Осветитель

Полезная модель относится к оптическому приборостроению, а в частности, к осветителям, применяемым, преимущественно, в микроскопии. Предлагается осветитель, содержащий последовательно расположенные в едином корпусе источник излучения и коллектор. Источник выполнен в виде светодиода со слоем люминофора белого свечения, коллектор выполнен из двух положительных линз, первая из них - плосковыпуклая плоской поверхностью жестко соединена со светящейся поверхностью люминофора, расположенной в передней апланатической точке второй поверхности этой линзы, передний фокус второй линзы оптически сопряжен со светящейся поверхностью люминофора, при этом ее радиусы кривизны находятся в соотношении: R₁/R ₂n(2n+1)/(2n²-n-4), где R ₁, R₂ - радиусы кривизны первой и второй поверхностей второй линзы коллектора, n - показатель преломления линзы. Кроме того, целесообразно корпус осветителя выполнить в виде радиатора с теплоотводящими ребрами. Предлагаемый осветитель, за счет совокупности заявляемых признаков, позволяет исключить тепловое воздействие на освещаемый объект, значительно уменьшить нагрев корпуса осветителя, получить достаточную для комфортного наблюдения освещенность объекта, увеличить срок службы осветителя до 20000-50000 часов и тем самым обеспечить высокие эксплуатационные свойства осветителя.

Полезная модель относится к оптическому приборостроению, а в частности, к осветителям, применяемым, преимущественно, в микроскопии.

Известен осветитель ОИ-31, содержащий последовательно расположенные в едином корпусе источник света в виде лампы накаливания 15Вт, 220В в патроне и однолинзовый апланатический коллектор с параболоидной поверхностью, находящийся в оправе. Осветитель ОИ-31 является осветителем упрощенного типа и применяется с биологическими микроскопами [Г.Е.Скворцов, В.А.Панов, Н.И.Поляков, Л.А.Федин. Микроскопы, «Машиностроение», Л. 1969, стр.464, рис.XXIII.1]. Корпус выполнен без нижнего основания для отвода тепла от источника света.

Недостатками такого осветителя являются:

- большая доля в спектре излучения ИК-составляющей, что приводит: к изменению физико-химических и физиологических свойств освещаемого объекта, к значительному нагреву корпуса устройства, что приводит к трудностям в осуществлении ручных манипуляций с осветительным устройством и устройствами микроскопа;

- невозможность получить достаточную для комфортного наблюдения освещенность объекта, так как однолинзовый коллектор может принять от источника света лишь небольшую долю излучаемого светового потока.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является осветитель ОИ-32М, содержащий последовательно расположенные в едином корпусе источник света в виде лампы накаливания 15 Вт, 220 В в

патроне и однолинзовый коллектор (Паспорт Ю-44.56.827 на осветитель ОИ-32М).

Недостатками указанного осветителя являются:

- сильный нагрев корпуса и освещаемого объекта

- невозможность получить достаточную для комфортного наблюдения освещенность объекта, так как однолинзовый коллектор может принять от источника света лишь небольшую долю излучаемого светового потока,

- недолговечность срока службы источника света, в качестве которого используется лампа ПШ220-230-15. Срок службы такой лампы составляет 100 часов,

Все это вызывает сложность в эксплуатации осветителя и дискомфорт при наблюдении.

Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, состоит в создании осветителя с повышенными эксплуатационными характеристиками за счет исключения нагрева освещаемого объекта, улучшение комфортности наблюдения за счет увеличения уровня освещенности объекта, значительного уменьшения нагрева корпуса осветителя и увеличения срока службы осветителя.

Это достигается благодаря тому, что согласно формуле изобретения в известном осветителе, содержащем последовательно расположенные в едином корпусе источник излучения и коллектор, источник выполнен в виде светодиода со слоем люминофора белого свечения, коллектор выполнен из двух положительных линз, первая из них - плосковыпуклая плоской поверхностью жестко соединена со светящейся поверхностью люминофора, расположенной в передней апланатической точке второй поверхности этой линзы, передний фокус второй положительной линзы коллектора оптически сопряжен со светящейся поверхностью люминофора, при этом ее радиусы кривизны находятся в соотношении:

R₁ /R₂n(2n+1)/(2n²-n-4),

где R ₁, R₂ - радиусы кривизны первой и второй поверхностей второй линзы коллектора, n - показатель преломления линзы.

Кроме того, целесообразно корпус осветителя выполнить в виде радиатора с теплоотводящими ребрами.

