СВЕТИЛЬНИК С РЕГУЛИРУЕМЫМ УГЛОМ РАССЕИВАНИЯ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к светотехнике и может быть использована для освещения выставочных экспонатов в музеях, галереях и т.д., а также для создания интерьерного освещения.
Уровень техники
Известен трековый светильник (заявка US 20150184841, МПК: F21S 8/00, опубл. 02.07.2015 г), включающий цилиндрический корпус, размещенный в нем источник света с отражателем и конденсорную линзу. Для изменения угла рассеивания, согласно материалам патента, в светильнике предусмотрена возможность замены линзы.
Известны светильники с изменяемым углом рассеяния светового потока за счет набора сменных отражателей с углами рассеяния (15, 24, 30, 45, 60)°.
Подобная настройка светильников, предполагающая замену элементов, длительная, неудобная и не позволяет точно подобрать необходимый угол освещения.
Известен светильник с регулируемым углом свечения (см. патент CN 210462911, МПК: F21V 17/10, F21V 5/04, опубл. 05.05.2020), содержащий корпус, источник излучения и держатель с линзой, перемещаемый по направляющим относительно корпуса в направлении источника излучения за счет упругого стержня-фиксатора, размещенного одним концом в пазу держателя линзы, а другим взаимодействующего с отверстиями корпуса. В этом случае изменение угла рассеивания тоже осуществляется дискретно, что не позволяет осуществить точной настройки освещения.
Известен регулируемый экспозиционный светильник (см. патент на полезную модель RU 189294, МПК: F21S 8/04, опубл. 21.05.2019 г), состоящий из модуля электропитания, адаптера шинопровода и оптического модуля, который включает корпус с радиатором, бленду, плоскосферическую линзу и светоизлучающий элемент со светодиодом, установленным на радиаторе. В радиаторе выполнено глухое резьбовое отверстие, с которым взаимодействует винт, что позволяет перемещать светоизлучающий элемент по направляющим вдоль оси корпуса, приближая его, либо удаляя от линзы. Такая конструкция обеспечивает возможность плавного регулирования угла освещения внутри заданного диапазона. Однако для настройки освещения требуется обеспечить доступ к светильнику с задней стороны корпуса, что не всегда возможно.
Известен осветительный прибор с переменным фокусным расстоянием (см. патент ЕР 3299709, МПК: F21V 14/06, опубл. 28.03.2018), содержащий корпус с размещенным в нем источником света, узел подвижной втулки, в которой посредством прижимного кольца закреплена линза, и исполнительный узел соединения корпуса и подвижной втулки, включающий спиральный паз на внутренней цилиндрической поверхности корпуса и входящий в этот паз штифт, установленный в отверстиях подвижной втулки. Как правило, таких пазов и штифтов несколько. При повороте подвижной втулки относительно центральной оси, штифт перемещается по спиральному пазу, вызывая одновременное с поворотом перемещение подвижной втулки в осевом направлении, что ведет к изменению расстояния между линзой и источником света и обеспечивает плавное изменение угла рассеяния. Однако в такой конструкции возникает проблема потери света в зазоре между корпусом и выдвигающейся из него подвижной втулкой.
В качестве наиболее близкого аналога для заявляемой полезной модели, по наличию сходных конструктивных признаков, принят фокусируемый трековый светильник, патент CN 208011429, МПК: F21S 8/00, F21V 14/06, опубл. 26.10.2018.
Общими признаками наиболее близкого аналога и заявляемого светильника являются следующие: наличие корпуса, в котором размещен радиатор, источника света на основе светодиодов, линзы и механизма регулировки (фокусировки), который включает регулировочную втулку (кольцо фокусировки) и установленный внутри нее держатель линзы (подвижное кольцо). Регулировочная втулка имеет возможность вращения относительно оптической оси светильника, но зафиксирована от линейного перемещения вдоль нее. Держатель линзы, связанный с регулировочной втулкой элементами винтовой передачи, при повороте втулки совершает линейное перемещение внутри нее, приближая или удаляя линзу от источника света. Элементы винтовой передачи выполнены на внутренней поверхности регулировочной втулки и внешней поверхности держателя линзы.
