ИСТОЧНИК СВЕТА (ВАРИАНТЫ), ФАРА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА (ВАРИАНТЫ) И ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ИСТОЧНИКА СВЕТА (ВАРИАНТЫ)

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к осветительной технике, а именно к приборам для создания искусственного освещения, например в переносных фонарях, световых и светосигнальных устройствах, и может использоваться в системах освещения транспортных средств (автомобилей, поездов и т.д.) для создания направленных световых потоков в процессе перемещения транспортного средства.
Уровень техники
Из уровня техники известно большое количество осветительных средств.
Известен источник света, содержащий лампу накаливания и систему линз (RU 2083918 С1, опубликован 10.07.1997). Данное средство обладает невысокими эксплуатационными и энергетическими параметрами.
В качестве наиболее близкого аналога выбран источник света, содержащий, по крайней мере, один светодиод и расположенную по ходу светового потока систему линз (патент RU 46110 U1, опубликован 10.06.2005). Данное средство предназначено для освещения объектов преимущественно в микроскопии. Недостатком данного известного средства являются ограниченные эксплуатационные возможности и сложность конструкции.
Сущность полезной модели
Полезная модель решает задачу создания светового потока, имеющего оптимальные параметры и обеспечивающего эффективное освещение удаленных предметов, например, при движении транспортного средства.
В ходе решения данной задачи обеспечивается достижение следующей совокупности технических результатов: упрощение конструкции осветительного устройства, уменьшение потерь яркости, обеспечение быстрого изменения светового потока при сохранении его максимальной мощности, обеспечение изменения интенсивности светового потока в широком диапазоне, создание светового пучка с оптимальными оптическими параметрами, высокие энергетические характеристики, упрощение настройки для соблюдения требуемых стандартов.
Указанные технические результаты достигаются тем, что источник света содержит, по крайней мере, один светодиод и расположенную по ходу светового потока систему линз, система линз включает
последовательно расположенные по ходу светового потока плосковыпуклую линзу, плосковогнутую линзу и составную линзу, составленную из двух плосковогнутых линз, причем плоские поверхности линз являются выходными для светового потока, плосковогнутые линзы имеют радиус кривизны от 12 мм до 56 мм.
Указанные технические результаты достигаются также тем, что источник света содержит, по крайней мере, один светодиод и расположенную по ходу светового потока систему линз, система линз включает последовательно расположенные по ходу светового потока плосковыпуклую линзу, плосковогнутую линзу и составную линзу, составленную из двух плосковогнутых линз, причем плоские поверхности линз являются выходными для светового потока, плосковогнутая линза установлена с возможностью перемещения вдоль светового потока, плосковогнутые линзы имеют радиус кривизны от 12 мм до 56 мм.
Указанные технические результаты достигаются также тем, что источник света содержит, по крайней мере, один светодиод и расположенную по ходу светового потока систему линз, система линз включает последовательно расположенные по ходу светового потока плосковыпуклую линзу, плосковогнутую линзу и составную линзу, составленную из двух плосковогнутых линз, причем плоские поверхности линз являются выходными для светового потока, плосковогнутая линза установлена с возможностью перемещения вдоль светового потока и снабжена приводом, плосковогнутые линзы имеют радиус кривизны от 12 мм до 56 мм.
Указанные технические результаты достигаются также тем, что фара транспортного средства, включающая источник света содержит, по крайней мере, один светодиод и расположенную по ходу светового потока систему линз, система линз включает последовательно расположенные по ходу светового потока плосковыпуклую линзу, плосковогнутую линзу и
составную линзу, составленную из двух плосковогнутых линз, причем плоские поверхности линз являются выходными для светового потока, плосковогнутые линзы имеют радиус кривизны от 12 мм до 56 мм.
