Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКОГО МОДУЛЯ СВЕТОДИОДНОГО СВЕТИЛЬНИКА

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.