Энергосберегающий светодиодный излучатель для круговых сигнальных огней

Предлагаемая полезная модель относится к сигнальным устройствам для навигационного оборудования водных путей, а именно к излучателям для сигнальных огней плавучих и береговых знаков.

Описываемый энергосберегающий излучатель не требует установки его в линзу Френеля и использования карданного подвеса. Излучатель обеспечивает преобладающее круговое излучение в плоскости горизонта за счет специализированного полимерного корпуса, содержащего нижнюю часть в виде поверхности от кругового вращения эллипса вокруг центра корпуса с центральным цилиндрическим вырезом с выпуклым сферическим дном и верхнюю часть в виде цилиндра с встроенным коническим отражателем.

При подключении рабочего напряжения 2,54,0 В и прямом токе 200300 мА энергосберегающий излучатель обеспечивает силу света на выходе 1020 кд, угол излучения в горизонтальной плоскости 360 град, в вертикальной плоскости 2_0,5=10-25 град и расчетную дальность видимости огней не менее 45 км.

Область техники

Предлагаемая полезная модель относится к сигнальным устройствам для навигационного оборудования водных путей, а именно, к светодиодным энергосберегающим излучателям для сигнальных огней плавучих и береговых навигационных знаков.

Уровень техники

Известны источники света для навигационных огней - сигнальные лампы накаливания типа СГВ на напряжение 2,5 В, используемые в типовых светосигнальных приборах кругового действия с карданным подвесом ЭСПК-75М. (Шмерлинг И.Е. «Навигационное оборудование внутренних водных путей». М., Транспорт, 1988 г., 224 с.).

Существенным недостатком этих ламп является то, что для создания цветных сигнальных огней необходимо применять линзу Френеля и устанавливать цветные светофильтры, приводящие к существенным потерям света и повышенному расходу электроэнергии от автономных источников питания. Другим недостатком ламп является низкая надежность и малый срок службы (не более 1000 ч).

Наиболее близким аналогом по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому устройству и принятому за прототип, является светодиодный излучатель, содержащий излучающий кристалл, полимерный прозрачный для излучения корпус и внешние выводы, используемый в типовых светосигнальных приборах ЭСПК-75Д (Свидетельство на полезную модель 22653 «Полупроводниковый излучатель для круговых навигационных огней» с приоритетом от 05.10.2001 г.).

Он выполнен из светодиода, содержащего излучающий кристалл и прозрачный полимерный цилиндрический корпус с встроенным коническим отражателем. Светодиод размещается в фокусе цилиндрической линзы Френеля, благодаря чему световой поток светодиода разворачивается в плоскости горизонта.

Недостатком описанного устройства являются трудности, связанные с необходимостью совмещения двух оптических элементов: светодиода и линзы Френеля. Кроме того, полезная сила света на выходе светосигнальной установки распределяется в небольшом (3-4°) вертикальном угле, в связи с чем для обеспечения видимости знака при крене и качке плавучего знака необходимо крепить излучатель с линзой Френеля в карданном подвесе.

Раскрытие полезной модели.

Сущность Технического решения полезной модели заключается в следующем:

- нижняя часть прозрачного полимерного корпуса (показатель преломления n=1,5-1,6) выполнена в виде поверхности от кругового вращения эллипса вокруг центра корпуса; большая ось эллипса расположена в горизонтальной плоскости излучателя, проходящей через кристалл, эксцентриситет эллипса равен 0,5-0,55, а центр эллипса смещен относительно центра излучателя на 0,35-0,4 от размера большой полуоси эллипса; эта часть корпуса имеет центральный цилиндрический вырез, заканчивающийся сферической поверхностью, выпуклой в сторону кристалла;

- верхняя часть полимерного корпуса выполнена в виде цилиндра с встроенным коническим отражателем, диаметр цилиндра равен 0,44-0,48 от диаметра нижней части корпуса, диаметр цилиндрического выреза в нижней части корпуса равен 0,8-0,9 от диаметра верхней цилиндрической части корпуса.

Устройство полимерного корпуса показано на чертеже 1.

Как видно из черт.1 излучающий кристалл размещен в центре нижней плоскости корпуса. Световой поток кристалла преломляется цилиндрической поверхностью выреза корпуса и выпуклой эллиптической поверхностью корпуса и выводится из корпуса в горизонтальной плоскости.

Часть светового потока преломляется сферической поверхностью выреза корпуса и коническим отражателем цилиндрической части корпуса и выводится из корпуса в горизонтальной плоскости.

Незначительное отличие диаметров цилиндрического выреза и цилиндра верхней части корпуса позволяет эффективно использовать практически все излучение кристалла для обеспечения максимальной силы света в горизонтальной плоскости.