Указанные технические результаты достигаются также тем, что фара транспортного средства, включающая источник света, содержит, по крайней мере, один светодиод и расположенную по ходу светового потока систему линз, система линз включает последовательно расположенные по ходу светового потока плосковыпуклую линзу, плосковогнутую линзу и составную линзу, составленную из двух плосковогнутых линз, причем плоские поверхности линз являются выходными для светового потока, плосковогнутая линза установлена с возможностью перемещения вдоль светового потока, плосковогнутые линзы имеют радиус кривизны от 12 мм до 56 мм.
Указанные технические результаты достигаются также тем, что фара транспортного средства, включающая источник света, содержит, по крайней мере, один светодиод и расположенную по ходу светового потока систему линз, система линз включает последовательно расположенные по ходу светового потока плосковыпуклую линзу, плосковогнутую линзу и составную линзу, составленную из двух плосковогнутых линз, причем плоские поверхности линз являются выходными для светового потока, плосковогнутая линза установлена с возможностью перемещения вдоль светового потока и снабжена приводом, плосковогнутые линзы имеют радиус кривизны от 12 мм до 56 мм.
Указанные технические результаты достигаются также тем, что оптическая система источника света, включающая систему линз, содержит последовательно расположенные по ходу светового потока плосковыпуклую линзу, плосковогнутую линзу и составную линзу, составленную из двух плосковогнутых линз, причем плоские поверхности
линз являются выходными для светового потока, плосковогнутые линзы имеют радиус кривизны от 12 мм до 56 мм.
Указанные технические результаты достигаются также тем, что оптическая система источника света, включающая систему линз, содержит последовательно расположенные по ходу светового потока плосковыпуклую линзу, плосковогнутую линзу и составную линзу, составленную из двух плосковогнутых линз, причем плоские поверхности линз являются выходными для светового потока, при этом плосковогнутая линза установлена с возможностью перемещения вдоль светового потока, плосковогнутые линзы имеют радиус кривизны от 12 мм до 56 мм.
Перечень фигур чертежей
На ФИГ.1, ФИГ.2 показаны варианты исполнения источника света, фары транспортного средства и оптической системы.
На ФИГ.3 показан профиль плосковогнутой линзы.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели
Различные источники светового излучения предназначены для использования в различных ситуациях. При освещении объектов решается задача создания оптимального с точки зрения физиологии восприятия светового поля. В ряде случаев, например для транспортных средств, необходимо быстро создавать различные световые поля (так называемое ближнее и дальнее освещение). Наиболее широко распространенные системы освещения, включающие лампы накаливания, рефлекторы и
выходные линзы, обладают существенными недостатками: высокое потребление энергии, нагрев в ходе эксплуатации, потери яркости из-за отражения светового потока и т.д. Таких недостатков лишены осветительные средства, использующие светодиоды. Однако, применение светодиодов требует использования специальных средств по формированию светового потока, поскольку светодиоды испускают световой поток с углом расхождения порядка 10 градусов. Наиболее перспективными являются системы, исключающие отражение светового потока и формирующие световой поток с необходимыми параметрами исключительно за счет преломления в оптической системе.
Источник света и созданная на его основе фара транспортного средства содержит установленные в корпусе или на основании (не показаны), по крайней мере, один светодиод 1 и расположенную по ходу светового потока систему линз. Могут использоваться матрицы или сборки из нескольких светодиодов, имеющих размеры от 10 мм до 40 мм.
Система линз включает последовательно расположенные по ходу светового потока плосковыпуклую линзу 2, плосковогнутую линзу 3 и составную линзу 4. Составная линза 4 составлена из двух плосковогнутых линз 5 и 6. Плоские поверхности линз 2, 3 и 4 являются выходными для светового потока. Плосковогнутая линза 3 может быть установлена с возможностью перемещения вдоль светового потока и снабжена приводом перемещения.
Функционально плосковыпуклая линза 2 является положительной, т.е. собирательной линзой. Линзы 3 и 4 являются отрицательными, т.е. рассеивающими. Экспериментально установлено, что наиболее целесообразно использовать линзы с цилиндрическими поверхностями, однако могут применяться и сферические линзы.
