Плоский светодиодный осветитель с широким диапазоном мощностей света и внутренней подсветкой
FLAT LED ILLUMINATOR WITH WIDE RANGE OF LIGHT POWER AND INTERNAL ILLUMINATION

Область техники
Изобретение относится к светотехнике, а именно к осветительным устройствам на основе световода с торцевой засветкой, которые могут быть использованы для общего или местного освещения, а также для создания декоративных, дизайнерских и рекламных световых панелей.
Известный уровень техники
Плоские осветители, как правило, работают на принципе Edge Lighting (торцовой засветки) с наружной засветкой торцов световода. Существуют конструкции осветителей, в которых засветка световода производится через внутренние торцы отверстия. По первому варианту выпускается большое количество светодиодных панелей с засветкой одной, двух или четырех сторон осветителя, как правило, такие панели выпускают осветители с внешним источником питания (ИП). Однако, компания «Дисплейные системы» (Российская Федерация, 105484, Москва, 16-Парковая ул., д. 26) выпускает такие панели с тонкопрофильным ИП, встроенным в тонкопрофильное обрамление. Недостатком таких панелей являются затруднительность изготовления панелей больших размеров и в то же время неправильной формы, отличающейся от прямоугольной, и наличие большого количества светодиодов на весьма протяженной печатной плате, которая должна быть размещена по периметру осветителя.
В настоящем изобретении представлены различные варианты осветителей с внутренней подсветкой в торец круглого отверстия в световоде. Такой метод позволяет существенно снизить число светодиодов и размеры печатной платы, на которой они расположены, а также создавать осветители различной формы. При этом в осветителях большого размера может быть один или более отверстий в световоде, через торцы которых распространяется свет от светодиодов.
Раскрытие сущности изобретения
Суть изобретения состоит в том, что световоды устанавливаются на большом плоском радиаторе, который располагается на плоскости или вблизи плоскости световода, противоположной плоскости излучения осветителя. Из-за этого его размеры могут быть весьма значительны, что позволяет создавать осветители с мощностью до нескольких сотен ватт, весьма значительного размера, вплоть до размеров потолка комнаты, зала.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показан вариант осветителя с внутренней подсветкой.
На фиг. 2 показан осветитель аналогичный фиг. 1, но с прикрепленными к нему корпусом 1, 2.
На фиг. 3 показан осветитель с двумя световодами 7, 28 и двумя печатными платами 6.26 с двумя группами светодиодов.
На фиг. 4 показан осветитель аналогичный фиг. 3, но с цокольным корпусом включающим в себя источник питания (драйвер).
На фиг. 5 показан осветитель, в котором радиатор 3 выполнен абсолютно плоским.
На фиг. 6 показана конструкция осветителя, мощность которого может быть очень большой, а размеры - несколько квадратных метров.
На фиг. 7 показан осветитель, аналогичный рис. 6, но с двумя группами светодиодов.
На фиг. 8 и 9 показаны осветители с одной (фиг. 8) и двумя (фиг. 9) световодами.
На фиг. 10 показан осветитель с двумя световодами и двумя группами светодиодов, к которому прикреплен корпус с цоколем и источником питания.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 показан вариант осветителя с внутренней подсветкой. Основой указанного осветителя является алюминиевый радиатор 3, имеющий выдавку в виде цилиндра, на котором расположена печатная плата 6 со светодиодами. Светодиоды светят в торец световода 7, на котором на одной плоскости расположен рассеиватель 8, а на другой плоскости отражатель 5. Шайба 4 выполняет роль отражателя и также определяет расстояние радиатора 3 до световода 7, зазор между ними определяет возможность рассеивания тепла от радиатора со стороны световода. Другая плоскость радиатора 3 свободна и рассеивает тепло от светодиодов со всей поверхности. Втулка 21 скрепляет всю конструкцию с помощью винта 25 гайки 22 и шайбы 4. По периметру осветителя расположен силиконовый отражатель 11 белого цвета. Также по периметру осветитель весь пакет крепится тремя заклепками 9, расположенными под 120° друг к другу. Осветительной плоскостью является вся поверхность осветителя за исключением круга, ограниченного печатной платой 6 со светодиодами (эта плоскость не излучает свет). Отгибы 29 в радиаторе также расположены под 120° и служат для создания зазора между потолком и радиатором, если осветитель плотно прижат к потолку. Мощность осветителя ограничивается диаметром выдавки в радиаторе, количеством размещаемых светодиодов, их мощностью и возможностями отвода тепла от светодиодов.
На фиг. 2 показан осветитель аналогичный фиг. 1, но с прикрепленным к нему корпусом 1, 2, в котором установлена плата источника питания 14 и цоколь 10 (аналог GU-10, но может быть любой другой, Е27 и др.). Пружины 13 служат для крепления осветителя в отверстии потолка.
На фиг. 3 показан осветитель с двумя световодами 7, 28 и двумя печатными платами 6, 26 с двумя группами светодиодов (может быть одна плата, тогда внутренняя группа светодиодов располагается на обратной стороне платы 6). В данном варианте неосвещенная зона на осветителе будет в виде кольца между платами светодиодов (достаточно незаметна), а также в виде кольца под шайбой 15.
На фиг. 4 показан осветитель аналогичный фиг. 3, но с цокольным корпусом, включающим в себя источник питания (драйвер).
