РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭКСПОЗИЦИОННЫЙ СВЕТИЛЬНИК

Область техники
Полезная модель относится к области светотехники, в частности к светильнику, который может быть использован для освещения отдельных предметов экспозиции на выставках, в музеях, в витринах торговых залов.
Уровень техники
Из существующего уровня техники известны экспозиционные светильники. Так известен трековый светильник (патент США US 2015184841 (A1), F21S 8/00, 02.07.2015), содержащий шинопровод, модуль электропитания, оптический модуль, при этом модуль электропитания установлен с возможностью продольного перемещения по шинопроводу и обеспечивает электрическое и механическое соединение с ним, а оптический модуль соединен с модулем электропитания двухстепенным шарнирным узлом с пересекающимися взаимно перпендикулярными осями вращения. Данный светильник обеспечивает «нацеливание» светового луча на объект, но не предполагает регулирование размера светового пятна и его формы для «акцентного» освещения объекта. Это ограничивает возможности осветительной установки.
Кроме того, известен светильник, содержащий регулируемые осветительные модули, (патент РФ RU 2449212 С2, F21 V14/02, 27.04.2012). Светильник содержит корпус и один или более оптических модулей, шарнирно установленных в корпусе. Каждый из оптических модулей выполнен с возможностью поворота в корпусе осветительного модуля. В свою очередь корпус осветительного модуля установлен в светильнике с возможность вращения вокруг оси, перпендикулярной оси вращения оптического модуля. Технический результат - обеспечение возможности изменения формы пятна освещения. Для формирования требуемой конфигурации и размера пятна освещения используется несколько осветительных модулей, что значительно усложняет как конструкцию осветительной системы, так и ее эксплуатацию.
Кроме того, известен светильник (патент США US 2017023211 (A1), F21V 13/04 26.01.2017), оптическая система которого состоит из защитного стекла светового окна светильника, к внутренней стороне которого примыкает пленочный диффузор с нанесенным на его поверхность микрорельефом, формирующим нерелеевскую индикатриссу рассеяния, изменяющую конфигурацию светового пятна.
Известны также пленочные диффузоры, обеспечивающие отличную от круга двоякосимметричную форму светового пятна, например, эллиптическую (пленочный диффузор с поверхностным рассеянием серии Е, изготовитель см. LED Diffuser Products:[электронный ресурс] Brightview Technologies USA, Durham, 2018. URL: https://www.brightviewtechnologies.com/products/led-diffusers/elliptical-led-diffusers/page.aspx?id=1121 (Дата обращения:20.02.2019)),
или оптический диффузор с поверхностной микроструктурой с фотометрическим телом как широкой КСС, так и других типов см. патент США US 10072816 (В2), F21V 5/002 11.09 2018)
Применение оптической системы, описанной в патенте США US 2017023211 (A1) совместно с указанными пленочными диффузорами позволяет расширить возможности светотехнического прибора, дает возможность выбирать конфигурацию светового пятна, но не обеспечивает регулирование его размеров.
Кроме того, известен потолочный светильник (патент КНР CN106090754 (А) F21S 8/04 11.09.2016). В оптической системе этого светодиодного светильника последовательно размещены пленочный диффузор, обеспечивающий равномерное рассеяние светового потока от группы дискретно размещенных светодиодов, и пленочный диффузор с нерелеевской индикатриссой рассеяния, обеспечивающий изменение направление светового потока. Такая последовательность элементов повышает равномерность освещенности в зоне светового пятна, но не решает задачи регулирования положения и размеров освещаемой зоны.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является трековый светильник с дистанционным управлением (патент КНР CN106439605(A), F21S 8/00, 22.02.2017). Светильник состоит из модуля электропитания, адаптера, обеспечивающего электрическое и механическое соединение с треком, соединенных друг с другом вертикальным шарниром, оптического модуля, шарнирно связанного с модулем электропитания горизонтальным шарниром, В оптический модуль входит цилиндрический корпус, линза, установленная в окне оптического модуля и закрепленная блендой, излучающий элемент, который размещен с возможностью продольного перемещения внутри корпуса по внутренним направляющим. При этом излучающий элемент состоит из светодиодного источника света и цилиндрического радиатора, а светодиодный источник закреплен на торце радиатора со стороны окна оптического модуля, а с другой стороны в радиаторе выполнено глухое резьбовое отверстие, с которым взаимодействует винт. Данный светильник обеспечивает регулировку положения светового пятна на освещаемом объекте и его диаметр. Однако, световое пятно, формируемое данным светильником, имеет не высокое качество, заметную хроматическую аберрацию, неравномерность освещенности в центре пятна и значительный перепад величины ее границе.
