WO2017176162A1 - Светодиодный светильник - Google Patents

Светодиодный светильник Download PDF

Info

Publication number
WO2017176162A1
WO2017176162A1 PCT/RU2017/000178 RU2017000178W WO2017176162A1 WO 2017176162 A1 WO2017176162 A1 WO 2017176162A1 RU 2017000178 W RU2017000178 W RU 2017000178W WO 2017176162 A1 WO2017176162 A1 WO 2017176162A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
leds
plates
reflective
reflective plates
reflector
Prior art date
Application number
PCT/RU2017/000178
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Александр Сергеевич САУШИН
Геннадий Михайлович МИХЕЕВ
Алексей Михайлович ЛЕЩЕВ
Original Assignee
Александр Сергеевич САУШИН
Геннадий Михайлович МИХЕЕВ
Алексей Михайлович ЛЕЩЕВ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Сергеевич САУШИН, Геннадий Михайлович МИХЕЕВ, Алексей Михайлович ЛЕЩЕВ filed Critical Александр Сергеевич САУШИН
Publication of WO2017176162A1 publication Critical patent/WO2017176162A1/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/60—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • F21K9/68—Details of reflectors forming part of the light source
    • 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
    • F21V7/05—Optical design plane

Definitions

  • the invention relates to lighting engineering, in particular to energy-saving lighting devices created on the basis of high-power LEDs with a long service life. It can be used to create non-blinding illuminators for lighting rooms, such as living rooms, office rooms, driveways, as well as for street lighting and highway lighting.
  • Known LED lamp (Utility Model RU 1 10816 U1), comprising a housing of heat-conducting material, located in the housing at least one light source made of one or a group of LEDs, two covers mounted on the ends of the housing, a front panel with at least , one transparent optical element located opposite the light source, forming the luminous flux of the lamp, and a power source, characterized in that at least on one outer surface of the housing longitudinal ribs are made, the diodes are located on at least one printed circuit board mounted on the inner surface of the housing with the possibility of efficient heat transfer, the optical element is formed by a protective glass having local and / or regular changes in curvature, and / or thickness, and / or optical properties, on the covers ribs are made, repeating the shape of the ribs of the housing, the lamp is equipped with an additional housing, and the power source is placed in an additional housing.
  • an optical element in the form of a Fresnel lens or perform microprisms on the glass surface of the optical element; or perform group lenses on the glass of an optical element on all or part of the LEDs; or perform on the glass of the optical element of the lens or group of lenses located above each or part of the LEDs.
  • An obvious design flaw is the difficulty in manufacturing associated with the complexity of manufacturing the mentioned optical elements (Fresnel lenses, microprisms, group lenses, lenses and lens groups located above each or part of the LEDs).
  • a known lamp with reflectors (IPC F21S8 / 10 (2006.01), RU 2401395 C1) comprising a housing with a board on which three rows of LED lamps are mounted, a power supply located in the housing, and having reflective plates with high reflectivity installed behind first row at an angle of 60 ° to plane of the board, behind the second row - at an angle of 45 ° to the plane of the board and behind the third row - at an angle of 90 ° to the plane of the board.
  • Such a lamp has a reduced blinding effect when it is located relatively far away from the lighted point, that is, when it is used to illuminate open spaces, access roads of vehicles, in quarries, moorings, etc.
  • the disadvantage of this device is the inability to use it indoor because of the high glare, as the use of reflective plates does not affect the brightness of LEDs in certain directions.
  • a car lamp comprising a device for distributing light, producing a parallel light flux, which is then removed from the lamp through a plurality of partially transmission plates located at an angle to the light passing through them.
  • partially transmitting plates can be located at different angles to the incident radiation, which allows you to change the radiation pattern.
  • On each plate only part of the light flux is reflected, which significantly reduces the blinding effect of the light source.
  • the disadvantage is that the luminous flux of the source is distributed unevenly over the output window, in addition, in this patent, from the various options for the arrangement of the plates, neither the optimal law nor the general regularity of their arrangement relative to each other, which would ensure the most uniform distribution of the light flux and lighting all directions.
  • the closest design adopted as the prototype is an LED lamp (F21V7 / 00 (2006.01), RU 2543513 C1) containing a power supply; housing; diffuser cover; reflector plates; fee; LEDs end and front reflective plates with a high light reflectance.
  • translucent plates are located at such angles that, thanks to the laws of Fresnel reflection, exactly the same amount of light is reflected on each subsequent plate as on the previous one.
  • the light emitting diodes are evenly distributed over the diffuser cover and the blinding effect is eliminated most effectively.
  • the disadvantage of this lamp is that in order to obtain a uniform intensity distribution over the diffuser cover, it is required that the angle of incidence of light on each subsequent plate, if counted from the LEDs, be greater than the previous one. This leads to the fact that such a lamp does not provide uniform illumination in all directions.
  • the technical result of the invention is to eliminate the blinding effect of LEDs and ensure uniform illumination.
  • an LED luminaire comprising a housing, LEDs, a diffuser cover, reflective plates mounted in such a way that at least a portion of the reflective plates have surfaces facing the LEDs that are not obscured by the LED radiation from the reflective plates (otherwise, blocked by reflecting plates) located closer to the LEDs, along the propagation of the light flux from the LEDs.
  • LEDs are mounted on a board perpendicular to the frontal plane of the projection of the housing and inclined to the diffuser cover, with the central rays of the LEDs facing the front of the reflective plate.
  • the front reflective plate installed between the reflector plates and the body has an arcuate reflective profile. Reflective plates are made in the form of plates with curved reflective surfaces. Reflecting plates have a thickness different in cross section. Reflective plates are adjacent to the diffuser cover.
  • the reflecting plates and the diffuser cover are made as a single part. It contains an end reflective plate and a front reflective plate made in the form of a single part. An external device is used for power supply.
  • FIG. 1 shows an example of an LED luminaire equipped with five reflector plates made in the form of optically transparent plates adjacent to the diffuser cover, and the path of light radiation reflected from the first reflector plate to the diffuser cover: 1 - power supply unit; 2 - case; 3 - front reflective plate, 4 - board, 5 - LEDs, 6 - diffuser cover; 7-1, 7-2, ... 7-5 - reflector plates; 8 - end reflective plate; ⁇ , ⁇ 2 , ⁇ 3 , at A, at 5 are the angles between the diffuser cover and the first, second, fifth reflector plates, respectively, counted from the LEDs, and ⁇ is the angle between the diffuser cover and the end reflective plate.
  • FIG. 2 shows an example of an LED luminaire equipped with five reflector plates made in the form of optically transparent plates adjacent to the diffuser cover, and the path of light radiation reflected from the second reflector plate to the diffuser cover: 1 - power supply unit; 2 - case; 3 - front reflective plate, 4 - board, 5 - LEDs, 6 - diffuser cover; 7-1, 7-2, ... 7-5 - reflector plates; 8 - end reflective plate; at ⁇ 2 , bonds, 74, At 5 - the angles between the diffuser cover and the first, second, fifth reflector plates, respectively, counted from the LEDs, ⁇ is the angle between the diffuser cover and the end reflective plate.
  • FIG. 3 shows an example of an LED lamp equipped with five reflector plates made in the form of optically transparent plates adjacent to the diffuser cover, and the course of the middle rays reflected from the reflector plates of the end reflective plate to the diffuser cover: 1 - power supply unit; 2 - case; 3 - front reflective plate, 4 - board, 5 - LEDs, 6 - diffuser cover; 7-1, 7-2, ... 7-5 - reflector plates; 8 - end reflective plate; ⁇ 1? ⁇ 2 , ⁇ 3 , ⁇ 4 , ⁇ 5 are the angles between the diffuser cap and the first, second, fifth reflector plates, respectively, counted from the LEDs, ⁇ is the angle between the diffuser cap and the end reflective plate.
  • FIG. 4 shows an example of an LED lamp equipped with five reflector plates made in the form of optically transparent plates adjacent to the diffuser cover, with a board located at an angle to the diffuser cover: 1 - power supply unit; 2 - case; 3 - front reflective plate, 4 - board, 5 - LEDs, 6 - diffuser cover; 7-1, 7-2, ... 7-5 - reflector plates; 8 - end reflective plate; ⁇ , ⁇ 2 , ⁇ 3 , ⁇ 4 , ⁇ 5 are the angles between the diffuser cover and the first, second, fifth reflector plates, respectively, counted from the LEDs, ⁇ is the angle between the diffuser cover and the circuit board with LEDs, ⁇ is the angle between the diffuser cap and the end reflective plate.
