Оптический отражательный элемент (его варианты) Советский патент 1987 года по МПК G02B5/10 F21V7/09 

Изобретение относится к оптике и может быть использовано в осветительных приборах в качестве оптического отражательного элемента, изменяющего направление распространения части светового потока, излучаемого источником света.

Цель изобретения - уменьшение габаритов оптического отражательного элемента при работе с линейными и ша- ровыми источниками света, а также с источниками света, имеющими цилиндрическую колбу.

На фиг.1 изображено поперечное сечение оптического отражательного эле- мента по варианту 1 и примеры хода световых лучей в нем; на фиг.2 - поперечное сечение оптического отражательного элемента по варианту 1 с улучшенными светотехническими характеристиками; на фиг.З - поперечное сечение двух соединенных оптических отражательных элементов по варианту 1; на фиг.4 и 5 - поперечные сечения оптических отражательных элементов по варианту 2; на фиг.6 - продольное сечение оптического отражательного элемента по варианту 3.

Оптический отражательный элемент j 1 (фиг. 1) выполнен из прозрачного материала (например, стекла или пластмассы) и образован цилиндрическими поверх- ностями: внутренней 2 входной, внешней 3 отражательной и плоской 4 выходной. Угол обхвата им линейного источника, например люминесцентной лампы, равен 90 °, а длина его соответствует -длине лампы. При работе с люминесцентными лампами типа ЛБ-Ю, ЛБ-30, имеющими наружный диаметр трубки 26 мм зазор между лампой и оптическим элементом может быть небольшим, например 5 мм, из-за малого нагрева лампы. Тогда радиус внутренней цилиндрической поверхности 2 будет равным 18 мм. Если для изготовления элемента использован материал с коэффициентом преломления 1,55 и его наружная поверхность 3 имеет зеркальное покрытие, то угол между касательными к поверхностям 2 и 3 в месте их сечения должен быть не менее 20 Этот угол обеспечивает цилиндрическая отражательная поверхность 3 с радиусом 23 мм. Ось 0 ее смещена по отношению к оси О , поверхности 2 вниз на 3,5 мм и вправо на 9 мм. Полученный таким образом элемент имеет габаритпере0

ную высоту 20 мм и ширину 32 мм. Ширина его выходной поверхности 4 равна 14 мм.

Оптический элемент 1 (фиг.2) аналогичен элементу, изображенному на фиг. 1, но имеет улучшенные светотехнические характеристики. Часть его наружной поверхности 3 с радиусом R, равным 23 мм, на которую падают лучи, составляющие с вертикалью углы от 75 до 90°, заменена плоской поверхностью 5.

Оптический элемент (фиг.З) представляет собой два элемента, сечения которых показаны на фиг.1 или фиг.2, соединенные между собой узкими краями. Такой элемент имеет угол обхвата вдвое больше, чем у предыдущих.

Колоколообразный элемент 1 по варианту 2 (фиг.4) образован вращением фигуры поперечного сечения оптического элемента, показанного на фиг.1, вокруг оси 0-0.

Колоколообразный элемент 1 (фиг.5)

образован так же, как и предыдущий, но узкий край фигуры поперечного сечения перемещался по окружности, благодаря чему элемент 1 имеет центральное отверстие 6, где может размещаться цоколь лампы и электропатрон. На фиг.6 изображен оптический от- ражательньй элемент 7 по варианту 3, выполненный в виде усеченного конуса с центральным цилиндрическим отверстием, ограниченного внешней отражательной поверхностью 8, входной цилиндрической поверхностью 9, выходной плоской поверхностью 10 и образованного вращением прямоугольного треугольника относительно оси 0-0.

Оптический отражательный элемент работает следующим образом.

Входные и отражательные криволинейные поверхности оптических элементов, изображенных на фиг.1-6, расположены таким образом, что лучи от источника света, вошедшие в каждый из элементов через входную вогнутую поверхность, при встрече с наружной отражательной испытывали от нее зеркальное или полное внутреннее отражение внутрь элемента и, попадая затем на вогнутую поверхность, испытывали на ней полное внутреннее отражение. При этих условиях свет будет распространяться в материале оптического элемента от узкого края оптического элемента к его широкому краю, представляющему собой третью рабочую

3i;

грань элемента, через которую и выйдет в окружающую среду.

Выходные поверхности элементов по всем трем вариантам могут иметь отличающуюся от плоской формы, например, цилиндрическую сферическую, торичес- кую или форму линзы Френеля. Придание выходной поверхности элемента отличающейся от плоской формы позволяет формировать нужную индикатриссу рас- пределения светового потока, выходящего из оптического элемента. Лучи света а и б через входную поверхность 2 входят в элемент 1, встретив поверхность .3, зеркально отражаются от нее внутрь элемента 1. Луч а после первого отражения от поверхности 3 вновь попадает на поверхность 2, испытывают на ней полное внутреннее отражение, затем второй раз отражается от поверх ности 3 и выходят из элемента 1 через поверхность 4. Луч S покидает элемент 1 после первого отражения от поверхности 3. 1

Формула изобретения

1. Оптический отражательный элемент, содержащий криволинейную поверхность с зеркально отражающим покрытием, отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов при работе с линейным источником света, элемент выполнен из свето- прозрачного материала в виде цилинд- рического тела, ограниченного кроме отражательной поверхности вогнутой входной и плоской выходной поверхностями, поперечное сечение которого представляет собой криволинейный треугольник, стороны которого образованы двумя дугами окружностей с углом между ними, не меньшим, чем 1/2 arcsin 1/п, где п - коэффициент, преломления материала, и отрез.ком прямой, причем длина отрезка не превышает длины меньшей стороны криволинейного треугольника.

