СВЕТОДИОДНЫЙ СВЕТИЛЬНИК

Полезная модель относится к светотехнике, а именно к светодиодным светильникам наружного освещения, обеспечивающим распространение световых лучей вдаль и вниз, и может быть использована, преимущественно, для освещения железнодорожных междупутий.
Известен светодиодный светильник [RU 108121], включающий группу светодиодов, установленных на вертикально ориентированном первом монтажном панельном элементе таким образом, что их оптические оси расположены нормально относительно лицевой поверхности светильника, а также группу светодиодов, установленных на втором монтажном панельном элементе, размещенном под первым монтажным элементом под углом к нему таким образом, что их оптические оси расположены с угловым смещением вниз относительно нормали к лицевой поверхности светильника.
Рассматриваемый светильник обеспечивает распространение светового излучения вдаль и вниз относительно места его установки. Однако, поскольку в данном светильнике только у одной группы светодиодов оптические оси имеют угловое смещение вниз, с его помощью не удается добиться широкого варьирования световых характеристик излучаемого светового потока в вертикальной плоскости.
Кроме того, в данном светильнике не предусмотрена возможность варьирования световых характеристик светового потока в горизонтальной плоскости.
Известен светодиодный светильник [RU 2415335], который выбран авторами в качестве ближайшего аналога.
Рассматриваемый светильник включает закрепленные на монтажном основании и распределенные по его площади светодиоды, включающие группу светодиодов, установленных таким образом, что их оптические оси ориентированы нормально к лицевой поверхности основания, а также несколько групп светодиодов, установленных таким образом, что их оптические оси имеют в плоскости продольного сечения светильника угловое смещение вниз относительно нормали к лицевой поверхности основания.
При этом группы светодиодов, оптические оси которых смещены вниз, установлены на монтажном основании с обеспечением дополнительного углового смещения указанных осей в плоскости поперечного сечения светильника.
Угловое смещение оптических осей рассматриваемых светодиодов в двух плоскостях (в вертикальной и горизонтальной) достигается за счет размещения светодиодов на фиксаторах, имеющих наклонную установочную поверхность и установленных на монтажном основании с обеспечением их углового смещения в плоскости, параллельной лицевой поверхности монтажного основания, относительно ее продольной оси.
Рассматриваемый светильник обеспечивает распространение светового излучения вдаль и вниз относительно места его установки.
При этом, поскольку рассматриваемый светильник имеет несколько пространственно разнесенных групп светодиодов, оптические оси которых имеют угловое смещение в вертикальной плоскости, в частности, отличающееся по величине от группы к группе, и в горизонтальной плоскости, в частности, отличающееся по величине и/или по направлению от группы к группе, в данном устройстве значительно расширяется возможность варьирования световых характеристик излучаемого светильником света.
Однако варьирование световых характеристик данного светильника достигается за счет выбора нескольких конкретных угловых положений групп светодиодов как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях, при этом требуется точное позиционирование светодиодов на монтажном основании в плоскостях продольного и поперечного сечения светильника, что усложняет конструкцию устройства и ограничивает диапазон варьирования указанных характеристик.
Проблемой, решаемой при реализации полезной модели, является упрощение конструкции светильника при обеспечении расширения диапазона варьирования световых характеристик излучаемого светового потока.
Сущность заявляемой полезной модели заключается в том, в светодиодном светильнике, содержащем закрепленные на монтажном основании и распределенные по его площади светодиодные источники света, включающие группу светодиодных источников света, установленных таким образом, что их оптические оси ориентированы нормально к лицевой поверхности основания, а также группы светодиодных источников света, установленных таким образом, что их оптические оси имеют в вертикальной плоскости сечения светильника угловое смещение вниз относительно нормали к лицевой поверхности основания, согласно полезной модели каждый светодиодный источник света покрыт линзой, при этом для покрытия светодиодных источников света использованы нескольких типов линз, отличающихся диаграммой направленности светового излучения.
В частном случае полезной модели углы наклона оптических осей светодиодных источников света в вертикальной плоскости лежат в диапазоне от 5 до 70 градусов, при этом использованы линзы первого типа, имеющие относительно узкую диаграмму направленности светового излучения с эффективным телесным углом светового потока от 8 до 16 градусов, линзы второго типа, имеющие относительно широкую диаграмму направленности светового излучения с эффективным телесным углом светового потока от 40 до 49 градусов, и линзы третьего типа, имеющие среднюю относительно первых двух диаграмму направленности светового излучения с эффективным телесным углом светового потока от 25 до 30 градусов.