  • FIG. 5 shows an example of an LED luminaire equipped with five reflector plates made in the form of optically transparent plates adjacent to the diffuser cover and the course of peripheral rays reflected from the front reflective plate with an arched reflective profile: 1 - power supply unit; 2 - case; 3 - front reflective plate, 4 - board, 5 - LEDs, 6 - diffuser cover; 7-1, 7-2, ... 7-5 - reflector plates; 8 - end reflective plate; ⁇ , ⁇ 2 , ⁇ 3 , ⁇ 4 , ⁇ 5 are the angles between the diffuser cover and the first, second, fifth reflector plates, respectively, counted from the LEDs, ⁇ is the angle between the diffuser cover and the end reflective plate.
  • FIG. 6 shows an example of an LED lamp equipped with five reflector plates made in the form of optically transparent plates with curved reflective surfaces adjacent to the diffuser cover: 1 - block nutrition; 2 - case; 3 - front reflective plate, 4 - board, 5 - LEDs, 6 - diffuser cover; 7-1, 7-2, ... 7-5 - reflector plates; 8 - end reflective plate; ⁇ , ⁇ 2 , ⁇ 3 , ⁇ 4 , ⁇ 5 are the angles between the diffuser cover and the first, second, fifth reflector plates, respectively, counted from the LEDs, ⁇ is the angle between the diffuser cover and the end reflective plate.
  • FIG. 7 shows an example of an LED luminaire equipped with five reflector plates with an unequal cross-sectional thickness, made in the form of optically transparent plates adjacent to the diffuser cover: 1 - power supply unit; 2 - case; 3 - front reflective plate, 4 - board, 5 - LEDs, 6 - diffuser cover; 7-1, 7-2, ... 7-5 - reflector plates; 8 - end reflective plate; y ⁇ , ⁇ 2 , ⁇ 3 , ⁇ 4 , ⁇ 5 are the angles between the diffuser cover and the first, second, fifth reflector plates, respectively, counted from the LEDs, and ⁇ is the angle between the diffuser cover and the end reflective plate.
  • FIG. 8 shows an example of an LED lamp equipped with five reflector plates made as a single part with a diffuser cover: 1 - power supply unit; 2 - case; 3 - front reflective plate, 4 - board, 5 - LEDs, 6 - diffuser cover; 7-1, 7-2, ... 7-5 - reflector plates; 8 - end reflective plate; ⁇ 1? ⁇ 2 , ⁇ 3 , ⁇ 4 , ⁇ 5 are the angles between the diffuser cap and the first, second, fifth reflector plates, respectively, counted from the LEDs, ⁇ is the angle between the diffuser cap and the end reflective plate.
  • the LED lamp includes a power supply 1, housing 2, front reflective plate 3, board 4, LEDs 5, diffuser cover 6, reflective plates 7 (reflector plates 7) having different projection surfaces of reflective surfaces onto a plane simultaneously perpendicular to the plane of the diffuser and the frontal plane of the projection of the housing, the end reflective plate 8.
  • the reflecting plates 7 are installed in such a way that at least part of the reflecting plates 7 have surfaces that are not obscured by the radiation of the LEDs by the reflecting plates (not covered by the reflecting plates 7) located closer to the LEDs 5, along the propagation of the light flux from the LEDs 5.
  • reflective plates the term “reflector plates” is also used hereinafter
  • Si, S 2 , S3, S n - b S n are the areas of the first, second, third, ..., ⁇ -first and ⁇ -th projections of the reflecting surfaces of the plates -reflectors 7, counted from the board with light-emitting diodes, and the reflector plates are adjacent to the diffuser cover.
  • the board 4 with LEDs 5 can be installed perpendicular to the frontal plane of projection of the housing 2 and inclined to the diffuser cover, with the central rays of the LEDs 5 facing the front of the reflective plate 3.
  • the LEDs 5 are mounted on the board 4, perpendicular to the frontal plane of the projection of the housing and inclined to the diffuser cover 6, the central rays of the LEDs facing the front reflective plate 3.
  • the front reflective plate 3, mounted between the reflector plates 7 and the housing 2, may have arcuate reflective profile.
  • Reflective plates can be made in the form of plates with curved reflective surfaces. Reflecting plates may have a thickness of a different cross section. Reflective plates may abut the diffuser cover. Reflecting plates and a diffuser cover can be made as a single part. An external device is used for power supply.
  • LED lamp works as follows. When the power supply is turned on, the LEDs located on the board turn on. They begin to radiate light.
  • the blinding effect of a light source is determined by its brightness. The greater the brightness, the higher the glare effect. Brightness is the luminous flux sent by a unit of visible surface area in a given direction to a unit solid angle. Therefore, at a given power of the light source, its brightness is inversely proportional to the area of the emitting surface.
  • the visible radiating surface of the lamp for the observer in this case will be a diffuser cover. Therefore, to eliminate the blinding effect, it is necessary to evenly distribute the light flux from the LEDs on the diffuser cover.
  • this problem is solved using reflector plates, which also create the necessary radiation pattern of the entire lamp. Therefore, each reflector plate is positioned at such an angle to direct a certain amount of light flux at a certain angle to a specific area of the diffuser cover.
  • Each of the n reflector plates should reflect the same amount of light flux ⁇ 0 , which is determined by the number of reflector plates.
  • the reflector plates at each point will have different reflection coefficients.
  • the intensity of each beam at each point of the reflector plate will also vary. Therefore, to explain the operation of the LED lamp according to this invention, it will be convenient to use averaged values.
  • I is the average light flux density (light intensity) incident on the first reflector plate
  • r! - the average coefficient of light reflection from the first reflector plate, taking into account reflection from two media boundaries for a given angle ⁇ .
  • the luminous flux is partially attenuated by the first reflector plate.
  • the averaged reflection coefficient from the second plate r 2 is predetermined by the orientation of the second reflector plate.
  • the second reflector plate should have a larger projection area of the reflecting surface S 2 .
  • the reflection of radiation from the second reflector plate is shown in FIG. 2.
  • the third reflector plate will have to have a projection area of the reflecting surface S 3 > S 2
  • the fourth plate with an area of S 4 > S 3 and so on. Due to the fact that the farther away from the LEDs the reflector plate is, the larger the projection area of its reflecting surface will be, light from the LEDs will be reflected in equal parts from the reflector plates.
  • the diffuser cover has a matte surface and is designed for scattering and depolarization of radiation, which further reduces the blinding effect of the lamp.
  • the LED radiation will be equally distributed between all reflector plates and the end reflective plate, resulting in the brightness of the lamp to decrease at least n + 1 times and the blinding effect will be eliminated, while the total luminous flux of the lamp practically does not decrease.
  • Reflector plates in the LED lamp according to this invention depending on the dimensions of the lamp, type and characteristics of LEDs, etc. can be located at different angles ⁇ in the range 0 ⁇ ⁇ 90 °.
  • the distribution of the light flux of the radiation of each LED in space is determined by its radiation pattern, i.e., the density of the light flux in different directions of the LED radiation will vary.
  • the central beam of an LED has a higher flux density than peripheral ones. Since I]> 1 p , to reduce the difference Ii - I n, the board with LEDs can be placed at an angle ⁇ to the housing so that the beam with the maximum light flux density is directed to the reflector plates located near the end reflective plate, bypassing near reflector plates (Fig. 4). Due to this, radiation with a lower flux density will fall on the reflectors closest to the LEDs of the plate, which further increases the uniformity of illumination on the diffuser cover, reducing the blinding effect of the lamp.
  • the front reflective plate is used to reflect radiation falling on the inner surface of the housing. Its arcuate reflective profile provides the re-reflection of the peripheral rays of the LEDs on the reflector plates located near the end reflective plate (see Fig. 5). To simplify the design and reduce the cost of production, the front reflective plate can be made in the form of a single part with the end reflective plate.
  • the reflector plates may have curved reflective surfaces or uneven cross sectional thickness. Examples of luminaires with reflector plates having curved surfaces and uneven cross-sectional thicknesses are shown in Fig. 6 and Fig. 7, respectively.
  • the number of LEDs can be from one to several tens or more. They can be located in one or more rows. Light diodes on the board can also be arranged out of order.
  • Reflector plates can be made of optical material with a reflective coating that provides the necessary reflection coefficients. If reflector plates are made in the form of optically transparent plates, they can be made of any material transparent to visible light, for example, glass or polycarbonate. To simplify the design, the reflector plates and the diffuser cover can be manufactured in one piece (Fig. 8), for example, by extrusion.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)

