Адаптивный светодиодный светильник

Полезная модель относится к светотехнике, к энергосберегающим светодиодным светильникам, используемым для освещения подъездов, лестничных, коридорных и жилых помещений.

Задачей полезной модели является создание универсального, долговечного, надежного, недорогого, простого в установке, легко регулируемого светильника с функцией гарантированного энергосбережения.

Известные светильники не удовлетворяют указанной задаче, поскольку без датчика присутствия происходит повышенный расход электроэнергии и ресурса светодиодов. Светильники же с датчиком присутствия на основе пироэлемента обладают высокой стоимостью и повышенными габаритами. Стоимость и габариты пиродатчика не меньше стоимости и габаритов светоизлучающего элемента, и нет реальных возможностей их уменьшения. К тому же зона чувствительности датчика присутствия таких светильников не регулируется, регулировка возможна только поворотом светильника и датчика одновременно, что крайне неудобно и практически сводит к нулю возможности применения известных светильников. Имеются также на рынке светильники с датчиком присутствия на основе акустического детектора. У таких детекторов полностью отсутствует пространственная селективность, что приводит к неприемлемо высокому количеству ложных срабатываний и такие светильники также не удовлетворяют требованиям энергоэффективности и долговечности.

Габариты заявленного светильника не превышают габариты светильника с датчиком освещенности, при этом светильник обладает полноценной функцией энергосбережения, присущей светильникам с датчиком присутствия. Стоимость заявленного светильника значительно ниже известных аналогов, при широких возможностях, обусловленных простотой управления зоной чувствительности оптического датчика присутствия.

Совокупность улучшения характеристик стоимости, надежности, долговечности позволяют обоснованно утверждать о заявленном решении светильника нового поколения, как открывающим новую эру в развитии осветительного оборудования.

Полезная модель относится к светотехнике, преимущественно к энергосберегающим светодиодным светильникам, используемым преимущественно для освещения подъездов, лестничных и коридорных помещений.

Известен «СВЕТИЛЬНИК» RU 2366120 [1], содержащий светодиодные группы, каждая из которых соединена с блоком питания, датчик автоматического включения-выключения светильника при наступлении темноты-света, и датчик движения, реагирующий на движение субъектов, находящихся в зоне освещения светильника, выполненный на основе КМОП матриц, ПЗС матриц или инфракрасных лучей и подключенный к питающей сети переменного или постоянного тока, причем датчик движения электрически соединен с датчиком автоматического включения-выключения светильника, с возможностью управления работой последнего. Датчик автоматического включения-выключения светильника может выполняться на основе фототранзистора.

Недостатком известной конструкции является высокая стоимость оптического датчика движения на основе матриц фотоэлементов, что существенно ограничивает область применения светильника.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является «ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА ПИТАНИЯ СВЕТОДИОДНОГО СВЕТИЛЬНИКА» ПМ RU 111738 [2], содержащая содержащий корпус, блок питания, светоизлучающий элемент, фотоприемник (датчик освещенности), блок управления режимом работы светоизлучающего элемента. Также известный прибор содержит датчик присутствия.

В типовом случае в качестве датчика присутствия применяется пироэлектрический ИК датчик, реагирующий на изменение интенсивности теплового излучения в зоне чувствительности датчика.

Недостатком известного устройства является наличие у устройства повышенных габаритов, что связано с наличием отдельного достаточно крупного датчика присутствия. Недостатком также является пониженная надежность и долговечность устройства, обусловленная наличием датчика присутствия, обладающего ненулевой вероятностью отказа в течение срока эксплуатации. Недостатком является сложность управления геометрией зоны чувствительности датчика присутствия. Как правило, датчик присутствия составляет единое целое с корпусом светильника и изменить зону чувствительности датчика присутствия можно только поворотом всего светильника, что значительно сужает область применения светильника. Например, такой светильник, установленный на лестничной площадке, не сможет реагировать на присутствие человека на лестнице. Также к недостаткам пироэлектрического датчика относится возможность ложных срабатываний от конвективных потоков воздуха, исходящих от нагревательных приборов и существенное понижение чувствительности датчика при наличии в зоне чувствительности нагревательных приборов (например, батарей центрального отопления).

