RU151491U1 - LED PROJECTOR WITH ADJUSTABLE KSS (OPTIONS) - Google Patents

Abstract

1. Светодиодный прожектор, содержащий блок электрического питания и, по крайней мере, два светоизлучающих элемента, каждый из которых состоит из теплоотводящего корпуса с защитным прозрачным колпаком, внутри которого установлен, по крайней мере, один светодиодный модуль, отличающийся тем, что каждый светоизлучающий элемент прожектора имеет крепежно-юстировочный механизм, позволяющий менять КСС (кривую силы света) прожектора в заданных пределах.2. Светодиодный прожектор по п. 1, отличающийся тем, что каждый светодиодный модуль состоит из теплоотводящей печатной платы, на которую установлены светодиодные кристаллы и матрицы оптических линз.3. Светодиодный прожектор по п. 2, отличающийся тем, что матрица оптических линз содержит одновременно составляющие элементы асферической и цилиндрической оптики, позволяющие формировать узкоградусное излучение и, одновременно, широкоградусную фоновую засветку.4. Светодиодный прожектор по п. 2, отличающийся тем, что матрица оптических линз, содержит асферические линзы, позволяющие формировать узкоградусное излучение с высоким значением осевой силы света.5. Светодиодный прожектор по п. 2, отличающийся тем, что светоизлучающие элементы одновременно содержат как матрицы оптических линз с элементами асферической и линидрической оптики, так и матрицы оптических линз с асферическими линзами.6. Светодиодный прожектор по пп. 1-5, отличающийся тем, что содержит электронную систему димирования, позволяющую осуществлять плавное регулирование осевой силы света прожектора.7. Светодиодный прожектор по п. 1, отличающийся тем, что светоизлучающий элемент не содержит защитный светопрозр�1. An LED spotlight comprising an electric power supply unit and at least two light emitting elements, each of which consists of a heat sink body with a protective transparent cap, inside of which at least one LED module is installed, characterized in that each light emitting element the projector has a mounting and adjustment mechanism that allows you to change the KSS (light intensity curve) of the projector within the specified limits. 2. The LED spotlight according to claim 1, characterized in that each LED module consists of a heat sink circuit board on which LED crystals and optical lens arrays are mounted. 3. The LED spotlight according to claim 2, characterized in that the matrix of optical lenses contains simultaneously constituent elements of aspherical and cylindrical optics, allowing the generation of narrow-degree radiation and, at the same time, wide-angle background illumination. The LED spotlight according to claim 2, characterized in that the matrix of optical lenses contains aspherical lenses that allow the formation of narrow-degree radiation with a high value of axial luminous intensity. The LED spotlight according to claim 2, characterized in that the light-emitting elements simultaneously contain both matrixes of optical lenses with aspherical and linear optics elements, and matrixes of optical lenses with aspherical lenses. 6. LED Floodlight 1-5, characterized in that it contains an electronic dimming system that allows for smooth adjustment of the axial light intensity of the spotlight. 7. The LED spotlight according to claim 1, characterized in that the light-emitting element does not contain a protective light curtain�

Description

Изобретение относится к осветительным устройствам и может использоваться в разных областях, в том числе в качестве прожектора. Техническим результатом изобретения является формирование узкоградусного светового луча с высоким значением осевой силы света, возможность регулирования углового распределения света, повышение энергетической эффективности и улучшение тепловых параметров светового прибора.The invention relates to lighting devices and can be used in various fields, including as a searchlight. The technical result of the invention is the formation of a narrow-degree light beam with a high axial light intensity, the ability to control the angular distribution of light, increase energy efficiency and improve the thermal parameters of the light device.

Известен прожектор Disano Area (), который используется для архитектурного освещения объектов большой высотности, заливающего освещения строений с расстояния (с опор), для освещения больших открытых пространств (погрузочно-разгрузочные терминалы, открытые парковки, строительные площадки), в системах высокомачтового освещения (с мачт освещения высотой 20-35 метров). Лампы в таких прожекторах характеризуются ограниченным временем работы (максимально до нескольких тысяч часов) и большим энергопотреблением. Лампа и отражатель требуют дополнительной защиты от влияния внешних факторовKnown floodlight Disano Area (), which is used for architectural lighting of objects of high altitude, flood lighting of buildings from a distance (with poles), for lighting large open spaces (loading and unloading terminals, open parking lots, construction sites), in high mast lighting systems (with lighting masts 20-35 meters high). Lamps in such spotlights are characterized by a limited runtime (up to a few thousand hours) and high energy consumption. The lamp and reflector require additional protection against external factors.

