RU124366U1 - STREET LED LIGHT FOR ROAD DOORS - Google Patents

Abstract

Светильник содержит корпус 2, выполненный с возможностью его подвижного крепления 3 на дорожных опорах 4. На лицевой поверхности 5 корпуса 2 установлено не менее одного светодиодного модуля 6 для создания квазиравномерной освещенности на прямоугольном участке вдоль дорожного полотна 1. Светодиодный модуль 6 содержит асферическую линзу 7 с прямоугольным основанием, снабженным не менее одной светоприемной выемкой 8. Светоприемная поверхность выемки 8 линзы 7 выполнена полусферической радиусом а=3÷4 мм. В выемке 8 установлен светодиод белого свечения, содержащий светодиодный кристалл 9 с люминофорно-гелевой линзой 10. Между излучающей поверхностью линзы 10 и светоприемной поверхностью выемки 8 линзы 7 залит слой 11 геля для ликвидации воздушных зазоров, вызванных инструментальными ошибками производства линз и светодиодов. Светоиспускающая асферическая поверхность 12 линзы 7 выполнена в виде асферической неосесимметричной поверхности, уравнение которой представляет степенной полином N-го порядка двух переменных (N≤16). Использование полезной модели позволяет уменьшить неравномерность освещенности на дороге до величин менее ±20% и снизить предельный угол кривой силы света светодиодного осветителя в различных сечениях до 70°. 1 з.п.ф., 3 ил. The luminaire includes a housing 2 configured to mount it 3 on road supports 4. On the front surface 5 of housing 2, at least one LED module 6 is installed to create a quasi-uniform illumination in a rectangular area along the roadway 1. The LED module 6 contains an aspherical lens 7 sec. a rectangular base provided with at least one light-receiving recess 8. The light-receiving surface of the recess 8 of the lens 7 is made with a hemispherical radius a = 3 ÷ 4 mm. A white LED is installed in the notch 8, which contains an LED crystal 9 with a phosphor-gel lens 10. Between the radiating surface of the lens 10 and the light-receiving surface of the notch 8 of the lens 7, a gel layer 11 is filled in to eliminate air gaps caused by instrumental errors in the production of lenses and LEDs. The light-emitting aspherical surface 12 of the lens 7 is made in the form of an aspherical non-axisymmetric surface, the equation of which represents a power polynomial of the Nth order of two variables (N≤16). The use of the utility model makes it possible to reduce the irregularity of illumination on the road to values less than ± 20% and to reduce the limit angle of the light intensity curve of the LED illuminator in various sections to 70 °. 1 Cp., 3 Il.

Description

Полезная модель относится к светодиодной технике, конкретно к уличным светодиодным светильникам для освещения дорожного полотна.The invention relates to LED technology, specifically to street LED lamps to illuminate the roadway.

Известны уличные светодиодные светильники /1-2/, обеспечивающие освещение дорожного полотна лучом с прямоугольным сечением.Known outdoor LED lamps / 1-2 /, providing the illumination of the roadway beam with a rectangular cross section.

Наиболее близким из известных по назначению и технической сущности к заявляемой полезной модели относится уличный светодиодный светильник для освещения дорожного полотна /2/, содержащий корпус, выполненный с возможностью его подвижного крепления на дорожных опорах и на лицевой поверхности которого установлено не менее одного светодиодного модуля для создания квазиравномерной освещенности на прямоугольном участке вдоль дорожного полотна, причем светодиодный модуль содержит асферическую линзу с прямоугольным основанием, снабженным не менее одной светоприемной выемкой, в которой установлен светодиод белого свеченияThe closest known in purpose and technical nature of the claimed utility model is an outdoor LED luminaire for illuminating the roadway / 2 /, comprising a housing adapted for mobile mounting on road supports and on the front surface of which at least one LED module is installed to create quasi-uniform illumination on a rectangular section along the roadway, with the LED module containing an aspherical lens with a rectangular base, fitted with e at least one light-receiving recess, in which is mounted white-light LED

Недостатком известного светильника является пониженная освещенность дорожного полотна на периферии его светового луча, связанная с неравномерным распределением световой энергии луча в прямоугольном секторе освещения дорожного полотна.The disadvantage of the known lamp is the reduced illumination of the roadway at the periphery of its light beam, associated with the uneven distribution of the light energy of the beam in a rectangular sector of the illumination of the roadway.

