SI24974A - Led svetilo z več segmentno usmerjevalno optiko - Google Patents
Led svetilo z več segmentno usmerjevalno optiko Download PDFInfo
- Publication number
- SI24974A SI24974A SI201500108A SI201500108A SI24974A SI 24974 A SI24974 A SI 24974A SI 201500108 A SI201500108 A SI 201500108A SI 201500108 A SI201500108 A SI 201500108A SI 24974 A SI24974 A SI 24974A
- Authority
- SI
- Slovenia
- Prior art keywords
- led
- light
- segment
- leds
- optics
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21V7/00—Reflectors for light sources
- F21V7/04—Optical design
- F21V7/048—Optical design with facets structure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
- F21V29/50—Cooling arrangements
- F21V29/502—Cooling arrangements characterised by the adaptation for cooling of specific components
- F21V29/508—Cooling arrangements characterised by the adaptation for cooling of specific components of electrical circuits
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
- F21V29/50—Cooling arrangements
- F21V29/70—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21V7/00—Reflectors for light sources
- F21V7/0008—Reflectors for light sources providing for indirect lighting
- F21V7/0016—Reflectors for light sources providing for indirect lighting on lighting devices that also provide for direct lighting, e.g. by means of independent light sources, by splitting of the light beam, by switching between both lighting modes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
- F21V29/85—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems characterised by the material
- F21V29/89—Metals
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
- F21Y2103/00—Elongate light sources, e.g. fluorescent tubes
- F21Y2103/10—Elongate light sources, e.g. fluorescent tubes comprising a linear array of point-like light-generating elements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
- F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
- F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Fastening Of Light Sources Or Lamp Holders (AREA)
- Arrangement Of Elements, Cooling, Sealing, Or The Like Of Lighting Devices (AREA)
- Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
Abstract
Predmet izuma je LED svetilo z več segmentno usmerjevalno optiko, ki predstavlja koncept svetila, ki bistveno dvigne kvaliteto svetlobe v LED svetilih ob višji učinkovitosti, kot se jo dosega z obstoječimi metodami svetlobne distribucije. Rezultat rešitve je tudi nizka delovna temperatura svetil s hkratnim povečanjem učinkovitosti LED diod in podaljšanjem življenske dobe svetila oz. njegovih komponent. LED svetilo z več segmentno usmerjevalno optiko po izumu odpravlja pomanjkljivosti znanih rešitev LED svetilka s konstrukcijsko rešitvijo, kjer se svetloba LED diod odbija od več segmentne optike svetila, ki je izdelana iz visoko tehnološkega reflektivnega materiala ustrezne difuzivnosti, pri čemer več segmentna optika omogoča poljubno distribucijo svetlobe, ki je predhodno definirana in načrtovana. Vsak segment zase lahko osvetli celotno oz. željeno osvetlitveno površino z mehko uniformno svetlobo, pri čemer pa število segmentov ni manjše od tri oziroma večje od petnajst.
Description
Predmet izuma je LED svetilo z več segmentno usmerjevalno optiko, ki predstavlja koncept svetila, ki bistveno dvigne kvaliteto svetlobe v LED svetilih ob višji učinkovitosti, kot se jo dosega z obstoječimi metodami svetlobne distribucije. Rezultat rešitve je tudi nizka delovna temperatura svetil s hkratnim povečanjem učinkovitosti LED diod in podaljšanjem življenske dobe svetila oz. njegovih komponent. Izum sodi v razred F 21V 7/04 mednarodne patentne klasifikacije.
Tehnični problemi, ki jih rešuje izum so predvsem odprava nezaželjenega zebra efekta senc (prikaz na sliki 1), odprava točkastega bleščanja LED diod in odprava visoke delovne temperature svetil. V praksi pri uporabi LED diod pogosto prihaja do velikih problemov degradiranja kvalitete svetlobe in poslabšanja delovnih in bivanjskih pogojev. Ker je LED dioda točkasti vir na majhni površini s praviloma visoko svetlobno intenziteto prihaja do nezaželjenega točkastega bleščanja in zebra efekta (slika 1).
Obstoječe rešitve imajo rešen oz. deloma rešen samo del problematike LED svetil. Pretežno imajo rešeno zgolj distribucijo svetlobe in odvajanje toplote. Zebra efekt senc in točkovna distribucija svetlobe, ki je značilna za LED svetila pa ostaja. Svetila, ki imajo rešen slednji problem imajo posledično bistveno slabšo optično učinkovitost. Le ta predstavlja razmerje med oddano svetlobo LED diod in skupno oddano svetlobo svetila, ki je lahko manjše tudi do 30%.