Раскрытие сущности полезной модели
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является преодоление недостатков, присущих аналогам и прототипу и направлено на расширение количества параметров регулирования, и получения светового пятна с формой отличной от круга с соответствующими размерами и ориентацией, выделяющей удлиненный освещаемый объект.
В процессе решения задачи формирования качественного акцентного освещения объекта, являющегося частью экспозиции, к осветительной системе предъявляются дополнительные требования обеспечения не только качественных светотехнических характеристик, но и изменения геометрии светового пятна. Из-за загруженности экспозиционной площади выделение одного объекта из множества аналогичных, окружающих его, светильником с общепринятой формой светового пятна в виде круга затруднительно. Так как круглое световое пятно не всегда соответствует форме замкнутой кривой, описывающей освещаемый объект, и подсвечивает соседние предметы. Примером может служить формирование освещения удлиненных предметов в музейных экспозициях, произвольным образом размещенных на стенде. Решение этой задачи идет или по пути выделения неоправданно большей площади под данный объект и нарушения «ритма» экспозиции, или применения светильника, состоящего из нескольких модулей. Размещение пленочного диффузора с нерелеевской индикатриссой рассеяния в световом окне прибора позволяет подобрать форму светового пятна
Технический результат, достигаемый при использовании заявляемой полезной модели, заключается в регулировании размеров светового пятна некруглой формы. Данная задача решается за счет того, что в регулируемом экспозиционном светильнике, состоящем из модуля электропитания и адаптера, обеспечивающего электрическое и механическое соединение с треком, соединенных друг с другом вертикальным шарниром, оптического модуля, шарнирно связанного с модулем электропитания горизонтальным шарниром и состоящего из цилиндрического корпуса, линзы, установленной в окне оптического модуля и закрепленной блендой, и излучающего элемента, размещенного с возможностью продольного перемещения внутри корпуса оптического модуля хотя бы по одной внутренней продольной направляющей, при этом излучающий элемент состоит из светодиодного источника света и цилиндрического радиатора, а светодиодный источник закреплен на торце радиатора со стороны окна оптического модуля, при этом с другой стороны радиатора в нем выполнено глухое резьбовое отверстие, с которым взаимодействует винт, который согласно техническому решению закреплен с возможность вращения на поперечной траверсе, установленной на торце корпуса оптического модуля, и снабжен маховичком ручной подачи, а к плоской стороне линзы примыкает пленочный диффузор поверхностного рассеяния с осесимметричной индикатриссой рассеяния с диаметром, равным диаметру линзы, при этом пленочный диффузор установлен поверхностью рассеяния в сторону линзы, а в бленду встроен пленочный диффузор поверхностного рассеяния с нерелеевской двоякосимметричной индикатриссой рассеяния. При этом бленда может быть установлена с возможностью вращения относительно продольной оси оптического блока.
Краткое описание чертежей
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены:
На фиг. 1 представлен вид светильника в фронтальной аксонометрии вид спереди
На фиг. 2 представлен вид светильника в фронтальной аксонометрии вид сзади
На фиг. 3 представлен вид светильника с сечением фронтальной плоскостью (провод питания светодиода и внутренний электрический монтаж модуля электропитания условно не показан);
На фиг. 4 представлены результаты натурного моделирования применения пленочного диффузора поверхностного рассеяния с нерелеевской двоякосимметричной индикатриссой рассеяния эллиптического типа Е, встроенного в бленду.
В положении 1 зафиксировано световое пятно светодиодного светильника, когда излучающий элемент находится в фокальной плоскости линзы, т.е. в его максимально удаленном от линзы положении. В положении 2 излучающий элемент находится на расстоянии 0,7 от предельного перемещения в сторону линзы, соответствующего положению 3.