Задачей полезной модели является повышение освещенности дорожного полотна на периферии светового луча.The task of the utility model is to increase the illumination of the roadway at the periphery of the light beam.

Основным техническим результатом, обеспечивающим решение этой задачи, является повышение равномерности распределения светового потока в прямоугольном секторе рассеивания светодиодного излучения.The main technical result that provides a solution to this problem is to increase the uniformity of the distribution of the luminous flux in the rectangular sector of dispersion of LED radiation.

Достижение заявленного технического результата и, как следствие, решение поставленной задачи достигается тем, что уличный светодиодный светильник для освещения дорожного полотна, содержащий корпус, выполненный с возможностью его подвижного крепления на дорожных опорах, на лицевой поверхности которого установлено не менее одного светодиодного модуля для создания квазиравномерной освещенности на прямоугольном участке вдоль дорожного полотна, причем светодиодный модуль содержит асферическую линзу с прямоугольным основанием, снабженным не менее одной светоприемной выемкой, в которой установлен светодиод белого свечения, согласно полезной модели между светоприемной поверхностью выемок асферической линзы и светоиспускающей поверхностью светодиода дополнительно расположен слой прозрачного геля, светоприемная поверхность выемки линзы выполнена в виде полусферы, а светоиспускающая асферическая поверхность линзы имеет вид полинома:The achievement of the stated technical result and, as a consequence, the solution of the task is achieved by the fact that the street LED lamp to illuminate the roadway, comprising a housing made with the possibility of its mobile mounting on road supports, on the front surface of which at least one LED module is installed to create a quasi-uniform illumination on a rectangular section along the roadway, the LED module containing an aspherical lens with a rectangular base provided with According to the utility model, a layer of transparent gel is additionally located between the light-receiving surface of the aspherical lens grooves and the light-emitting surface of the LED, and the light-receiving surface of the lens groove is polynomial. :

,

,

где:Where:

а - радиус полусферической выемки в основании линзы; a is the radius of the hemispherical notch at the base of the lens;

z₀(а) - эквивалентная толщина линзы (расстояние по оптической оси от центра полусферической выемки радиусом а до внешней поверхности асферической линзы);z ₀ ( a ) is the equivalent thickness of the lens (the distance along the optical axis from the center of the hemispherical notch with radius a to the outer surface of the aspherical lens);

z_0max - максимальное значение толщины линзы (z_0max=7,0 для а=3 мм);z _0max is the maximum value of the lens thickness (z _0max = 7.0 for a = 3 mm);

- нормированные (на z_0max) коэффициенты полинома;

- normalized (at z _0max ) coefficients of the polynomial;

х, у - текущие значения проекции точек поверхности асферической линзы вдоль оси абсцисс и оси ординат соответственно;x, y - the current values of the projection of the points of the surface of the aspherical lens along the abscissa axis and the ordinate axis, respectively;

N, N-1 - порядок степенного полинома для двух переменных i, j соответственно (N≤16);N, N-1 is the order of the power polynomial for two variables i, j, respectively (N≤16);

i, j - текущие значения переменных степенного полинома N, N-1-го порядка (i=є{1,N}; j=є{1,N-1}).i, j are the current values of variables of the power polynomial N, N-1st order (i = є {1, N}; j = є {1, N-1}).

При этом полусферическая выемка в основании линзы выполнена радиусом 3÷4 мм.In this case, the hemispherical recess at the base of the lens is made with a radius of 3 ÷ 4 mm.

Дополнительное введение слоя прозрачного геля (между светоприемной поверхностью выемок асферической линзы и светоиспускающей поверхностью светодиода белого свечения) позволяет исключить воздушные пустоты, вызывающие угловые искажения распределения световой энергии в сечении луча светильника. Выполнение светоприемной поверхности выемки в линзе в виде полусферы, а светоиспускающей асферической поверхности линзы в вид полинома, согласованного с параметрами полусферы выемки, позволяет дополнительно повысить равномерность распределения света светильника в прямоугольном секторе освещения дорожного полотна.Additional introduction of a layer of transparent gel (between the light-receiving surface of the grooves of the aspherical lens and the light-emitting surface of the white-emitting diode) eliminates air voids that cause angular distortion of the distribution of light energy in the cross section of the lamp beam. The implementation of the light-receiving surface of the notch in the lens in the form of a hemisphere, and the light-emitting aspherical surface of the lens in the form of a polynomial consistent with the parameters of the hemisphere of the notch, allows you to further improve the uniformity of light distribution of the lamp in a rectangular sector of illumination of the roadway.