Najpogostejši primeri uporabe LED svetil v praksi:
Svetilo s Cob moduli. Zaradi enega multi-chip modula je stopnja bleščanja najvišja. Tovrstna rešitev ima slabo distribucijo svetlobe. Zaradi visokega razmerja moč/površina posameznega modula se pojavljajo problemi z odvajanjem temperature kar ima za posledico visoko delovno temperaturo COB LED modula.
LED svetilo z matrico LED diod. Zaradi posameznih LED diod prihaja do visoke stopnje točkastega bleščanja, pojava nezaželjenega zebra efekta in slabe distribucije svetlobe, ki je pogojena zgolj s sevalnim kotom LED diod. Problem distribucije svetlobe se običajno rešuje z lečami, kar pa dodatno zniža učinkovitost svetila zaradi izgub na lečah ki znašajo od 8 do 25%.
LED svetilo v obliki fluorescentne sijalke. Distribucija svetlobe je omejena zgolj na sevalni kot LED diod. Z uporabo prednjega difuzijskega stekla se zmanjša oz. ne prihaja do zebra efekta. Učinkovitost se zmanjša za 15 do 20%. Zaradi zaprtosti LED diod v cevi je onemogočeno odvajanje toplote kar zmanjšuje življenjsko dobo LED diod.
Izum opisan v KR20110088377 deloma odpravlja težave zebra efekta. Problem pa je slabša svetlobna distribucija in nižja optična učinkovitost saj tovrstna zasnova ne omogoča enkratnih odbojev kot v primeru predloženega izuma. Prihaja pa tudi do pregrevanja LED diod, saj konstrukcijska zasnova ne omogoča optimalnega odvoda toplote z LED diod.
LED svetilo z več segmentno usmerjevalno optiko po izumu odpravlja pomanjkljivosti znanih rešitev LED svetilka s konstrukcijsko rešitvijo, kjer se svetloba LED diod odbija od več segmentne optike svetila, ki je izdelana iz visoko tehnološkega reflektivnega materiala, pri čemer več segmentna optika omogoča poljubno distribucijo svetlobe, ki je predhodno definirana in načrtovana. Vsak segment zase lahko osvetli celotno oz. željeno osvetlitveno površino z mehko uniformno svetlobo, pri čemer pa število segmentov ni manjše od tri oziroma večje od petnajst.
Izum bom podrobneje obrazložil na osnovi izvedbenega primera in pripadajočih slik, od katerih kaže:
slika 1 prikaz nezaželjenega zebra efekta senc; slika 2 prikaz svetlobne površine svetila po izumu; slika 3 distribucija svetlobe optike;
slika 4 prikaz montaže LED diod na tiskanem vezju; slika 5 shematski prikaz kota postavitve LED diod; slika 6 prerez sestavljenega svetila;
Na sliki 1 je shematsko prikazan zebra efekt senc. To je efekt do katerega pride pri uporabi matric oz. polja večjega števila LED diod. Primer polja LED diode npr. 15x8, 80x3, linija 100x1, itn. Za ponazoritev se vzame predmet, ki ga osvetli polje LED diod. Objekt, ki se nahaja pred LED diodo meče za seboj senco. Ta se multiplicira glede na število LED diod, kar pomeni celo polje senc za objektom, ki odgovarja postavitvi matrice. V praksi so tovrstne sence zelo moteče in zmanjšujejo realnost zaznavanja prostora.
Svetilo po izumu ima LED diode nameščene na tiskanem vezju 3, ki je pritrjeno na zunanjem delu enega ali obeh krakov aluminjastega profila 5. V notranjosti aluminijastega profila 5 je nameščeno napajalno elektronsko vezje 4 svetila. V posebnih visoko temperaturnih zahtevah je lahko napajalno elektronsko vezje 4 montirano tudi zunaj ohišja 1 svetila. LED diode so razporejene v eni vrsti, pri čemer je korak (S) med LED diodami od 1,2 svetlobne dolžine LED diode (I) do 10 kratne svetlobne dolžine. Ustrezna dolžina se določi glede na moč LED diod in zahtevane uniformnosti svetlobe. Krak oz. kraka aluminijastega profila 5, na katerega je pritrjeno tiskano vezje 3, leži(-ta) pod ustreznim kotom, ki znaša glede na osnovno smer osvetlitve od -40 do 40°, odvisno od željene svetlobne distribucije in konstrukcije samega svetila.