Abstract

Изобретение относится к светотехнике, в частности к энергосберегающим осветительным устройствам, созданным на основе мощных светодиодов с большим сроком эксплуатации. Оно может быть использовано для создания осветителей без ослепляющего действия для освещения помещений, таких как жилые комнаты, офисные помещения, подъездные площадки, а также для уличного освещения и освещения автотрасс. Техническим результатом является устранение ослепляющего действия светодиодов и обеспечение равномерного освещения. Светодиодный светильник содержит корпус, светодиоды, крышку-рассеиватель, отражающие пластины, установленные таким образом, что, по крайней мере, часть отражающих пластин имеют поверхности, обращенные к светодиодам, не заслоненные от излучения светодиодов отражающими пластинами (иначе, не перекрытые отражающими пластинами), расположенными ближе к светодиодам, по ходу распространения светового потока от светодиодов. Светодиоды устанавливается на плате, перпендикулярной к фронтальной плоскости проекции корпуса и наклонной к крышке-рассеивателю, причем центральные лучи светодиодов обращены в сторону лицевой отражающей пластины. Лицевая отражающая пластина, установленная между пластинами отражателями и корпусом, имеет дугообразный отражающий профиль. Отражающие пластины выполнены в виде пластин с кривыми отражающими поверхностями. Отражающие пластины имеют различную по сечению толщину. Отражающие пластины примыкают к крышке-рассеивателю. Отражающие пластины и крышка-рассеиватель выполнены в виде единой детали. Содержит торцевую отражающую пластину и лицевую отражающую пластину, выполненные в виде единой детали. Для электропитания используется внешнее устройство.

