Светодиодное осветительное устройство

Светодиодное осветительное устройство относится к светотехнике, а именно, к осветительному оборудованию для создания внешнего и внутреннего освещения. Техническим результатом изобретения являются повышение равномерности цвета и яркости светоизлучающей поверхности. Светодиодное осветительное устройство, содержит светодиоды и удаленный оптически прозрачный носитель первого средства преобразования излучения, выполненного в виде частиц люминофора, светоотражающую структуру, установленную с возможностью формирования направления потока излучения, второе средство преобразования излучения, выполненное в виде оптически прозрачной панели, имеющей светоизлучающую поверхность, снабженную светорассеивающими элементами.

9 п.ф., 8 илл.

Полезная модель относится к светотехнике, а именно, к светодиодным осветительным устройствам, предназначенным для создания внешнего и внутреннего освещения.

Для повышения эргономических показателей осветительные устройства не должны создавать слепящих бликов, резких перепадов яркости поверхности излучения, вызывающих ощущение дискомфорта. Указанный эффект является следствием высокой яркости источника излучения и его малых угловых размеров. Наиболее часто эта проблема решается путем рассеяния излучения с помощью различных средств, чаще всего сочетающих в себе как защитно-декоративные функции, так и функции рассевания света. Другим путем решения указанной проблемы является распределение первичного излучения по обширной светоизлучающей поверхности, поверхностная яркость которой не вызывает дискомфорта и является достаточной для создания нормируемого уровня освещенности.

Известно решение, в котором источник излучения расположен в оболочке, изготовленной из оптически прозрачного материала, на удаленной от источника излучения поверхности которой нанесено люминофорное покрытие (З.С.Вознесенская и др., «Электрические источники света», «Госэнергоиздат», Москва, 1957 г., с.184-186).

Известная конструкция к газоразрядной светотехнике и имеет с полезной моделью совпадающие существенные признаки. Размещение частиц люминофора на внутренней поверхности отдаленной поверхности оболочки вызвано необходимостью корректировки спектра излучения, образующегося при газовом разряде и снижения термической нагрузки на люминофор. Известная конструкция реализуется энерго- и трудоемкими процессами, сопряженными с экологически опасными операциями по дозированию ртути в баллон газоразрядного источника света.

Известно устройство для создания обширной светоизлучающей поверхности, содержащий светодиоды, оптически прозрачную пластину, на удаленную от светодиодов поверхность которой нанесено люминесцентное покрытие (патент РФ 2301475, МПК Н01063/06, опубл. 20.06.2007).

Известно устройство для создания обширной светоизлучающей поверхности содержащее корпус; источник излучения, размещенный внутри корпуса; пластину из оптически прозрачного материала, размещенную напротив источника излучения и снабженную люминофорным покрытием (патент РФ 2301475, МПК Н01063/06, опубл.20.06.2007).

Недостатком известных решений является неравномерность светимости светоизлучающей поверхности, обусловленная убывающей яркостью по мере удаления от оси пучка излучения, падающего на облучаемую поверхность.

Известен патент, в котором описано светоизлучающее устройство, включающее светодиодный источник света УФ-области спектра и планарное тело, выполненное из оптически прозрачной смолы, содержащей распределенные частицы люминофора, преобразующие длину волны части излучения светодиодов и светорассеивающие элементы (патент РФ 2319063, МПК F21V 9/00, опубл. 10.06.2006).

В качестве недостатка этого решения можно отметить конструктивную сложность многокомпонентной панели, изготовление которой представляет сложную техническую проблему и, видимо, являющейся дорогим изделием. Кроме того, декларированная в описании сила света 15,5 кд/м2 представляется явно недостаточной для создания осветительных устройств, предназначенных для общего освещения.

Известна осветительная система, содержащая корпус; ряд светоизлучающих диодов, установленных внутри корпуса и создающих монохроматическое излучение в УФ-области спектра; прозрачный носитель люминофора, имеющий внутреннюю полость, сквозь которую проходит генерированное люминофором полихроматическое излучении (патент США 6068383, MКИ F21S 8/04, опубл. 30.05.2000).