Известен Патент DE 10216393 A1 на светодиодный световой сигнальный прибор, где светодиоды установлены попарно на плате, а в качестве фокусирующей системы используется оптическая система, содержащая множество оптических элементов. В этом приборе источник света на основе светодиодов адаптируется к старой электрической и оптической конструкции сигнального устройства на основе ламп накаливания. Недостатком такого светосигнального прибора является то, что он не позволяет формировать световые потоки большой интенсивности и узкой направленности.Patent DE 10216393 A1 is known for a LED light signal device, where the LEDs are mounted in pairs on a board, and an optical system containing a plurality of optical elements is used as a focusing system. In this device, the light source based on LEDs adapts to the old electrical and optical design of the signal device based on incandescent lamps. The disadvantage of such a light-signal device is that it does not allow the formation of light fluxes of high intensity and narrow focus.

Наиболее близким по технической сущности является устройство, описанное в патенте на полезную модель RU 99104 U1. Модульный прожектор, описанный в данном патенте, состоит из одного светового элемента или модульной конструкции и содержит светодиоды или светодиодные кристаллы, элементы электрической схемы, установленные на многослойной печатной плате на теплоотводящей основе, прикрепленной непосредственно к радиатору, интегрированному в корпус прожектора. Оптическая система прожектора выполнена в виде плоской матрицы из линз Френеля и/или асферических линз с параллельными оптическими осями. При этом светодиоды или светодиодные кристаллы установлены в фокусе линз. Данный прожектор позволяет сформировать узкоградусный световой поток с высоким значением осевой силы света, однако он не обладает возможностью осуществлять регулирование углового распределения силы света.The closest in technical essence is the device described in the patent for utility model RU 99104 U1. The modular searchlight described in this patent consists of one light element or modular design and contains LEDs or LED crystals, circuit elements mounted on a multilayer printed circuit board on a heat sink, attached directly to the radiator integrated into the projector body. The optical system of the searchlight is made in the form of a flat matrix of Fresnel lenses and / or aspherical lenses with parallel optical axes. In this case, LEDs or LED crystals are installed in the focus of the lenses. This spotlight allows you to generate a narrow-degree luminous flux with a high axial light intensity, but it does not have the ability to control the angular distribution of light intensity.

Целью настоящего изобретения является создание осветительного устройства с улучшенными оптическими характеристиками и высокой эффективностью, обусловленной оптимальной системой теплоотвода, специальной первичной оптикой и конструкцией прожектора.The aim of the present invention is to provide a lighting device with improved optical characteristics and high efficiency, due to the optimal heat sink system, special primary optics and the design of the searchlight.

Указанная цель достигается за счет того, что оптическое осветительное устройство, включающее светоизлучающие элементы, устройство крепления, печатные платы с посаженными светодиодными кристаллами, оптическую систему, схему электрического питания, систему теплоотвода, - выполнено на основе совокупности отдельных светодиодных модулей, каждый из которых содержит многослойную печатную плату на металлической (керамической) основе с установленными на ней светоизлучающими кристаллами, а оптическая система каждого модуля выполнена в виде совокупности матриц оптических линз. Конструкция устройства позволяет сформировать узкоградусный световой луч, менять угловое распределение силы света и обеспечивает эффективное охлаждение мощных светодиодных модулей.This goal is achieved due to the fact that the optical lighting device, including light-emitting elements, a mounting device, printed circuit boards with LEDs mounted, an optical system, an electrical power circuit, a heat sink system, is made on the basis of a set of individual LED modules, each of which contains a multilayer a printed circuit board on a metal (ceramic) basis with light-emitting crystals installed on it, and the optical system of each module is made in the form of sets of matrices of optical lenses. The design of the device allows you to form a narrow-degree light beam, change the angular distribution of light intensity and provides effective cooling of powerful LED modules.