Description

Светодиодный светильник
Изобретение относится к светотехнике, в частности к энергосберегающим осветительным устройствам, созданным на основе мощных светодиодов с большим сроком эксплуатации. Оно может быть использовано для создания осветителей без ослепляющего действия для освещения помещений, таких как жилые комнаты, офисные помещения, подъездные площадки, а также для уличного освещения и освещения автотрасс.
Известен светильник светодиодный (Полезная модель RU 1 10816 U1), содержащий корпус из теплопроводного материала, расположенный в корпусе по крайней мере один источник света, выполненный из одного или группы светодиодов, две крышки, установленные на торцах корпуса, лицевую панель с, по крайней мере, одним расположенным напротив источника света прозрачным оптическим элементом, формирующим световой поток светильника, и источник питания, отличающийся тем, что, по крайней мере, на одной наружной поверхности корпуса выполнены продольные ребра, светодиоды расположены на, по крайней мере, одной печатной плате, установленной на внутренней поверхности корпуса с возможностью эффективного теплопереноса, оптический элемент образован защитным стеклом, имеющим локальные и/или регулярные изменения кривизны, и/или толщины, и/или оптических свойств, на крышках выполнены ребра, повторяющие форму ребер корпуса, светильник снабжен дополнительным корпусом, а источник питания размещен в дополнительном корпусе. Для устранения ослепляющего действия в указанном устройстве предлагается выполнять оптический элемент в виде линзы Френеля; или выполнять на поверхности стекла оптического элемента микропризмы; или выполнять на стекле оптического элемента групповые линзы на все или часть светодиодов; или выполнять на стекле оптического элемента линзы или группы линз, расположенные над каждым или частью светодиодов. Очевидным недостатком конструкции является сложность в производстве, связанная со сложностью изготовления упомянутых оптических элементов (линзы Френеля, микропризмы, групповые линзы, линзы и группы линз расположенных над каждым или частью светодиодов).
Известен светильник с отражателями (МПК F21S8/10 (2006.01), RU 2401395 С1), содержащий корпус с платой, на которой установлены три ряда светодиодных ламп, блок питания, расположенный в корпусе, и имеющий пластины-отражатели с высокой отражательной способностью, установленные за первым рядом под углом 60° к плоскости платы, за вторым рядом - под углом 45° к плоскости платы и за третьим рядом - под углом 90° к плоскости платы. Такой светильник обладает сниженным слепящим действием, когда он располагается относительно на большом расстоянии от освещаемой точки, т. е. когда он используется для освещения открытых пространств, подъездных путей автотранспорта, на карьерах, причалах и т. п. Недостатком данного устройства является невозможность его использования внутри помещений из-за высокого слепящего действия, так как применение отражательных пластин не оказывает влияния на яркость свето диодов в определённых направлениях.
Известна лампа автомобиля (US20050073229 А1), содержащая устройства для распределения света, производящее параллельный световой поток, который затем выводиться из лампы посредством множества частично пропускающих пластинок, расположенных под углом к проходящему сквозь них свету. При этом частично пропускающие пластины могут располагаться под различными углами к падающему излучению, что позволяет менять диаграмму направленности излучения. На каждой пластине отражается лишь часть светового потока, что существенно уменьшает ослепляющее действие источника света. Недостатком является то, что световой поток источника распределяется по выходному окну неравномерно, кроме того в этом патенте из всевозможных вариантов расположения пластин не приведён ни оптимальный закон, ни общая закономерность их расположения относительно друг друга, которые бы обеспечивали наиболее равномерное распределение светового потока и освещение во всех направлениях.
Наиболее близкой конструкцией, принятой качестве прототипа, является светодиодный светильник (F21V7/00 (2006.01), RU 2543513 С1), содержащий блок питания; корпус; крышку-рассеиватель; пластины отражатели; плату; светодиоды; торцевую и лицевую отражающие пластины с высоким коэффициентом отражения света. При этом полупрозрачные пластины расположены под такими углами, что благодаря законам отражения Френеля на каждой последующей пластине отражается точно такое же количество света, что и на предьщущей. Таким образом, излучение свето диодов равномерно распределяется по крышке-рассеивателю и ослепляющее действие устраняется наиболее эффективно. Недостатком данного светильника является то, что для получения равномерного распределения интенсивности по крышке-рассеивателю требуется чтобы угол падения света на каждую последующую пластину, если отсчитывать от светодиодов, был больше предыдущего. Это приводит к тому, что такой светильник не обеспечивает равномерного освещения во всех направлениях. Техническим результатом изобретения является устранение ослепляющего действия светодиодов и обеспечение равномерного освещения.
Технический результат достигается в светодиодном светильнике, содержащем корпус, светодиоды, крышку-рассеиватель, отражающие пластины, установленные таким образом, что, по крайней мере, часть отражающих пластин имеют поверхности, обращенные к светодиодам, не заслоненные от излучения светодиодов отражающими пластинами (иначе, не перекрытые отражающими пластинами), расположенными ближе к светодиодам, по ходу распространения светового потока от светодиодов. Светодиоды устанавливается на плате, перпендикулярной к фронтальной плоскости проекции корпуса и наклонной к крышке-рассеивателю, причем центральные лучи светодиодов обращены в сторону лицевой отражающей пластины. Лицевая отражающая пластина, установленная между пластинами отражателями и корпусом, имеет дугообразный отражающий профиль. Отражающие пластины выполнены в виде пластин с кривыми отражающими поверхностями. Отражающие пластины имеют различную по сечению толщину. Отражающие пластины примыкают к крышке-рассеивателю. Отражающие пластины и крышка-рассеиватель выполнены в виде единой детали. Содержит торцевую отражающую пластину и лицевую отражающую пластину, выполненные в виде единой детали. Для электропитания используется внешнее устройство.