Недостатком известного аналога являются потери светового потока/ излучаемого светодиодами в стороны от оптической оси, а также неравномерная светимость светоизлучающей поверхности, обусловленная убывающей яркостью падающего на облучаемую поверхностность светового потока, по мере удаления от его оптической оси, и отсутствием средств выравнивания поверхностной яркости светоизлучающей поверхности и цвета свечения.

Ближайшим аналогом полезной модели является решение, описанное в книге З.С.Вознесенской, имеющее большинство совпадающих существенных признаков с заявленным решением.

Техническим результатом полезной модели является повышение равномерности цвета и яркости светоизлучающей поверхности.

Раскрытие полезной модели

Осветительное устройство характеризуется следующей совокупностью существенных признаков:

Осветительное устройство, содержащее источник излучения; средство преобразования длины волны излучения, выполненное в виде частиц люминофора, отделенных от источника излучения газообразной средой и размещенных на оптически прозрачном носителе; и светоизлучающую поверхность, отличающееся тем, что оснащено светоотражающей структурой, установленной с возможностью формирования направления потока излучения, а светоизлучающая поверхность снабжена светорассеивающими элементами.

Под существенным признаком, сформулированным как "средство преобразования длины волны излучения" в данной полезной модели подразумевается совокупность частиц люминофора, пространственное расположение которых определяется конфигурацией того оптически прозрачного носителя, в материале или на поверхности которого содержатся указанные частицы люминофора. В частности, носителем средства преобразования излучения может быть трехмерная оболочка или плоская пластина.

Согласно одному из вариантов полезной модели светоизлучающая поверхность может принадлежать непосредственно носителю средства преобразования излучения, выполненного в виде трехмерной оболочки или прозрачной панели, форма и положение которой зависит от решаемой задачи. Такая панель может быть обособлена от оболочки, отдалена и иметь структурированную светоизлучающую поверхность.

В качестве развивающих и/или уточняющих признаков следует указать следующие признаки:

- в качестве источника излучения использованы светодиоды;

- средство преобразования длины волны излучения включает частицы люминофора, обладающие эффектом послесвечения, которые не только способствуют выравниванию светового потока, но и позволяют получить дополнительный технический результат в виде аварийно-эвакуационного освещения;

- средство преобразования длины волны излучения размещено на поверхности и/или в материале оптически прозрачного носителя;

- средство преобразования длины волны излучения содержится в материале оптически прозрачного носителя, отдаленного на расстояние h1 мм от источника излучения, при этом величина h1 не превышает 40 мм. Такое положение носителя выравнивает яркость пограничных участков световых следов светодиодов, как за счет наложения, так и за счет интерференции световых волн;

- оптически прозрачный носитель средства преобразования длины волны излучения может иметь светоизлучающую поверхность;

- светоизлучающая поверхность принадлежит оптически прозрачной панели, имеет внутри или на поверхности светорассеивающие элементы, и одновременно с рассеянием светового излучения и выполнением светоизлучающей функции, выполняет защитные функции в отношении осветительного устройства;

- поверхностные светорассеивающие элементы оптически прозрачной панели выполнены в виде регулярно повторяющегося рельефа, не имеющего острых ребер, например, в виде полусфер;

- оптически прозрачная панель размещена на расстоянии h2 от поверхности носителя средства преобразования излучения, при этом h2 не превышает 30 мм. Выбор расстояния h2 позволяет выравнивать освещенность оптически прозрачной детали и сглаживать отличия в цвете излучении со светоизлучающей поверхности;

- светоотражающая структура образована рефлекторами, снабженными светоотражающей поверхностью, каждый из которых размещен вокруг источника излучения;

- светоотражающая структура, содержит регулярно расположенные рефлекторы, поверхность каждого из которых углублена в плату светодиодов;

- источники излучения сгруппированы в кластеры, которые размещены по линии, каждая из которых снабжена общим линейным рефлектором, совокупность которых образует светоотражающую структуру, при этом выполнение кластеров линейными позволяет расширить возможные варианты воплощения полезной модели и повысить технологичность конструкции;

- линейный рефлектор имеет трапециевидный или параболический профиль, что технологически является наиболее удобным вариантом конструкции светоотражающей структуры в случае расположения светодиодных источников излучения в виде линейных кластеров;

