Узкоградусная оптическая система для светодиода
Владельцы патента RU 2572817:
Акционерное общество "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" (RU)
Изобретение относится к области светотехники, а именно к узкоградусным оптическим осветительным устройствам на основе светодиодов. Техническим результатом является создание унифицированной узкоградусной оптической системы для светодиода, способной сохранять свою осевую силу света при изменении размеров светового тела светодиода. Оптическая система для светодиода содержит держатель системы, асферическую линзу и линзу Френеля, установленные с возможностью изменения расстояния между ними. Технический результат достигается за счет того, что держатель оптической системы выполнен в виде единой монолитной конструкции, удерживающей линзу Френеля и асферическую линзу. Держатель прикреплен к основанию, на котором установлена система. Асферическая линза выполнена в виде параболоида вращения и формирует световой поток в широкий телесный угол вплоть до 60 градусов по уровню 0.1. Расстояние между линзой Френеля и асферической линзой устанавливается при помощи механизма сдвига и определяется шириной светового потока, сформированного асферической линзой. 2 ил.
Изобретение относится к осветительным приборам, а именно к узкоградусным оптическим осветительным устройствам на основе светодиодов.
Известны устройства для фокусировки световых приборов, заключающейся в том, что при фокусировке световых тел, размеры которых соизмеримы, с размерами отражателей, значительно увеличивается угловой размер элементарных отображений, и, как следствие, общая ширина светового пучка всего прибора тоже увеличивается (Трембач В.В. Световые приборы: учеб. для вузов по спец. «Светотехника и источники света» - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1990 - 66 стр.).
Недостатком подобных технических решений является то, что для фокусировки светового тела большого размера необходимо разрабатывать большой отражатель для получения приемлемых световых характеристик.
Известен модульный светодиодный прожектор (патент РФ №2510644 на изобретение от 09.08.2012 г.), содержащий съемные разборные фокусирующие сборки, индивидуальные для каждого светодиода, закрывающие пластины, причем фокусирующие сборки состоят из асферической линзы и держателя на основе из поликарбоната.
Недостатком этого устройства является необходимость переработки размеров и формы фокусирующей линзы при изменении типов или размеров светодиодов из-за жесткой связи формы линзы и светодиода.
Известен прожектор с линзой Френеля с взаимосвязанным изменением расстояния между осветительными элементами (патент РФ №2293250 на изобретение от 21.12.2004 г.), принятый за прототип и содержащий эллиптический отражатель, лампу и, по меньшей мере, одну линзу Френеля, причем расстояние между линзой Френеля и отражателем можно изменять по определенной геометрической функции в зависимости от расстояния между лампой и отражателем, в соответствии с регулируемым углом апертуры, для пучка света, выходящего из прожектора.
Недостатком этого устройства является то, что при больших размерах светового тела световой пучок полностью не собирается во втором фокусе эллиптического отражателя, и, как следствие, применение линзы Френеля становится не эффективно. Кроме того, такая система имеет большие габариты из-за необходимости иметь фокус между линзой Френеля и отражателем.
Целью изобретения является создание унифицированной узкоградусной оптической системы для светодиода, способной сохранять свою осевую силу света при изменении размеров светового тела светодиода.
Указанная цель достигается тем, что конструкция линзы состоит из держателя системы, асферической линзы и линзы Френеля, расстояние между которыми возможно регулировать.
Сущность изобретения заключается в том, что держатель системы выполнен в виде единой монолитной конструкции, удерживающей линзу Френеля и асферическую линзу, при этом держатель крепится к основанию, на которое установлена система, при этом асферическая линза формирует световой поток в широкий телесный угол вплоть до 60 градусов по уровню 0.1, а расстояние между линзой Френеля и асферической линзой устанавливается при помощи механизма сдвига и определяется шириной светового потока, сформированного асферической линзой.
На Фиг. 1 изображен ход лучей через оптическую систему:
1 - асферическая линза,
2 - линза Френеля,
3 - световой поток,
4 - виртуальное продолжение лучей светового потока, попавших на линзу Френеля.
5 - фокус линзы Френеля.
На Фиг. 2 изображен общий вид системы:
6 - светодиод,
7 - механизм сдвига,
8 - держатель системы,
9 - устройство крепления держателя к несущему основанию,
10 - несущее основание.
Оптическая система работает следующим образом:
Асферическая линза 1 формирует световой поток 3 светодиода 6 в широкий угол. Угол излучения выбирается до 60 градусов (более широкий световой поток неэффективно направлять на линзу Френеля) по уровню 0.1 (10% от осевой силы света). Линза Френеля 2 устанавливается на таком расстоянии от асферической линзы 1, что продолжения лучей 4, падающих на ее поверхность, собираются в фокусе линзы Френеля 5. Изначально система настроена под определенный вид светодиода 6. Осевая сила света этой системы является базовой. При изменении типа светодиода 6 ширина потока асферической линзы 1 меняется незначительно, для сохранения параметров оптической системы линзу Френеля 2 необходимо передвинуть в новое положение, что возможно реализовать механизмом сдвига 7. Осевая сила света системы с новым светодиодом выставляются равной осевой силы света системы с эталонным светодиодом. Для уменьшения влияния внешней среды и стабильности параметров системы во время воздействия механических нагрузок используется общий держатель системы 8, который крепится к основанию 10 (например, к печатной плате), на котором установлена система при помощи винтов 9, защелок или клея.
Таким образом, в предлагаемом техническом решении изменение размеров светового тела компенсируется изменением расстояния между асферической линзой и линзой Френеля, и не влияет на изменение осевой силы света системы.
Следовательно, создана унифицированная узкоградусная оптическая система для светодиода, способная сохранять свою осевую силу света при изменении размеров светового тела светодиода.
Оптическая система для светодиода, содержащая держатель системы, асферическую линзу и линзу Френеля, установленные с возможностью изменения расстояния между ними, отличающаяся тем, что держатель системы выполнен в виде единой монолитной конструкции, удерживающей линзу Френеля и асферическую линзу, при этом держатель крепится к основанию, на котором установлена система, при этом асферическая линза формирует световой поток в широкий телесный угол вплоть до 60 градусов по уровню 0.1, а расстояние между линзой Френеля и асферической линзой устанавливается при помощи механизма сдвига и определяется шириной светового потока, сформированного асферической линзой.