Позиции на чертежах фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3 соответствуют следующим узлам и деталям:
1. Модуль электропитания
2. Оптический модуль
3. Адаптер
4. Корпус модуля электропитания
5. Источник постоянного тока
6. Потенциометр
7. Ниппель
8. Провода питания
9. Полый болт
10. Корпус оптического модуля
11. Светоизлучающий элемент
12. Призматическая направляющая
13. Линза
14. Пленочный диффузор с осесимметричной индикатриссой рассеяния
15. Бленда
16. Защитное стекло
17. Пленочный диффузор с двоякосимметричной индикатриссой рассеяния
18. Механизм продольного перемещения светоизлучающего элемента
19. Радиатор
20. Светодиодный источник света
21. Коннектор
22. Электрический кабель
23. Винт регулировочный
24. Траверса
25. Маховичок ручной регулировки
26. Кольцо
27. Шариковый замок
28. Кольцевая проточка
Осуществление полезной модели
Заявляемое устройство представляет собой регулируемый экспозиционный светильник, который может быть использован для освещения отдельных предметов экспозиции на выставках, в музеях, в витринах торговых залов. Светильник включает в себя модуль электропитания 1 и оптический модуль 2. Модуль электропитания обеспечивает с помощью адаптера 3 электрическое и механическое соединение с шинопроводом. Модуль электропитания состоит из корпуса 4, внутри которого размещены регулируемый источник постоянного тока 5 и потенциометр 6, который является элементом регулирования выходных характеристик источника тока. На корпусе модуля электропитания смонтированы два шарнира, первый вертикальный соединяющий корпус электропитания 4 и адаптер 3 и второй горизонтальный, соединяющий корпус электропитания 4 и оптический модуль 2. Осью вертикального шарнира является ниппель 7, сквозь центральное отверстие которого проходят провода питания 8. Осью горизонтального шарнира является полый болт 9. Оптический модуль включает в себя корпус 10, светоизлучающий элемент 11, размещенный внутри его с возможностью перемещения вдоль корпуса по призматической направляющей 12, которая закреплена на внутренней поверхности корпуса 10, плоскосферическую линзу 13 с пленочным диффузором 14 с осесимметричной индикатриссой рассеяния, бленду 15 с защитным стеклом 16 и пленочным диффузором 17 с двоякосимметричной индикатриссой рассеяния, механизм продольного перемещения светоизлучающего элемента 18. Светоизлучающий элемент состоит из цилиндрического радиатора 19, светодиодного источника света 20, установленного в коннекторе 21 на торце радиатора 19. Радиатор выполнен из теплопроводящего материала, например, алюминиевого сплава, и имеет продольное по всей его длине оребрение. Через полый болт 9 пропущен электрический кабель 22, соединяющий источник постоянного тока 5 и светодиодный источник света 20. На торце радиатора 19, противоположном тому, на котором установлен светодиод, выполнено глухое резьбовое отверстие, взаимодействующее с регулировочным винтом 23, закрепленным на траверсе 24 с возможностью вращения. Регулировочный винт снабжен маховичком ручной подачи 25. Траверса закреплена на корпусе 10 в торцевой его плоскости, противоположной световому окну. Резьбовое отверстие, винт 23 с маховичком 25 и траверса являются частями механизма продольного перемещения 18 светоизлучающего элемента 11 относительно линзы 13. Пленочный диффузор 14 примыкает к плоской стороне плоскосферической линзы. Обе детали установлены в оптическом окне и прижаты к кольцу 26. Пленочный диффузор 14 с представляет собой пленку с регулярной поверхностной микроструктурой. Пленочный диффузор 14 устанавливается поверхностью рассеяния в сторону линзы. Бленда 15 с защитным стеклом 16 и пленочным диффузором 17 установлены перед линзой с помощью шарикового замка 27. Пленочный диффузор 17 также устанавливается поверхностью рассеяния в сторону линзы. Бленда 15 имеет кольцевую проточку 28 на наружной поверхности, которая взаимодействует с шариком замка 27, обеспечивая возможность вращения бленды вокруг продольной оси прибора.