Техническим результатом и задачей заявляемой полезной модели является улучшение массогабаритных показателей, повышение надежности и долговечности устройства, расширение области применения светильника, вследствие наличия дополнительных возможностей управления геометрией зоны чувствительности датчика присутствия.

Заявленный технический результат достигается тем, что адаптивный светодиодный светильник, содержащий корпус, блок питания, светоизлучающий светодиодный элемент, фотоприемник, блок управления интенсивностью свечения излучающего элемента дополнительно содержит устройство фиксации изменения сигнала фотоприемника, вход которого соединен с выходом фотоприемника, а выход с блоком управления интенсивностью свечения излучающего элемента.

Перед фотоприемником может быть установлен фокусирующий элемент. Фокусирующий элемент позволит локализовать зону чувствительности фотоприемника, увеличив при этом дальность обнаружения движущихся предметов.

В качестве фокусирующего элемента можно использовать собирающую линзу со сферической или цилиндрической преломляющей поверхностью, а также многофокусную линзу, линзу Френеля и т.д. Собирающая линза позволяет оптически преобразовать зону чувствительности фотоприемника в пространственный угол (или несколько пространственных углов) локализовав чувствительность датчика для наиболее полного удовлетворения запросов потребителя.

Фокусирующий элемент может быть выполнен с возможностью механической перестройки зоны фокусировки. Механическая перестройка зоны фокусировки позволяет подстроить зону чувствительности устройства в зависимости от местных условий, после фиксации светильника на месте его установки.

Светильник может дополнительно содержать устройство задержки сигнала, вход которого соединен с выходом блока детектирования изменения сигнала, а выход соединен с блоком управления режимом работы светоизлучающего элемента. Устройство задержки позволит улучшить стабильность работы устройства путем устранения «мерцания» светильника и устранения обратной оптической связи.

На фиг.1 представлена функциональная схема, характеризующая работу светильника с использованием ПП 1,7, где:

1 - блок питания;

2 - светодиодный светоизлучающий элемент;

3 - фотоприемник;

4 - блок управления интенсивностью свечения светоизлучающего элемента;

5 - устройство фиксации изменения сигнала фотоприемника;

6 - устройство задержки.

На фиг.2 представлен пример использования светильника, где:

7 - конструкция крепления светильника;

8 - цоколь светильника;

9 - прозрачная оболочка светильника;

10 - датчик движения;

11 - движущийся объект;

12 - зона чувствительности датчика движения;

На фиг.3 представлен пример выполнения датчика движения в увеличенном виде, где:

13 - фотоприемник;

14 - собирающая линза.

Устройство действует следующим образом: Корпус (не показан) служит для соединения всех частей светильника. Блок питания 1 обеспечивает снабжение светодиодного светоизлучающего элемента 2 и остальных блоков электрической энергией. При внешней освещенности, воздействующей на фотоприемник (синонимы: датчик освещенности, фотосенсор, фотодиод, фоторезистор, фототранзистор, оптический датчик, фотодатчик) 3 выше порогового уровня, светоизлучающий элемент 2 выключен. При внешней освещенности ниже порогового уровня и отсутствия движения в зоне чувствительности фотоприемника светоизлучающий элемент 2 работает в режиме подсветки. При появлении в зоне чувствительности фотоприемника 3 движущегося предмета, фотоприемник вырабатывает изменяющийся сигнал, который детектируется устройством фиксации изменения сигнала фотоприемника 5, поступает на устройство задержки 6, выход устройства задержки соединен с блоком управления интенсивностью свечения светоизлучающего элемента 4, переводя излучающий элемент 2 в номинальный режим работы (полной яркости). Устройство задержки 6 дополнительно повышает стабильность работы светильника. В простейшем случае роль устройства задержки может выполнять электрический конденсатор. Фактически фотоприемник 4 используется как датчик движения благодаря наличию устройства фиксации изменения сигнала фотоприемника 5. В типовом случае в подобных устройствах используются микросхемы операционных усилителей с разделительными конденсаторами, обеспечивающими отделение переменной составляющей сигнала датчика от постоянного или медленно меняющегося сигнала. Применение описанного датчика движения, основанного на изменении сигнала фотоприемника, особенно оправдано для светильников с фоновой подсветкой излучением видимого диапазона, благодаря наличию постоянного освещения зоны чувствительности фотоприемника как минимум фоновым свечением самого светильника.

