СВЕТОДИОДНОЕ ОСВЕТИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Область техники.
Решение относится к светотехнике, а именно, к светодиодным осветительным устройствам, предназначенным для создания, преимущественно, внутреннего освещения.
Предшествующий уровень техники.
Для повышения эргономических показателей осветительные устройства не должны создавать слепящих бликов, резких перепадов яркости поверхности излучения, вызывающих ощущение дискомфорта. Указанный эффект является следствием высокой яркости источника излучения и его малых угловых размеров. Наиболее часто эта проблема решается путем рассеяния излучения с помощью различных средств, чаще всего сочетающих в себе как защитно-декоративные функции, так и функции рассевания света. Другим путем решения указанной проблемы является создание обширной светоизлучающей поверхности, поверхностная яркость которой не вызывает дискомфорта и является достаточной для создания нормируемого уровня освещенности.
Известно использование отраженного светового излучения светодиодов для освещения объектов.
Известны решения, содержащие светодиодные чипы, установленные на периферии обширной светоотражающей поверхности. Оптическая ось источника света направлена под острым углом примерно в середину отражающей поверхности (патент DE 4237107, Wutlich Holding [DE], МПК F21V 5/00; опубликовано 05.05.1994 и патент US 6257737, PHILIPS ELECTRONICS ΝΑ [US], МПК F21S 10/02, опубликован 10.07.2001).
При таком расположении светодиодов освещение поверхности отражателя будет происходить не равномерно, и ослабевать на отдаленных его участках, а значит, яркость отраженного светового потока будет неравномерной. Кроме того, боковое расположение источников излучения ограничивает возможности конструирования осветительных устройств.
Известна светодиодная осветительная система, имеющая источник излучения в виде светодиодов. Оптическая ось источников света направлена под острым углом к отражающей поверхности, имеющей покрытие, содержащее частицы люминофора, преобразующие длину волны отраженного излучения (заявка № WO 2008103379, заявитель CREE INC [US], МПК F21V 7/22; опубликована 28.08.2008).
За счет кластерного расположения светодиодов первичный световой поток в известном решении имеет достаточно равномерную силу света. Однако боковое расположение кластера создает отраженный световой поток, имеющий неравномерную яркость, пропорциональную косинусу угла наклона оптической оси светодиодов к поверхности рефлектора. Кроме того, боковое расположение источников излучения ограничивает возможности использования известного осветительного устройства.
Известен светодиодный светильник, содержащий светодиоды, направленные на рефлектор и позиционированные в потоке отраженного излучения. Для повышения равномерности, отраженный световой поток растрируется системой отражателей (патент US 7520636, KONINKL PHILIPS ELECTRONICS NV [NL], МПК F21V 7/00, опубликован 2009-04-21).
Перераспределение отраженного потока в растровой системе позволяет уменьшить неравномерность яркости, однако дискретные элементы растровой системы создают «бликующие» поверхности, снижающие комфортность освещения. Кроме того, растровая система составляет существенную часть объема известного решения.
В качестве ближайшего аналога выбран патент US 7520636, совпадающий с заявленным изобретением по наибольшему количеству существенных признаков.
Техническим результатом заявленного решения является улучшение равномерности свечения поверхности и уменьшение размеров устройства за счет удвоения хода излучения.
Изобретение характеризуется следующей совокупностью существенных признаков:
Светодиодное осветительное устройство, содержащее светодиоды, направленные на рефлектор и позиционированные с возможностью их облучения потоком отраженного излучения, отличающееся тем, что светодиоды позиционированы на оптически прозрачном рассеивателе, установленном с возможностью его облучения отраженным излучением.
Под «оптически прозрачным рассеивателем» понимается элемент конструкции, внутренняя поверхность которого обращена к рефлектору, а внешняя - является светоизлучающей поверхностью. Этот элемент конструкции выполняет также защитную функцию и предохраняет внутренний объем устройства от негативного влияния окружающей среды. Закрепление светодиодов на оптически прозрачном рассеивателе осуществляется силами адгезии, путем, например, фиксации светодиодной ленты материалом с липким слоем.