Достоинством этого светильника является возможность плавного изменения угла рассеивания, что позволяет осуществить точную настройку освещения, и при этом исключен зазор между линейно подвижным узлом и корпусом, что могло бы привести к потерям светового потока.
К недостаткам ближайшего аналога следует отнести возможность проворота держателя линзы вслед за регулировочной втулкой, так как из материалов патента CN 208011429 неясно, каким образом это предотвращается, а также сравнительно большие габариты, обусловленные размещением механизма регулировки с внешней стороны корпуса светильника и использованием дополнительных втулок для его закрепления относительно корпуса.
Предлагаемое техническое решение направлено на решение вышеупомянутых проблем и создание компактного простого в эксплуатации светильника с плавным и надежным регулированием угла рассеивания светового потока, при доступе «спереди».
Обеспечиваемый полезной моделью технический результат заключается в повышении стабильности и надежности работы механизма регулировки светового луча, с одновременным уменьшением габаритов светильника.
Раскрытие полезной модели
Упомянутый технический результат достигается благодаря тому, что в светильнике с регулируемым углом рассеивания, содержащем корпус с размещенным в нем радиатором, источник света на основе светодиодов, линзу и механизм регулировки, включающий регулировочную втулку, установленную с возможностью вращения относительно оптической оси светильника и зафиксированную от перемещения вдоль нее, и держатель линзы, установленный внутри регулировочной втулки с возможностью перемещения вдоль нее за счет элементов винтовой передачи, выполненных на внутренней поверхности регулировочной втулки и внешней поверхности держателя линзы, согласно заявляемой полезной модели, радиатор выполнен с направляющими каналами, параллельными оптической оси светильника, в которых установлены стержневые элементы, соединенные одним концом с держателем линзы, при этом регулировочная втулка утоплена внутрь корпуса до упора в кольцевой буртик, выполненный по периметру ее выходного отверстия, и соединена с корпусом посредством кольца с внешней резьбой, взаимодействующей с внутренней резьбой корпуса, установленного на ней свободно и зафиксированного от продольного смещения, например упорным кольцом.
Стержневые элементы, соединенные одним концом с держателем линзы и установленные другим концом в направляющих пазах радиатора, могут совершать только линейное перемещение внутри пазов, что исключает несанкционированный поворот держателя линзы вслед за поворачиваемой регулировочной втулкой. В результате обеспечивается надежная стабильная работа механизма регулировки и точность хода линзы.
Заглубление внутрь корпуса регулировочной втулки, а значит и установленного внутри нее держателя линзы, позволяет уменьшить длину стержневых элементов, что также положительно сказывается на надежности работы механизма регулировки. При этом существенно уменьшаются габариты светильника, упрощается его конструкция.
Регулировочная втулка утоплена внутрь корпуса до упора в кольцевой буртик, выполненный по периметру ее выходного отверстия. Этот кольцевой буртик доступен снаружи, спереди светильника и обеспечивает возможность ручного управления втулкой при настройке светильника.
Кольцо с внешней резьбой, установленное на регулировочной втулке свободно -по скользящей посадке и зафиксированное от смещения вдоль нее, обеспечивает возможность такого соединения регулировочной втулки с корпусом, при котором втулка имеет возможность осевого вращения, но при этом исключено ее линейное перемещение.
Предпочтительно, стержневые элементы соединены с торцом держателя разъемно, что способствует повышению ремонтопригодности конструкции.
В предпочтительном примере осуществления полезной модели элементы винтовой передачи выполнены в виде канавок трехзаходной резьбы на внутренней поверхности регулировочной втулки и взаимодействующих с ними шариков, установленных в отверстиях боковой стенки держателя линзы. Такое решение также способствует повышению надежности и долговечности работы механизма регулировки.
