Способ изготовления оптического модуля светодиодного светильника

Способ изготовления оптического модуля светодиодного светильника

Реферат

Изобретение относится к области светотехнического приборостроения и может быть использовано в осветительных приборах, ночных светильниках-бра и других видах осветительных изделий и устройств.

Известен способ изготовления светодиодной лампы (см. И.И. Байнева, Е.Е. Дергачев. Проектирование светодиодной лампы. - Сб. Научн. Трудов: I-й Всероссийский светотехнический форум. Инновационные продукты, материалы, технологии. - Г. Саранск, 14-15 декабря 2011 г., с. 83-84 - аналог), содержащей цоколь, источник тока, радиатор, светодиод-излучатель, рассеиватель полусферической формы.

Наиболее близким техническим решением является способ изготовления оптического модуля светодиодного светильника (см. Сб.научных трудов VII Международной научно-технической конференции «Проблемы и перспективы развития отечественной светотехники, электротехники и энергетики», Саранск, 2009., с. 16-18 - прототип), содержащего источник излучения, полупроводниковый кристалл-излучатель, прозрачный пластмассовый световыводящий элемент, который изготавливают в виде полусферы, причем излучатель устанавливают в центре полусферы и технологически склеивают в единый излучающий элемент.

Недостатком известных способов является то, что у изготовленных оптических модулей светодиодных светильников полезный рассеянный световой поток направлен только в верхнюю полусферу, что ограничивает применение светодиодных светильников во многих практических назначениях.

Задачей изобретения является разработка способа изготовления оптического модуля, в котором устранен указанный недостаток прототипа.

Технический результат, заключающийся в расширении функциональных возможностей изготовленных светодиодных светильников, достигается тем, что в способе изготовления оптического модуля светодиодного светильника, по которому соединяют светодиод и прозрачный световыводящий элемент в единый излучающий элемент, согласно настоящему изобретению световыводящий элемент изготавливают в форме поверхности второго порядка с двумя фокальными плоскостями, на поверхность и основание световыводящего элемента наносят зеркальное покрытие, за исключением двух фокальных плоскостей, причем в одной фокальной плоскости устанавливают светодиод с возможностью многократного внутреннего отражения световых лучей от поверхности и основания световыводящего элемента, а также концентрирования светового потока в другой фокальной плоскости световыводящего элемента и освещения рабочей поверхности расходящимся световым пучком при его выходе из другой фокальной плоскости световыводящего элемента.

При этом световыводящий элемент может быть изготовлен в форме полуэллипсоида.

Таким образом, отличием предлагаемого изобретения является то, что световыводящий элемент светодиодного светильника изготавливают в форме элемента поверхности вращения второго порядка, например полуэллипсоида, имеющего две фокальные плоскости, в одной из которых устанавливают светодиод, при этом через вторую фокальную плоскость выводится полезный световой поток.

На поверхность полуэллипсоида и его основание наносят зеркальное покрытие.

На основании полуэллипсоида в собственно фокальных плоскостях оставляют элементарные площадки без зеркального покрытия.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлен оптический модуль светодиодного светильника, изготовленный согласно предлагаемому способу.

Цифрами на чертеже обозначены:

1 - прозрачный световыводящий элемент,

2 - светодиод (светодиодный кристалл-излучатель),

3 - освещаемая рабочая поверхность,

4 - зеркальное покрытие (на чертеже условно показано утолщенным),

ƒ₁ и ƒ₂ - фокальные плоскости,

S₁ и S₂ - площадки основания световыводящего элемента 1 без зеркального покрытия.

Согласно способу изготовления оптического модуля светодиодного светильника светодиод 2 и прозрачный световыводящий элемент 1 соединяют в единый излучающий элемент.