Фиг. 1 показывает пример светодиодного светильника, снабжённого пятью пластинами-отражателями, выполненными в виде оптически прозрачных пластин, примыкающих к крышке-рассеивателю, и ход светового излучения, отражающегося от первой пластины-отражателя к крышке-рассеивателю: 1 - блок питания; 2 - корпус; 3 - лицевая отражающая пластина, 4 - плата, 5 - светодиоды, 6 - крышка-рассеиватель; 7-1 , 7-2, ... 7-5 - пластины-отражатели; 8 - торцевая отражающая пластина; γι, γ2, γ3, у А, у 5 - углы между крышкой-рассеивателем и первой, второй, пятой пластинами- отражателями, соответственно, отсчитываемыми от светодиодов, Θ - угол между крыщкой-рассеивателем и торцевой отражающей пластиной.
Фиг. 2 показывает пример светодиодного светильника, снабжённого пятью пластинами-отражателями, выполненными в виде оптически прозрачных пластин, примыкающих к крышке-рассеивателю, и ход светового излучения, отражающегося от второй пластины-отражателя к крышке-рассеивателю: 1 - блок питания; 2 - корпус; 3 - лицевая отражающая пластина, 4 - плата, 5 - светодиоды, 6 - крышка-рассеиватель; 7-1 , 7-2, ... 7-5 - пластины-отражатели; 8 - торцевая отражающая пластина; у γ2, уз, 74, У 5 - углы между крышкой-рассеивателем и первой, второй, пятой пластинами- отражателями, соответственно, отсчитываемыми от светодиодов, Θ - угол между крыщкой-рассеивателем и торцевой отражающей пластиной.
Фиг. 3 показывает пример светодиодного светильника, снабжённого пятью пластинами-отражателями, выполненными в виде оптически прозрачных пластин, примыкающих к крышке-рассеивателю, и ход серединных лучей отражающихся от пластин-отражателей торцевой отражающей пластины к крышке-рассеивателю: 1 - блок питания; 2 - корпус; 3 -лицевая отражающая пластина, 4 - плата, 5 - светодиоды, 6 - крышка-рассеиватель; 7-1, 7-2, ... 7-5 - пластины-отражатели; 8 - торцевая отражающая пластина; γ1? γ2, γ3, γ4, γ5 - углы между крышкой-рассеивателем и первой, второй, пятой пластинами-отражателями, соответственно, отсчитываемыми от светодиодов, Θ - угол между крыщкой-рассеивателем и торцевой отражающей пластиной.
Фиг. 4 показывает пример светодиодного светильника, снабжённого пятью пластинами-отражателями, выполненными в виде оптически прозрачных пластин, примыкающих к крышке-рассеивателю, с платой, расположенной под углом к крышке- рассеивателю: 1 - блок питания; 2 - корпус; 3 -лицевая отражающая пластина, 4 - плата, 5 - светодиоды, 6 - крышка-рассеиватель; 7-1, 7-2, ... 7-5 - пластины-отражатели; 8 - торцевая отражающая пластина; γι, γ2, γ3, γ4, γ5 - углы между крышкой-рассеивателем и первой, второй, пятой пластинами-отражателями, соответственно, отсчитываемыми от светодиодов, β - угол между крышкой-рассеивателем и платой со светодиодами, Θ - угол между крыщкой-рассеивателем и торцевой отражающей пластиной.
Фиг. 5 показывает пример светодиодного светильника, снабжённого пятью пластинами-отражателями, выполненными в виде оптически прозрачных пластин, примыкающих к крышке-рассеивателю и ход периферийных лучей, отражающихся от лицевой отражающей пластины с дугообразным отражающим профилем: 1 - блок питания; 2 - корпус; 3 -лицевая отражающая пластина, 4 - плата, 5 - светодиоды, 6 - крышка-рассеиватель; 7-1, 7-2, ... 7-5 - пластины-отражатели; 8 - торцевая отражающая пластина; γι, γ2, γ3, γ4, γ5 - углы между крышкой-рассеивателем и первой, второй, пятой пластинами-отражателями, соответственно, отсчитываемыми от светодиодов, Θ - угол между крыщкой-рассеивателем и торцевой отражающей пластиной.
Фиг. 6 показывает пример светодиодного светильника, снабжённого пятью пластинами-отражателями, выполненными в виде оптически прозрачных пластин с кривыми отражающими поверхностями, примыкающих к крышке-рассеивателю: 1 - блок питания; 2 - корпус; 3 -лицевая отражающая пластина, 4 - плата, 5 - светодиоды, 6 - крышка-рассеиватель; 7-1 , 7-2, ... 7-5 - пластины-отражатели; 8 - торцевая отражающая пластина; γι, γ2, γ3, γ4, γ5 - углы между крышкой-рассеивателем и первой, второй, пятой пластинами-отражателями, соответственно, отсчитываемыми от светодиодов, Θ - угол между крышкой-рассеивателем и торцевой отражающей пластиной.
Фиг. 7 показывает пример светодиодного светильника, снабжённого пятью пластинами-отражателями с неодинаковой по сечению толщиной, вьшолненными в виде оптически прозрачных пластин, примыкающих к крышке-рассеивателю: 1 - блок питания; 2 - корпус; 3 -лицевая отражающая пластина, 4 - плата, 5 - светодиоды, 6 - крышка-рассеиватель; 7-1 , 7-2, ... 7-5 - пластины-отражатели; 8 - торцевая отражающая пластина; у\, γ2, γ3, γ4, γ5 - углы между крышкой-рассеивателем и первой, второй, пятой пластинами-отражателями, соответственно, отсчитываемыми от светодиодов, Θ - угол между крышкой-рассеивателем и торцевой отражающей пластиной.
Фиг. 8 показывает пример светодиодного светильника, снабжённого пятью пластинами-отражателями, выполненными в виде единой детали с крышкой- рассеивателем: 1 - блок питания; 2 - корпус; 3 -лицевая отражающая пластина, 4 - плата, 5 - светодиоды, 6 - крышка-рассеиватель; 7-1, 7-2, ... 7-5 - пластины-отражатели; 8 - торцевая отражающая пластина; γ1? γ2, γ3, γ4, γ5 - углы между крышкой-рассеивателем и первой, второй, пятой пластинами-отражателями, соответственно, отсчитываемыми от светодиодов, Θ - угол между крыщкой-рассеивателем и торцевой отражающей пластиной.