Применение многозаходной резьбы и шариков качения позволяет обеспечить достаточно большой ход (перемещение) линзы при относительно небольшом угле поворота регулировочной втулки, что ускоряет и облегчает процесс настройки освещения. Нет необходимости длительного вращения механизма, что имеет место при использовании однозаходной резьбы.
Для радиатора может быть использован промышленно выпускаемый металлический радиаторный профиль с радиальными ребрами, предпочтительно имеющими развитую поверхность, на торце которого закрепляется пластина с отверстиями, обеспечивающая установку источника света. В этом случае направляющие каналы формируются промежутками между ребрами радиатора и совмещенными с ними отверстиями пластины.
В качестве линзы, предпочтение отдается линзам полного внутреннего отражения, позволяющим в совокупности с остальными элементами конструкции светильника добиться высокой эффективности светильника, более 90 Лм/Вт при индексе цветопередачи более 95.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображены: на фиг.1 - светильник, общий вид, изометрия; на фиг.2 - вид А с фиг.1; на фиг.3 - сечение А-А с фиг.2; на фиг.4 - корпусная часть светильника с разнесенными в пространстве элементами; на фиг.5 держатель линзы, изометрия с разнесенными в пространстве элементами; на фиг.6 - сборка механизма регулировки, изометрия с разнесенными в пространстве элементами; на фиг.7 иллюстрирован процесс соединения частей светильника; на фиг.8 - сечение В-В с фиг.2, показано крайнее нижнее положение механизма регулировки; на фиг.9 тоже, показано крайнее верхнее положение механизма регулировки.
Осуществление полезной модели Светильник с регулируемым углом рассеивания, общий вид которого приведен на фиг.1, включает цилиндрический корпус 1, внутри которого размещены (см. фиг.2, 3): радиатор 2 с направляющими каналами, параллельными оптической оси О светильника (см. ниже), источник света 3, например, в виде матрицы светодиодов, линза 4 и механизм регулировки угла рассеивания светового потока, включающий держатель линзы 5 со стержневыми элементами 6, и регулировочную втулку 7, установленную в корпусе 1 посредством двух колец 8 и 9. На внутренней поверхности регулировочной втулки 7 сформированы резьбовые канавки 10 с выходом в ее нижней части, а в отверстиях 11 боковой стенки держателя линзы 5 установлены шарики 12, взаимодействующие с канавками 10.
В приведенном примере радиатор 2 сформирован из двух элементов (см. фиг.4): металлического радиаторного профиля 13 круглого сечения с радиальными ребрами 14 и закрепленной на его торце металлической пластины 15 с отверстиями. Радиальные ребра 14, предпочтительно, имеют сильно развитую поверхность, образованную поперечными элементами, в совокупности с которыми каждое ребро занимает, по сути, целый цилиндрический сектор. Профиль 13 и пластину 15 закрепляют в корпусе 1, например, методом холодного прессования, что позволяет обеспечить надежное соединение деталей и максимальную теплопередачу.
Одни отверстия пластины 15 служат для закрепления источника света 3 и вывода кабеля, другие - отверстия 16, совмещенные с промежутками между радиальными ребрами 14 профиля 13, образуют вместе с последними направляющие каналы 17 для размещения стержневых элементов 6 (см. фиг.3).
Сборку светильника осуществляют следующим образом.
Линза 4 устанавливается в держателе линзы 5 (см. фиг.5), например, зажимается между двумя кольцеобразными частями сборного держателя, как в приведенном примере. Части держателя соединяются между собой, например посредством резьбы.
В гнезда 18 на торце держателя 5 устанавливают стержневые элементы 6 (см. фиг.3), а в отверстия 11 - шарики качения 12 (см. фиг.6).
Количество стержневых элементов 6 может быть любым, но оптимально достаточно двух, размещенных по разные стороны относительно оптической оси светильника. Поперечное сечение стержневых элементов 6, которое также может быть любым, определяет форму отверстий 16 пластины 15 радиатора. Соединение стержневых элементов 6 с держателем линзы 5, предпочтительно разъемное, что способствует ремонтопригодности устройства.
