УЛИЧНЫЙ СВЕТОДИОДНЫЙ СВЕТИЛЬНИК ДЛЯ ОСВЕЩЕНИЯ ДОРОЖНОГО ПОЛОТНА

Полезная модель относится к светодиодной технике, конкретно к уличным светодиодным светильникам для освещения дорожного полотна.
Известны уличные светодиодные светильники /1-2/, обеспечивающие освещение дорожного полотна лучом с прямоугольным сечением.
Наиболее близким из известных по назначению и технической сущности к заявляемой полезной модели относится уличный светодиодный светильник для освещения дорожного полотна /2/, содержащий корпус, выполненный с возможностью его подвижного крепления на дорожных опорах и на лицевой поверхности которого установлено не менее одного светодиодного модуля для создания квазиравномерной освещенности на прямоугольном участке вдоль дорожного полотна, причем светодиодный модуль содержит асферическую линзу с прямоугольным основанием, снабженным не менее одной светоприемной выемкой, в которой установлен светодиод белого свечения
Недостатком известного светильника является пониженная освещенность дорожного полотна на периферии его светового луча, связанная с неравномерным распределением световой энергии луча в прямоугольном секторе освещения дорожного полотна.
Задачей полезной модели является повышение освещенности дорожного полотна на периферии светового луча.
Основным техническим результатом, обеспечивающим решение этой задачи, является повышение равномерности распределения светового потока в прямоугольном секторе рассеивания светодиодного излучения.
Достижение заявленного технического результата и, как следствие, решение поставленной задачи достигается тем, что уличный светодиодный светильник для освещения дорожного полотна, содержащий корпус, выполненный с возможностью его подвижного крепления на дорожных опорах, на лицевой поверхности которого установлено не менее одного светодиодного модуля для создания квазиравномерной освещенности на прямоугольном участке вдоль дорожного полотна, причем светодиодный модуль содержит асферическую линзу с прямоугольным основанием, снабженным не менее одной светоприемной выемкой, в которой установлен светодиод белого свечения, согласно полезной модели между светоприемной поверхностью выемок асферической линзы и светоиспускающей поверхностью светодиода дополнительно расположен слой прозрачного геля, светоприемная поверхность выемки линзы выполнена в виде полусферы, а светоиспускающая асферическая поверхность линзы имеет вид полинома:
,
где:
а
- радиус полусферической выемки в основании линзы;
0
а
а
z() - эквивалентная толщина линзы (расстояние по оптической оси от центра полусферической выемки радиусом  до внешней поверхности асферической линзы);
0max
0max
а
z - максимальное значение толщины линзы (z=7,0 для =3 мм);
0max
- нормированные (на z) коэффициенты полинома;
х, у - текущие значения проекции точек поверхности асферической линзы вдоль оси абсцисс и оси ординат соответственно;
N, N-1 - порядок степенного полинома для двух переменных i, j соответственно (N≤16);
i, j - текущие значения переменных степенного полинома N, N-1-го порядка (i=є{1,N}; j=є{1,N-1}).
При этом полусферическая выемка в основании линзы выполнена радиусом 3÷4 мм.
Дополнительное введение слоя прозрачного геля (между светоприемной поверхностью выемок асферической линзы и светоиспускающей поверхностью светодиода белого свечения) позволяет исключить воздушные пустоты, вызывающие угловые искажения распределения световой энергии в сечении луча светильника. Выполнение светоприемной поверхности выемки в линзе в виде полусферы, а светоиспускающей асферической поверхности линзы в вид полинома, согласованного с параметрами полусферы выемки, позволяет дополнительно повысить равномерность распределения света светильника в прямоугольном секторе освещения дорожного полотна.
В целом указанные технические преимущества обеспечивают повышение равномерности распределения светового потока в прямоугольном секторе рассеивания светодиодного излучения и решение поставленной задачи по повышению равномерности освещенности дорожного полотна.
На фиг.1 представлена конструкция уличного светодиодного светильника матричного типа, установленного на дорожной опоре; на фиг.2 - конструкция его светодиодного модуля для создания квазиравномерной освещенности в прямоугольном секторе; на фиг 3 - таблица значений нормированных коэффициентов  степенного полинома N,N-1-го порядка для конкретной реализации линзы светодиодного модуля для освещения участка четырехполосного дорожного полотна.