В целом указанные технические преимущества обеспечивают повышение равномерности распределения светового потока в прямоугольном секторе рассеивания светодиодного излучения и решение поставленной задачи по повышению равномерности освещенности дорожного полотна.In general, these technical advantages provide an increase in the uniformity of the distribution of luminous flux in the rectangular sector of dispersion of LED radiation and the solution of the task to improve the uniformity of illumination of the roadway.

На фиг.1 представлена конструкция уличного светодиодного светильника матричного типа, установленного на дорожной опоре; на фиг.2 - конструкция его светодиодного модуля для создания квазиравномерной освещенности в прямоугольном секторе; на фиг 3 - таблица значений нормированных коэффициентов

степенного полинома N,N-1-го порядка для конкретной реализации линзы светодиодного модуля для освещения участка четырехполосного дорожного полотна.Figure 1 shows the design of the outdoor led matrix lamp type mounted on the road support; figure 2 - the design of its LED module to create a quasi-uniform illumination in a rectangular sector; Fig 3 - a table of values of the normalized coefficients

power polynomial N, N-1st order for a specific implementation of the lens of the LED module to illuminate the area of the four-lane roadway.

Уличный светодиодный светильник для освещения дорожного полотна 1 содержит корпус 2, выполненный с возможностью его подвижного крепления 3 на дорожных опорах 4. На лицевой поверхности 5 корпуса 2 установлено не менее одного светодиодного модуля 6 для создания квазиравномерной надежной освещенности на прямоугольном участке вдоль дорожного полотна 1. Светодиодный модуль 6 содержит асферическую линзу 7 с прямоугольным основанием, снабженным не менее одной светоприемной выемкой 8. Светоприемная поверхность выемки 8 линзы 7 выполнена полусферической, радиусом а=3÷4 мм. В выемке 8 установлен светодиод белого свечения, содержащий светодиодный кристалл 9 с люминофорно-гелевой линзой 10. Между излучающей поверхностью линзы 10 и светоприемной поверхностью выемки 8 линзы 7 залит слой 11 геля для ликвидации воздушных зазоров, вызванных инструментальными ошибками производства линз и светодиодов. Это позволяет уменьшить влияние инструментальных ошибок на преломление лучей и неравномерность освещения поверхности дорожного полотна 1. Светоиспускающая асферическая поверхность 12 линзы 7 выполнена в виде асферической неосесимметричной поверхности, уравнение которой представляет степенной полином N-го порядка двух переменных {N≤16):The street LED luminaire for illuminating the roadway 1 includes a housing 2 configured to mount it 3 on the road supports 4. On the front surface 5 of the housing 2 at least one LED module 6 is installed to create a quasi-uniform reliable illumination in a rectangular area along the roadway 1. The LED module 6 contains an aspherical lens 7 with a rectangular base, equipped with at least one light-receiving notch 8. The light-receiving surface of the notch 8 of the lens 7 is made hemisphere eskoy radius a = 3 ÷ 4 mm. A white LED is installed in the notch 8, which contains an LED crystal 9 with a phosphor-gel lens 10. Between the radiating surface of the lens 10 and the light-receiving surface of the notch 8 of the lens 7, a gel layer 11 is filled in to eliminate air gaps caused by instrumental errors in the production of lenses and LEDs. This makes it possible to reduce the influence of instrumental errors on the refraction of rays and the uneven illumination of the surface of the roadbed 1. The light-emitting aspherical surface 12 of the lens 7 is made in the form of an aspheric non-axisymmetric surface, the equation of which is a power polynomial of the Nth order of two variables {N≤16):

для ряда локальных областей G_k(x,y) которой введены локальные деформации Δz_k(x,y) таким образом, что окончательное универсальное для диапазона размеров а радиуса входной выемки светоприемной поверхности выемки 8 линзы 7 (а=3÷4 мм для светодиодного кристалла с соответствующим геле-люминофорным покрытием) уравнение внешней поверхности формирующей линзы имеет вид:for a number of local regions G _k (x, y) is introduced local deformation Δz _k (x, y) so that the final universal for size range and the radius of lens inlet recess light receiving recesses face 8 7 (a = 3 ÷ 4 mm for LED crystal with a corresponding gel-phosphor coating) the equation of the outer surface of the forming lens is:

где:Where:

а - радиус полу сферической выемки 8 в основании линзы 7; a is the radius of the semi-spherical recess 8 at the base of the lens 7;

z₀(a) - эквивалентная толщина линзы 7 (расстояние по оптической оси от центра полусферической выемки 8 радиусом a до внешней асферической поверхности 12 линзы 7);z ₀ ( a ) is the equivalent thickness of the lens 7 (the distance along the optical axis from the center of the hemispherical notch 8 of radius a to the outer aspherical surface 12 of the lens 7);

z_0max - максимальное значение толщины линзы 7 (z_0max=7,0 для а=3÷4 мм);z _0max - the maximum value of the lens thickness 7 (z _0max = 7.0 for a = 3 ÷ 4 mm);

- нормированные (на z_0max) коэффициенты полинома;

- normalized (at z _0max ) coefficients of the polynomial;

х, у - текущие значения проекции точек асферической поверхности 12 линзы 7 вдоль оси абсцисс и оси ординат соответственно;x, y - the current values of the projection of the points of the aspherical surface 12 of the lens 7 along the abscissa axis and the ordinate axis, respectively;

N, N-1 - порядок степенного полинома для двух переменных i, j соответственно (N≤16);N, N-1 is the order of the power polynomial for two variables i, j, respectively (N≤16);

i, j - текущие значения переменных степенного полинома N, N-1-го порядка (i=є{1,N}; j=є{1,N-1}).i, j are the current values of variables of the power polynomial N, N-1st order (i = є {1, N}; j = є {1, N-1}).

Значения нормированных коэффициентов

степенного полинома (2) с N=10 для конкретной реализации линзы 7, рассчитаны для освещения участка четырехполосного дорожного полотна размером 30×14 м² и приведены в таблице (фиг.3). Для данного примера реализации линзы 7 светильники расположены на опорах 4 высотой 9 м с углом 15° наклона гусака 14 с расположением опор 4 друг напротив друга на расстоянии 14 м на противоположных сторонах дорожного полотна 1 и на расстоянии 30 м друг от друга вдоль дороги. Соотношение между габаритами формирующей линзы 7 светодиодного осветителя (ширина, длина и высота линзы) для данного примера составляет: 12,3÷3,7:8,4÷9.1:7,6÷8,1 мм.Values of normalized coefficients

power polynomial (2) with N = 10 for a specific implementation of lens 7, calculated to illuminate a portion of a four-lane roadway with a size of 30 × 14 m ² and is shown in the table (figure 3). For this example implementation of the lens 7, the lamps are located on supports 4 with a height of 9 m with an angle of 15 ° of inclination of the gander 14 with the location of the supports 4 opposite each other at a distance of 14 m on opposite sides of the roadway 1 and 30 m apart from each other along the road. The ratio between the dimensions of the forming lens 7 LED illuminator (width, length and height of the lens) for this example is: 12.3 ÷ 3.7: 8.4 ÷ 9.1: 7.6 ÷ 8.1 mm.

Уличный светодиодный светильник для освещения дорожного полотна работает следующим образом.Street LED lamp to illuminate the roadway works as follows.

На лицевой поверхности 5 корпуса 2 светильника устанавливают не менее одного светодиодного модуля 6, дублирующего поле 13 освещения дорожного полотна 1. Светильник устанавливают на стандартных дорожных опорах 4 высотой 9 м с углом 15° наклона гусака 14 друг напротив друга, например на расстоянии 14 м по разные стороны дороги и на расстоянии 30 м вдоль ее полотна. При включении светильника излучение от светодиодного кристалла 9 перпендикулярно и равномерно по освещенности светоприемной поверхности 8 проникает в тело линзы 7 с минимальными потерями энергии на оптических переходах светодиодного модуля 6. При этом одновременно за счет выбора параметров линзы 7 из условий (1÷2) обеспечивается равномерное освещение полотна 1 дороги между светильниками по периферии и с одновременным исключением неосвященных частей дорожного полотна 1 при стандартном размещении светильников.On the front surface 5 of the housing 2 of the luminaire install at least one LED module 6, duplicating the field 13 of the illumination of the roadbed 1. The luminaire is installed on standard road supports 4 with a height of 9 m and an angle of 15 ° to the inclination of the gander 14 opposite each other, for example, at a distance of 14 m different sides of the road and at a distance of 30 m along its canvas. When the luminaire is turned on, the radiation from the LED crystal 9 is perpendicular and uniform in illumination of the light-receiving surface 8 penetrates into the body of the lens 7 with minimal energy loss at the optical transitions of the LED module 6. At the same time, by selecting the parameters of the lens 7, the conditions are equal (1 ÷ 2) illumination of the roadway 1 between the lamps along the periphery and with the simultaneous exclusion of the unsanctified parts of the roadway 1 with the standard placement of the lamps.

