Осветительное устройство

Изобретение относится к области светотехники и предназначено для использования в качестве осветительного прибора в офисных торговых, спортивных, производственных и других помещениях. Заявлено осветительное устройство, содержащее несущую поверхность с установленными на ней источниками излучения, характеризуемыми индикатрисой их излучения, и отражающую поверхность, формирующие создаваемый ими итоговый световой поток. При этом количество n1 установленных по длине несущей поверхности источников излучения выбирают в пределах 1≤n1≤10⁵, в каждом поперечном сечении устройства на всем протяжении установленных на нем источников излучения угол α между линией поперечного сечения несущей поверхности в точке установки источника излучения и вертикалью выбирают в пределах 10°<α≤65°, а угол β между плоскостью, аппроксимирующей криволинейную отражающую поверхность, и несущей поверхностью выбирают в пределах 30°≤β≤130°. Линию поперечного сечения криволинейной отражающей поверхности при этом аппроксимируют последовательно сопряженными участками окружностей, количество n2 которых выбирают в пределах 1≤n2≤10, а соответственно радиусы R1, R2, R3, … R9, R10 указанных участков выбирают из соотношения 1≤(R1+R2+R3+…+R9+R10)/(R1)≤1+10⁷. Угол γ индикатрисы направленности светового потока источника излучения выбирают в пределах 20°≤γ≤130°, индикатрису диффузного отражения светового потока поверхностью характеризуют углом δ, выбираемым в пределах 10°≤δ≤170°, а индикатрису итогового сформированного светового потока суммарных его интенсивностей, как интенсивности светового потока от источника излучения, так и интенсивности отраженного поверхностью светового потока, характеризуют углом ε, выбираемым в пределах 10°≤ε≤170°. Причем угол δ индикатрисы диффузного отражения отражающей поверхностью падающего на нее излучения корректируют с помощью экспериментального коэффициента ρ, величину которого в зависимости от величины ее шероховатости выбирают в пределах 0,7≤ρ≤1,2. Технический результат - повышение равномерности интенсивности излучения в пространстве в диапазоне углов наблюдения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Предложенное устройство относится к области светотехники и предназначено для использования в качестве осветительного прибора в офисных торговых, спортивных, производственных и других помещениях.

Для иллюстрации известного уровня разработок в этой области можно указать объекты, защищенные патентами №№2240470, 24099162, 473007, 2502013, 2506492 и 2509952 на изобретения. Недостатками известных устройств являются, в частности, недостаточная для многих практических случае использования равномерность интенсивности излучения в пространстве в диапазоне углов наблюдения и ограниченные возможности управления световым потоком.

Наиболее близким аналогом (прототипом) заявленному техническому решению по сходности существенных признаков является изделие, защищенное патентом №2623506, в конструктивном отношении которое сформировано из отдельных светильников-модулей, жестко скрепленных между собой стыковочными узлами. При этом каждый светильник-модуль выполнен протяженной формы и составлен из полуцилиндрического корпуса, изготовленного из экструзионного алюминиевого профиля, с которым жестко скреплены две симметричные криволинейные отражающие поверхности. С указанными криволинейными поверхностями жестко скреплены две разнонаправленные плоские поверхности, служащие основой для крепления на них светодиодных линеек с расположенными на них светодиодами. В месте соединения криволинейных поверхностей с корпусом изготовлены два симметрично расположенных паза, служащих направляющими салазками для стыковочных узлов и монтажной платы блока электрического питания, размещаемого во внутренней полости корпуса. В нижней части внутренней полости корпуса расположен электрический кабель, соединенный со светодиодными линейками электрическими проводами, проходящими через технологическое отверстие корпуса и плоских поверхностей.

Решаемая изделием задача заключается в совершенствовании известных устройств для устранения указанных их недостатков с достижением технического результата в отношении повышения равномерности интенсивности излучения в пространстве в диапазоне углов наблюдения.

Указанный технический результат обеспечивается с помощью предложенного устройства, схематически отраженного на следующих фигурах чертежей.

Фиг. 1. Схематическое изображение поперечного сечения изделия через источник излучения - вид сбоку.

Фиг. 2. Схематическое изображение формирования осветительным устройством равномерности интенсивности излучения в пространстве.