В процессе установки светильник закрепляется на конструкции крепления светильника 7. Например, это может быть стандартный светильник с винтовым цокольным разъемом 8. Светильник может иметь прозрачную оболочку 9. Датчик движения 10 может располагаться напротив зоны чувствительности 12 датчика. При попадании движущегося объекта 11 в зону чувствительности датчика движения благодаря изменению суммарного альбедо объекта происходит срабатывание датчика и увеличение яркости свечения светильника. Если движущийся объект покинул зону чувствительности датчика движения 12, по истечении времени задержки, определяемого блоком 6, светильник переключается в режим подсветки, снижая энергопотребление и ресурс светоизлучающих элементов светильника.

Световой поток, попадающий в пространственный угол датчика движения, попадает на собирающую линзу 14. Собирающая линза 14 фокусирует световой поток на фотоприемник 13.

Технический результат «улучшение массогабаритных показателей» достигается в заявляемой полезной модели тем, что она не содержит отдельного датчика присутствия и соответственно, экономией места на внешней поверхности светильника, снижением его общего объема и веса. Фактически габариты предлагаемого светильника с функцией энергосбережения не превышают габариты аналогичного по параметрам светильника без функции энергосбережения.

Технический результат «повышение надежности и долговечности устройства» обеспечивается тем, что в заявляемая полезная модель не содержит отдельного датчика присутствия, который в свою очередь в процессе службы устройства мог бы выходить из строя, так же как и любое другое устройство, что несомненно снижает надежность и возможную долговечность работы всей системы.

Технический результат «повышение возможностей управления геометрией зоны чувствительности устройства», достигается благодаря работе датчика присутствия в видимой (или близкой к видимой) части спектра с более коротковолновым по сравнению с ИК датчиками спектром. Кроме того, этот эффект достигается еще и возможностью обеспечения более точной фокусировки светового потока, поступающего на фотодатчик. Оптика диапазона видимого света хорошо изучена, освоена, легко настраивается и обладает меньшими габаритами по сравнению с оптикой дальнего ИК диапазона, применяемого в известных пироэлектрических датчиках.

Появление возможности управления геометрией зоны чувствительности датчика присутствия независимо от конфигурации зоны освещения светильника открывает новые возможности для применения предложенного светильника. Фактически датчик присутствия предложенного светильника, установленного, например, на лестничной клетке, можно настроить на появление человека непосредственно на лестнице, что позволит существенно повысить удобство пользования и существенно понизить травматизм освещаемых заявляемым светильником мест общественного пользования.

Далее, зону чувствительности датчика присутствия заявляемого светильника, установленного например, в прихожей жилой квартиры, можно настроить непосредственно на входную дверь, и тогда светильник будет повышать яркость при открывании и закрывании двери, а на перемещение объектов внутри квартиры реагировать не будет.

Промышленное применение. Полезная модель может быть с успехом применена для изготовления недорогих, надежных и экономичных светильников с функцией подсветки и легко настраиваемой геометрией зоны чувствительности датчика присутствия, никак не зависящего от места расположения самого светильника.

1. Адаптивный светодиодный светильник, содержащий корпус, блок питания, светодиодный излучающий элемент, фотоприемник, блок управления интенсивностью свечения излучающего элемента, отличающийся тем, что дополнительно содержит устройство фиксации изменения сигнала фотоприемника, вход которого соединен с выходом фотоприемника, а выход - с блоком управления интенсивностью свечения излучающего элемента.

2. Светильник по п.1, отличающийся тем, что перед фотоприемником установлен фокусирующий элемент.

3. Светильник по п.2, отличающийся тем, что в качестве фокусирующего элемента используют собирающую линзу со сферической преломляющей поверхностью.

4. Светильник по п.2, отличающийся тем, что в качестве фокусирующего элемента используют собирающую линзу с цилиндрической преломляющей поверхностью.

5. Светильник по п.2, отличающийся тем, что в качестве фокусирующего элемента используют многофокусную линзу.

6. Светильник по п.2, отличающийся тем, что фокусирующий элемент выполняют с возможностью механической перестройки зоны фокусировки.

7. Светильник по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит устройство задержки сигнала, вход которого соединен с выходом блока детектирования изменения сигнала, а выход соединен с блоком управления интенсивностью свечения излучающего элемента.