Сущностью изобретения является то, что в осветительном устройстве используются сверхяркие дискретные светодиодные кристаллы, установленные непосредственно на многослойной печатной плате с металлической (керамической) основой: Chip-on-Board (СОВ)-технология, что обеспечивает хороший отвод тепла от светоизлучающих кристаллов. Улучшенный теплоотвод позволяет существенно увеличить максимально допустимые токи, протекающие через светодиодный кристалл. В случае использования конструкции со светодиодными кристаллами, установленными непосредственно на многослойной плате на металлической (керамической) основе, ток можно увеличить на величину более 50% по сравнению со стандартными дискретными светодиодами. При увеличении рабочих токов увеличивается и яркость светодиодных кристаллов. Данная конструкция позволяет использовать мощные и большие по размерам светодиодные кристаллы. При этом, высокая тепловая стабилизация светоизлучающих кристаллов способствует повышенной стабильности оптических характеристик светоизлучающего устройства. Тепловой контакт многослойной печатной платы на металлической (керамической) основе с теплоотводящими элементами корпуса осветительного устройства, будут способствовать дополнительному повышению тепловой стабилизации светоизлучающих кристаллов и, следовательно, дополнительной стабилизации оптических характеристик устройства.The essence of the invention is that the lighting device uses ultra-bright discrete LED crystals mounted directly on a multilayer printed circuit board with a metal (ceramic) base: Chip-on-Board (SOV) technology, which provides good heat dissipation from light-emitting crystals. Improved heat sink can significantly increase the maximum allowable currents flowing through the LED crystal. In the case of using a design with LED crystals mounted directly on a multilayer board on a metal (ceramic) basis, the current can be increased by more than 50% compared to standard discrete LEDs. With an increase in operating currents, the brightness of LED crystals also increases. This design allows the use of powerful and large-sized LED crystals. Moreover, the high thermal stabilization of the light-emitting crystals contributes to the increased stability of the optical characteristics of the light-emitting device. The thermal contact of a multilayer printed circuit board on a metal (ceramic) basis with heat-dissipating elements of the housing of the lighting device will further increase the thermal stabilization of light-emitting crystals and, therefore, additional stabilization of the optical characteristics of the device.

Электронная система питания предусматривает возможность изменения (димирования) яркостных характеристик осветительного устройства в широких пределах.The electronic power system provides for the possibility of changing (dimming) the brightness characteristics of the lighting device over a wide range.

Совокупность светодиодных кристаллов со специальной разработанной первичной оптикой, обеспечивает получение требуемых значений осевой силы света модуля в заданном пространственном угле. Линзовые матрицы крепятся к печатной плате за счет развальцованных пластиковых пинов. Также возможно крепление матриц посредством винтового крепления или клея.The combination of LED crystals with a specially developed primary optics provides the required values of the axial luminous intensity of the module in a given spatial angle. Lens arrays are attached to the circuit board due to flared plastic pins. It is also possible to fasten the matrices by screw fastening or glue.

Каждая линза в линзовой матрице имеет поднутрение, которое заполняется оптическим компаундом, содержащим силикон, что обеспечивает оптическое согласование в системе кристалл-линза и обеспечивает полную защиту кристалла от внешних воздействий.Each lens in the lens matrix has an undercut, which is filled with an optical compound containing silicone, which provides optical matching in the crystal-lens system and provides complete protection of the crystal from external influences.

Печатная плата на металлической (керамической) основе со светоизлучающими кристаллами и установленными матрицами оптических линз, располагаются в герметизирующем корпусе, имеющем контакты для подключения внешнего питания, а также отверстия для крепления. Такой корпус с указанной начинкой рассматривается как отдельный светоизлучающий элемент. Светильник может содержать несколько отдельных вышеописанных светоизлучающих элементов. Особенности конструкции светильника позволяют менять пространственное расположение каждого отдельного светоизлучающего элемента относительно других и, таким образом, варьировать угловое распределение силы света (КСС-кривая силы света) в заданных пределах.A printed circuit board on a metal (ceramic) basis with light-emitting crystals and mounted optical lens arrays are located in a sealing case, which has contacts for connecting external power, as well as holes for mounting. Such a housing with the indicated filling is considered as a separate light emitting element. The luminaire may comprise several individual light emitting elements as described above. The design features of the luminaire allow you to change the spatial arrangement of each individual light-emitting element relative to others and, thus, to vary the angular distribution of light intensity (KSS-light intensity curve) within specified limits.

Изобретение поясняется Рисунком 1. В качестве примера на нем показан светильник, состоящий из трех светоизлучающих элементов. Светильник показан в трех проекциях. Составные части светильника обозначены следующими позициями: 1 - основание для крепления прожектора к несущей конструкции; 2 - поворотный держатель светоизлучающих элементов; 3 - один из светоизлучающих элементов (регулируемый); 4 - источник тока для питания светоизлучающих элементов; 5 - поворотная балка; 6 - крепление, регулирующее угловое положение светоизлучающего элемента.The invention is illustrated in Figure 1. As an example, it shows a lamp consisting of three light-emitting elements. The lamp is shown in three projections. The components of the luminaire are indicated by the following positions: 1 - base for mounting the searchlight to the supporting structure; 2 - rotary holder of light-emitting elements; 3 - one of the light emitting elements (adjustable); 4 - current source for powering light-emitting elements; 5 - a rotary beam; 6 - mount, adjusting the angular position of the light-emitting element.