Использование в качестве источника света светодиода белого свечения со слоем люминофора обеспечивает отсутствие в спектре излучения ИК-составляющей, которая обычно определяет тепловое воздействие на освещаемый объект и корпус осветителя. Выполнение коллектора из двух положительных линз позволяет увеличить его переднюю апертуру (угол охвата), величина которой определяет коэффициент использования излучения источника света. Увеличение передней апертуры двухлинзового коллектора по сравнению с однолинзовым определяется линейным увеличением первой линзы коллектора . Чем больше увеличение , тем больше передняя апертура коллектора . Расположение излучающей поверхности светодиода в передней апланатической точке второй поверхности первой линзы коллектора, жестко соединенной с ней своей первой плоской поверхностью, обеспечивает максимальное использование излучения светодиода для освещения объекта, позволяет использовать понятие числовой апертуры, равной произведению n·Sin, где n - показатель преломления материала первой линзы коллектора, - передний апертурный угол коллектора. В прототипе же числовая апертура определяется через Sin, то есть она в «n» раз меньше и, следовательно, количество излучаемой энергии для освещения используется в «n ²» раз меньше.

Приведенное соотношение между радиусами кривизны поверхностей второй линзы R₁ и R₂ обеспечивает минимальное значение ее сферической аберрации, что в сочетании с апланатической коррекцией первой линзы обеспечивает максимальную концентрацию светового пучка осветителя в требуемом направлении к освещаемому объекту.

Выполнение корпуса в виде радиатора с теплоотводными ребрами в еще большей степени снижает тепловое воздействие на работу осветителя за счет увеличения площади корпуса осветителя, граничащей с воздухом, температура корпуса при этом принимает значения, позволяющие пользователю безопасно без ожогов манипулировать корпусом вручную, чем улучшаются эксплуатационные свойства осветителя.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена оптическая схема осветителя, где 1 - светящаяся поверхность светодиода: слой люминофора белого свечения, 2 - первая линза коллектора, 3 - вторая линза коллектора.

На фиг.2 приведен чертеж разреза осветителя, где в корпусе 4 закреплены на нижнем основании. 5: светодиод в цоколе 6 типа У-33 4 или У-337 со слоем люминофора белого свечения и первая линза коллектора 2. Нижнее основание 5 жестко соединено винтами 7 с корпусом осветителя 4, в котором также закреплена вторая линза коллектора 3. Там же в корпусе 4 установлен светофильтр 8. Ребра корпуса 4 обеспечивают требуемый теплообмен с окружающей средой. Питание светодиода осуществляется через разъем, на фиг.2 не показан. Позицией 1 обозначен светящийся слой светодиода.

Осветитель работает следующим образом. Изображение светящейся поверхности 1 переносится линзой 2 в передний фокус - точку F₃ линзы 3. Увеличение линзы 2- определяется по формуле: =n(S'/S)=n(Sin/Sin')=n²

где Sin, Sin' - передняя и задняя числовые апертуры линзы 2, и ' - апертурные углы луча, идущего из осевой точки светящегося тела (см. фиг.2).

Использование апланатических точек линзы 2 обеспечивает выполнение условия синусов, что определяет высокое качество освещения

объекта. Линза 3 преобразует падающие на нее пучки в пучки параллельных лучей, освещающих объект (на рисунке не показан).

Таким образом, заявляемый осветитель, за счет совокупности признаков, позволяет исключить тепловое воздействие на освещаемый объект, значительно уменьшить нагрев корпуса осветителя, получить достаточную для комфортного наблюдения освещенность объекта, увеличить срок службы осветителя до 20000-50000 часов и тем самым обеспечить высокие эксплуатационные свойства осветителя.

1. Осветитель, содержащий последовательно расположенные в едином корпусе источник излучения и коллектор, отличающийся тем, что источник выполнен в виде светодиода со слоем люминофора белого свечения, коллектор выполнен из двух положительных линз, первая из них - плосковыпуклая плоской поверхностью жестко соединена со светящейся поверхностью люминофора, расположенной в передней апланатической точке второй поверхности этой линзы, передний фокус второй положительной линзы коллектора оптически сопряжен со светящейся поверхностью люминофора, при этом ее радиусы кривизны находятся в соотношении:

R₁/R ₂n(2n+1)/(2n² -n-4),

где R₁, R₂ - радиусы кривизны первой и второй поверхностей второй линзы коллектора, n - показатель преломления линзы.

2. Осветитель по п.1, отличающийся тем, что корпус осветителя выполнен в виде радиатора с теплоотводящими ребрами.