Уличный светодиодный светильник для освещения дорожного полотна 1 содержит корпус 2, выполненный с возможностью его подвижного крепления 3 на дорожных опорах 4. На лицевой поверхности 5 корпуса 2 установлено не менее одного светодиодного модуля 6 для создания квазиравномерной надежной освещенности на прямоугольном участке вдоль дорожного полотна 1. Светодиодный модуль 6 содержит асферическую линзу 7 с прямоугольным основанием, снабженным не менее одной светоприемной выемкой 8. Светоприемная поверхность выемки 8 линзы 7 выполнена полусферической, радиусом а=3÷4 мм. В выемке 8 установлен светодиод белого свечения, содержащий светодиодный кристалл 9 с люминофорно-гелевой линзой 10. Между излучающей поверхностью линзы 10 и светоприемной поверхностью выемки 8 линзы 7 залит слой 11 геля для ликвидации воздушных зазоров, вызванных инструментальными ошибками производства линз и светодиодов. Это позволяет уменьшить влияние инструментальных ошибок на преломление лучей и неравномерность освещения поверхности дорожного полотна 1. Светоиспускающая асферическая поверхность 12 линзы 7 выполнена в виде асферической неосесимметричной поверхности, уравнение которой представляет степенной полином N-го порядка двух переменных {N≤16):
k
k
а
для ряда локальных областей G(x,y) которой введены локальные деформации Δz(x,y) таким образом, что окончательное универсальное для диапазона размеров а радиуса входной выемки светоприемной поверхности выемки 8 линзы 7 (=3÷4 мм для светодиодного кристалла с соответствующим геле-люминофорным покрытием) уравнение внешней поверхности формирующей линзы имеет вид:
где:
а
- радиус полу сферической выемки 8 в основании линзы 7;
0
a
a
z() - эквивалентная толщина линзы 7 (расстояние по оптической оси от центра полусферической выемки 8 радиусом  до внешней асферической поверхности 12 линзы 7);
0max
0max
z - максимальное значение толщины линзы 7 (z=7,0 для а=3÷4 мм);
0max
- нормированные (на z) коэффициенты полинома;
х, у - текущие значения проекции точек асферической поверхности 12 линзы 7 вдоль оси абсцисс и оси ординат соответственно;
N, N-1 - порядок степенного полинома для двух переменных i, j соответственно (N≤16);
i, j - текущие значения переменных степенного полинома N, N-1-го порядка (i=є{1,N}; j=є{1,N-1}).
2
Значения нормированных коэффициентов  степенного полинома (2) с N=10 для конкретной реализации линзы 7, рассчитаны для освещения участка четырехполосного дорожного полотна размером 30×14 м и приведены в таблице (фиг.3). Для данного примера реализации линзы 7 светильники расположены на опорах 4 высотой 9 м с углом 15° наклона гусака 14 с расположением опор 4 друг напротив друга на расстоянии 14 м на противоположных сторонах дорожного полотна 1 и на расстоянии 30 м друг от друга вдоль дороги. Соотношение между габаритами формирующей линзы 7 светодиодного осветителя (ширина, длина и высота линзы) для данного примера составляет: 12,3÷3,7:8,4÷9.1:7,6÷8,1 мм.
Уличный светодиодный светильник для освещения дорожного полотна работает следующим образом.
На лицевой поверхности 5 корпуса 2 светильника устанавливают не менее одного светодиодного модуля 6, дублирующего поле 13 освещения дорожного полотна 1. Светильник устанавливают на стандартных дорожных опорах 4 высотой 9 м с углом 15° наклона гусака 14 друг напротив друга, например на расстоянии 14 м по разные стороны дороги и на расстоянии 30 м вдоль ее полотна. При включении светильника излучение от светодиодного кристалла 9 перпендикулярно и равномерно по освещенности светоприемной поверхности 8 проникает в тело линзы 7 с минимальными потерями энергии на оптических переходах светодиодного модуля 6. При этом одновременно за счет выбора параметров линзы 7 из условий (1÷2) обеспечивается равномерное освещение полотна 1 дороги между светильниками по периферии и с одновременным исключением неосвященных частей дорожного полотна 1 при стандартном размещении светильников.
Полезная модель разработана на уровне опытных образцов в ООО «ИНФОЛЕД». Испытание опытных образцов светодиодных светильников на стандартных осветителях дорожного четырехполосного полотна показали возможность снижения неравномерности освещенности на дороге до величин менее ±20% и снижения предельного угла кривой силы света светодиодного осветителя в различных сечениях до 70°.
Источники информации:
1. ЕР 1621918 (А1) - 2006-02-01
2. ЕР 2322973 (А1) - 2011-05-1