Световой прибор

Световой прибор

Реферат

Техническое решение относится к светотехнике, в частности к световым приборам прожекторного типа. Оно может быть использовано при разработке подводных световых приборов, а также автомобильных фар и прожекторов иных средств передвижения.

Общее требование, предъявляемое к любому световому прибору - максимальный коэффициент полезного действия (КПД), равный отношению светового потока в формируемом световом пучке к полному световому потоку источника излучения. В ряде случаев эффективность использования светового прибора в значительной степени определяется его возможностью оперативно изменять угол формирования светового пучка (угол рассеяния), направление оси светового пучка, а также распределение силы света по углу рассеяния. Для повышения надежности и увеличения срока службы световых приборов требуется резервирование источника света.

Известен световой прибор по патенту РФ на изобретение №2149307, который обеспечивает возможность изменять во время эксплуатации как угол рассеяния, так и направление оси формируемого светового пучка. В световом приборе по этому патенту угол рассеяния можно изменять за счет введения различных комбинаций линз в ход лучей оптической системы прибора. Изменение направления оси светового пучка, формируемого световым прибором, достигается поворотом упомянутой комбинации линз, установленных в ходе лучей оптической системы, совместно с плоским зеркалом, обеспечивающим излом оптической оси эллипсоидного отражателя на 90°.

Увеличение срока службы светового прибора по патенту РФ на изобретение №.2149307 достигается включением резервного источника света и введением его совместно с отражателями в ход лучей оптической системы прибора.

Недостатком известного устройства являются его массогабаритные характеристики, а также наличие подвижных, дистанционно управляемых оптических элементов, снижающих надежность светового прибора.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа к заявляемому прибору, является подводный световой прибор (Патент РФ №87239), содержащий источник излучения в виде кластеров светодиодных ламп, оптические элементы формирования светового пучка в виде вторичной оптики и защитное стекло. Этот световой прибор позволяет изменять угол рассеяния света (светового потока) при изменении вторичной оптики в процессе сборки прибора. Кроме того, изменением величины тока, протекающего через светодиодные лампы, можно изменять величину светового потока светового прибора.

Описанный прототип не позволяет в процессе его эксплуатации оперативно изменять как относительное распределение силы света по углу рассеяния (угол рассеяния), так и направление формируемого светового пучка, что снижает его функциональные возможности.

Техническим результатом заявляемого технического решения является возможность оперативного изменения угла рассеяния и направления формируемого светового пучка, распределения силы света по углу рассеяния, а значит расширение функциональных возможностей устройства и сфер его применения.

Это достигается тем, что световой прибор, содержащий светодиодные лампы в качестве источника света, вторичную оптику, необходимую для формирования угла рассеяния светодиодных ламп и защитное стекло, отличается тем, что светодиодные лампы установлены с коллимационной вторичной оптикой, оптические оси которых пространственно расположены под различными углами к оптической оси светового прибора, при этом не менее двух групп светодиодных ламп подключены к источнику питания параллельно.

Заявленная совокупность элементов и связей позволяет достигнуть

поставленного технического результата за счет использования коллимационной вторичной оптики, формирующей световой поток каждого светодиода в пределах малого угла рассеяния (телесного угла) и расположения этих светодиодов с коллимационной вторичной оптикой под различными углами к оптической оси светового прибора для формирования необходимого распределения силы света в пределах заданного угла рассеяния прибора. Параллельное включение групп светодиодных ламп к источнику питания позволяет в процессе эксплуатации формировать заданное распределение силы света прибора по углу рассеяния в пространстве включением соответствующих комбинаций групп светодиодных ламп, а также изменением тока, протекающего в соответствующих комбинациях групп светодиодных ламп. Минимальные габариты и технологичность светового прибора достигаются за счет равномерного расположения светодиодных ламп с коллимационной оптикой на окружностях, концентричных оси светового прибора, и углов наклона светодиодных ламп, при которых их оптические оси пересекают оптическую ось светового прибора в области центра его защитного стекла.