Рисунок 2 поясняет дополнительные возможности регулирования КСС прожектора. На рисунке используются следующие обозначения: 7, 8 и 9 - крепежно-юстировочные элементы конструкции.Figure 2 explains the additional possibilities of regulating the KSS floodlight. The following notation is used in the figure: 7, 8 and 9 - fastening and adjusting structural elements.

Каждый светоизлучающий элемент содержит по крайней мере один светодиодный модуль, состоящий из печатной платы с установленными на ней светодиодными кристаллами и матрицей оптических линз. Рис. 3 поясняет конструкцию светодиодного модуля. Для простоты, на рисунке показаны только два светоизлучающих пикселя светодиодного модуля. На печатной многослойной плате - 10 располагаются: светодиодные кристаллы - 11, приклеенные к поверхности печатный платы. Кристаллы разварены золотой проволокой - 12 и закрыты сверху матрицей оптических линз - 13.Each light-emitting element contains at least one LED module, consisting of a printed circuit board with LED crystals mounted on it and an array of optical lenses. Fig. 3 illustrates the design of the LED module. For simplicity, the figure shows only two light-emitting pixels of the LED module. On the multilayer printed circuit board - 10 are located: LED crystals - 11 glued to the surface of the printed circuit board. The crystals are boiled with gold wire - 12 and are closed on top with an optical lens matrix - 13.

Каждая линза имеет поднутрение - 14, заполненное компаундом (силиконовым, силикон-люминофорным, также возможно добавление диспергатора) - 15 для обеспечения оптического согласования и преобразования излучения кристалла в излучение иного спектра, например, для формирования белого света (в случаи использования силикон-люминофорного компаунда).Each lens has an undercut - 14, filled with a compound (silicone, silicone-phosphor, dispersant can also be added) - 15 to provide optical matching and conversion of crystal radiation to radiation of a different spectrum, for example, for the formation of white light (in cases of using silicone-phosphor compound )

На рис. 4 показана печатная плата на алюминиевой основе (МСРСВ - metal core РСВ). Места посадки светодиодныйх кристаллов и контактные площадки для разварки покрыты слоем золота толщиной порядка 30 мкм. Остальная часть платы покрыта защитным белым лаком, который также способствует лучшему отражению генерируемого излучения. На плате имеются сквозные отверстия малого диаметра (порядка 500 мкм) для заполнения поднутрений линз компанундом, а также отверстия для крепления светодиодного модуля к корпуса светоизлучающих элементов посредством винтового соединения.In fig. Figure 4 shows an aluminum-based printed circuit board (MSRSV - metal core RSV). The landing sites for LED crystals and the pads for welding are coated with a layer of gold about 30 microns thick. The rest of the board is coated with a protective white varnish, which also contributes to a better reflection of the generated radiation. The board has through holes of small diameter (about 500 microns) to fill the undercuts of the lenses with a compound, as well as holes for attaching the LED module to the body of the light-emitting elements via a screw connection.

Рис. 5 демонстрирует пример двух типов матриц оптических линз, которые могут использоваться в светоизлучающих модулях. Линзы в матрицы типа А) (см. Рис 5А), сформированы на основе сочетания элементов асферической и цилиндрической оптики, что позволяет формировать КСС (кривая силы света) светильника со следующими угловыми характеристиками: менее 10 градусов по одному направлению и 60 градусов по перпендикулярному направлению. Возможно использование матриц оптических линз различной конструкции. Например (см. рис. 5Б), матриц, состоящих из множества асферических линз, позволяющих формировать узкоградусную КСС с углом от 3 градусов.Fig. 5 shows an example of two types of optical lens arrays that can be used in light emitting modules. The lenses in type A matrices) (see Fig. 5A) are formed on the basis of a combination of aspherical and cylindrical optics, which allows the formation of a KSS (light intensity curve) of the lamp with the following angular characteristics: less than 10 degrees in one direction and 60 degrees in the perpendicular direction . Optical lens arrays of various designs are possible. For example (see Fig. 5B), matrices consisting of many aspherical lenses, allowing the formation of a narrow-degree KSS with an angle of 3 degrees.