Светодиодный светильник включает блок питания 1, корпус 2, лицевую отражающую пластину 3, плату 4, светодиоды 5, крышку-рассеиватель 6, отражающие пластины 7 (пластины-отражатели 7), имеющие различные площади проекций отражающих поверхностей на плоскость одновременно перпендикулярную плоскости крышки-рассеивателя и фронтальной плоскости проекции корпуса, торцевую отражающую пластину 8.
Отражающие пластины 7 установлены таким образом, что, по крайней мере, часть отражающих пластин 7 имеют поверхности, не заслоненные от излучения светодиодов отражающими пластинами (не перекрытые отражающими пластинами 7), расположенными ближе к светодиодам 5, по ходу распространения светового потока от светодиодов 5. Ниже описаны некоторые из возможных вариантов реализации этого принципа, связанные с использованием отражающих пластин 7 разного размера. Например, отражающие пластины (далее используется также термин «пластины- отражатели») могут иметь различные площади проекций отражающих поверхностей на плоскость, одновременно перпендикулярную плоскости крышки-рассеивателя 6 и фронтальной плоскости проекции корпуса 2, удовлетворяющие условию Si < S2 < S3 < ... < Sn-i < Sn, где Si, S2, S3, Sn-b Sn - площади первой, второй, третьей, ..., η-1-ой и η-ой проекций отражающих поверхностей пластин-отражателей 7, отсчитываемых от платы со свето диодами, причём пластины-отражатели примыкают к крышке-рассеивателю. Плата 4 со светодиодами 5 может устанавливаться перпендикулярно к фронтальной плоскости проекции корпуса 2 и наклонно к крышке-рассеивателю, причем центральные лучи свето диодов 5 обращены в сторону лицевой отражающей пластины 3.
Кроме того, тот же результат может достигаться при различном положении последовательности отражающих пластин 7 в корпусе 1.
Светодиоды 5 устанавливается на плате 4, перпендикулярной к фронтальной плоскости проекции корпуса и наклонной к крышке-рассеивателю 6, причем центральные лучи свето диодов обращены в сторону лицевой отражающей пластины 3. Лицевая отражающая пластина 3, установленная между пластинами отражателями 7 и корпусом 2, может иметь дугообразный отражающий профиль.
Отражающие пластины могут быть выполнены в виде пластин с кривыми отражающими поверхностями. Отражающие пластины могут иметь различную по сечению толщину. Отражающие пластины могут примыкать к крышке-рассеивателю. Отражающие пластины и крышка-рассеиватель могут быть выполнены в виде единой детали. Для электропитания используется внешнее устройство.
Светодиодный светильник работает следующим образом. При включении блока питания включаются светодиоды, расположенные на плате. Они начинают излучать свет.
Для понимания работы светильника необходимо нужно знать следующее. Ослепляющее действие источника света определяется его яркостью. Чем больше яркость, тем выше эффект ослепления. Яркость - это световой поток, посылаемый единицей площади видимой поверхности в данном направлении в единичный телесный угол. Следовательно, при заданной мощности источника света его яркость обратно пропорциональна площади излучающей поверхности. Таким образом устранить ослепляющее действие источника света можно увеличив видимую для наблюдателя площадь излучающей поверхности. Видимой излучающей поверхностью светильника для наблюдателя в данном случае будет являться крышка-рассеиватель. Следовательно для устранения ослепляющего действия необходимо равномерно распределить световой поток от светодиодов по крышке-рассеивателю. В данном изобретении эта задача решается с помощью пластин-отражателей, которые также создают необходимую диаграмму направленности освещения всего светильника. Поэтому каждая пластина- отражатель располагается под таким углом, чтобы направлять на определённый участок крышки-рассеивателя определённое количество светового потока под определённым углом.
Пусть количество пластин-отражателей п. Каждая из п пластин-отражателей должна отражать одинаковое количество светового потока Ф0, которое определяется количеством пластин-отражателей.
Поскольку расстояние от светодиодов до любой пластины-отражателя сравнимо с геометрическими размерами самой пластины отражателя, вследствие чего лучи падающие в различные точки будут падать под различными углами, то пластины- отражатели в каждой точке будут иметь различные коэффициенты отражения. Кроме того интенсивность каждого луча в каждой точке пластины-отражателя также будет различаться. Поэтому для объяснения работы светодиодного светильника по данному изобретению будет удобно использовать усреднённые величины.
Известно, что полный световой поток, падающий на первую пластину-отражатель равен i=Ii *S где I] - усреднённая плотность светового потока (интенсивность света) падающая на первую пластину-отражатель, St - площадь проекции отражающей поверхности первой пластины-отражателя на плоскость перпендикулярную плоскости крышки-рассеивателя и фронтальной плоскости проекции корпуса, определяемая по формуле Si=si *sin(yi), где si - площадь отражающей поверхности первой пластины- отражателя, γι - угол между первой пластиной-отражателем и крышкой-рассеивателем (Фиг. 1). Пусть Г! - усреднённый коэффициент отражения света от первой пластины- отражателя с учетом отражения от двух границ сред для данного угла γι . Так как световой поток, отражённый от первой пластины-отражателя, должен быть равен Фо, то ri *Ii *S1=Oo- Поскольку т\ определяется углом расположения пластины -отражателя γι относительно крышки-рассеивателя, который в свою очередь зависит от задаваемого направления отражения света, a Ιι определяется расстоянием от пластины-отражателя до светодиодов, то для отражения от первой пластины-отражателя светового потока Ф0 требуется определенная площадь проекции отражающей поверхности Sj . На второй пластине-отражателе должно отражаться такое же количество светового потока Ф0. При этом вследствие расходимости излучения на вторую пластину-отражатель