Отражатель светотехнический

 

Изобретение относится к конструкции светотехнического отражателя и может найти применение в транспортных сигнальных огнях и светофорах. Цель изобретения - повышение КПД отражателя. Отражатель состоит из выполненных на общем несущем слое призм полного внутреннего отражения , имеет лицевую поверхность 1, образованную входными 3 и выходными 4 преломляющими гранями, и тыльную поверхность 2, образованную гранями 6 полного внутреннего отражения под углами, близкими к предельному, и соединительными гранями 5. В основном варианте конструкции отражателя и светосигнальных приборов, в которых он используется, грани 5 параллельны граням 4 и освещающим отражатель лучей 7, а грани 3 и 6 расположены таким образом, что лучи 8 Френелевского отражения лучей 7 от граней 3 параллельны основному потоку лучей 7, претерпевших последовательно преломление, отражение и преломление на гранях 3, 6 и 4 соответственно . Применение отражателя обеспечивает высокую контрастность световых сигналов в светлое время суток и отсутствие слепимости в темное время суток. 2 з. п ф-лы, 3 ил. С/) VI VI 00 N СО CRi/i.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s F 21 V 7/00

OPt Q пиентнь ИБЯ1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4330427/12 (22) 19.11.87 (46) 30.11.92, Бюл, ¹ 44 (71) Научно-исследовательский и экспериментальный институт эвтотракторного электрооборудования и автоприборов (72) Е, Ф. Решетин (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1546785, кл. F 21 V 7/06, 1987. (54) ОТРАЖАТЕЛЬ СВЕТОТЕХНИ4ЕСКИЙ (57) Изобретение относится к конструкции светотехнического отражателя и может найти применение в транспортных сигнальных огнях и светофорах. Цель изобретения — повышение КПД отражателя, Отражатель состоит из выполненных на общем несущем слое призм полного внутреннего отражения, имеет лицевую поверхность 1, образованную входными 3 и выходными 4

„„SU ÄÄ 1778434А1 преломляющими гранями, и тыльную поверхность 2, образованную гранями 6 полного внутреннего отражения под углами, близкими к предельному, и соединительными гранями 5. В основном варианте конструкции отражателя и светосигнальных приборов, в которых он используется, грани 5 параллельны граням 4 и освещающим отражатель лучей 7, а грани 3 и 6 расположены таким образом, что лучи 8 Френелевского отраже ния лучей 7 от граней 3 параллельны основному потоку лучей 7, претерпевших последовательно преломление, отражение и преломление на гранях 3, 6 и 4 соответственно. Применение отражателя обеспечивает высокую контрастность световых сигналов в светлое время суток и отсутствие слепимости в темное время суток. 2 з. и ф-лы, 3 ил. с

1778434

Гп sin (y — y) = cos (0+д)

n sin (у — 0) =cos 2 (О+ ), (1) где и — показатель преломления материала отражателя, а параметр у, имеющий смысл угла падения (и отражения) светового луча от грани 6, если на входную грань 3 он падает параллельно выходной грани 4, лежит в пределах

45 ) y > arcsin = о 1 и (2) Изобретение относится к оптике и может быть использовано в световых приборах направленного действия, в частности в светосигнальных огнях транспортных средств и в светофорах.

Цель изобретения — повышение КПД отражателя путем увеличения коэффициента использования светового потока падающего на отражатель излучения при углах отражения, близких к предельному углу полного внутреннего отражения.

Нэ фиг. 1 показан профиль отражателя и ход лучей в нем при оптимальном его использовании; на фиг. 2 — отражатель с коническим несущим слоем, использованный в контрастном фонаре; на фиг. 3 — отражатель с плоским несущим слоем, использованный для увеличения светящей поверхности и уменьшения (слепящей) среднегабаритной яркости фонаря.

Отражатель, профиль которого показан на фиг. 1, представляет собой цельнопрессованную деталь иэ прозрачной оптической пластмассы произвольного цвета, имеющую лицевую преломляющую поверхность

1 и тыльную отражающую поверхность 2, Лицевая поверхность 1 состоит из входных

3 и выходных 4 преломляющих граней, тыльная поверхность 2 — иэ соединительных граней 5 и граней 6 полного внутреннего отражения. Грани 3 и 4 поверхности 1, также как и грани 5 и 6 поверхности 2, образуют, пересекаясь, тупые вогнутые и выпуклые двугранные углы. Острый угол между гранями 5 и 4 всегда меньше, чем между гранями 5 и 3, в частности, он может быть равен нулю; острый угол между гранями 6 и меньше острого угла между гранями

6 и 4. Предпочтительны следующие варианты.

Вариант 1: грани 5 и 4 параллельны, Вариант 2. углы д и Оудовлетворяют уравнению

В частности, возможен случай выбора параметра у равным предельному углу полного внутреннего отражения

1 у = arcsin —, n (3) 50 ной грани 4 Ь

2d и. cos у— и может составлять лишь часть общей ширины S грани 4, при этом соединительная грань 5 параллельна грани 4.

В оптимальном режиме использования, 55 т.е, при освещении параллельно граням 4, отражатель, профиль которого удовлетворяет уравнению (1), работает следующим образом, Лучи 7 преломляются гранями 3, отражаются под углом у гранями 6 и, прелоВарианты 1 и 2 могут быть объединены в одном отражателе, что и отображено на

10 фиг. 1, Параллельность граней 5 и 4 оптимальна с точки зрения просвечиваемости отра, жателя в лучах внешней засветки, но она может быть нарушена, например, в пользу

15 дополнительного уменьшения материалоемкости.

Выполнение уравнения (1) обеспечивает при освещении отражателя в направлении, параллельном выходным граням 4, 20 отражение от граней 3 (Френелевское) в направлении, строго параллельном лучам, претерпевшим последовательно преломление, отражение и преломление на.гранях 3, 6 и 4 соответственно (угол p = р на фиг; 1).