Внешний вид прожектора в реальном исполнении показан на Рис. 6. Корпус светоизлучающего элемента (3) может быть выполнен из металла, композитного материала, теплопроводящего пластика либо иметь составную конструкцию, сочетающую указанные материалы. Светоизлучающий элемент (3) крепится к поворотному держателю (2) из металла, который, в свою очередь, крепится к основанию (1), также, предпочтительно, выполненному из металла. Крепежно-юстировочные элементы (6-9), позволяют изменять пространственное расположение как светоизлучающих элементов относительно друг друга, так и всей конструкции в целом, что позволяет регулировать КСС прожектора в широких пределах.The appearance of the searchlight in real execution is shown in Fig. 6. The body of the light-emitting element (3) can be made of metal, composite material, heat-conducting plastic or have a composite structure that combines these materials. The light emitting element (3) is attached to a rotary holder (2) of metal, which, in turn, is attached to the base (1), also preferably made of metal. Fastening and adjusting elements (6-9), allow you to change the spatial arrangement of both light-emitting elements relative to each other, and the entire structure as a whole, which allows you to adjust the KSS of the searchlight over a wide range.

Печатная плата (10), на которой размещаются светодиодные кристаллы (11) и матрица линз (13), выполняется, например, из многослойной системы проводящих и изолирующих слоев, располагающейся на металлической (керамической) основе, что позволяет значительно улучшить отвод тепла от светоизлучающих кристаллов (см. Рис. 4).The printed circuit board (10), on which the LED crystals (11) and the lens matrix (13) are placed, is made, for example, from a multilayer system of conductive and insulating layers located on a metal (ceramic) basis, which can significantly improve the heat transfer from light-emitting crystals (see Fig. 4).

Светодиодный модуль, включающий печатную плата (10) со светодиодными кристаллами (11) и линзовыми матрицами (13), крепится к корпусу светоизлучающего элемента (3) с использованием теплопроводящей пасты и фиксирующих приспособлений (например, винтов). Питание светодиодного модуля осуществляется через кабель, который соединяет его с источником питания (4).An LED module including a printed circuit board (10) with LED crystals (11) and lens matrices (13) is attached to the body of the light-emitting element (3) using heat-conducting paste and fixing devices (for example, screws). The LED module is powered through a cable that connects it to the power source (4).

Оптическая система, состоящая из матриц оптических линз (13) может изготавливаться из полимерного материала (например, Макролона и др.) посредством литья в соответствующую литьевую форму или прессования. При наружном использовании прожектора, целесообразно изготавливать матрицы из Макролона, устойчивого к воздействию УФ-излучения.An optical system consisting of optical lens arrays (13) can be made of a polymeric material (e.g., Macrolon, etc.) by casting into an appropriate injection mold or pressing. For external use of a searchlight, it is advisable to produce matrices from Macrolon that is resistant to UV radiation.

Для создания источника излучения белого цвета используется известный подход, основанный на формировании белого света за счет смешивания излучения синего светодиодного кристалла и люминесценции желтого люминофора, возбуждаемого синим излучением кристалла. Для получения белого излучения с высокой степенью пространственной и угловой однородности по цветовым координатам, необходимо обеспечить получение заданного по толщине конформного слоя люминофора с небольшими отклонениями по толщине (не более 15%) по всей поверхности светодиодного кристалла.A well-known approach based on the formation of white light by mixing the radiation of a blue LED crystal and the luminescence of a yellow phosphor excited by a blue crystal radiation is used to create a white radiation source. In order to obtain white radiation with a high degree of spatial and angular uniformity in color coordinates, it is necessary to obtain a predetermined thickness of the conformal phosphor layer with small deviations in thickness (not more than 15%) over the entire surface of the LED crystal.

В качестве люминофоров в данном устройстве могут использоваться различные люминофоры, такие как, например, YAG люминофоры, ортосиликатные, TAG люминофоры, теогаллаты, нитридные люминофоры и др., а также их различные смеси, что определяется требованиями к оптическим параметрам осветительного устройства.Various phosphors can be used as phosphors in this device, such as, for example, YAG phosphors, orthosilicate, TAG phosphors, theogallates, nitride phosphors, etc., as well as various mixtures thereof, which is determined by the requirements for the optical parameters of the lighting device.

