[go: up one dir, main page]

RU1778434C - Light reflector - Google Patents

Light reflector

Info

Publication number
RU1778434C
RU1778434C SU874330427A SU4330427A RU1778434C RU 1778434 C RU1778434 C RU 1778434C SU 874330427 A SU874330427 A SU 874330427A SU 4330427 A SU4330427 A SU 4330427A RU 1778434 C RU1778434 C RU 1778434C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
faces
reflector
rays
input
output
Prior art date
Application number
SU874330427A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Федорович Решетин
Original Assignee
Научно-Исследовательский И Экспериментальный Институт Автотракторного Электрооборудования И Автоприборов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Научно-Исследовательский И Экспериментальный Институт Автотракторного Электрооборудования И Автоприборов filed Critical Научно-Исследовательский И Экспериментальный Институт Автотракторного Электрооборудования И Автоприборов
Priority to SU874330427A priority Critical patent/RU1778434C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1778434C publication Critical patent/RU1778434C/en

Links

Landscapes

  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к конструкции светотехнического отражател  и может найти применение в транспортных сигнальных огн х и светофорах. Цель изобретени  - повышение КПД отражател . Отражатель состоит из выполненных на общем несущем слое призм полного внутреннего отражени , имеет лицевую поверхность 1, образованную входными 3 и выходными 4 преломл ющими гран ми, и тыльную поверхность 2, образованную гран ми 6 полного внутреннего отражени  под углами, близкими к предельному, и соединительными гран ми 5. В основном варианте конструкции отражател  и светосигнальных приборов, в которых он используетс , грани 5 параллельны гран м 4 и освещающим отражатель лучей 7, а грани 3 и 6 расположены таким образом, что лучи 8 Френелевского отражени  лучей 7 от граней 3 параллельны основному потоку лучей 7, претерпевших последовательно преломление, отражение и преломление на гран х 3, 6 и 4 соответственно . Применение отражател  обеспечивает высокую контрастность световых сигналов в светлое врем  суток и отсутствие слепимости в темное врем  суток. 2 з. п ф-лы, 3 ил. С/) VI VI 00 N СО CRi/i.The invention relates to the construction of a lighting reflector and may find application in traffic signal lights and traffic lights. The purpose of the invention is to increase the reflector efficiency. The reflector consists of total internal reflection prisms made on a common carrier layer, has a front surface 1 formed by input 3 and output 4 refractive faces, and a rear surface 2 formed by 6 full internal reflection faces at angles close to the limiting and connecting faces 5. In the main embodiment of the design of the reflector and the light-signaling devices in which it is used, faces 5 are parallel to the faces 4 and illuminating the reflector of the rays 7, and faces 3 and 6 are arranged so that the 8 Frenets evskogo reflection rays 7 from the faces parallel to the main stream 3 7 rays undergoing sequentially refraction, reflection and refraction on the faces of the 3, 6 and 4, respectively. The use of a reflector provides high contrast light signals in the daytime and the absence of glare in the dark. 2 s. f-ly, 3 ill. C) VI VI 00 N CO CRi / i.

Description

Изобретение относитс  к оптике и может быть использовано в световых приборах направленного действи , в частности в светосигнальных огн х транспортных средств и в светофорах.FIELD OF THE INVENTION The invention relates to optics and can be used in directional lighting devices, in particular, in traffic lights and at traffic lights.

Цель изобретени  - повышение КПД отражател  путем увеличени  коэффициента использовани  светового потока падающего на отражатель излучени  при углах отражени , близких к предельному углу полного внутреннего отражени .The purpose of the invention is to increase the efficiency of the reflector by increasing the coefficient of use of the light flux of the radiation incident on the reflector at reflection angles close to the limiting angle of total internal reflection.

На фиг. 1 показан профиль отражател  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 дл  увеличени  свет щей поверхности и уменьшени  (слеп щей) среднегабаритной  ркости фонар .In FIG. 1 shows the profile of the reflector and the path of the rays in it with optimal use; in FIG. 2 - reflector with a conical bearing layer used in a contrast lamp; in FIG. 3 is a reflector with a flat carrier layer used to increase the luminous surface and reduce the (blind) average overall brightness of the flashlight.