При нарушении соотношений (1) и том же направлении освещения угол ф Ф р, но разность(p — p) может оставаться в преде1 лах полезного угла рассеяния прибора, в

30 котором используется отражатель.

В частном случае показателя преломления n=1,5 соотношения (1) и (3) выполняются при 0=24,4, у =7,3, y=41,8

Согласование апертур граней 3, 6, 4 on35 ределяется кроме углов у и 0 взаиморасположением и относительными размерами этих граней. Рабочая зона отражающей грани 6 при освещении входной грани 3 по всей ее поверхности параллельно выходной гра40 ни 4 является основанием равнобедренного треугольника с углом 2у при вершине, расположенной на пересечении граней 3 и 4 и равна c= 2щ y d, где d — высота треуголь- ника (фиг. 1), Рабочая зона входной грани 3

45 (при оговоренном направлении освещения) совпадает с полной шириной грани 3 и равна a2d

; рабочая зона выход1778434

15

25

35

55 мившись на гранях 4, выходят под углом

p = 2 (0 + r ) к первоначальному направлению. В том же направлении p = p идет

1 луч 8, испытавший Френелевское отражение от грани 3, которое в силу этого не может квалифицироваться как потери.

При использовании отражателя в указанном режиме интегральный коэффициент отражения благодаря стопроцентному использованию светового потока и исключению Френелевских потерь на гранях 3 и их уменьшению на гранях 4 достигает в случае достаточно прозрачного материала

95 7ь.

На фиг. 2 и 3 показаны схемы приборов, в которых применяется отражатель, Изображенный на фиг. 2 светосигнальный прибор с осью ОО содержит источник света 9 в его фокусе F, кольцевую собирающую линзу

10 с тем же фокусом F и оптической осью FQ, проходящей под углом <р к ее оси симметрии

ОО и предлагаемый отражатель 11, выпол-! ненный на коническом несущем слое так, что его выходные грани 4 паоаллельны оптической оси FQ линзы. Отражатель 11 направляет лучи 7 и 8 источника 9, преломленные линзой 10 и отраженные гранями 6 и 3 соответственно, параллельно оси

ОО прибора. Лучи внешней засветки 12, падающие под большими углами к несущей поверхности отражателя 11, просвечивают на черный корпус 13 прибора; лучи засветки

12, падающие под малыми углами, отражаются в сторону слепого отверстия в отражателе и также поглощаются стенками корпуса 13. Таким образом, устраняется фантом — эффект и улучшается контрастность сигналов.

В приборе по фиг. 2 площадь отражателя (и выходного отверстия прибора) минимизирована тем, что ширина рабочей зоны каждой выходной грани 4 равна полной ширине этой грани. Напротив, в устройстве по фиг. 3 реализована возможность неограниченного увеличения дистанции между смежными отражающими гранями

6 путем увеличения соединительных граней 5 и нерабочих участков граней 4 без потерь на них света, чем достигается уменьшение среднегабаритной яркости выходного отверстия (совмещенного с рассеивателем 14) прибора по сравнению с яркостью коллиматора 10, освещающего отражатель 11. Здесь преследуется цель уменьшения слепящего действия светосигнального устройства на малых расстояниях наблюдения без. ухудшения заметности сигналов с дальних расстояний, Отражатель 11 по фиг. 3 выполнен на плоском несущем слое и имеет вид пр- 1, угольной пластины, ширин» ко арой р она диаметру коллиматора 10, а длина произ вольно велика за счет граней 5, Малы . призматические углы (t) и О) предлагаемого отражателя позволяют уменьшить блики внешней засветки (лучамл 12), благодаря чему улучшается распознаваемость световых сигналов в дневное время.

Светотехнический отражатель обьединяет в себе ряд полезных свойств. которые в известных (преимущественно катадиоптрических) отражателях могут быть реализованы лишь по отдельности;— высокий коэффициент отражения светового потока, что может быть использовано для увеличения КПД световых приборов; возможность существенного увеличения поперечных размеров светового пучка, что может быть использовано для увеличения светового отверстия прибора с одновременным уменьшением его слепящей яркости без уменьшения силы света (фиг. 3); просвечиваемость в лучах внешней засветки, что упрощает проектирование антифантомных световых приборов (фиг, 2, 3); небольшая материалоемкость на единицу площади отражателя и технологичность литья из пластмассы (за счет малости выступов над средним уровнем несущего слоя) обеспечивают экономичность изделия в производстве, Формула изобретения

1. Отражатель светотехнический, выполненный в виде оптического элемента из прозрачного материала, включающий лицевую преломляющую поверхность, состоящую из чередующихся входных и выходных граней, образующих между собой тупые углы, и тыльную поверхность полного внутреннего отражения, отличающийся тем, что, с целью увеличения КПД, тыльная поверхность отражателя выполнена ступенчатой в виде чередующихся отражающих и соединительных граней, при этом соединительные грани образуют с входными гранями угол больший, чем с выходными, а число отражающих граней совпадает с числом входных граней лицевой поверхности.

2. Отражатель по и. 1, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что соединительные грани размещены параллельно выходным граням.

3. Отражатель по пп. 1 и 2, о т л и ч а юшийся тем, что углы между гранями удовлетворяют следующим уравнениям

1778434 и и  — углы, образованные отражающими гранями с входными и выходными гранями соответственно; у — константа, определяемая неравенст5 вом

45» и sin (y — у) =- cos (О+ у ); п sin (y — 0 ) = cos 2 (О + g ), где n — показатель преломления материала отражателя; ) Составитель И,Зайцев

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор З.Салка

Редактор Е.Павлова ) Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4178 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5