В качестве связующего и оптически согласующегося материала (15), помимо силикона (например, Wacker, Dow Corning, Shinetsu и др), могут использоваться и другие полимерные (сополимерные) соединения, обеспечивающие оптимальное оптическое согласование внутри системы, а также гидроизоляцию светодиодного кристалла и люминофора.As a binder and optically consistent material (15), in addition to silicone (for example, Wacker, Dow Corning, Shinetsu, etc.), other polymer (copolymer) compounds can be used that provide optimal optical matching inside the system, as well as waterproofing the LED crystal and phosphor .

Для получения узкоградусного белого излучения с заданными цветовыми координатами, необходимо обеспечить формирование, по возможности, небольшого источника белого излучения, который можно было бы рассматривать в оптической системе чип-люминофор-линза, как точечный источник света. С этой целью возможно использование «белых» чипов (например, изготавливаемых компанией Semileds). «Белые» чипы представляют из себя стандартные синие чипы с изначально нанесенным на них тонким конформным слоем люминофора.To obtain narrow-degree white radiation with specified color coordinates, it is necessary to ensure the formation, if possible, of a small source of white radiation, which could be considered in a chip-phosphor lens optical system as a point source of light. For this purpose, it is possible to use “white” chips (for example, manufactured by Semileds). “White” chips are standard blue chips with a thin conformal layer of a phosphor initially deposited on them.

Питание светодиодов осуществляется посредством использования источника питания (источников тока) (4). Для этого могут использоваться, например, драйверы компании Mean Well. Драйверы устанавливаются непосредственно на теплоотводящем корпусе прожектора, что обеспечивает им надлежащий тепловой режим работы. Светодиодный прожектор с регулируемой КСС работает следующим образом: напряжение от источника питание (4) через питающий кабель подается на печатную плату (10) и далее через токопроводящие золотые провода (12) на светодиодные кристаллы (11), где полупроводниковый кристалл преобразует электрическую энергию в световую. Излучение кристалла собирается линзой (13) в определенном телесном угле, обеспечивая формирование требуемого светораспределения с заданной кривой силы света (КСС). Отдельные светодиодные модули помещаются в корпус светоизлучающего элемента (3). Для защиты светодиодных модулей от влияния внешней среды, корпус светоизлучающего элемента закрыт прозрачным защитным колпаком, который изготавливается из стекла или полимерного материала, прозрачного в диапазоне 0,4-1 мкм. Колпак может иметь просветляющее покрытие с внутренней стороны для уменьшения потерь света и/или упрочняющее покрытие с наружной стороны, для уменьшения абразивного воздействия пыли на оптический элемент. Также предусмотрено исполнение прожектора без защитного колпака. В этом случае поверхность платы светодиодного модуля может быть защищена от влияния внешних факторов специальным покрытием (лак, силикон и т.д.), в свою очередь, матрица оптических линз с герметизацией компаундом также защищает светодиодный кристалл от влияния внешних воздействий. В таком исполнении прожектор характеризуется более высокими оптическими параметрами, что обусловлено отсутствием дополнительных оптических потерь на защитном колпаке прожектора.LEDs are powered by using a power source (current sources) (4). For this, Mean Well drivers can be used, for example. Drivers are installed directly on the heat sink housing of the spotlight, which ensures proper thermal operation. An LED spotlight with adjustable KCC works as follows: the voltage from the power source (4) is supplied through the power cable to the printed circuit board (10) and then through the conductive gold wires (12) to the LED crystals (11), where the semiconductor crystal converts electrical energy into light . Crystal radiation is collected by the lens (13) in a certain solid angle, ensuring the formation of the required light distribution with a given light intensity curve (CSC). Separate LED modules are placed in the housing of the light emitting element (3). To protect the LED modules from the influence of the external environment, the body of the light-emitting element is closed by a transparent protective cap, which is made of glass or a polymer material, transparent in the range of 0.4-1 microns. The cap may have an antireflection coating on the inside to reduce light loss and / or a reinforcing coating on the outside to reduce the abrasive effect of dust on the optical element. The design of the spotlight without a protective cap is also provided. In this case, the surface of the LED module board can be protected from external factors by a special coating (varnish, silicone, etc.), in turn, the matrix of optical lenses with compound sealing also protects the LED crystal from external influences. In this design, the searchlight is characterized by higher optical parameters, which is due to the absence of additional optical losses on the protective cap of the searchlight.