Краткое описание чертежей

Полезная модель поясняется следующими графическими материалами:

на фиг.1 показана схема устройства с носителем средства преобразования излучения, выполненным в виде трехмерной фигуры;

на фиг.2 показана схема варианта устройства с носителем средства преобразования излучения, выполненным в виде оптически прозрачной панели;

на фиг.3 приведен фрагмент вида сверху осветительного устройства, схема которого показана на фиг.1, светоотражающая структура которого образована рефлекторами с конической поверхностью;

на фиг.4 приведен фрагмент вида сверху осветительного устройства, схема которого показана на фиг.2, а светоотражающая структура образована рефлекторами в виде равносторонней четырехгранной пирамиды;

на фиг.5 показан вид сверху варианта осветительного устройства с линейными кластерами светодиодов, куполообразным носителем средства преобразования излучения и светоотражающей структурой в виде линейных рефлекторов;

на фиг.6 показан вид сверху осветительного устройства с линейно расположенными кластерами светодиодов, плоским носителем средства преобразования излучения, снабженных светоотражающей структурой в виде линейных рефлекторов;

на фиг.7 показана схема варианта осветительного устройства, светоотражающая структура которого образована поверхностью углублений в плате, с плоским носителем средства преобразования излучения и плоской оптически прозрачной пластиной;

на фиг.8 представлена схема варианта осветительного устройства, содержащего рефлекторы, углубленные в тело алюминиевой платы светодиодов, носитель средства преобразования излучения, выполненный в виде трехмерной оптически прозрачной оболочки;

на фиг.9 представлена схема варианта осветительного устройства с носителем средства преобразования излучения в виде трехмерной оболочки и светоизлучающей поверхностью на ней.

Варианты осуществления полезной модели

Осветительное устройство (фиг.1) содержит, по меньшей мере, один светодиод 1, размещенный на плате 2, носитель люминофора в виде трехмерной куполообразной оболочки 4, размещенного на расстоянии h1 от светодиода 1. Светоотражающая структура 3, образована системой рефлекторов 9, установленных вокруг оболочек 4. Оптически прозрачная панель 6 размещена на расстоянии h2 от поверхности оболочки 4 и снабжена структурированной поверхностью 7.

Осветительное устройство (фиг.2) содержит светодиод 1, размещенный на плате 2; плоский носитель 4, содержащий средство преобразования излучения, удаленную от светодиода 1 на расстояние h1. Светоотражающая структура 3, образована системой рефлекторов 9, установленных на плате 2 вокруг светодиодов 1 и направляющих излучение светодиодов 1 на поверхность носителя 4. Оптически прозрачная панель 6, размещена на расстоянии h2 от плоского носителя 4, содержащего средство преобразования излучения и снабжено структурированной светоизлучающей поверхностью с рельефом 7.

Осветительное устройство (фиг.3), содержит кластеры светодиодов 1, смонтированных на плате 2. В устройстве по ходу излучения ия размещены куполообразный носитель 4, Светоотражающая структура 3, содержащая рефлекторы 9 вокруг каждого носителя 4; оптически прозрачную панель 6, имеющую светоизлучающую поверхность, снабженную регулярно повторяющимся рельефом 7.

Вариант осветительного устройства на фиг.4, содержит светодиоды 1, светоотражающую структуру 3, включающую рефлекторы 9 для каждого кластера светодиодов 1. Оптически прозрачная панель 6, имеет светоизлучающую поверхность снабженную регулярно повторяющимся рельефом 7.

Осветительное устройство (фиг.5), содержит светодиоды 1, размещенные под трехмерным носителем 8 в виде купола, включающим средство преобразования излучения. Указанные куполообразные носители 8 размещены на одной линии и снабжены общим линейным рефлектором 9 светоотражающей структуры 3, установленных вдоль соответствующего ряда трехмерных носителей 8. Далее по ходу отраженного от поверхности рефлекторов 9 потока излучения установлена оптически прозрачная панель 6, имеющая светоизлучающую поверхность, снабженную регулярно повторяющимся рельефом 7.