будет падать свет с меньшей интенсивностью I2 < Ij, поскольку вторая пластина-отражатель расположена дальше от свето диодов. Кроме этого световой поток частично ослаблен первой пластиной-отражателем. Усредненный коэффициент отражения от второй пластины г2 предопределён ориентацией второй пластины-отражателя. Для компенсации уменьшения интенсивности 12 вторая пластина-отражатель должна обладать большей площадью проекции отражающей поверхности S2. Отражение излучения от второй пластины-отражателя показано на Фиг. 2. Аналогично третья пластина-отражатель должна будет обладать площадью проекции отражающей поверхности S3 > S2, а четвёртая пластина площадью S4 > S3 и так далее. Благодаря тому, что чем дальше от светодиодов будет пластина-отражатель, тем больше будет площадь проекции её отражающей поверхности, свет от светодиодов будет равными частями отражаться от пластин-отражателей. Стоит отметить, что условие Sn > Sn-i для пластин-отражателей может не соблюдаться, например при изготовлении разных пластин-отражателей из разных материалов. За последней пластиной-отражателем устанавливается торцевая отражающая пластина с высоким коэффициентом отражения, которая отражает остатки излучения светодиодов. Изменением угла между торцевой отражающей пластиной и крышкой-рассеивателем Θ, отражённое от торцевой отражающей пластины излучение может быть направлено в требуемом направлении. Для равномерности распределения излучения по крышке-рассеивателю необходимо устанавливать пластины-отражатели так, чтобы серединные лучи отражённого излучения падали на крышку-рассеиватель на примерно одинаковом расстоянии D друг от друга, с точностью достаточной для неразличимости расстояний D большинству пользователей, при этом точность одинаковости расстояний D может варьироваться в зависимости от дистанции между светильником и пользователем, в соответствии утверждёнными нормами и правилами искусственного освещения для того или иного освещаемого объекта (Фиг. 3), где под серединным лучом подразумевается луч, распространяющийся в плоскости фронтальной проекции корпуса и отражающиеся от точки, расположенной на середине отрезка, получающегося в результате пересечения плоскости падения луча и отражающей поверхности. Крышка-рассеиватель обладает матовой поверхностью и предназначена для рассеяния и деполяризации излучения, что дополнительно уменьшает ослепляющее действие светильника. Таким образом, излучение светодиодов будет равными частями распределено между всеми пластинами-отражателями и торцевой отражающей пластиной, в результате чего яркость светильника уменьшиться, по меньшей мере, в п+1 раз и ослепляющее действие будет устранено, при этом общий световой поток светильника практически не уменьшиться.
Описанный выше принцип будет применим для пластин-отражателей любой формы, однако наиболее технологичным в производстве и простым для теоретических расчётов будет использование прямоугольных пластин отражателей, примыкающих к крышке-отражателю .
Пластины-отражатели в светодиодном светильнике по данному изобретению в зависимости от габаритов светильника, типа и характеристик светодиодов и т.д. могут располагаться под различными углами γ в диапазоне 0 < γ < 90°.
Распределение светового потока излучения каждого светодиода в пространстве определяется его диаграммой направленности, т. е. плотность светового потока в различных направлениях излучения светодиодов будет различаться. Как правило, центральный луч светодиода имеет большую плотность потока, чем периферийные. Так как I] > 1п, то для уменьшения разницы Ii - In плату со свето диодами можно располагать под углом β к корпусу так, чтобы луч с максимальной плотностью светового потока бьш направлен на пластины-отражатели, расположенные вблизи торцевой отражающей пластины, минуя ближние пластины-отражатели (Фиг. 4). Благодаря этому на ближние к светодиодам пластины отражатели будет падать излучение с меньшей плотностью потока, что дополнительно увеличивает равномерность освещения на крышке- рассеивателя, уменьшая ослепляющее действие светильника.
Лицевая отражающая пластина служит для отражения излучения, попадающего на внутреннюю поверхность корпуса. Её дугообразный отражающий профиль обеспечивает переотражение периферийных лучей светодиодов на пластины-отражатели, расположенные вблизи торцевой отражающей пластины (см. Фиг. 5). Для упрощения конструкции и удешевления производства лицевая отражающая пластина может быть выполнена в виде единой детали с торцевой отражающей пластиной.
Для увеличения расходимости отраженного от пластин-отражателей излучения пластины-отражатели могут иметь кривые отражающие поверхности или неодинаковую толщину по сечению. Примеры выполнения светильников с пластинами отражателями, имеющими кривые поверхности и неодинаковую толщину по сечению показаны на Фиг 6 и Фиг 7, соответственно.
В светодиодном светильнике по данному изобретению количество светодиодов может составлять от одного до нескольких десятков и более. Они могут располагаться в один или несколько рядов. Свето диоды на плате также могут располагаться не упоряд оченно. Пластины-отражатели могут быть выполнены из оптического материала с отражающим покрытием, обеспечивающим необходимые коэффициенты отражения. В случае выполнения пластин-отражателей в виде оптически прозрачных пластин они могут быть изготовлены из любого прозрачного для видимого света материала, например, из стекла или поликарбоната. Для упрощения конструкции пластины- отражатели и крышка-рассеиватель могут изготавливаться в виде одной детали (Фиг. 8), например, методом экструзии.
Следует добавить, что выполнение пластин-отражателей имеющих различные площади проекций отражающих поверхностей, удовлетворяющие условию Si < S2 S3 < ... < Sn-i < Sn, позволяет уменьшить вес светильника и сэкономить на материале, тем самым уменьшив его стоимость.