Полезная модель разработана на уровне опытных образцов в ООО «ИНФОЛЕД». Испытание опытных образцов светодиодных светильников на стандартных осветителях дорожного четырехполосного полотна показали возможность снижения неравномерности освещенности на дороге до величин менее ±20% и снижения предельного угла кривой силы света светодиодного осветителя в различных сечениях до 70°.The utility model was developed at the level of prototypes in INFOLED LLC. Testing prototypes of LED luminaires on standard illuminators of a four-lane road canvas showed the possibility of reducing uneven illumination on the road to values less than ± 20% and reducing the limit angle of the luminous intensity curve of the LED illuminator in various sections to 70 °.

Источники информации:Information sources:

1. ЕР 1621918 (А1) - 2006-02-011. EP 1621918 (A1) - 2006-02-01

2. ЕР 2322973 (А1) - 2011-05-12. EP 2322973 (A1) - 2011-05-1

Claims (2)

1. Уличный светодиодный светильник для освещения дорожного полотна, содержащий корпус, выполненный с возможностью его подвижного крепления на дорожных опорах и на лицевой поверхности которого установлено не менее одного светодиодного модуля для создания квазиравномерной освещенности на прямоугольном участке вдоль дорожного полотна, причем светодиодный модуль содержит асферическую линзу с прямоугольным основанием, снабженным не менее одной светоприемной выемкой, в которой установлен светодиод белого свечения, отличающийся тем, что между светоприемной поверхностью выемок асферической линзы и светоиспускающей поверхностью светодиода дополнительно расположен слой прозрачного геля, светоприемная поверхность выемки линзы выполнена в виде полусферы, а светоиспускающая асферическая поверхность линзы имеет вид полинома1. Outdoor LED luminaire to illuminate the roadway, comprising a housing made with the possibility of its mobile mounting on road supports and on the front surface of which at least one LED module is installed to create a quasi-uniform illumination on a rectangular section along the roadway, the LED module contains an aspherical lens with a rectangular base, equipped with at least one light-receiving notch, in which a white-light-emitting diode is installed, characterized in that ezhdu light receiving surface recesses aspheric lens and the LED light-emitting surface is located further layer of transparent gel, light receiving surface of the recess of the lens is formed as a hemisphere, and the light emitting surface of the aspherical lens has the polynomial form

,

, где а - радиус полусферической выемки в основании линзы;where a is the radius of the hemispherical notch at the base of the lens; z₀(а) - эквивалентная толщина линзы (расстояние по оптической оси от центра полусферической выемки радиусом а до внешней поверхности асферической линзы);z ₀ (a) is the equivalent thickness of the lens (the distance along the optical axis from the center of the hemispherical notch with radius a to the outer surface of the aspherical lens); z_0max - максимальное значение толщины линзы (z_0max=7,0 для а=3 мм);z _0max is the maximum value of the lens thickness (z _0max = 7.0 for a = 3 mm);

- нормированные (на z_0max) коэффициенты полинома;

- normalized (at z _0max ) coefficients of the polynomial; х, у - текущие значения проекции точек поверхности асферической линзы вдоль оси абсцисс и оси ординат соответственно;x, y - the current values of the projection points of the surface of the aspherical lens along the abscissa axis and the ordinate axis, respectively; N, N-1 - порядок степенного полинома для двух переменных i, j соответственно (N≤16);N, N-1 is the order of the power polynomial for two variables i, j, respectively (N≤16); i, j - текущие значения переменных степенного полинома N, N-1-го порядка (i=є{1,N}; j=є{1,N-1}).i, j are the current values of variables of the power polynomial N, N-1st order (i = є {1, N}; j = є {1, N-1}). 2. Уличный светодиодный светильник по п.1, отличающийся тем, что полусферическая выемка в основании линзы выполнена радиусом 3÷4 мм.

2. Outdoor LED lamp according to claim 1, characterized in that the hemispherical recess at the base of the lens is made with a radius of 3 ÷ 4 mm.

Images