Отличием предлагаемого способа изготовления является то, что световыводящий элемент 1 изготавливают в форме поверхности вращения второго порядка, имеющей две фокальные плоскости ƒ₁ и ƒ₂, при этом на поверхность и основание световыводящего элемента 1 наносят зеркальное покрытие 4, за исключением фокальных плоскостей ƒ₁ и ƒ₂, причем в одной фокальной плоскости ƒ₁ устанавливают светодиод 2 с возможностью многократного внутреннего отражения световых лучей от поверхности и основания световыводящего элемента 1, концентрирования светового потока в другой фокальной плоскости ƒ₂ световыводящего элемента 1 и освещения рабочей поверхности 3 расходящимся световым пучком при его выходе из другой фокальной плоскости ƒ₂ световыводящего элемента 1.

При этом световыводящий элемент 1 может быть изготовлен в форме полуэллипсоида.

Таким образом, при нанесении зеркального покрытия 4 на плоское основание световыводящего элемента 1 в областях ƒ₁ и ƒ₂ оставляют площадки S₁ и S₂ без зеркального покрытия 4. Эти площадки необходимы для ввода светового потока от светодиода 2 и вывода светового потока для освещения рабочей поверхности 3, как изображено на фиг. 1.

Пример конкретного исполнения

Оптический модуль светодиодного светильника изготовлен из оптического стекла крон К-8, с показателем преломления n=1.52, в форме полуэллипсоида с основанием в виде эллипса с диаметрами большой полуоси, равной а=60 мм, и малой полуоси, равной b=20 мм. Зеркальное покрытие изготовлено из алюминия и нанесено в вакуумной установке типа ВУ-1А при давлении в камере 10^-5 мм рт.ст. Толщина зеркального покрытия составила 1 мкм. В качестве источника света использовался светодиод видимого диапазона излучения типа АЛ-107. На выходе оптического модуля величина светового потока в единицах освещенности в фокальной точке составила 10^-4 лк. При мощности излучения светодиода 300 мвт.

Принцип действия оптического модуля светодиодного светильника, изготовленного согласно предлагаемому способу, состоит в следующем.

Световые лучи, исходящие от светодиода 1, установленного в фокальной плоскости ƒ₁, достигают поверхности световыводящего элемента 1 (полуэллипсоида) и после отражения от нее достигают плоского основания световыводящего элемента 1. Претерпев многократные отражения, световые лучи за счет основного свойства полуэллипсоида, соберутся во второй фокальной плоскости ƒ₂, из которой выходят расходящимся пучком, освещая рабочую поверхность 3.

Для увеличения светотехнических параметров светодиодного светильника на поверхность световыводящего элемента 1 и его основание нанесено зеркальное покрытие 4. В случае, если световыводящий элемент 1 изготовлен из оптического стекла, например К-8, ЛК-5, кварца и др., то на поверхности наносят интерференционное покрытие, коэффициент отражения которого близок к единице.

Оптический модуль светодиодного светильника, изготовленный согласно предлагаемому способу, может быть применен в качестве точечного источника света в спектральных приборах, в светотехнических устройствах для наблюдения дисперсии и дифракции при оснащении модуля в выходной плоскости различными оптическими насадками.

Светосила оптического модуля определяется яркостью сфокусированного светового потока в объеме точечного изображения источника света, что является существенным преимуществом по сравнению с аналогами и прототипом.

Использование предлагаемого изобретения позволит расширить функциональные возможности светодиодных светильников, изготовленных согласно предлагаемому способу.

1. Способ изготовления оптического модуля светодиодного светильника, по которому соединяют светодиод и прозрачный световыводящий элемент в единый излучающий элемент, отличающийся тем, что световыводящий элемент изготавливают в форме поверхности второго порядка с двумя фокальными плоскостями, на поверхность и основание световыводящего элемента наносят зеркальное покрытие, за исключением двух фокальных плоскостей, причем в одной фокальной плоскости устанавливают светодиод с возможностью многократного внутреннего отражения световых лучей от поверхности и основания световыводящего элемента, а также концентрирования светового потока в другой фокальной плоскости световыводящего элемента и освещения рабочей поверхности расходящимся световым пучком при его выходе из другой фокальной плоскости световыводящего элемента.

2. Способ изготовления оптического модуля светодиодного светильника по п. 1, отличающийся тем, что световыводящий элемент изготавливают в форме полуэллипсоида.