Пример исполнения светодиодного прожектора (см. Рис. 6): прожектор состоит из трех светоизлучающих элементов. В собранных образцах светоизлучающих элементов использовались по шесть светодиодных модулей, каждый из которых имел по три матрицы оптических линз и по 27 штук «белых» чипов размером 45 mil (1,05×1,05 мм) производства фирмы Semileds. Рабочий ток через кристалл может варьироваться в широких пределах: от 150 mA до 1А. Это позволяет иметь прожектор с функцией димирования. Данное осветительное устройство позволяло обеспечить осевую силу света свыше 200000 кандел. Использование матриц с линзами, имеющими асферическую и цилиндрическую составляющую (Рис. 5А) позволяют сформировать узкоградусный луч с углом рассеяния 10°, а также широкоградусную фоновую засветку с углом 60°. На Рис. 7 показана КСС данного светильника для случая, когда все светоизлучающие элементы установлены в одной плоскости. При изменении пространственного положения каждого светоизлучающего элемента конструкции менялась и КСС прожектора. Например, на Рис. 8 показана КСС прожектора в случае, когда боковые светоизлучающие элементы повернуты на 7 градусов. Наличие крепежно-юстировочных элементов в конструкции прожектора (6-9) позволяет менять как горизонтальный, так и вертикальный углы рассеивания в довольно широких пределах: по горизонтали он может дополнительно меняться ±7° (см. Рис. 1)и по вертикали в одну сторону до 90° и до 36° в другую сторону (см. Рис 2). Также прожектор имеет возможность поворачиваться на 180° вокруг вертикальной оси, что позволяет менять направление светового потока прожектора. Все это демонстрирует широкие возможности регулирования КСС прожектора предлагаемой конструкции.An example of the design of an LED spotlight (see Fig. 6): a spotlight consists of three light-emitting elements. The collected samples of light-emitting elements used six LED modules, each of which had three optical lens arrays and 27 pieces of “white” chips with a size of 45 mil (1.05 × 1.05 mm) manufactured by Semileds. The working current through the crystal can vary within wide limits: from 150 mA to 1A. This allows you to have a spotlight with dimmer function. This lighting device made it possible to provide an axial luminous intensity of more than 200,000 candelas. The use of matrices with lenses having an aspherical and cylindrical component (Fig. 5A) allows the formation of a narrow-degree beam with a scattering angle of 10 °, as well as wide-angle background illumination with an angle of 60 °. In Fig. 7 shows the KCC of this lamp for the case when all the light-emitting elements are installed in the same plane. When changing the spatial position of each light-emitting structural element, the KSS of the searchlight also changed. For example, in Fig. Figure 8 shows the KSS of a searchlight in the case when the side light-emitting elements are rotated by 7 degrees. The presence of fastening and adjustment elements in the design of the searchlight (6-9) allows you to change both horizontal and vertical scattering angles within a fairly wide range: horizontally it can additionally vary ± 7 ° (see Fig. 1) and vertically in one direction up to 90 ° and up to 36 ° to the other side (see Fig. 2). Also, the searchlight has the ability to rotate 180 ° around the vertical axis, which allows you to change the direction of the light flux of the searchlight. All this demonstrates the wide possibilities of regulating the KSS of the searchlight of the proposed design.

Использование светодиодных модулей с матрицей асферических линз (Рис. 5Б) позволяет получить угол рассеяния порядка 3° по всем направлениям и осевую силу света более миллиона кандел.The use of LED modules with an aspheric lens matrix (Fig. 5B) allows one to obtain a scattering angle of the order of 3 ° in all directions and an axial luminous intensity of more than a million candelas.

Наличие электронной схемы димирования позволяет плавно менять осевую силу света в широких пределах (более чем на порядок).The presence of an electronic dimming circuit allows you to smoothly change the axial light intensity over a wide range (more than an order of magnitude).

Claims (12)

