Способ создания бестеневого светового потока и модульная осветительная система для его осуществления
METHOD FOR CREATING A SHADOWLESS LIGHT FLOW AND A MODULAR LIGHTING SYSTEM FOR ITS IMPLEMENTATION

Предложенные способ и устройство относятся к области светотехники и предназначены для использования в качестве способа создания бестеневого светового потока и модульной осветительной системы для его осуществления в офисных, торговых, спортивных, бытовых, производственных и других помещениях, в том числе с повышенной влажностью или запыленностью.
Для иллюстрации известного уровня разработок в этой области можно указать объекты, защищенные патентами РФ №№2240470, 24099162, 473007, 2502013, 2506492, 2509952 на изобретения, а также патентами РФ №101147 и №154093 на полезные модели. Недостатками известных способов устройств являются, в частности, их ограниченные возможности управления световым потоком и возникающая в результате достаточно высокая неоднородность освещенности. Наиболее близким аналогом (прототипом) заявленному техническому решению по сходности существенных признаков являются способ и устройство, охарактеризованные в описании к вышеуказанному патенту №154093.
Решаемая заявленными объектами задача заключается в совершенствовании известных способов и устройств для устранения их недостатков с достижением технического результата в отношении расширения возможностей управления диаграммами направленности излучения светильника при создании бестеневого светового потока и обеспечения высокой равномерности освещения.
Указанный технический результат обеспечивается предложенными способом и системой, отличительные особенности которых схематически отражены на следующих чертежах.
Фиг. 1. Схематическое изображение устройства светильника-модуля:
а) поперечное сечение;
б) вид сверху.
Фиг. 2. Схема формирования бестеневого светового потока.
Фиг. 3. Варианты формирования конфигурации разомкнутой модульной системы из отдельных световых модулей в конструкцию, имеющую начало и конец:
а) - схема прямолинейной модульной системы;
б) - схема модульной системы извилистой формы со скругленными углами;
в) - схема модульной системы извилистой формы с острыми углами;
г) - схема модульной системы спиралевидной формы с прямыми углами.
Фиг. 4. Варианты формирования конфигурации замкнутой модульной системы из отдельных световых модулей в замкнутую конструкцию:
а) - схема замкнутой модульной системы треугольной формы;
б) - схема замкнутой модульной системы прямоугольной формы;
в) - схема замкнутой модульной системы формы, составленной из трапецеидального и прямолинейного участков.
Фиг. 5. Варианты форм стыковочных узлов 9:
а) - схема стыковочного узла прямоугольной формы;
б) - схема стыковочного узла тупоугольной формы;
в) - схема стыковочного узла остроугольной формы.
На фигурах обозначены основные конструктивные узлы и особенности заявленных устройства и способа, а также идентифицированы перечнем их обозначений на указанных фигурах.
Перечень обозначений на чертежах:
1 - корпус светильника-модуля полуцилиндрической формы;
2 - симметричные криволинейные отражающие поверхности;
3, 4 - две симметричные плоские разнонаправленные опорные поверхности;
5 - вертикальная ось симметрии светильника-модуля;
6 - светодиодные линейки;
7 - светодиоды;
8 - два симметрично расположенных паза в корпусе светильника-модуля;
9 - стыковочные узлы;
10 - монтажная плата;
11 - блок электрического питания и управления световым потоком;
12 - внутренняя полость корпуса для размещения блока питания;
13 - кабель электропитания светильника-модуля;
14 - соединительные электрические провода;
15 - технологическое отверстие корпуса;
16 - векторы основных направлений светового потока (фиг. 2);
17 - крепежные элементы светильника-модуля (фиг. 1а);
18 - модульные системы различной формы (фиг. 3а, б, в, г; 4а, б, в);
19 - линия горизонта;
«α» - угол между опорной поверхностью 3, служащей основанием для крепления светодиодных линеек 6 и линией горизонта 19;
«β» - угол между опорной поверхностью 4, служащей основанием для крепления светодиодных линеек 6 и линией горизонта 19.
При детальном описании способа и устройства (фиг. 1-5) нецелесообразно останавливаться на известных из опубликованных источников их технологических и конструктивных особенностях, а следует более подробно охарактеризовать только их существенные отличительные признаки. Для достижения указанного технического результата предложен способ создания бестеневого светового потока, по которому из отдельных светильников-модулей, число которых выбирают в количестве n1, по отношению к их общему количеству n в пределах (1+1/n)≤(n1+n)/n≤2 и, жестко скрепляя их, формируют из них модульную осветительную систему. Сформированную таким образом систему ориентируют на использование создаваемого ею светового потока в сумме с вторично отраженными от потолка и стен освещаемого помещения световыми потоками.
5
3
В каждом светильнике-модуле выбирают количество светодиодов в пределах от 10 до 10 штук, устанавливают их на светодиодных линейках, выбираемых в количестве от 1 до 10, и подключают их к блоку электропитания. Светодиодные линейки закрепляют на симметричных плоских разнонаправленных отражающих поверхностях в количестве от 1 до 120. При этом выбирают углы наклона к горизонту симметричных плоских разнонаправленных отражающих поверхностей в пределах 5°-85° к линии горизонта.