Večinski del svetlobnega toka LED diod se preko več segmentne optike 2 z enkratnim odbojem odbija na željeno mesto osvetlitve, kar je prikazano na sliki 3. Razmerje med direktno in indirektno svetlobo mora biti v prid indirektne. Odvisno je od kota tiskanega vezja 3 z LED diodami oz. tiskanih vezij 3 glede na osvetljevalno površino 5. Svetlobni tok se preko vsakega segmenta segmentne optike 2 odbije pod kotom, ki ustreza
sorazmernemu vpadnemu kotu svetlobnega toka na vnaprej predvideno in izračunano mesto osvetlitve, pri čemer le-to lahko pokriva celotno mesto osvetlitve ali samo njen del. Optimizirana več segmentna optika 2 omogoča za doseganje velike svetilne površine z željeno svetlobno distribucijo. Potrebno minimalno število segmentov je tri in maksimalno petnajst. Vsak posamezen segment s svojo obliko zagotavlja individualno svetlobno distribucijo (wide beam, narrovv beam, etc...) in pokriva vnaprej določeno območje osvetljevanja. Oblika vsakega segmenta je natančno preračunana glede na zahteve svetlobne distribucije, za čemer stoji namensko izdelana programska oprema. Znotraj svetila so lahko segmenti različnih tipov (razpršilni, usmerjevalni) tako, da dosežemo optimalen rezultat.
Aluminijasti profil 5 je pritrjen na zunanje ohišje 1, ki služi kot glavno hladilno rebro. V primeru nižjih moči je le to gladko, pri višjih močeh pa je lahko na zunanji strani rebrasto. Toplota, ki se sprošča med delovanjem LED diod se preko tiskanega vezja 3 prenaša na aluminijasti profil 5 in preko njega na zunanje ohišje 1. Del toplote prevzema tudi segmentna optika 2, ki s konvekcijo prenaša toploto na ohišje in preko infra rdečega sevanja ven iz svetilke po izumu. Prav tako se toplota ki nastaja zaradi izgub na napajalnem elektronskem vezju 4 prenaša preko aluminijastega profila 5 na zunanje ohišje 1.
LED svetilo po izumu je lahko izvedeno kot enojna izvedba optike z enim samim tiskanim vezje 3 z LED ali z večimi optikami z večimi tiskanimi vezji 3 z LED diodami. Prav tako je izvedba lahko narejena v kvadratni oz. okrogli varianti.
LED svetilo z več segmentno usmerjevalno optiko ima zaradi ustrezne zasnove optike maksimizirano svetlobno površino, kot je prikazano na sliki
2. Z uporabo reflektivne segmentne optike 2, izdelane iz visoko tehnološkega materiala z ustrezno stopnjo difuzije se doseže minimalne izgube pri odboju (cca. 3%), kar je v primerjavi s klasičnimi lečami za LED diode (8-25%) zelo učinkovita metoda. Ker pri tej metodi LED diode niso pokrite s klasičnimi lečami iz npr. PPMA, PC... je temperatura v okolici LED diod nižja, kar jih dodatno varuje pred prezgodnjim staranjem.
Predlagani izum s svojo tehnično rešitvijo optične distribucije svetlobe omogoča kvalitetno mehko svetlobo usmerjeno na željeno mesto, pri čemer je optična učinkovitost svetila nadpovprečna. Velika svetilna površina z zelo dobro optično učinkovitostjo in posledično nizkim UGR faktorjem je ugodna za uporabnike. Ob morebitnem pogledu na svetilko le ta ne zaslepi kratkotrajno in uporabniku (delavec v proizvodnji, voznik, pešec, udeleženec športnega centra...) po odtegnitvi pogleda ne pusti svetlobnega odtisa na mrežnici kot pri nevarnejših mono/multi točkovnih virih in lahko brez nevarnosti nadaljuje svojo aktivnost. Zaradi ustrezne konstrukcije je tudi delovna temperatura LED diod in elektronskega vezja nizka.
PATENTNI ZAHTEVKI
Claims (8)
1. LED svetilo z več segmentno usmerjevalno optiko, označeno s tem, da leži tiskano vezje (3) z LED diodami pod kotom v območju več segmentne optike (2), pri čemer se svetoba odbija od več segmentne optike (2) tako, da lahko vsak segment zase osvetli celotno oz. željeno osvetlitveno površino z mehko uniformno svetlobo,
2. LED svetilo po zahtevku 1 , označeno s tem, da ima večsegmentna optika (2) najmanj tri do največ petnajst segmentov.
3. LED svetilo po zahtevku 1 in 2 , označeno s tem, da je oblika vsakega segmenta preračunana tako, da vsak posamezen segment zagotavlja individualno svetlobno distribucijo in pokriva vnaprej določeno območje osvetljevanja.
4. LED svetilo po zahtevku 2 in 3, označeno s tem, da je večsegmentna optika (2) izdelana iz visoko tehnološkega reflektivnega materiala.
5. LED svetilo po kateremkoli od predhodnih zahtevkov, označeno s tem, da razporeditev LED diod na tiskanem vezju (3) ustreza koraku od 1,2 do 10 kratne dolžine LED diod.