1. Светодиодный прожектор, содержащий блок электрического питания и, по крайней мере, два светоизлучающих элемента, каждый из которых состоит из теплоотводящего корпуса с защитным прозрачным колпаком, внутри которого установлен, по крайней мере, один светодиодный модуль, отличающийся тем, что каждый светоизлучающий элемент прожектора имеет крепежно-юстировочный механизм, позволяющий менять КСС (кривую силы света) прожектора в заданных пределах.1. An LED spotlight comprising an electric power supply unit and at least two light emitting elements, each of which consists of a heat sink body with a protective transparent cap, inside of which at least one LED module is installed, characterized in that each light emitting element the searchlight has a mounting and adjustment mechanism that allows you to change the KSS (light intensity curve) of the searchlight within the specified limits. 2. Светодиодный прожектор по п. 1, отличающийся тем, что каждый светодиодный модуль состоит из теплоотводящей печатной платы, на которую установлены светодиодные кристаллы и матрицы оптических линз.2. The LED spotlight according to claim 1, characterized in that each LED module consists of a heat sink printed circuit board on which LED crystals and optical lens arrays are mounted. 3. Светодиодный прожектор по п. 2, отличающийся тем, что матрица оптических линз содержит одновременно составляющие элементы асферической и цилиндрической оптики, позволяющие формировать узкоградусное излучение и, одновременно, широкоградусную фоновую засветку.3. The LED spotlight according to claim 2, characterized in that the matrix of optical lenses contains at the same time constituent elements of aspherical and cylindrical optics, allowing the generation of narrow-degree radiation and, at the same time, wide-angle background illumination. 4. Светодиодный прожектор по п. 2, отличающийся тем, что матрица оптических линз, содержит асферические линзы, позволяющие формировать узкоградусное излучение с высоким значением осевой силы света.4. The LED spotlight according to claim 2, characterized in that the matrix of optical lenses contains aspherical lenses that allow the formation of narrow-degree radiation with a high value of axial luminous intensity. 5. Светодиодный прожектор по п. 2, отличающийся тем, что светоизлучающие элементы одновременно содержат как матрицы оптических линз с элементами асферической и линидрической оптики, так и матрицы оптических линз с асферическими линзами.5. The LED spotlight according to claim 2, characterized in that the light emitting elements simultaneously comprise both optical lens arrays with aspherical and linear optics elements, and optical lens arrays with aspherical lenses. 6. Светодиодный прожектор по пп. 1-5, отличающийся тем, что содержит электронную систему димирования, позволяющую осуществлять плавное регулирование осевой силы света прожектора.6. LED spotlight on PP. 1-5, characterized in that it contains an electronic dimming system that allows for smooth adjustment of the axial light intensity of the spotlight. 7. Светодиодный прожектор по п. 1, отличающийся тем, что светоизлучающий элемент не содержит защитный светопрозрачный колпак, но каждый светодиодный модуль имеет защитное полимерное покрытие, обеспечивающее защиту от влияния внешних факторов.7. The LED spotlight according to claim 1, characterized in that the light-emitting element does not contain a protective translucent cap, but each LED module has a protective polymer coating that provides protection from external factors. 8. Светодиодный прожектор по п. 7, отличающийся тем, что каждый светодиодный модуль состоит из теплоотводящей печатной платы, на которую установлены светодиодные кристаллы и матрицы оптических линз.8. The LED spotlight according to claim 7, characterized in that each LED module consists of a heat sink PCB on which LED crystals and optical lens arrays are mounted. 9. Светодиодный прожектор по п. 8, отличающийся тем, что матрица оптических линз содержит одновременно составляющие элементы асферической и цилиндрической оптики, позволяющие формировать узкоградусное излучение и, одновременно, широкоградусную фоновую засветку.9. The LED spotlight according to claim 8, characterized in that the matrix of optical lenses contains simultaneously constituent elements of aspherical and cylindrical optics, which allow the formation of narrow-angle radiation and, at the same time, wide-angle background illumination. 10. Светодиодный прожектор по п. 8, отличающийся тем, что матрица оптических линз содержит асферические линзы, позволяющие формировать узкоградусное излучение с высоким значением осевой силы света.10. The LED spotlight according to claim 8, characterized in that the matrix of optical lenses contains aspherical lenses that allow the formation of narrow-degree radiation with a high value of axial luminous intensity. 11. Светодиодный прожектор по п. 8, отличающийся тем, что светоизлучающие элементы одновременно содержат как матрицы оптических линз с элементами асферической и линидрической оптики, так и матрицы оптических линз с асферическими линзами.11. The LED spotlight according to claim 8, characterized in that the light-emitting elements simultaneously comprise both matrixes of optical lenses with aspherical and linear optics, and matrixes of optical lenses with aspherical lenses. 12. Светодиодный прожектор по пп. 7-11, отличающийся тем, что содержит электронную систему димирования, позволяющую осуществлять плавное регулирование осевой силы света прожектора.

12. LED floodlight in paragraphs. 7-11, characterized in that it contains an electronic dimming system that allows for smooth adjustment of the axial light intensity of the spotlight.

Images