Оси симметрии плосковыпуклой линзы 2 и плосковогнутой линзы 3 параллельны друг другу. Составная линза 4 состоит из двух
расположенных друг над другом плосковогнутой верхней линзы 5 и плосковогнутой нижней линзы 6. Линзы 5 и 6 имеют цилиндрические вогнутые поверхности преимущественно одного и того же радиуса. Оси симметрии линз 5 и 6 перпендикулярны друг другу. Высоты линз 5 и 6 преимущественно одинаковы и составляют половину общей высоты составной линзы 4. Составная линза 4 составлена так, что ось симметрии верхней линзы 5 параллельна оси симметрии плосковогнутой линзы 3, а ось симметрии нижней линзы 6 перпендикулярна оси симметрии плосковогнутой линзы 3. Наиболее целесообразно выбрать радиус кривизны R1 плосковогнутых линз 3, 5 и 6 в диапазоне от 12 мм до 56 мм, а радиус плосковыпуклой линзы 2 в диапазоне от 20 мм до 80 мм в зависимости от задачи. При значениях радиуса менее 12 мм и 20 мм луч света будет недостаточно большой, чтобы освещать необходимую площадь. При значениях радиуса более 56 мм и 80 мм габариты устройств значительно возрастают, усложняется изготовление линз, уменьшается надежность, т.к. у больших линз больше шансов возникновения дефектов, поломок и т.д.
Для обеспечения возможности перемещения линзы 3 основание или корпус, в котором установлены компоненты, имеет направляющие, которые могут быть выполнены любым известным способом.
В качестве привода перемещения плосковогнутой линзы 3 может использоваться соленоид 7, шток которого связан с линзой 3, как показано на ФИГ.1. В качестве привода может также использоваться электрический двигатель 8 и зубчато-реечная передача 9 или винтовая передача, в частности червячная. В качестве привода также может использоваться пневмо- или гидроцилиндр, шток которого связан с линзой 3.
Линзы могут быть выполнены любым известным способом из любого подходящего материала и могут, в частности, иметь
просветляющие покрытия. Также линзы могут выполнять функцию фильтров, формируя световой поток с необходимым спектром.
Устройства работают следующим образом.
На основание или в корпус устанавливают указанные выше компоненты и подсоединяют светодиод к источнику электрической энергии. После подключения осуществляют настройку осветительного устройства на предмет получения на выходе светового потока с необходимыми параметрами. С этой целью перемещают плосковогнутую линзу 3 вдоль оси и фиксируют ее в необходимом положении. Световой поток, последовательно преломляясь в плосковыпуклой линзе 2, плосковогнутой линзе 3 и составной линзе 4 приобретает необходимые геометрические, энергетические и/или спектральные параметры.
При необходимости регулирования светового потока, например при переключении в транспортном средстве ближнего света на дальний, привод перемещения воздействует на линзу 3 и перемещает ее вдоль оптической оси системы. В результате этого на выходе световой поток приобретает необходимое распределение яркости, интенсивности и иных энергетических параметров.
Между существенными признаками устройств и указанными техническими результатами имеется следующая причинно-следственная связь. Упрощение конструкции осветительного устройства и уменьшение потерь яркости достигается исключением из конструкции отражателей и маскирующих средств. Обеспечение быстрого изменения светового потока при сохранении его максимальной мощности и обеспечение изменения интенсивности светового потока в широком диапазоне обеспечивается конструкцией системы линз и возможностью перемещения средней линзы.
Создание светового пучка с оптимальными оптическими параметрами обеспечивается применением входящей собирательной линзы и далее двух рассеивающих линз, причем выходная линза является
сложной и составлена из двух плосковогнутых линз. Высокие энергетические характеристики обусловлены использованием всего светового потока, испускаемого светодиодом и минимизацией потерь мощности. Упрощение настройки для соблюдения требуемых стандартов обусловлено корректировкой положения только одного элемента оптической системы - плосковогнутой линзы 3, т.е. при сборке устройств нет необходимости предъявлять требования по особо точной установке всех компонентов, т.к. погрешности легко устраняются перемещением линзы 3.