2. Элемент поп.1, отличаю- щ и и с я тем, что, с целью регулирования светораспределения, выходная поверхность выполнена криволинейной или в виде линзы Френеля.

3. Элемент по пп.1 н 2, о т л и- чающийся тем, что, с целью упрощения его изготовления, отражательная поверхность выполнена без зеркально отражающего покрытия, при

784

этом ре. стороны криволинейног о гольника в сечении цилил1дрнческог( тела образуют угол, не меньший, чем arcsin 1/п.

4.Элемент пп. 1-3, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что его отражательная поверхность образована цилиндрической и плоской поверхностями.

5.Оптический отражающий элемент, содержащий криволинейную поверхность с зеркально отражающим покрытием, отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов при работе с шаровым источником света, элемент выполнен из светопрозрачного материала в виде полого колоколообраз- ного тела, ограниченного кроме отражательной поверхности вогнутой входной и плоской выходной поверхностями, и образованного вращением криволинейного треугольника относительно оси, проходящей через его вершину, полученную пересечением двух дуг окружностей, с углом между ним, не меньшим, чем

1/2 arcsin 1/п, где п - показатель преломления материала, третьей стороной криволинейного треугольника является отрезок прямой, длина которого не превьш1ает длины меньшей стороны криволинейного треугольника.

6.Элемент по п.5, отличающий с я тем, что, с целью регулирования светораспределения, выходная поверхность выполнена криволинейной или в виде линзы Френеля.

7.Элемент по пп. 5 и 6, отличающийся тем, что, с целью упрощения его изготовления, отражательная поверхность выполнена без зеркально отражающего покрытия, при этом угол, полученный пересечением двух дуг окружностей, при вершине криволинейного треугольника выполнен, не меньшим, чем arcsin 1/п.

6. Элемент по пп.5-7, отличающийся тем, что, с целью расширения возможностей его использования, имеет отверстие на верщине.

9.Элемент по пп.5-8, отличащийся тем, что его отражательая поверхность образована цилиндриеской и конической поверхностями.

10.Оптический отражательный элеент, содержащий поверхность с зерально отражающим покрытием, отлиающийся тем, что, с целью меньшения габаритов при работе с исочником света с цилиндрической колбой, элемент выполнен из светопроз- рачного материала в виде усеченного конуса с центральным цилиндрическим отверстием, ограниченного кроме отражательной поверхности входной ци- линдрической и выходной плоской поверхностями, и образованный вращением прямоугольного треугольника относительно оси, параллельной его большему катету, причем угол между ним и гипо- тенузой, не меньше, чем 1/2 arcsin 1/п, где п - коэффициент преломления материала.

11. Элемент по п.10, отличающий с я тем, что, с целью регу-

лирования светораспределения, выходная поверхность выполнена криволинейной или в виде линзы Френеля.

12.Элемент по пп.10 и 11, отличающийся тем, что, с целью упрощения его изготовления, отражательная поверхность выполнена без зеркально отражающего покрытия, при этом угол между большим катетом и гипотенузой прямоугольного треугольника не меньше, чем arcsin 1/п.

13.Элемент по пп. 10-12, отличающийся тем, что отражательная поверхность образована пересечением двух конических поверхностей.

Изобретение может быть использовано в осветительных приборах и позволяет уменьшить габариты отражательного элемента при работе с линейным источником света. Оптический элемент 1 выполнен из светопрозрачного материала в виде цилиндрического тела, ограниченного вогнутой входной 2, плоской выходной 4 и отражательной 3 поверхностями. Поперечное сечение элемента 1 представляет собой криволинейный треугольник с углом между дугообразными сторонами, не меньшим 1/2 arcsin - (п - коэффициент преломления материала элемента). По второму варианту элемент 1 выполнен в виде полого колоколообразного тела, что позволяет уменьшить его габариты при работе с шаровым источником света. Третий вариант предусматривает выполнение элемента 1 в виде усеченного конуса с центральным цилиндрическим отверстием. Выходные поверхности 4 оптических элементов по трем вариантам могут иметь цилиндрическую, сферическую, торическую или форму линзы Френеля, что позволяет формировать нужную индикатриссу распределения выходящего из элемента 1 светового потока. 3 с, 10 з.п. ф-лы, 6 ил. (Л ю со О) со 00 CpUfff

иг.5

tPue,

Редактор А.Ревин

Составитель Г.Татарникова

Техред М.Ходанич Корректор Т,Колб

За|саз 775/48 Тираж, 522Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Пр изводственно-полиграфическое пред1фиятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4