Вариант осветительного устройства (фиг.6), содержит кластеры светодиодов 1, смонтированные на плате 2 и сгруппированные в виде линейных структур. Светоотражающая структура 3, содержит общие линейные рефлекторы 9, размещенные продольно с линейным структурам кластеров светодиодов 1. Далее по ходу потока излучения размещены: плоский оптически прозрачный носитель 4, содержащий средства преобразования излучения, накрывающий кластеры светодиодов 1 и светоизлучающую поверхность, снабженную регулярно повторяющимся рельефом 7.

Еще два варианта светодиодного осветительного устройства, показан на фиг.7 и фиг.8.

На фиг.7 светоотражающая структура 3, включает светодиоды 1, расположенные в углублениях в алюминиевой плате 2. Поверхность углублений образует светоотражающую поверхность рефлекторов 9 светоотражающей структуры 3. Плоский носитель 4, содержащий частицы люминофора 5, установлен на расстоянии h1, не далее 40 мм от светодиодов 1. Оптически прозрачная панель 6 размещена на расстоянии h2 от плоского носителя 4, при этом h2 не превышает 30 мм.

На фиг.8 светоотражающая структура 3, включает светодиоды 1, расположенные в углублениях в алюминиевой плате 2, образующих отражающую поверхность рефлекторов 9. Трехмерный носитель 4 средства преобразования излучения имеет форму купола, а оптически прозрачная панель 6 удалена на расстояние h2 от поверхности трехмерного носителя, при этом величина h2 не превышает 30 мм.

Вариант осветительного устройства, представленный на фиг.9 содержит светодиоды 1, размещенные на плате 2 и снабженные общим рефлектором 9, трехмерный носитель 4, включающий частицы люминофора и имеющую светоизлучающую поверхность, снабженную регулярным рельефом 7.

Возможность осуществления

Детали и узлы для осветительного устройства могут быть изготовлены известными способами. Информации, изложенной в описании, достаточно для понимания специалистом принципа работы и конструкции устройств.

1. Осветительное устройство, содержащее источник излучения; средство преобразования длины волны излучения, выполненное в виде частиц люминофора, отделенных от источника излучения газообразной средой и размещенных на оптически прозрачном носителе; и светоизлучающую поверхность, отличающееся тем, что оснащено светоотражающей структурой, установленной с возможностью формирования направления потока излучения, а светоизлучающая поверхность снабжена светорассеивающими элементами.

2. Осветительное устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве источников излучения использованы светодиоды.

3. Осветительное устройство по п.1, отличающееся тем, что средство преобразования длины волны излучения включает частицы люминофора, обладающие эффектом послесвечения.

4. Осветительное устройство по п.1, отличающееся тем, что средство преобразования длины волны излучения размещено на поверхности и/или в материале оптически прозрачного носителя.

5. Осветительное устройство по п.1, отличающееся тем, что оптически прозрачный носитель средства преобразования длины волны излучения отдален на расстояние h1, мм, от источника излучения, при этом величина h1 не превышает 40 мм.

6. Осветительное устройство по п.1, отличающееся тем, что светоизлучающая поверхность принадлежит оптически прозрачному носителю средства преобразования длины волны излучения.

7. Осветительное устройство по п.1, отличающееся тем, что светоизлучающая поверхность принадлежит оптически прозрачной панели.

8. Осветительное устройство по п.1, отличающееся тем, что оптически прозрачная панель размещена на расстоянии h2 от поверхности носителя средства преобразования излучения, при этом h2 не превышает 30 мм.

9. Осветительное устройство по п.1, отличающееся тем, что светоотражающая структура образована рефлекторами, снабженными светоотражающей поверхностью, каждый из которых размещен вокруг источника излучения.

10. Осветительное устройство по п.1, отличающееся тем, что светоотражающая структура установлена с возможностью формирования направления потока излучения, созданного источником излучения.

11. Осветительное устройство по п.1, отличающееся тем, что светоотражающая структура установлена с возможностью формирования направления потока излучения, созданного средством преобразования длины волны излучения.

12. Осветительное устройство по п.1, отличающееся тем, что светоотражающая структура образована регулярно расположенными рефлекторами, поверхность каждого из которых углублена в тело платы светодиодов.

13. Осветительное устройство по п.9, отличающееся тем, что источники излучения сгруппированы в линейные кластеры, каждый из которых снабжен общим линейным рефлектором.