Благодаря наличию в заявляемом устройстве светодиодных источников света, зафиксированных на монтажном основании таким образом, что их оптические оси направлены нормально к лицевой поверхности светильника, обеспечивается однонаправленное распространение указанных световых лучей в дальнюю зону освещаемого объекта относительно места расположения устройства.
Благодаря наличию в заявляемом устройстве нескольких групп светодиодных источников света, зафиксированных на монтажном основании наклонно таким образом, что их оптические оси в плоскости продольного сечения светильника имеют угловое смещение вниз относительно нормали к лицевой поверхности светильника, обеспечивается распространение указанных световых лучей в ближнюю зону освещаемого объекта относительно места расположения заявляемого устройства. При этом, выбирая углы наклона групп светодиодных источников, в том числе отличающиеся по величине от группы к группе, можно регулировать распределение светового потока в вертикальной плоскости, ориентированной нормально к лицевой поверхности светильника.
Принципиально важным является использование в заявляемом устройстве линз для светодиодов, каждая из которых выбрана из нескольких типов линз с отличающимися по виду и/или ширине диаграммами направленности светового потока в пространстве (углами расхождения светового пучка).
Параметром, характеризующим диаграмму направленности, является эффективный телесный угол светового потока, то есть телесный угол, внутри которого распределено не менее 50% всего светового потока и ограниченный радиусами - векторами силы света, величина которых равна половине максимальной величины силы света.
Наличие у светодиодных источников линз дает дополнительные широкие возможности регулировать распределение светового потока в пространстве (как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях) путем выбора различных комбинаций типов линз, используемых в различных группах светодиодных источников и/или у различных светодиодных источников в одной и той же группе.
При этом для регулирования распределения светового потока в горизонтальной плоскости не требуется задавать угловое смещение групп светодиодных источников в плоскости, параллельной лицевой поверхности светильника, которое позволит добиться требуемого светового распределения в горизонтальной плоскости, и точно выдерживать выбранное положение светодиодных источников света в указанной плоскости, что является достаточно сложной процедурой.
Отсутствие необходимости точного позиционирования светодиодных источников в указанной плоскости способствует упрощению конструкции устройства и его монтажа.
Таким образом, наличие углового смещения оптических осей вниз у нескольких групп светодиодных источников света, в том числе отличающегося по величине от группы к группе, и использование для светодиодных источников света линз нескольких типов с отличающимися диаграммами направленности, а также выбор количества используемых в группах светодиодных источников света и их распределение по площади лицевой поверхности светильника, позволяют в чрезвычайно широком диапазоне варьировать характеристики светового излучения, добиваясь желаемого распределения светового потока в пространстве, обеспечивающего требуемый уровень освещенности освещаемого объекта и равномерность освещения.
В качестве светодиодных источников света могут быть использованы полупроводниковые светодиодные источники света, в частности, единичные светодиоды.
Фиксация групп светодиодных источников на лицевой панели светильника с выбранным угловым смещением вниз достигается с помощью простых конструктивных приемов, в частности, путем установки светодиодных источников на монтажных панельных элементах, имеющих наклонную установочную поверхность.
Преимущественным является использование в группе светодиодных источников света линз одного или нескольких типов, отличающихся шириной диаграммы направленности, обеспечивающих тем большую ширину светового пучка в горизонтальной плоскости (в плоскости поперечного сечения светильника), чем большее смещение вниз имеют оптические оси светодиодных источников данной группы. В таком случае достигается большая равномерность освещения заданного участка.
Таким образом, техническим результатом, достигаемым при использовании заявляемого устройства, является упрощение конструкции светильника при обеспечении расширения диапазона варьирования характеристик излучаемого светового потока.
В случае, когда углы смещения оптических осей светодиодных источников света в вертикальной плоскости выбраны из диапазона (5 до 70)° и использованы линзы первого, второго и третьего типа, имеющие соответственно узкую, широкую и среднюю диаграммы направленности с эффективным телесным углом светового потока соответственно (8-16)°, (40-49)° и (25-30)°, как показывает практика, достигаются характеристики освещенности, отвечающие требованиям, предъявляемым к наружным светильникам прожекторного типа, применяемым для освещения междупутий.
На фиг. 1 представлен чертеж общего вида (в аксонометрии) заявляемого светильника; на фиг. 2 - то же с меньшим количеством светодиодов.