На указанных фигурах чертежей графически отражены конструктивные и другие особенности существенных признаков заявленной формулы изобретения:

1) - несущая поверхность устройства,

2) - источники излучения,

3) - отражающая поверхность устройства,

4) - индикатриса излучения в ее поперечном сечении светового потока,

5) - вертикаль,

6) - плоскость, аппроксимирующая отражающую 3 поверхность,

7) - индикатриса отражения в ее поперечном сечении светового потока от отражающей поверхности 3,

8) - индикатриса в ее поперечном сечении итогового сформированного светового потока суммарных его интенсивностей, как интенсивности светового потока от источника 2 излучения, так и интенсивности отраженного поверхностью 3 светового потока,

9) линия продольного сечения вдоль источников излучения индикатрисы итогового сформированного светового потока суммарных его интенсивностей, как интенсивности светового потока от источника 2 излучения, так и интенсивности отраженного поверхностью 3 светового потока,

10) α - угол между линией поперечного сечения несущей 3 поверхности в точке установки источника излучения и вертикалью 5,

11) β - угол между плоскостью 6, аппроксимирующей отражающую поверхность 3, и несущей 1 поверхностью,

12) - радиусы R1, R2, R3, … R9, R10, соответственно каждого из участков линии поперечного сечения отражающей поверхности, аппроксимирующие ее последовательно плавно сопряженными участками окружностей,

13) γ - угол индикатрисы в ее поперечном сечении направленности светового потока источников излучения,

14) δ - угол индикатрисы в ее поперечном сечении диффузного отражения светового потока отражающей поверхностью,

15) ε - угол индикатрисы в ее поперечном сечении итогового сформированного светового потока суммарных его интенсивностей, как интенсивности светового потока от источника 2 излучения, так и интенсивности отраженного поверхностью 3 светового потока,

16) l₂ - расстояние от линии расположения источников излучения 2 до линии продольного сечения 9 поверхности индикатрисы итогового сформированного светового потока суммарных его интенсивностей, как интенсивности светового потока от источника 2 излучения, так и интенсивности отраженного поверхностью 3 светового потока.

При детальном описании осветительного устройства (Фиг. 1-2) нецелесообразно останавливаться на известных из опубликованных источников его конструктивных узлах и элементах, а следует более подробно охарактеризовать только следующие его конструктивные и другие существенные особенности. Для достижения указанного технического результата предложено осветительное устройство, содержащее несущую 1 поверхность (Фиг. 1-2) с установленными на ней источниками 2 излучения, характеризуемыми индикатрисой 4 их излучения, и отражающую 3 поверхность, формирующие создаваемый ими итоговый световой поток. Отличается устройство от известных тем, что количество n1 установленных по длине несущей поверхности источников излучения выбирают в пределах 1≤n1≤10⁵ и в каждом поперечном сечении устройства на всем протяжении установленных на нем источников излучения угол α (Фиг. 1) между линией поперечного сечения несущей 3 поверхности в точке установки источника излучения и вертикалью 5 выбирают в пределах 10°≤α≤65°, а угол β между плоскостью 6, аппроксимирующей криволинейную отражающую поверхность 3, и несущей 1 поверхностью выбирают в пределах 30°≤β≤130°.

Линию поперечного сечения криволинейной отражающей 3 поверхности при этом аппроксимируют (Фиг. 1) последовательно сопряженными участками окружностей, количество n2 которых выбирают в пределах 1≤n2≤10, а соответственно радиусы R1, R2, R3, … R9, R10, указанных участков выбирают из соотношения 1≤(R1+R2+R3+ … +R9+R10) / (R1)≤1+10⁷. В частном случае отражающая 3 поверхность может быть плоской, что адекватно превращения указанных радиусов в бесконечно большие величины, а сама отражающая 3 поверхность может жестко соединяться с несущей 1 поверхностью (Фиг. 1-2) с установленными на ней источниками 2 излучения соответственно под углом β. То есть, несущая 1 и отражающая 3 поверхности могут быть как соединены друг с другом, так разнесены в пространстве.

Обозначенный на (Фиг. 1) угол γ индикатрисы направленности светового потока источника 2 излучения выбирают в пределах 20°≤γ≤130°. Для однозначности толкования использовано следующее определение: индикатриса излучения (отражения и т.п.) - кривая, графически отображающая интенсивность светового потока в диапазоне углов его наблюдения. Часто индикатрису также называют диаграммой направленности светового потока. Также для определенности целесообразно уточнить, что угол индикатрисы или диапазон углов наблюдений светового потока индикатрисы определяется границами, на которых интенсивность светового потока падает до 10% от его максимального значения, или которые охватывают 90% излучения.

Индикатрису 7 диффузного отражения светового потока поверхностью 3 характеризуют углом δ, выбираемым в пределах 10°≤δ≤170°, а индикатрису (Фиг 1) итогового сформированного светового потока суммарных его интенсивностей, как интенсивности светового потока от источника 2 излучения, так и интенсивности отраженного поверхностью 3 светового потока, характеризуют углом ε, выбираемым в пределах 10°≤ε≤170°. Диффузное отражение - это такое отражение луча света, исходящего от источника, при котором падающий луч отражается под несколькими углами, а не под одним, как в случае с зеркальным отражением.

