 6 и 7 установлены светодиоды разных функциональных групп. Зубцы каждой печатной платы расположены между зубцами противолежащей печатной платы в одной плоскости с ними на расстоянии от них. Светодиоды 1 и 2 расположены на зубцах 6 и 7 противолежащих печатных плат на одной линии. Высота зубца на печатных платах 4 и 5 может быть больше его ширины. Печатные платы расположены на подложке, сделанной из алюминия.

Печатные платы 4 и 5 со светодиодами 1 и 2 расположены на одном уровне для излучения света в световод 3 так, чтобы для оптимальной оптической функциональности светодиоды могли равномерно засвечивать общую поверхность световода 3 и в то же время чтобы не имели непосредственного контакта между собой. Форма зубчатых гребней печатных плат оптимизирована с точки зрения эффективности теплоотвода, уменьшения взаимовлияния температур светодиодов при длительной работе, т.к. каждый источник света нагревает свою собственную область печатной платы. Исходя из требований оптической системы, цепочки функциональных групп светодиодов, составленные из пар печатных плат, выровнены по оптическим осям светопроводящей части световода, засвечивая световод необходимым образом.

Функциональные группы: печатная плата 4 со светодиодами 1 и печатная плата 5 со светодиодами 2 выполняют различные световые функции, которые обеспечиваются различными цветами света, силой света или режимом работы (или их комбинациями). Благодаря зубчатой форме края печатных плат с расположенными на зубцах светодиодами эти светодиоды при размещении их вместе равномерно распределены перед общим световодом 3 по отношению к его входной поверхности 8, которую засвечивают обе группы светодиодов обеих функциональных групп. Свет первой группы может быть белым по цвету, а свет второй группы - желтым. Если требуется функциональное разделение на габаритные огни и дневные ходовые огни, обе группы могут быть белыми по цвету, но отличаться уровнем яркости света. Если же для указания смены направления движения требуется функция указателя поворота, т.е. мигающий свет желтого цвета, вторая группа светодиодов может быть переключена на желтый цвет, при этом со стороны платы и управления может быть обеспечен мигающий режим света. В результате поочередной работы функциональных групп свет из соответствующих им светодиодов 1 и 2 попадает в общий световод 3 и излучается через выходную поверхность 9. Причем различные осветительные функции формируются внутри осветительного прибора

Обе функциональные группы светодиодов 1 и 2, составленные вместе, образуют общую систему огней для засвечивания общего световода 3. При этом светодиоды 1 и 2, используемые в качестве источников света, попарно функционально разделены между собой путем их размещения на отдельные печатные платы, контуры которых напротив друг друга имеют соответствующую ступенчатую форму, имеющую вид зубчатых гребней. При этом светодиоды находятся на зубцах печатных плат, физически разделенных зазорами с зубцами печатной платы другой функциональной группы, не влияя на ее работоспособность.

При включении светодиодов 1, находящихся в первой функциональной группе, световые потоки от этих светодиодов поступают на вход 8 световода 3, где собираются в один общий световой поток, который формируется в световоде 3 и излучается из него через выходную поверхность 9. В случае перегрева и в результате этого выхода из строя светодиодов 2 другой функциональной группы, расположенных на печатной плате 5, светодиоды 1 первой группы не будут подвержены перегреву и продолжат работу благодаря их размещению на отдельной печатной плате 4, отделенной от печатной платы 5 имеющимся между ними зазором. А в случае перегрева светодиодов 1 первой функциональной группы и соответственно их печатной платы 4 тепловой режим работы светодиодов 2 другой функциональной группы не будет нарушен.

На основе изобретения создан и испытан опытный образец осветительного прибора, выполненного в качестве фары для пассажирского автомобиля, с несколькими функциональными группами источников света, где источникам света соответствуют различные световые функции в осветительном приборе. В нем имеется световод для источников света, работающих совместно и при этом выполняющих различные световые функции при засвечивании световода. Световод имеет такую светоизлучающую поверхность, при которой различные световые функции осуществляются через эту светоизлучающую поверхность. Причем одна группа источников света выполняет функции дневного ходового огня и габаритного огня, а вторая группа источников света выполняет функции указателя поворота и аварийного сигнала. Группа светодиодов, излучающих белый свет, и группа светодиодов, излучающих желтый свет, установлены поочередно по отношению к световоду. Группы источников света различных световых функций расположены на отдельных платах, соответствующих группам световых функций, находящихся на одном уровне относительно поверхности входа света в световод.

Вследствие размещения светодиодов разных функциональных групп на отдельных зубцах зубчатых гребней отдельных печатных плат, установленных в одной плоскости на одном уровне относительно поверхности световода, обращенной к светодиодам, предотвращен выход из строя работоспособных светодиодов какой-либо функциональной группы при значительном перегреве светодиодов другой функциональной группы при совместном компактном размещении светодиодов функциональных групп. Это способствует длительному поддержанию созданного осветительного прибора в рабочем состоянии.

Изобретение относится к светотехнике транспортных средств. Осветительный прибор содержит источники света, выполненные в виде светодиодов, и световод. Прибор содержит две печатные платы, установленные на одном уровне относительно поверхности световода, обращенной к светодиодам. Светодиоды, относящиеся к разным функциональным группам, размещены на отдельных печатных платах. На краях печатных плат, обращенных в сторону друг друга, сделаны зубцы, на которых установлены светодиоды разных функциональных групп. Зубцы каждой печатной платы расположены между зубцами противолежащей печатной платы в одной плоскости с ними на расстоянии от них. Достигается повышение надежности осветительного прибора. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Осветительный прибор, содержащий источники света, выполненные в виде светодиодов, и световод, отличающийся тем, что он содержит по меньшей мере две печатные платы, установленные на одном уровне относительно поверхности световода, обращенной к светодиодам, светодиоды, относящиеся к разным функциональным группам, размещены на отдельных печатных платах, на краях печатных плат, обращенных в сторону друг друга, сделаны зубцы, на которых установлены светодиоды разных функциональных групп, зубцы каждой печатной платы расположены между зубцами противолежащей печатной платы в одной плоскости с ними на расстоянии от них.

2. Осветительный прибор по п. 1, отличающийся тем, что светодиоды расположены на зубцах противолежащих печатных плат на одной линии.

3. Осветительный прибор по п. 2, отличающийся тем, что на зубцах одной печатной платы расположена группа светодиодов, выполняющая функции дневного ходового огня и габаритного огня, на зубцах другой печатной платы расположена группа светодиодов, выполняющая функции указателя поворота и аварийного сигнала.