Устройство содержит монтажное основание 1, в частности, представляющее собой донную часть коробчатого корпуса, имеющего форму вытянутого прямоугольника. Устройство также содержит распределенные по площади основания 1 покрытые линзами светодиоды 2 (на фиг. 1 и фиг. 2 позицией обозначен один из светодиодов). При этом, в частности, использованы линзы трех типов, имеющие относительно узкую, широкую и среднюю диаграммы направленности с эффективным телесным углом светового потока соответственно (8-16)°, (40-49)° и (25-30)°.
Так, в частности, устройство (фиг. 1) в направлении сверху вниз по высоте основания 1 включает:
группу 3, содержащую расположенные в один ряд с угловым смещением 26° вниз два светодиода 2, покрытых линзами, имеющими среднюю диаграмму направленности;
группу 4 светодиодов 2, установленных нормально относительно лицевой поверхности основания 1, покрытых линзами, имеющими узкую диаграмму направленности, включающую два ряда по шесть светодиодов в каждом и один ряд, содержащий четыре светодиода;
группу 5 светодиодов 2, установленных с угловым смещением 4° вниз, содержащую ряд из пяти светодиодов, покрытых линзами, имеющими узкую диаграмму направленности;
группу 6 светодиодов 2, установленных с угловым смещением 14° вниз, включающую два ряда по четыре светодиода в каждом, где в первом ряду один светодиод покрыт линзой, имеющей узкую диаграмму направленности, а три светодиода покрыты линзами, имеющими среднюю диаграмму направленности, и во втором ряду два крайних светодиода покрыты линзами, имеющими узкую диаграмму направленности, а два средних светодиода покрыты линзами, имеющими среднюю диаграмму направленности;
группу 7 светодиодов 2, установленных с угловым смещением 38° вниз, содержащую ряд из трех светодиодов, покрытых линзами, имеющими среднюю диаграмму направленности;
группу 8 светодиодов 2, установленных с угловым смещением 68° вниз, содержащую ряд из четырех светодиодов, покрытых линзами, имеющими широкую диаграмму направленности.
Так, в частности, устройство (фиг. 2) в направлении сверху вниз по высоте основания 1 включает:
Группу 9 светодиодов 2, установленных нормально относительно лицевой поверхности основания 1, включающую ряд из шести светодиодов, в котором два крайних светодиода покрыты линзами, имеющими узкую диаграмму направленности, а четыре средних светодиода покрыты линзами, имеющими среднюю диаграмму направленности;
группу 10 светодиодов 2, установленных с угловым смещением 6° вниз, содержащую ряд из пяти светодиодов, в котором один средний светодиод покрыт линзой, имеющей узкую диаграмму направленности, а прочие светодиоды покрыты линзами, имеющими среднюю диаграмму направленности;
группу 11 светодиодов 2, установленных с угловым смещением 30° вниз, содержащую ряд из трех светодиодов, покрытых линзами, имеющими среднюю диаграмму направленности;
группу 12 светодиодов 2, установленных с угловым смещением 60° вниз, содержащую ряд из четырех светодиодов, покрытых линзами, имеющими широкую диаграмму направленности.
Для фиксации положения светодиодов 2 на основании 1 использованы пластинчатые панельные элементы 13 (на фиг. 1 позицией обозначен один пластинчатый панельный элемент), призматические панельные элементы 14 (на фиг. 1 позицией обозначен один призматический панельный элемент), а также уголковые панельные элементы 15 (на фиг. 1 и фиг. 2 позицией обозначен один уголковый панельный элемент).
Устройство работает следующим образом.
При подаче электрического питания на светодиоды 2 они излучают световые лучи. При этом светодиоды 2, ориентированные нормально к лицевой поверхности панели 1, излучают световые лучи, распространяющиеся в дальнюю зону освещаемого объекта даль относительно места установки светильника, а прочие светодиоды 2 излучают световые лучи, распространяющиеся в ближнюю зону освещаемого объекта относительно места установки светильника.
Таким образом, излучаемые светодиодами 2 световые лучи обеспечивают освещение расположенной под местом установки светильника зоны, размеры и характеристики освещенности которой зависят от выбранного угла наклона групп светодиодов 2 и типов используемых линз.
Так, в частности, светильник (фиг. 1) обеспечивает равномерное освещение прямоугольной области на поверхности земли размером 6×120 м при встречной установке указанных светильников на расстоянии 120 м друг от друга и на высоте 9-12 м над землей, а светильник (фиг. 2) обеспечивает равномерное освещение прямоугольной области на поверхности земли размером 6×60 м при встречной установке указанных светильников на расстоянии 60 м друг от друга и на той же высоте.