Отражатель, профиль которого показан на фиг. 1, представл ет собой цельнопрес- сованную деталь из прозрачной оптической пластмассы произвольного цвета, имеющую лицевую преломл ющую поверхность 1 и тыльную отражающую поверхность 2. Лицева  поверхность 1 состоит из входных 3 и выходных 4 преломл ющих граней, тыльна  поверхность 2 - из соединительных граней 5 и граней б полного внутреннего отражени . Грани 3 и 4 поверхности 1, также как и грани 5 и 6 поверхности 2, образуют , пересека сь, тупые вогнутые и выпуклые двугранные углы. Острый угол между гран ми 5 и 4 всегда меньше, чем между гран ми 5 и 3, в частности, он может быть равен нулю; острый угол между гран ми 6 и 3 меньше острого угла между гран ми 6 и 4.A reflector, the profile of which is shown in FIG. 1, is a solid-pressed part of a transparent optical plastic of arbitrary color, having a front refractive surface 1 and a rear reflective surface 2. The front surface 1 consists of input 3 and output 4 refractive faces, the back surface 2 is made of connecting faces 5 and faces b of total internal reflection. Facets 3 and 4 of surface 1, as well as faces 5 and 6 of surface 2, form, intersecting, obtuse concave and convex dihedral angles. The acute angle between faces 5 and 4 is always less than between faces 5 and 3, in particular, it can be zero; the acute angle between faces 6 and 3 is less than the acute angle between faces 6 and 4.

Предпочтительны следующие варианты .The following options are preferred.

Вариант 1:грани 5 и 4 параллельны.Option 1: faces 5 and 4 are parallel.

Вариант 2: углы г и 9удовлетвор ют уравнениюOption 2: angles r and 9 satisfy the equation

fn sin (у - г)) cos ( в + г)fn sin (y - g)) cos (v + g)

Јnsin(y-0)cos2(0 + J7). (1)Јnsin (y-0) cos2 (0 + J7). (1)

где п - показатель преломлени  материала отражател , а параметр у, имеющий смысл угла падени  (и отражени ) светового луча от грани 6, если на входную грань 3 он падает параллельно выходной грани 4, лежит в пределахwhere n is the refractive index of the reflector material, and the parameter y, which has the meaning of the angle of incidence (and reflection) of the light beam from face 6, if it falls on the input face 3 parallel to the output face 4, lies within

45° у arcsin45 ° at arcsin

11

(2)(2)

В частности, возможен случай выбора параметра у равным предельному углу полного внутреннего отражени In particular, it is possible to choose the parameter y equal to the limiting angle of total internal reflection

у arcsin - .arcsin -.

(3)(3)

Варианты 1 и 2 могут быть объединены в одном отражателе, что и отображено наOptions 1 and 2 can be combined in one reflector, which is displayed on

фиг. 1.FIG. 1.

Параллельность граней 5 и А оптимальна с точки зрени  просвечиваемости отражател  в лучах внешней засветки, но она может быть нарушена, например, в пользуThe parallelism of faces 5 and A is optimal from the point of view of the translucency of the reflector in the rays of external illumination, but it can be violated, for example, in favor of

дополнительного уменьшени  материалоемкости .further reducing material consumption.

Выполнение уравнени  (1) обеспечивает при освещении отражател  в направлении , параллельном выходным гран м 4,The implementation of equation (1) provides when illuminating the reflector in a direction parallel to the output faces 4,

отражение от граней 3 (Френелевское) в направлении , строго параллельном лучам, претерпевшим последовательно преломление , отражение и преломление на гран х 3,reflection from faces 3 (Fresnel) in the direction strictly parallel to the rays that have undergone successive refraction, reflection and refraction on faces x 3,

6 и 4 соответственно (угол $ на фиг, 1). При нарушении соотношений (1) и том же6 and 4, respectively (angle $ in FIG. 1). In violation of relations (1) and the same

направлении освещени  угол f} p, ноdirection of illumination angle f} p, but

разность(у) ) может оставатьс  в пределах полезного угла рассе ни  прибора, в котором используетс  отражатель.the difference (y)) may remain within the effective scattering angle of the device in which the reflector is used.