При изучении известных технических решений в данной области техники совокупность признаков, отличающих заявляемый объект, не была выявлена. Данное решение отличается от известных.

Заявленное решение может быть реализовано на современных материалах и элементах, поэтому оно является промышленно применимым. В световом приборе могут быть использованы полупроводниковые светодиодные лампы Cree^R XLamp^TM в конструктивном исполнении кластеров XLD-AC-007 со вторичной оптикой Polymer Optics. В качестве источников питания кластеров XLD-AC-007 могут быть использованы драйверы XLD-PS-001.

На чертеже изображена оптическая схема варианта исполнения предлагаемого светового прибора. На схеме обозначены:

1 - кластер из светодиодных ламп;

2 - коллимационная вторичная оптика;

3 - защитное стекло.

Предлагаемый вариант устройства содержит источник света в виде 18 кластеров 1 светодиодных ламп, соответствующую коллимационную вторичную оптику 2 с узким углом рассеяния 2β и защитное стекло 3. Кластеры 1 с коллимационной вторичной оптикой 2 расположены равномерно на двух окружностях, концентричных оси светового прибора, а оптические оси кластеров со вторичной оптикой наклонены под углами α₁ и α_max к оптической оси светового прибора. В этом случае максимальный угол рассеяния светового прибора 2β_{СП mах} определяется зависимостью

2β_{СП max}≈2α _max+2β

Устройство работает следующим образом. Изменение распределения силы света по углу рассеяния светового прибора в процессе его эксплуатации может осуществляться:

- включением различных сочетаний групп кластеров светодиодов;

- изменением тока в различных группах кластеров светодиодов. В этом случае при раздельном включении каждого кластера можно изменять в максимальных пределах как угол рассеяния светового прибора - от 2β_{СП max} до 2β, - так и направление оси светового пучка прибора в пределах от 0 до α_max относительно оси светового прибора. Это будет проявляться в изменении формы, расположения и распределении освещенности светового пятна, формируемого световым прибором.

Надежность предлагаемого устройства определяется отсутствием подвижных оптических элементов, сроком службы светодиодных ламп (50000 часов по данным производителя) и параллельным включением групп кластеров, обеспечивающим функционирование устройства при выходе из строя одного кластера.

Равномерное и симметричное расположения кластеров светодиодов и вторичной оптики, оптические оси которых пересекают оптическую ось светового прибора в области центра его защитного стекла, обеспечивают минимальные габариты защитного стекла и светового прибора.

Использование кластеров светодиодов (светоотдача до 90 лм/Вт) с соответствующей вторичной оптикой обеспечивают максимальный КПД светового прибора и технологичность его изготовления.

Изготовлен и испытан макет предлагаемого устройства, подтвердивший эффективность оперативного изменения угла рассеяния и направления формируемого светового пучка, а также распределения силы света по углу рассеяния.

1. Световой прибор, содержащий светодиодные лампы в качестве источника света, вторичную оптику, необходимую для формирования угла рассеяния светодиодных ламп, и защитное стекло, отличающийся тем, что светодиодные лампы установлены с коллимационной вторичной оптикой, оптические оси которых пространственно расположены под различными углами к оптической оси светового прибора, при этом не менее двух групп светодиодных ламп подключены к источнику питания параллельно, а источник питания выполнен с возможностью включения различных сочетаний групп светодиодных ламп и регулировки тока в указанных группах.

2. Световой прибор по п.1, отличающийся тем, светодиодные лампы с коллимационной вторичной оптикой расположены равномерно на окружностях, концентричных оси светового прибора, а оптические оси светодиодных лампы с коллимационной вторичной оптикой пересекают оптическую ось светового прибора в области центра его защитного стекла.

3. Световой прибор по п.1, отличающийся тем, что в качестве светодиодных ламп использованы кластеры из светодиодных ламп и соответствующая им коллимационная вторичная оптика.