Заявляемое устройство работает следующим образом.
На шинопровод подается напряжение. Светильник устанавливается в шинопровод около освещаемого объекта, так, чтобы направленный луч света не вызывал глубоких по перепаду освещенности или больших по площади затененных частей объекта экспозиции. Вращением маховичка ручной регулировки 25 светоизлучающий элемент 11 переводится в крайнее заднее положение. При этом светодиодный источник света размещается в фокальной плоскости, а световое пятно имеет минимальный поперечный размер. Вращением оптического модуля 2 вокруг вертикальной и горизонтальной оси «центр» светового пятна совмещается с «центром» освещаемого объекта. Вращением бленды 15 ось симметрии светового пятна по его большей длине совмещается с освещаемым объектом. Вращением маховичка ручной регулировки 25 устанавливается требуемые размеры светового пятна такие, чтобы оно охватывало объект экспозиции. Вращением ручки потенциометра 6 устанавливается требуемая освещенность объекта.
Пример конкретного выполнения
Изготовлен экспозиционный светильник заявляемой конструкции. Габаритные размеры светильника 132×82×247 мм. Корпус модуля электропитания питания имеет габариты 135×84×47 мм и снабжен адаптером, обеспечивающим подсоединение светильника к шинопроводу для светотехнических систем Euro-DIN класса 1 по ГОСТ60570-99. Оптический модуль имеет диаметр 80 мм и длину 154 мм. В светильнике используется источник тока, обеспечивающий при регулировании с помощью потенциометра величину стабилизированного тока от 100 до 300 мА. В оптическом модуле используются светодиодные сборки мощностью от 13 до 20 Вт. Они обеспечивают максимальное значение светового потока от 1300 до 2700 лм. Регулирование светового потока с помощью потенциометра, размещенного в корпусе, позволяет уменьшить световой поток до величины одной десятой от максимального его значения. В светильнике используется плоскосферическая линза из оптического силикатного стекла с фокусным расстоянием 40 мм. Светодиодная сборка типа СОВ (chip on board) размещена на торце радиатора из экструдированного алюминиевого профиля. Этот светоизлучающий элемент перемещается вдоль оси оптического модуля по двум призматической направляющей. Механизм продольного перемещения состоит из глухого резьбового отверстия, выполненного в радиаторе с торца, противоположного светодиодной сборке, винта, снабженного маховичком, и траверсы, закрепленной на торце оптического модуля, с отверстием, в котором вращается винт. В винтовой паре применена трапецеидальная резьба, обеспечивающая перемещение светоизлучающего элемента на 47 миллиметров.
К плоской стороне линзы примыкает пленочный диффузор с поверхностным рассеянием типа MPR-10 с углом рассеяния от 15 до 30 градусов. Изготовитель см. LED Diffuser Products:[электронный ресурс] Brightview Technologies USA, Durham, 2018. URL: http://www.brightviewtechnologies.com/products/led-diffusers/led-diffuser-products/page.aspx?id=1102 (Дата обращения: 20.02.2019)). Пленочный диффузор MPR-10 устанавливается структурированной стороной в сторону линзы. Линза и пленочный диффузор зафиксированы блендой. В светильнике применена бленда длиной 30 мм. В бленду на расстоянии мм от конца вклеено поликарбонатное стекло толщиной 1,0 мм и пленочный диффузор типа Е-1060, изготовитель см. LED Diffuser Products:[электронный ресурс] Brightview Technologies USA, Durham, 2018. URL: https://www.brightviewtechnologies. com/products/led-diffusers/elliptical-led-diffusers/page.aspx?id=1121 (Дата обращения: 20.02.2019)). Этот пленочный диффузор также устанавливается структурированной стороной в сторону линзы
Расстояние от пленочного диффузора, установленного в бленде, до главной оптической плоскости линзы 36 мм. При перемещении светоизлучающего элемента от заднего положения к линзе на 30 мм обеспечивается увеличение поперечного размера светового пятна в 1,5 раза при минимальной ширине светового пятна 300 мм на освещаемой поверхности, отстоящей от светового окна оптического блока на расстоянии 1200 мм.