В частном случае показател  преломлени  ,5 соотношени  (1) и (3) выполн ютс In the particular case of the refractive index, 5 relations (1) and (3) are satisfied

при в 24.4° , t) 7,3° , у 41,8°.at at 24.4 °, t) 7.3 °, at 41.8 °.

Согласование апертур граней 3, 6, 4 определ етс  кроме углов rj и в взаиморасположением и относительными размерами этих граней. Рабоча  зона отражающей грани 6 при освещении входной грани 3 по всей ее поверхности параллельно выходной грани 4  вл етс  основанием равнобедренного треугольника с углом 2у при вершине, расположенной на пересечении граней 3 и 4 и равна с 2tg у d, где d - высота треугольника (фиг. 1). Рабоча  зона входной грани 3The matching of the apertures of the faces 3, 6, 4 is determined in addition to the angles rj and in the relative position and relative sizes of these faces. The working area of the reflecting face 6 when illuminating the input face 3 along its entire surface parallel to the output face 4 is the base of an isosceles triangle with an angle of 2y at the vertex located at the intersection of faces 3 and 4 and is equal to 2tg y d, where d is the height of the triangle (Fig. . 1). Working area of the input face 3

(при оговоренном направлении освещени ) совпадает с полной шириной грани 3 и равна а- . п / v - и : Рабоча  зона выход- п cos у т )(for the specified direction of illumination) coincides with the full width of the face 3 and is equal to a-. p / v - and: Work zone exit - p cos y t)

ной грани 4 Ь а.со82() и можетface 4 b.co82 () and can

составл ть лишь часть общей ширины S грани 4, при этом соединительна  грань 5 параллельна грани 4.make up only part of the total width S of the edge 4, with the connecting edge 5 parallel to the edge 4.

В оптимальном режиме использовани , т.е. при освещении параллельно гран м 4, отражатель, профиль которого удовлетвор ет уравнению (1). работает следующим образом . Лучи 7 преломл ютс  гран ми 3, отражаютс  под углом у гран ми 6 и, преломившись на гран х 4, выход т под углом р 2 (в + т}) к первоначальному направлению . В том же направлении (р идет луч 8, испытавший Френелевское отражение от грани 3, которое в силу этого не может квалифицироватьс  как потери.In optimal use, i.e. when illuminated in parallel with faces 4, a reflector whose profile satisfies equation (1). works as follows. The rays 7 are refracted by the faces 3, reflected at an angle near the faces 6 and, having refracted on the faces 4, exit at an angle p 2 (b + m}) to the original direction. In the same direction (p is ray 8, which experienced a Fresnel reflection from face 3, which therefore cannot qualify as loss.

При использовании отражател  в указанном режиме интегральный коэффициент отражени  благодар  стопроцентному использованию светового потока и исключению Френелевских потерь на гран х 3 и их уменьшению на гран х 4 достигает в случае достаточно прозрачного материала 95%.When using a reflector in the indicated mode, the integral reflection coefficient, due to the 100% use of the light flux and the elimination of Fresnel losses on faces x 3 and their reduction on faces x 4, reaches 95% in the case of a sufficiently transparent material.