Совокупностью установленных светодиодов создают адекватную им совокупность световых пучков, управляют интенсивностью излучения и комбинированно направляют световые пучки под углом полного внутреннего отражения на конструктивно взаимосвязанную совокупность прямолинейных и криволинейных поверхностей узлов светильника-модуля. Образованный совокупностью световых пучков световой поток рассеивают в пространстве помещения, используя его естественные светоотражающие поверхности, например потолок и стены, и ограничивая его распространение в нежелательных направлениях. Обеспечивают тем самым двухстороннее попадание света на горизонтальные и наклонные потолочные поверхности, а также вертикальные и наклонные стеновые поверхности. Добавляют при этом к основным отраженным от узлов светильника-модуля потокам вторично отраженные от потолка и стен освещаемого помещения световые потоки и в результате формируют бестеневое освещение необходимых зон с его неравномерностью не более 30% от величины ее максимального значения. При попадании на шероховатую поверхность потолка и стен свет отражается от них не по условию "угол падения равен углу отражения", а по "закону косинуса", т.е. диффузно во все стороны, вследствие чего дополнительно образуется бестеневое освещение.
На фиг. 2 схематично проиллюстрирован принцип формирования светового потока в замкнутом (четыре стены) или полузамкнутом (две стены, например, коридор) помещении с использованием естественных внешних условий окружающей обстановки, в котором предусмотрено применение взаимодействия светильников-модулей и светоотражающих поверхностей, таких как потолок и стены. Отдельные пучки света, обозначенные векторами 16, исходящие от источников света - светодиодов 7, формируют в своей совокупности световой поток, распространяемый в помещении с прохождением при этом через одно-, двух- и трехкратное отражение, а именно: однократное - через потолок; двукратное - через потолок и стену (или наоборот); трехкратное - через светоотражающую поверхность 2, потолок и стену.
Для достижения указанного технического результата предложена также модульная осветительная система для осуществления способа создания бестеневого светового потока, сформированная из отдельных светильников-модулей, число которых выбрано в количестве n1, по отношению к их общему количеству n в пределах (1+1/n)≤(n1+n)/n≤2, жестко скрепленных между собой стыковочными узлами. При этом каждый светильник-модуль выполнен протяженной формы (фиг. 1а, б) и составлен из полуцилиндрического корпуса 1, изготовленного из экструзионного алюминиевого профиля, с которым жестко скреплены две симметричные криволинейные отражающие поверхности 2.
С указанными криволинейными поверхностями жестко скреплены две разнонаправленные плоские поверхности 3, 4, установленные с углами α и β их наклона, выбранными в пределах 5°-85°, к линии горизонта и противоположной направленности от вертикальной оси симметрии светильника-модуля 5. При этом один конец профилированного участка корпуса светильника-модуля полуцилиндрической формы 1 и симметричные криволинейные отражающие поверхности 2 жестко соединены с концом поверхности 3 под углом «α» в пределах 5°≤α≤85° к линии горизонта 19, а другой конец профилированного участка корпуса светильника-модуля полуцилиндрической формы 1 и симметричные криволинейные отражающие поверхности 2 жестко соединены с концом поверхности 3 под углом «β» в пределах 5°≤β≤85° к линии горизонта 19. Величины углов α и β могут как совпадать, так и различаться.
Разнонаправленные плоские поверхности 3, 4 служат основой для крепления на них светодиодных линеек 6 с расположенными на них светодиодами 7. В месте соединения криволинейных поверхностей с корпусом изготовлены два симметрично расположенных паза 8, служащих направляющими салазками для стыковочных узлов 9 и монтажной платы 10 блока электрического питания 11, размещаемого во внутренней полости корпуса 12. Таким образом, симметрично расположенные пазы 8 с внутренней стороны корпуса светильника-модуля полуцилиндрической формы 1 позволяют решать одновременно две конструктивные задачи: служат салазками для монтажной платы 10, позволяя независимо от конфигурации мест крепления различных блоков электропитания 11 служить ему опорой для жесткого крепления; служат салазками для стыковочных узлов 9 при сборе светильников-модулей в осветительную систему. В нижней части внутренней полости корпуса расположен электрический кабель 13, соединенный со светодиодными линейками электрическими проводами 14, проходящими через технологическое отверстие корпуса 15 и плоских поверхностей, изготовленное вдоль всей длины светильника-модуля, позволяющее устанавливать крепежные элементы 17 светильника-модуля к горизонтальным и наклонным потолочным поверхностям на стыковочные узлы 9 и (или) монтажные платы 10.