Claims

Формула изобретения
1. Светодиодный светильник, содержащий корпус, светодиоды, крышку- рассеиватель, отражающие пластины, установленные таким образом, что, по крайней мере, часть отражающих пластин имеют поверхности, не заслоненные от излучения светодиодов отражающими пластинами, расположенными ближе к светодиодам, по ходу распространения светового потока от светодиодов.
2. Светодиодный светильник по п.1 , отличающийся тем, что светодиоды устанавливается на плате, перпендикулярной к фронтальной плоскости проекции корпуса и наклонной к крышке-рассеивателю, причем центральные лучи светодиодов обращены в сторону лицевой отражающей пластины.
3. Светодиодный светильник по п.1, отличающийся тем, что лицевая отражающая пластина, установленная между пластинами отражателями и корпусом, имеет дугообразный отражающий профиль.
4. Светодиодный светильник по п.1, отличающийся тем, что отражающие пластины выполнены в виде пластин с кривыми отражающими поверхностями.
5. Светодиодный светильник по п.1, отличающийся тем, что отражающие пластины имеют различную по сечению толщину.
6. Светодиодный светильник по п.1, отличающийся тем, что отражающие пластины примыкают к крышке-рассеивателю.
7. Светодиодный светильник по п.1 , отличающийся тем, что отражающие пластины и крышка-рассеиватель выполнены в виде единой детали.
8. Светодиодный светильник по п.1, отличающийся тем, что содержит торцевую отражающую пластину и лицевую отражающую пластину, выполненные в виде единой детали.
9. Светодиодный светильник по п.1, отличающийся тем, что для электропитания используется внешнее устройство.
PCT/RU2017/000178 2016-04-05 2017-03-29 Светодиодный светильник WO2017176162A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016112909A RU2016112909A (ru) 2016-04-05 2016-04-05 Cветодиодный светильник
RU2016112909 2016-04-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017176162A1 true WO2017176162A1 (ru) 2017-10-12

Family

ID=60000787

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2017/000178 WO2017176162A1 (ru) 2016-04-05 2017-03-29 Светодиодный светильник

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2016112909A (ru)
WO (1) WO2017176162A1 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4929866A (en) * 1987-11-17 1990-05-29 Mitsubishi Cable Industries, Ltd. Light emitting diode lamp
US20050073229A1 (en) * 2002-10-10 2005-04-07 Fer Fahrzeugelektrik Gmbh Lamp
RU2358301C2 (ru) * 2003-09-10 2009-06-10 Лумус Лтд. Оптические устройства со световодной подложкой
EP2209102A1 (en) * 2007-10-29 2010-07-21 Sharp Kabushiki Kaisha Display device
US8418385B2 (en) * 2010-09-06 2013-04-16 Michael Roger Olson Lighting device
RU2543513C1 (ru) * 2012-08-13 2015-03-10 Геннадий Михайлович Михеев Светодиодный светильник

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4929866A (en) * 1987-11-17 1990-05-29 Mitsubishi Cable Industries, Ltd. Light emitting diode lamp
US20050073229A1 (en) * 2002-10-10 2005-04-07 Fer Fahrzeugelektrik Gmbh Lamp
RU2358301C2 (ru) * 2003-09-10 2009-06-10 Лумус Лтд. Оптические устройства со световодной подложкой
EP2209102A1 (en) * 2007-10-29 2010-07-21 Sharp Kabushiki Kaisha Display device
US8418385B2 (en) * 2010-09-06 2013-04-16 Michael Roger Olson Lighting device
RU2543513C1 (ru) * 2012-08-13 2015-03-10 Геннадий Михайлович Михеев Светодиодный светильник

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016112909A (ru) 2017-10-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7722224B1 (en) Illuminating device incorporating a high clarity scattering layer
US8210723B2 (en) LED lens array optic with a highly uniform illumination pattern
CA2623967C (en) Lighting device with composite reflector
US8827531B2 (en) Lighting assembly
US10578789B2 (en) Optical system and method for managing brightness contrasts between high brightness light sources and surrounding surfaces
JP4999881B2 (ja) トンネル用照明装置
US11592158B2 (en) Lighting arrangement with optical composite for targeted illumination patterns
WO2017041624A1 (zh) 透镜及其应用的led灯
US7080921B2 (en) Linear light using LEDs
JP6186002B2 (ja) 間接照明のための照明装置
RU2543513C1 (ru) Светодиодный светильник
ATE329204T1 (de) Dünne, plattenförmige kraftfahrzeugleuchte
RU61388U1 (ru) Источник света со светоизлучающим диодом и осветительное устройство, использующее данный источник света
KR101723164B1 (ko) Led 등기구
WO2017176162A1 (ru) Светодиодный светильник
KR102115834B1 (ko) Led 등기구용 광학 렌즈
JP2004186124A (ja) 境界面を利用した平面照明器具
WO2020221641A1 (en) A light emitting device
EP3149396B1 (en) Luminaire, especially for road lighting
KR102388733B1 (ko) 휘도와 조도가 개선된 구조의 일체형 렌즈와 반사부재를 갖는 엘이디 조명장치
KR102389794B1 (ko) 휘도와 조도가 개선된 구조의 렌즈와 반사부재를 갖는 엘이디 조명장치
KR101432169B1 (ko) Led 가로등용 렌즈
CN114278908B (zh) 灯具
CN209744275U (zh) 匀光板、匀光板组件和汽车用灯具
KR20110137909A (ko) 조명렌즈 및 이를 갖는 조명램프

Legal Events

Date Code Title Description
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17779416

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17779416

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1