Необходимый угол излучения в вертикальной плоскости (2_0,5=10-25 град.) обеспечивается следующим образом:

- при создании излучателей с белым или зеленым свечением, в которых используется излучающий кристалл и люминофор, угол излучения 15-25 град. обеспечивается за счет увеличения светящейся площади благодаря люминофору;

- при создании излучателей с красным или желтым свечением необходимый угол излучения (2_0,5=10-25 град.) обеспечивается за счет большего размера кристалла (примерно 1×1 мм) и совмещения двух световых потоков от эллиптической и цилиндрической части корпуса.

Типичная диаграмма направленности излучения приведена на черт.2. Как видим, излучение развернуто в горизонтальной плоскости (угол излучения 360 град.) с типичным углом излучения в вертикальной плоскости 2_0,5=20 град.

Таким образом, излучение кристалла используется весьма эффективно, что позволяет получить высокие значения силы света - 10-20 кд и расчетной дальности видимости - 4-5 км.

Представленный излучатель крепится на теплоотводящем радиаторе и защищается прозрачным защитным колпаком (черт.3).

Предложенный излучатель не требует установки его в цилиндрическую линзу Френеля и использования карданного подвеса, что значительно упрощает конструкцию и стоимость устройства.

Техническая реализация решений энергосберегающего светодиодного излучателя для круговых сигнальных огней основана на известных базовых технических и технологических процессах, которые к настоящему времени хорошо разработаны и широко применяются. Предложение удовлетворяет критерию «Промышленная применимость».

Краткое описание чертежей.

Настоящее предложение поясняется чертежами 1-3.

На черт.1. схематически изображено продольное сечение полимерного корпуса с кристаллом светодиода.

На черт.2. изображена диаграмма направленности излучения светодиодного излучателя.

На черт.3. схематически изображен общий вид энергосберегающего светодиодного излучателя для круговых сигнальных огней.

Осуществление полезной модели.

Предложенный излучатель (черт.1 и 3) содержит:

- излучающий кристалл 1, размещенный в центре нижней плоскости линзы;

- полимерный корпус 2, нижняя часть которого выполнена в виде поверхности от кругового вращения эллипса 3 вокруг центра корпуса, имеющего центральный цилиндрический вырез с выпуклой сферической поверхностью, а верхняя часть выполнена в виде цилиндра 4 с встроенным коническим отражателем 5;

- радиатор 6 для охлаждения излучателя;

- электрические выводы 7. с резистором ограничения тока, размещенным внутри радиатора;

- прозрачный защитный колпак 8 для защиты излучателя от внешних воздействий.

Работа светодиодного излучателя осуществляется следующим образом. Постоянный ток от источника питания с помощью гибких выводов 7 поступает через токоограничивающий резистор к кристаллу светодиода 1. Кристалл излучает световой поток заданного цвета свечения, который преломляется поверхностями полимерного корпуса 2 и разворачивается ими в плоскости горизонта.

Предлагаемый энергосберегающий излучатель для круговых сигнальных огней обеспечивает следующие рабочие характеристики:

Рабочий ток - 200300 мА;

Рабочее напряжение - 2,54,0 В;

Потребляемая электрическая мощность - 0,751,2 Вт;

Цвета свечения: красный, желтый, зеленый и белый;

Сила света - 1020 кд при токе 300 мА;;

Угол излучения в плоскости горизонта - 360 град., в вертикальной плоскости. - 10-25 град;

Расчетная дальность видимости огней - 45 км;

Цветовая температура белого свечения находится в диапазоне 4500-6000 К (естественный белый свет).

Таким образом, необходимые световые параметры получены без использования цилиндрической линзы Френеля и карданного подвеса.

Энергосберегающий светодиодный излучатель для круговых сигнальных огней, не требующий установки его в цилиндрическую линзу Френеля и использования карданного подвеса, содержащий кристалл, полимерный корпус и радиатор, отличающийся тем, что полимерный корпус содержит нижнюю часть в виде поверхности от кругового вращения эллипса вокруг центра корпуса, причем большая ось эллипса расположена в горизонтальной плоскости излучателя, проходящей через кристалл, эксцентриситет эллипса равен 0,5-0,55, а центр эллипса смещен относительно центра излучателя на 0,35-0,4 от размера большой полуоси эллипса, и центральный цилиндрический вырез с выпуклым в сторону кристалла сферическим дном, а также верхнюю часть в виде цилиндра с встроенным коническим отражателем, диаметром, равным 0,44-0,48 от диаметра нижней части корпуса, причем диаметр цилиндрического выреза равен 0,8-0,9 от диаметра верхней цилиндрической части корпуса.