Так как диффузное отражение существенности зависит от шероховатости отражающей 3 поверхности целесообразно отметить, что ГОСТ 9378-75 устанавливает образцы шероховатости. На каждом образце указаны значения параметра Ra (мкм) и вид обработки образца (точение, фрезерование, строгание и др.) Для количественной оценки и нормирования шероховатости поверхностей ГОСТ 2789-73 устанавливает шесть параметров: три высотных (Ra, Rz, Rmax), два шаговых (S, Sm) и параметр относительной опорной длины профиля (tp), где, Ra - среднее арифметическое отклонение профиля: Rz - высота неровностей по десяти точкам; Rmax - наибольшая высота профиля; Sm - средний шаг неровностей профиля; S - средний шаг местных выступов профиля; tp - относительная опорная длина профиля, р - уровень сечения профиля. Параметры шероховатости (один или несколько) выбираются из приведенной номенклатуры: Ra - среднеарифметическое отклонение профиля; Rz - наибольшая высота профиля; - полная высота профиля; Sm - средний шаг неровностей; S - средний шаг местных выступов профиля; - относительная опорная длина профиля, где - значение уровня сечения профиля. С учетом практической важности указанных параметров в числе отличительных особенностей заявленного устройства указано то, что угол δ индикатрисы диффузного отражения отражающей 3 поверхностью падающего на нее излучения корректируют с помощью экспериментального коэффициента ρ, величину которого в зависимости от величины ее шероховатости выбирают в пределах 0,7≤ρ<1,2. В качестве наиболее подходящего для количественной оценки величины экспериментального коэффициента ρ является параметр Rmax - наибольшая высота профиля.

Как уже отмечалось, достигаемый технический результат от использования осветительного устройства заключается в повышении равномерности интенсивности излучения в пространстве в диапазоне углов наблюдения, что позволяет получить не превышающую 1-2% неравномерность (см. Фиг. 2) интенсивности освещенности в любой пространственной поверхности, охватываемой индикатрисой итогового сформированного светового потока суммарных его интенсивностей, как интенсивности светового потока от источника 2 излучения, так и интенсивности отраженного поверхностью 3 светового потока. Из вышеизложенного очевидно, что описанное конструктивное выполнение заявленного устройства предопределяет целенаправленное достижение указанного технического результата только при использовании взаимосвязанной и неразрывной совокупности всех существенных признаков указанных в формуле изобретения.

Конструкция устройства, что следует из его описания, обеспечивает возможность его серийного изготовления и применения при этом распространенных материалов и технологий их обработки, так как изделие, в частности, не критично к точности изготовления деталей. Промышленная применимость заявленного решения доказывается возможностью его многократного воспроизведения в процессе производственного изготовления. При этом заявленное осветительное устройство обладает новизной, так как взаимосвязанная совокупность его существенных признаков не известна из общедоступных сведений, и в связи с оригинальностью его конструктивного выполнения, которая для специалиста явным образом не следует из уровня техники, устройство соответствует условию изобретательский уровень.

В числе других достоинств описанного осветительного устройства целесообразно отметить возможность достижения очень высоких уровней освещенности, а также использования в оздоровительных целях, так как свет необходим человеку для нормального существования и влияет практически на все стороны его жизни, состояние психики и физиологию. Если нормы освещенности соблюдены, в помещении приятно находиться, усталость в процессе работы наступает медленнее. В противном случае настроение быстро ухудшается, появляются и другие признаки негативного влияния «неправильного» света на глаза и нервную систему.

1. Осветительное устройство, содержащее несущую поверхность с установленными на ней источниками излучения, характеризуемыми индикатрисой их излучения, и отражающую поверхность, формирующие создаваемый ими итоговый световой поток, отличающееся тем, что количество n1 установленных по длине несущей поверхности источников излучения выбирают в пределах 1≤n1≤10⁵, в каждом поперечном сечении устройства на всем протяжении установленных на нем источников излучения угол α между линией поперечного сечения несущей поверхности в точке установки источника излучения и вертикалью выбирают в пределах 10°<α≤65°, а угол β между плоскостью, аппроксимирующей криволинейную отражающую поверхность, и несущей поверхностью выбирают в пределах 30°≤β≤130°, линию поперечного сечения криволинейной отражающей поверхности при этом аппроксимируют последовательно сопряженными участками окружностей, количество n2 которых выбирают в пределах 1≤n2≤10, а соответственно радиусы R1, R2, R3, … R9, R10 указанных участков выбирают из соотношения 1≤(R1+R2+R3+…+R9+R10)/(R1)≤1+10⁷, угол γ индикатрисы направленности светового потока источника излучения выбирают в пределах 20°≤γ≤130°, индикатрису диффузного отражения светового потока поверхностью характеризуют углом δ, выбираемым в пределах 10°≤δ≤170°, а индикатрису итогового сформированного светового потока суммарных его интенсивностей, как интенсивности светового потока от источника излучения, так и интенсивности отраженного поверхностью светового потока, характеризуют углом ε, выбираемым в пределах 10°≤ε≤170°.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что угол δ индикатрисы диффузного отражения отражающей поверхностью падающего на нее излучения корректируют с помощью экспериментального коэффициента ρ, величину которого в зависимости от величины ее шероховатости выбирают в пределах 0,7≤ρ≤1,2.