Светодиод

Полезная модель относится к светодиодным источникам излучения и может быть использована в оптическом приборостроении для оснащения осветительной части собственно оптической системы прибора, а также как самостоятельный источник с концентрированным световым потоком. Задача предлагаемой полезной модели состоит в том, чтобы уменьшить потери светового потока и создать новый светодиод с возможностью концентрации светового потока и, тем самым, обладающего большой световой эффективностью. Технический результат достигается тем, что в светодиоде, состоящем из полупроводникового излучателя, прозрачного световыводящего оптического элемента, соединенных в единый излучающий элемент, и контактов для подключения питающего напряжения, согласно настоящей полезной модели, прозрачный световыводящий оптический элемент выполнен в виде нижнего и верхнего плосковыпуклых оптических элементов, которые установлены сферическими поверхностями навстречу друг другу с возможностью концентрации светового потока в фокальной плоскости верхнего плосковыпуклого оптического элемента, полупроводниковый излучатель установлен в фокальной плоскости нижнего плосковыпуклого оптического элемента. При этом на световыводящие поверхности нижнего и верхнего плосковыпуклых оптических элементов нанесено защитное просветляющее покрытие. Таким образом, технический результат достигается тем, что световыводящий элемент выполнен в виде двух плосковыпуклых оптической элементов с возможностью установки элементов сферическими поверхностями навстречу друг другу, причем на световыводящие поверхности элементов нанесено защитное просветляющее покрытие, позволяющее увеличить световую эффективность светодиода. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Полезная модель относится к светодиодным источникам света и может быть использована в оптико-механическом, оптико-электронном и голографическом приборостроении, когда осветительную часть прибора необходимо оснащать источником с повышенной концентрацией светового потока.

Известен светодиод, в конструкции которого в качестве излучающего элемента применяют полупроводниковый излучатель. В этой конструкции поверхность излучателя непосредственно соприкасается с поверхностью прозрачного световыводящего элемента (см. Справочная книга по светотехнике / под ред. Ю.Б. Айзенберга - М.: Энергоатомиздат, 1983 г., с. 100-110 - аналог).

Наиболее близким техническим решением является конструкция светодиода (см. Труды VII Международной научно-технической конференции «Проблемы и перспективы развития отечественной светотехники, электротехники и энергетики» - г. Саранск, 2009 г., с. 15-20 - прототип), выполненного из полупроводникового излучателя, прозрачного пластмассового световыводящего оптического элемента в форме полусферы, причем излучатель установлен в центре полусферы и соединен в единый излучающий элемент.

По мнению авторов, недостатками известных светоизлучающих светодиодов являются большие потери светового потока при прохождении световых лучей через пластмассовый элемент и невозможность посредством этих светодиодов концентрировать световой поток в локальной области.

Задача предлагаемой полезной модели состоит в том, чтобы уменьшить потери светового потока и создать новый светодиод с возможностью концентрации светового потока и, тем самым, обладающего большой световой эффективностью.

Технический результат достигается тем, что в светодиоде, состоящем из полупроводникового излучателя, прозрачного световыводящего оптического элемента, соединенных в единый излучающий элемент, и контактов для подключения питающего напряжения, согласно настоящей полезной модели, прозрачный световыводящий оптический элемент выполнен в виде нижнего и верхнего плосковыпуклых оптических элементов, которые установлены сферическими поверхностями навстречу друг другу с возможностью концентрации светового потока в фокальной плоскости верхнего плосковыпуклого оптического элемента, полупроводниковый излучатель установлен в фокальной плоскости нижнего плосковыпуклого оптического элемента.

При этом на световыводящие поверхности нижнего и верхнего плосковыпуклых оптических элементов нанесено защитное просветляющее покрытие.

Таким образом, технический результат достигается за счет того, что, во-первых, на наружную поверхность световыводящих оптических элементов нанесено просветляющее покрытие, выполняющее в то же время роль защитной поверхности от возможных механических повреждений. Во-вторых, принципиально новая конструкция оптической системы, состоящей их двух плосковыпуклых оптических элементов, ориентированных друг относительно друга сферическими поверхностями.

Реальность реализации полезной модели поясняется чертежом. На фиг. 1. изображена принципиальная схема устройства светодиода.

Цифрами на чертеже (см. фиг. 1) обозначены:

1 - контакты для подключения питающего напряжения,

2 - полупроводниковый излучатель,

3 - нижний плосковыпуклый оптический элемент,

4 - верхний плосковыпуклый оптический элемент,

5 - защитное просветляющее покрытие,

6 - точка концентрации светового потока,

7 - единый излучающий элемент.

Светодиод состоит из полупроводникового излучателя 2, прозрачного световыводящего оптического элемента, соединенных в единый излучающий элемент 7 и контактов 1 для подключения питающего напряжения.

Предлагаемый светодиод отличается тем, что прозрачный световыводящий оптический элемент выполнен в виде нижнего 3 и верхнего 4 плосковыпуклых оптических элементов, которые установлены сферическими поверхностями навстречу друг другу с возможностью концентрации светового потока в фокальной плоскости верхнего плосковыпуклого оптического элемента 4, полупроводниковый излучатель 2 установлен в фокальной плоскости нижнего плосковыпуклого оптического элемента 3.

При этом на световыводящие поверхности оптических элементов 3 и 4 нанесено защитное просветляющее покрытие 5. Защитное просветляющее покрытие 5 повышает световую эффективность светодиода и защищает его поверхность от механических повреждений.

Принцип действия светодиода состоит в следующем.

Полупроводниковый излучатель 2 установлен в фокальной плоскости нижнего плосковыпуклого оптического элемента 3. Фокальная плоскость этого элемента определяется радиусом кривизны R₃ сферической поверхности и равна величине f₃=R₃/2. На выходе нижнего плосковыпуклого оптического элемента 3 формируется квазипараллельный пучок лучей, который падает на верхний плосковыпуклый оптический элемент 4. С помощью элемента 4 пучок световых лучей концентрируется в точке 6. Расстояние от светодиода до точки 6 концентрации светового потока определяется радиусом кривизны сферической поверхности верхнего плосковыпуклого оптического элемента 4. Если радиус кривизны сферической поверхности элемента 4 равен R₄ , то расстояние до точки 6 концентрации светового потока будет равно f₄=R₄/2.

Следовательно, задавая параметры R₃ и R₄, можно создавать светодиоды с различными техническими характеристиками, удовлетворяющими практическим потребностям. Авторам неизвестны технические решения по созданию светодиодов, которые были бы идентичны предлагаемой полезной модели.

Таким образом, предлагаемая полезная модель может быть использована в оптическом приборостроении для оснащения приборов светодиодными излучателями с возможностью концентрации излучаемого светового потока.

1. Светодиод, состоящий из полупроводникового излучателя, прозрачного световыводящего оптического элемента, соединенных в единый излучающий элемент, и контактов для подключения питающего напряжения, отличающийся тем, что прозрачный световыводящий оптический элемент выполнен в виде нижнего и верхнего плосковыпуклых оптических элементов, которые установлены сферическими поверхностями навстречу друг другу с возможностью концентрации светового потока в фокальной плоскости верхнего плосковыпуклого оптического элемента, полупроводниковый излучатель установлен в фокальной плоскости нижнего плосковыпуклого оптического элемента.

2. Светодиод по п. 1, отличающийся тем, что на световыводящие поверхности нижнего и верхнего плосковыпуклых оптических элементов нанесено защитное просветляющее покрытие.

РИСУНКИ