Под «рефлектором» понимается поверхность, принадлежащая элементу конструкции, обладающая светоотражающими свойствами.
В качестве дополняющих и/или развивающих признаков следует указать следующие особенности заявленного решения:
- поверхность рефлектора, обладает светорассеивающими свойствами, например, за счет покрытия, содержащего, в частности, частицы люминофора, позволяющие изменять спектральный состав отраженного излучения, при этом форма поверхности рефлектора выбирается в зависимости от решаемой задачи;
- поверхность рефлектора может быть выполнена зеркальной. В этом случае, для выравнивания яркости светового потока, в оптически прозрачный рассеиватель имплантированы средства преобразования длины волны, выполненные в виде частиц люминофора, состав которых выбирается в зависимости от желаемого результирующего светового потока;
- оптически прозрачный рассеиватель может быть плоским или иметь рельефные углубления для линейного или иного упорядоченного расположения светодиодов;
- в качестве источников излучения использованы светодиоды, имеющие цветовую температуру более 7000 К.
Краткое описание чертежей.
Решение поясняется следующими графическими материалами:
на фиг. 1 показано сечение устройства с плоскими рассеивателем и рефлектором;
на фиг. 2 изображено сечение устройства, в котором рефлектор образован комбинацией параболических поверхностей, границы пересечения которых расположены на оси светодиодов (естественно, в пределах технологической точности изготовления);
на фиг. 3 показано изометрическое изображение варианта осветительного устройства, показанного на фиг. 1;
на фиг. 4 показано изометрическое изображение варианта осветительного устройства, показанного на фиг. 2.
Светодиодное осветительное устройство содержит светодиоды 1, размещенные на оптически прозрачном рассеивателе 2. Рефлектор 3 установлен таким образом, чтобы все отраженное от его поверхности излучение направлялось на внутреннюю поверхность рассеивателя 2, в среде которого содержатся частицы люминофора, изменяющие спектр и направление излучения. В этом случае в качестве источника излучения используются светодиоды, цветовая температура которых не менее 7000 К. При этом часть излучения светодиодов из синей части спектра переизлучается в более длинноволновой его области, желаемый спектр которого регулируется составом люминофора.
В другом случае, когда используются белые светодиоды с цветовой температурой менее 6000 К в качестве рассеивателя 2 может быть использовано молочное стекло.
В качестве примера выполнения заявленного решения представлен вариант светодиодного осветительного устройства, в котором рефлектор 3 и оптически прозрачный рассеиватель 2 установлены в корпусе 4, по существу, параллельно (фиг. 1 и 3). В этом случае, белые светодиоды 1, закрепленные с помощью адгезии на поверхности рассеивателя 2, генерируют излучение, которое направляется на противолежащий рефлектор 3, на поверхности которого нанесен матирующий слой (не показан). Рассеянное рефлектором 3 излучение попадает на внутреннюю поверхность рассеивателя 2, меняет свое направление на границе раздела сред, проникает в материал рассеивателя 2, где получает дополнительное рассеяние и излучается с его внешней поверхности. Таким образом, дважды рассеянное излучение имеет равномерную яркость на выходе с поверхности излучения.
В другом варианте (фиг. 2 и 4), рефлектор 3 образован комбинацией поверхностей второго порядка, а оптические оси светодиодов 1, регулярно размещенных на поверхности рассеивателя 2, ориентированы на границу 5 пересечения упомянутых поверхностей второго порядка рефлектора 3. Создаваемое каждым из светодиодов 1 излучение делится примерно пополам на упомянутой границе 5 поверхности рефлектора 3. Отраженное от рефлектора излучение светодиодов 1 перемешивается на внутренней поверхности рассевателя 2, распространяется в его среде, вступает во взаимодействие с частицами люминофора, изменяет длину волны и направление. Выходящий с внешней поверхности рассеивателя 2 световой поток имеет высокую равномерность по всей светоизлучающей поверхности.
Промышленная применимость
Детали и узлы для осветительного устройства могут быть изготовлены известными способами на высокопроизводительном оборудовании. Информации, изложенной в описании, достаточно для понимания специалистом конструкции устройства и принципа его работы.