Недостатком конструкций показанных на фиг. 1 и 4 является то, что светодиоды располагаются на печатной плате, которая облегает цилиндр выдавки радиатора, между ними может образоваться зазор увеличивающий тепловое сопротивление в зоне контакта, в результате чего уменьшается эффективность отвода тепла радиатором.
На фиг. 5 показан осветитель, в котором радиатор 3 выполнен абсолютно плоским и одновременно является печатной платой для светодиодов, которые расположены по кругу, свет от светодиодов идет перпендикулярно к световоду 7 и параллельно плоскости его торца в отверстии и разворачивается на 90° направляясь в торец световода втулкой 15, конусная грань которой является зеркальной, а материал самой втулки может быть полупрозрачным или непрозрачным для света светодиода. В первом случае зона осветителя, с которой не излучается свет, может быть ограничена кругом с диаметром равным головке винта, а во втором случае кругом с диаметром втулки. Вполне очевидно, что при увеличении диаметра круга, на котором располагаются светодиоды, диаметр центрального не излучающего свет круга будет увеличиваться, поэтому если это неприемлемо, то мощность осветителя ограничена.
На фиг. 6 показана конструкция осветителя, мощность которого может быть очень большой, а размеры - несколько квадратных метров. В данной конструкции, также как на черт. 5 плоский радиатор 3, который одновременно может быть печатной платой для установки светодиодов по кругу, но, в отличии от рис. 5 в нем имеются два световода 7 и 16, которые освещаются одной группой светодиодов через призму с двумя гранями, располагаемыми по углом 45° к плоскости ортогональной корпусу световода. Указанные грани кольцевой призмы направляют свет от световода в наружный торец внутреннего световода и во внутренний торец наружного световода. Распределение светового потока между световодами зависит от расположения вершины двухсторонней призмы относительно излучающей поверхности световода, при этом для получения равномерного излучения светового потока с поверхности осветителя должно выдерживаться соотношение:
1
2
1
2
S/S=F/F, где:
1
2
S и S площади световодов 1 и 2,
1
2
F и F - световые потоки, попадающие в световод 1 и 2.
Вполне очевидно, что увеличивая диаметр, на котором располагаются светодиоды, мы можем увеличивать их количество и мощность светодиодов и осветителя.
Темной зоны в этом случае может вообще не быть в зависимости от прозрачности фасонной втулки - призмы 4.1, а при ее непрозрачности, темная зона будет в виде кольца определенного диаметрами втулки 15 (наружный и внутренний диаметры втулки).
На фиг. 7 показан осветитель, аналогичный черт. 6, но с двумя группами светодиодов, при этом каждая из групп в виде колец, расположена напротив одной из граней призмы, то есть каждая группа светодиодов освещает торец своего световода.
На фиг. 8 и 9 показаны осветители с одной (фиг. 8) и двумя (фиг. 9) световодами, к которым прикреплен корпус 1, 2 с цоколем 10 и источником питания 14 для непосредственного крепления на потолке с помощью пружины 13.
На фиг. 10 показан осветитель с двумя световодами и двумя группами светодиодов, к которому прикреплен корпус с цоколем и источником питания.
Очевидно, что может быть еще серия комбинаций, поскольку данные осветители могут быть как встраиваемые в отверстие в потолке, так и подвесные. В первом случае, они могут быть прямой заменой Spot - осветителям при высоте потолка не более 6 метров. В случае подвесного варианта источник питания может быть как внешний, так и внутренний, в последнем случае, он может располагаться внутри круга со светодиодами непосредственно на радиаторе.
Данные осветители в случае подвесного варианта могут иметь освещение как вниз, так и вниз и вверх, при этом радиатор может заменять (иметь функции) отражателя, а те места световода, которые незащищены отражателем будут излучать свет вверх (к потолку).
При наличии двух и более групп светодиодов, каждая группа может управляться отдельно, иметь различные цвета. Количество световодов и групп светодиодов ограничено только размерами, при этом все эти группы могут располагаться на одном или нескольких плоских радиаторах.
Возможно построение на этих принципах декоративно-осветительных устройств, в которых базой может являться алюминиевый радиатор-отражатель, на нем кольцами располагаются светодиоды, а световоды в виде уменьшающихся колец располагаются между кольцами светодиодов, а между этими кольцами имеются кольцевые призмы (односторонние или двухсторонние) при этом управление группами светодиодов производится по нужному заказу по цвету и интенсивности излучения.
Отдельные кольцевые световоды могут быть не только классическими, но представлять собой многоугольники и другие фигуры не обязательно однородные, но фигуры световодов, призм и расположение светодиодов должно сохраняться одинаковым в пределах одной группы (световод, призма, фигура по которой расположены светодиоды).
Декоративная панель, состоящая из нескольких фигур (одна в одной на одной плоскости) может быть собрана в виде многослойной структуры (радиатор отражатель, световод, рассеиватель) и закреплены по периметру и в центре. Между светодиодами, независимо от формы располагаются призмы, напротив которых на радиаторе расположены светодиоды, форма периметра установки которых повторяет форму призм и световодов.
В отличие от таких же декоративных панелей на просвет данные конструкции отличаются в несколько раз меньшим количеством светодиодов, плоской конструкцией и отсутствием характерных для осветительных систем на просвет - точек плохо влияющих на зрение.
При изготовлении больших по площади осветительных систем, в них устанавливаются более одного комплекта (радиатор, светодиоды, призма) на едином световоде, в котором имеется более одного отверстий с единым отражателем и рассеивателем. Например, на листе 2 м установлено 2 комплекта в 2-х отверстиях.