6. LED svetilo po kateremkoli od predhodnih zahtevkov, označeno s tem, da krak oz. kraka aluminijastega profila (5), na katerega je pritrjeno tiskano vezje (3), leži(-ta) pod kotom, ki znaša glede na osnovno smer osvetlitve od -40 do 40°, odvisno od željene svetlobne distribucije in konstrukcije samega svetila.
7. LED svetilo po kateremkoli od predhodnih zahtevkov, označeno s tem, da da je tiskano vezje (3) z LED diodami pritrjeno na kombiniran aluminijasti nosilec (5), ki hkrati odvaja toploto LED diod in napajalnega verzja (4) na zunanje ohišje (1), pri čemer je lahko napajalno vezje montirano tudi izven ohišja (1) svetila.
• ·
8.LED svetilo po kateremkoli od predhodnih zahtevkov, označeno s tem, da ima eno ali več svetlobnih polj, pri čemer je lahko svetlobno polje v obliki kvadrata ali kroga.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SI201500108A SI24974A (sl) | 2015-04-24 | 2015-04-24 | Led svetilo z več segmentno usmerjevalno optiko |
| PCT/SI2016/000013 WO2016171631A1 (en) | 2015-04-24 | 2016-04-18 | Led illuminating device with multi-segment directional optics |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SI201500108A SI24974A (sl) | 2015-04-24 | 2015-04-24 | Led svetilo z več segmentno usmerjevalno optiko |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SI24974A true SI24974A (sl) | 2016-10-28 |
Family
ID=56411870
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SI201500108A SI24974A (sl) | 2015-04-24 | 2015-04-24 | Led svetilo z več segmentno usmerjevalno optiko |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| SI (1) | SI24974A (sl) |
| WO (1) | WO2016171631A1 (sl) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11440465B2 (en) | 2021-01-29 | 2022-09-13 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Reduction of constant illumination section area by indirect illumination of sequential illumination section area |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3173453B2 (ja) * | 1998-03-13 | 2001-06-04 | スタンレー電気株式会社 | 車両用信号灯具 |
| US6257737B1 (en) * | 1999-05-20 | 2001-07-10 | Philips Electronics Na | Low-profile luminaire having a reflector for mixing light from a multi-color linear array of LEDs |
| US8317367B2 (en) * | 2007-05-07 | 2012-11-27 | Illumination Optics Inc. | Solid state optical system |
| US20120182713A1 (en) * | 2011-01-14 | 2012-07-19 | Eric Bretschneider | Lighting unit with light emitting elements |
| DE102011017161A1 (de) * | 2011-04-15 | 2012-10-18 | Cooper Crouse-Hinds Gmbh | Leuchte |
-
2015
- 2015-04-24 SI SI201500108A patent/SI24974A/sl active IP Right Grant
-
2016
- 2016-04-18 WO PCT/SI2016/000013 patent/WO2016171631A1/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2016171631A1 (en) | 2016-10-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8981405B2 (en) | Diffuser for LED light sources | |
| US7806558B2 (en) | Methods and apparatus for providing uniform projection lighting | |
| RU2571734C2 (ru) | Лампа | |
| CN205037079U (zh) | Led照明装置 | |
| CN107084318B (zh) | 具有均匀照亮的外观的基于led的直视照明器 | |
| US8106568B2 (en) | Lighting device capable of suppressing occurrence of ovelap of multiple shades | |
| CN103807716A (zh) | 具有半导体光源的照明设备 | |
| JP2017228490A (ja) | 車両用灯具 | |
| TW201331510A (zh) | 平面發光二極體照明(一) | |
| JP2015072838A (ja) | 発光モジュール、照明用光源及び照明装置 | |
| US20160077243A1 (en) | Illumination device | |
| JP5950198B2 (ja) | 照明器具 | |
| RU2510647C2 (ru) | Комбинированный светильник | |
| SI24974A (sl) | Led svetilo z več segmentno usmerjevalno optiko | |
| KR101069693B1 (ko) | 측광원에 의해 발광하는 비구면렌즈를 이용한 엘이디 조명장치 | |
| KR20200012426A (ko) | 색분리 방지 다중배열 조명장치 | |
| JP2014170688A (ja) | 照明器具 | |
| US20160047527A1 (en) | Light Emitting Diode Lighting | |
| JP6849942B2 (ja) | 照明装置 | |
| KR20160138890A (ko) | 조명 기구 및 광원 커버 | |
| US20190003696A1 (en) | Lighting equipment | |
| RU2516001C2 (ru) | Комбинированный осветитель | |
| JP6366017B2 (ja) | 照明器具 | |
| JP2014093129A (ja) | 発光ユニット及び照明器具 | |
| JP3204933U (ja) | Ｌｅｄランプ構造 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OO00 | Grant of patent |
Effective date: 20161028 |