Совмещают установленные в держателе 5 шарики 12 с выходами канавок 10 и опускают сборку держателя с линзой в объем регулировочной втулки 7 (далее - втулка 7) (см. фиг 6). Снаружи на втулку 7 устанавливают кольца 8 и 9.
Кольцо 8, выполненное с резьбой на внешней поверхности, устанавливается до упора в кольцевой буртик 19, выполненный по краю выходного отверстия втулки 7, и фиксируется снизу упорным кольцом 9, которое размещается в кольцевом пазу 20, сформированном на внешней поверхности втулки 7.
Втулку 7 с установленным внутри нее держателем линзы 5 опускают (см. фиг.7) в корпус 1, совместив предварительно стержни 6 с направляющими пазами 17 радиатора 2. Фиксируют втулку 7 относительно корпуса 1 за счет соединения внешней резьбы 21 кольца 8 с резьбой 22, выполненной на внутренней поверхности корпуса 1.
Такое закрепление регулировочной втулки 7 исключает ее осевое линейное перемещение, при этом скользящая посадка между кольцом 8 и втулкой 7 обеспечивает свободное осевое вращение последней.
В качестве линзы 4, предпочтительно, используют линзу полного внутреннего отражения. Такая линза, как правило, имеет светопропускающую (нижнюю) поверхность с углублением 23 в центре для размещения источника света 3, противолежащую ей светоизлучающую поверхность со сферической выпуклостью в центре, окруженной параболически расширяющейся кольцевой поверхностью с фланцем на периферии, и соединяющую их боковую поверхность, выполняющую функцию отражателя.
В крайнем нижнем положении держателя линзы 5 (см. фиг 8) источник света 3 находится в углублении 23 линзы 4, линза практически соприкасается с ним, что обеспечивает максимальный угол рассеивания светильника. В конкретном примере осуществления он равен 55 градусам.
Регулировка выполняется путем вращения регулировочной втулки 7, удерживаемой за кольцевой буртик 19. При вращении (повороте) втулки 7, например, по часовой стрелке, стенки ее резьбовых канавок 10 воздействуют на шарики 12 держателя 5, которые перемещаясь по канавкам 10, вызывают линейное перемещение держателя 5 внутри втулки 7. Держатель линзы 5 выдвигается, отдаляя тело линзы 4 от источника света 3, что способствует постепенному плавному уменьшению угла рассеивания.
В процессе линейного перемещения держателя 5 стержневые элементы 6 перемещаются в направляющих пазах 17 радиатора и при этом удерживают держатель 5 от проворота вслед за регулировочной втулкой 7.
В крайнем верхнем положении держателя 5 (см. фиг.9) угол рассеивания минимальный, и в конкретном примере соответствует 15 градусам.
При повороте втулки 7 против часовой стрелки, держатель 5 опускается, приближая тело линзы 4 к источнику света 3 и увеличивая угол рассеивания до максимального. Нижнее положение держателя линзы 5 ограничено контактом линзы 4 с источником света 3 (см. фиг.8).
В крайнем верхнем своем положении (фиг.9) держатель линзы 5 взаимодействует ступенькой 24, выполненной на его внешней поверхности, с ограничителем хода, выполненным на внутренней поверхности втулки 7, например, в виде ступеньки 25 (см. фиг.6), что исключает выпадение держателя с линзой из втулки 7, а также ошибку при настройке угла рассеивания.
Использование многозаходной резьбы и шариков качения позволяет обеспечить достаточно большой ход линзы (до 20 мм) при относительно небольшом угле поворота регулировочной втулки (от 0 до 135°). Как показывают проведенные исследования, 20 мм это наиболее оптимальное максимальное расстояние между источником света 3 и линзой 4, при котором происходит минимальная потеря светового потока, и достигаются необходимые углы рассеивания.
Предлагаемая конструкция светильника простая, компактная и характеризуется высокой ремонтопригодностью.