Технологическое отверстие 15 позволяет одновременно решить несколько конструктивных задач: удешевляет производство корпусных элементов светильника-модуля экструзионным или литьевым способом; служит упором для крепления светильника-модуля (подвес, подпор и пр.); служит упором для стыковочных узлов 9; служит отверстием для питающих электропроводов, выводов электрокабеля; служит упором для крепежных элементов 17. Крепежные элементы светильника-модуля выполнены с фиксированной длиной или регулируемыми по высоте.
На фиг. 3-4 проиллюстрированы некоторые примеры формирования светильников-модулей в осветительные системы двух конструктивных типов: конструкцию, имеющую начало и конец; замкнутую конструкцию. Типаж и вариативность модульных осветительных систем позволяют решать многообразные светотехнические задачи по освещению помещений, обусловленные эстетическими, дизайнерскими и прочими предпочтениями, в целях их соответствия и гармонии в окружающей обстановке.
Модульная осветительная система для осуществления способа создания бестеневого светового потока может быть построена, в частности, (фиг. 3, 4) в виде: разомкнутой прямолинейной формы (фиг. 3а), разомкнутой извилистой формы со скругленными (фиг. 3б) и (или) с острыми углами (фиг. 3в), разомкнутой спиралевидной формы (фиг. 3г) со скругленными и (или) с острыми углами, замкнутой правильной (фиг. 4а, б) и (или) неправильной многоугольной формы (фиг. 4в), составленной, например, из многоугольного и прямолинейного участков. Стыковочные узлы 9 (фиг. 5) системы могут быть выполнены в формах, повторяющих изгиб или угол стыка смежных светильников-модулей с исключением допустимости наличия паза для уменьшения видимости и различимости мест стыка.
На фиг. 5 проиллюстрированы некоторые варианты форм стыковочных узлов 9, в частности, прямоугольной формы (фиг. 5а), тупоугольной формы (фиг. 5б), остроугольной формы (фиг. 5в). Формы стыковочных узлов 9 выбраны в зависимости, например, от целесообразности технологичного решения следующих конструктивных задач: необходимость жесткого крепления отдельных модулей-светильников в цельную систему заданной прочности; минимизация различимости и видимости мест стыка в целях органичного визуального восприятия системы в целом и в случае применения осветительной системы в качестве элемента декора помещения, и в случае максимальной маскировки осветительной системы, в зависимости от решаемых дизайнерских задач.
Следует обратить внимание, что в заявке соблюден принцип единства изобретения, так как предложенные способ создания бестеневого светового потока и модульная осветительная система для его осуществления имеют одно и тоже назначение, служат одной цели, совместно друг с другом обеспечивают достижение одного и того же технического результата, а также взаимосвязаны единым изобретательским замыслом, охарактеризованным формулой изобретения. При этом концепция правовой охраны основана на том, что неразрывность и взаимосвязанность предложенных объектов, а также допускаемая вариантность осуществления отдельных существенных признаков или их совокупностей предопределяют в том числе нетрадиционный характер формулировок некоторых признаков. Например, конструктивные особенности светильника отражены не только характеристикой входящих в него узлов и их конструктивных взаимосвязей, но и с помощью, в частности, углов «α» и «β» наклона разнонаправленных плоских поверхностей 3, 4 к линии горизонта 19.
Таким образом, как следует из вышеизложенного, указанные в формуле изобретения признаки являются существенными и целенаправленно взаимосвязаны между собой с образованием их устойчивой совокупности, необходимой и достаточной для получения указанного технического результата. Достигаемый технический результат, как показали данные экспериментов, может быть реализован только взаимосвязанной совокупностью всех существенных признаков заявленных объектов, отраженных в формуле изобретения, при их любых значениях, охватываемых испрошенными притязаниями и удовлетворяющих заявленным особенностям. Заявленные существенные отличительные признаки были получены на основе творческой обработки результатов проведенных исследований и экспериментов, анализа и обобщения их и известных из опубликованных источников данных, взаимосвязанных условиями достижения указанного в заявке технического результата, а также с использованием изобретательской интуиции.
Предлагаемые способ создания бестеневого светового потока и модульная осветительная система для его осуществления не содержат признаков, которые не могут быть реализованы с помощью известных технологий и устройств. Соответствие критерию «промышленная применимость» предложенных объектов доказывается также отсутствием в заявленных притязаниях каких-либо практически трудно реализуемых в промышленных масштабах признаков. Для конкретизации конструктивных особенностей разработанного светильника-модуля целесообразно отметить, что в нем жесткое скрепление корпуса светильника-модуля полуцилиндрической формы 1, симметричных криволинейных отражающих поверхностей 2, двух симметричных плоских разнонаправленных поверхностей 3, 4 может быть сформировано штампованием или экструзией из монолитной заготовки в едином технологическом процессе.
В числе других достоинств описанного светильника-модуля и формируемой их совокупностью модульной осветительной системы, реализующей заявленный способ, можно отметить относительно низкую себестоимость их изготовления и привлекательные эргономические показатели. При этом образованная из светильников-модулей система имеет единственный ввод электропитания, имея в своем конструктивном исполнении скрытый кабель-канал, что повышает уровень энергобезопасности системы.