ОСВЕТИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР

Полезная модель относится к светотехнике, а именно к технике освещения и осветительным приборам, в том числе к прожекторам на основе лазерных источников излучения, предназначенным для освещения или подсветки заливающим светом, в том числе белым светом, больших площадей.
Из имеющегося уровня техники известен осветительный прибор на основе лазерных источников света (патент на полезную модель №4584 U1; МПК6 F21V 8/00; опубликовано: 1997.07.16 г.), предназначенный для освещения или подсветки равномерным светом определенной длинной волны. Устройство содержит блок питания, широтно-импульсные модуляторы, источник света, рефлектор, пучок световодов, закрепленных в рефлекторе, зеркало, находящее в фокусе рефлектора напротив пучка световодов, при этом источник света выполнен в виде нескольких лазеров, каждый из которых соединен с рефлектором отдельным световодом. Равномерность светового потока в известном устройстве достигается путем применения нескольких лазерных источников света, широтно-импульсных модуляторов и зеркала.
Недостатком данного устройства является то, что для получения равномерного света необходимо применять несколько источников лазерного излучения, которое дополнительно необходимо подвергнуть модуляции. При этом использование нескольких источников лазерного излучения увеличивают энергопотребление при работе устройства. Кроме того, в заявляемом техническом решении для улучшения равномерности света применяются дополнительные конструктивные элементы, повышающие сложность конструкции - зеркало и рефлектор, за счет которых в общий поток прямого света подмешиваются дополнительные отраженные лучи с наличием разности оптического хода. Дополнительным недостатком также является то, что в представленном техническом решении отсутствует возможность получения на выходе осветительного устройства излучения с длинной волны отличной от длины волны лазерного источника излучения, что ограничивает область его применения.
Задача заявляемой полезной модели заключается в получении осветительного прибора, обеспечивающего равномерное освещение больших площадей при использовании одного лазерного источника излучения.
Технический результат, достигаемый заявленной полезной моделью, заключается в обеспечении отведения избыточного тепла от пластины и предохранение люминофора от перегрева.
Технический результат достигается тем, что осветительный прибор содержит лазерный источник излучения, источник питания, элемент управления лазерного источника излучения, систему фокусировки и ввода излучения в световод, световод и излучатель света, состоящий из отражателя, защитного стекла и пластины с люминофорным покрытием, на которую падает лазерное излучение и за счет применения люминофора, преобразует лазерное излучение в равномерный свет. При этом тыльная сторона пластины с люминофорным покрытием выполнена с элементом охлаждения в виде радиатора с ребрами охлаждения.
Кроме того, в зависимости от области и задач применения заявляемого технического решения в люминофорном покрытии могут быть использованы люминофоры с различным цветом свечения.
При этом, в предпочтительном варианте исполнения в качестве люминофорного покрытия используются люминофоры белого цвета свечения, а предпочтительная длина волны лазерного излучения составляет 450 нм.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 1. представлен вид спереди осветительного прибора, где: 1 - источник питания; 2 - элемент управления лазерного источника излучения; 3 - охладитель лазерного источника излучения; 4 - лазерный источник излучения; 5 - система фокусировки лазерного излучения; 6 - световод; 7 - излучатель света; 8 - пластина с люминофорным покрытием; 9 - отражатель; 10 - защитное стекло.
На фиг. 2. представлен вид слева осветительного прибора, где: 1 - источник питания; 2 - элемент управления лазерного источника излучения; 3 - охладитель лазерного источника излучения; 4 - лазерный источник излучения; 5 - система фокусировки лазерного излучения; 6 - световод; 7 - излучатель света; 8 - пластина с люминофорным покрытием; 9 отражатель; 10 - защитное стекло; 11 - охладитель пластины с люминофорным покрытием.
На фиг. 3 (1) и на фиг. 3 (2). представлены геометрические построения, поясняющие сущность переменных, входящих в формулы (1) и (2) описания, где: d - расстояние от точки выхода лазерного излучения из световода до пластины с люминофорным покрытием по нормали; α=arcsin А, где А - апертура световода; β - угол между нормалью к пластине с люминофорным покрытием и оптической осью выходящего из световода потока лазерного излучения; ly - длина вертикальной оси; lx - длина горизонтальной оси.
Сущность описываемой полезной модели поясняется на фиг. 1 - фиг. 2, на которых схематично показано устройство осветительного прибора.
Как показано на фиг. 1 - фиг. 2 осветительный прибор содержит лазерный источник излучения 4, источник питания 1, элемент управления лазерного источника излучения 2, систему фокусировки и ввода излучения в световод 5, световод 6, закрепленный в излучателе света 7, который состоит из отражателя 9, защитного стекла 10 и пластины с люминофорным покрытием 8 на которую падает лазерное излучение и за счет применения люминофора, преобразует лазерное излучение в равномерный свет.
При этом как показано на фиг. 1 - фиг. 2 лазерный источник излучения 4 может быть выполнен с охладителем 3. В свою очередь, как показано на фиг. 2 тыльная сторона пластины с люминофорным покрытием может быть выполнена с элементом охлаждения 11 в виде радиатора с ребрами охлаждения.
Устройство работает следующим образом.
При включении источника питания 1, им осуществляется преобразование переменного напряжения промышленной сети в постоянное стабилизированное напряжение, предназначенное для питания элемента управления лазерного источника излучения 2, который в свою очередь питает лазерный источник излучения 4 постоянным стабилизированным током. При генерации лазерного излучения в источнике 4 выделяется мощность потерь, которая отводится в окружающую среду в виде тепла охладителем 3. Источник лазерного излучения 4 формирует пучок света с определенными параметрами расхождения пучка в пространстве. Для ввода пучка света в световод 6 используется система фокусировка излучения 5. Световод 6 транспортирует лазерное излучение от источника излучения 4 к излучателю света 7. При этом предпочтительная длина волны лазерного излучения составляет 450 нм.
Излучение, выходя из световода 6 рассеивается под определенным углом, согласно апертуре световода, и формирует пятно лазерного излучения на пластине с люминофорным покрытием 8. При этом в предпочтительном варианте исполнения в качестве люминофорного покрытия используются люминофоры белого цвета свечения.
При этом пятно лазерного излучения представляет собой эллипс, размеры осей которого можно определить по формулам:
где
d - расстояние от точки выхода лазерного излучения из световода до пластины с люминофорным покрытием по нормали;
α=arcsin А, где А - апертура световода;
β - угол между нормалью к пластине с люминофорным покрытием и оптической осью выходящего из световода потока лазерного излучения.
Сущность переменных, входящих в формулы (1) и (2) поясняется геометрическими построениями, представленными на фиг. 3 (1) и фиг. 3 (2).
Далее, люминофор, возбуждаясь под действием лазерного излучения, генерирует белое излучение. Распространение в пространстве потока белого света формируется отражателем 9. При этом защитное стекло 10 предохраняет от повреждения внутренние конструкционные элементы излучателя света 7. В свою очередь охладитель 11 пластины с люминофорным покрытием 8 отводит от нее избыточное тепло, возникающее при преобразовании лазерного излучения в белый свет, предохраняя люминофор от перегрева.
В свою очередь выполнение пластины с люминофорным покрытием с охлаждающим элементом с тыльной стороны пластины позволяет отводить от нее избыточное тепло, возникающее при преобразовании лазерного излучения в свет, предохраняя люминофор от перегрева.