На фиг. 2 и 3 показаны схемы приборов, в которых примен етс  отражатель. Изображенный на фиг. 2 светосигнальный прибор с осью 00 содержит источник света 9 в его фокусе F, кольцевую собирающую линзу 10 с тем же фокусом F и оптической осью FQ, проход щей под углом р к ее оси симметрии 00 и предлагаемый отражатель 11, выполненный на коническом несущем слое так, что его выходные грани 4 параллельны оптической оси FQ линзы. Отражатель 11 направл ет лучи 7 и 8 источника 9, преломленные линзой 10 и отраженные гран ми 6 и 3 соответственно, параллельно оси 00 прибора. Лучи внешней засветки 12, падающие под большими углами к несущей поверхности отражател  11, просвечивают на черный корпус 13 прибора; лучи засветки 12, падающие под малыми углами, отражаютс  в сторону слепого отверсти  в отражателе и также поглощаютс  стенками корпуса 13. Таким образом, устран етс  фантом-эффект и улучшаетс  контрастность сигналов.In FIG. 2 and 3 are schematic diagrams of devices in which a reflector is used. Depicted in FIG. 2, the light-signaling device with axis 00 contains a light source 9 in its focus F, an annular collecting lens 10 with the same focus F and an optical axis FQ passing at an angle p to its axis of symmetry 00 and the proposed reflector 11, made on a conical carrier layer so that its output faces 4 are parallel to the optical axis of the FQ lens. The reflector 11 directs the rays 7 and 8 of the source 9, refracted by the lens 10 and reflected by the faces 6 and 3, respectively, parallel to the axis 00 of the device. The rays of external illumination 12, incident at large angles to the bearing surface of the reflector 11, shine through the black housing 13 of the device; light rays 12 incident at small angles are reflected towards the blind hole in the reflector and are also absorbed by the walls of the housing 13. Thus, the phantom effect is eliminated and the contrast of the signals is improved.

В приборе по фиг. 2 площадь отражател  (и выходного отверсти  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 увеличени  дистанции между смежными отражающими гран ми 6 путем увеличени  соединительных граней 5 и нерабочих участков граней 4 без потерь на них света, чем достигаетс  уменьшение среднегабаритной  ркости выходного отверсти  (совмещенного с рас- сеивателем 14) прибора по сравнению с  ркостью коллиматора 10, освещающего отражатель 11. Здесь преследуетс  цель уменьшени  слеп щего действи  светосигнального устройства на малых рассто ни х наблюдени  без ухудшени  заметности сигналов с дальних рассто ний . Отражатель 11 по фиг. 3 выполнен наIn the apparatus of FIG. 2, the area of the reflector (and the outlet of the device) is minimized by the fact that the width of the working area of each outlet face 4 is equal to the total width of this face. In contrast, in the device of FIG. 3, it is possible to unlimitedly increase the distance between adjacent reflective faces 6 by increasing the connecting faces 5 and non-working sections of the faces 4 without loss of light on them, thereby reducing the average overall brightness of the outlet (combined with diffuser 14) of the device compared to the brightness of the collimator 10 illuminating the reflector 11. Here, the aim is to reduce the blind effect of the light signal device at small observation distances without affecting the visibility of signals from far ssto Nij. The reflector 11 of FIG. 3 executed on

плоском несущем слое и имеет вид пр-мо угольной пластины, ширина которой рлпнч диаметру коллиматора 10, а длина произ вольно велика за счет граней 5. Малые приз- 5 матические углы (/ и 0) предлагаемого отражател  позвол ют уменьшить блики внешней засветки (лучами 12). благодар  чему улучшаетс  распознаваемость световых сигналов в дневное врем .it is a flat carrier layer and has the form of a right-angled coal plate whose width is equal to the diameter of the collimator 10 and the length is arbitrarily large due to the faces 5. Small prismatic angles (/ and 0) of the proposed reflector make it possible to reduce the glare of the external illumination (by rays 12). thereby improving daylight recognition.

0 Светотехнический отражатель объедин ет в себе р д полезных свойств, которые в известных (преимущественно катадиопт- рических) отражател х могут быть реализованы лишь по отдельности, 5высокий коэффициент отражени  светового потока, что может быть использовано дл  увеличени  КПД световых приборов;0 The lighting reflector combines a number of useful properties, which in known (mainly catadioptric) reflectors can be realized only individually, 5 a high reflectance of the light flux, which can be used to increase the efficiency of lighting devices;

возможность существенного увеличени  поперечных размеров светового пуч0 ка, что может быть использовано дл  увеличени  светового отверсти  прибора с одновременным уменьшением его слеп щей  ркости без уменьшени  силы света (фиг. 3);the possibility of a substantial increase in the transverse dimensions of the light beam, which can be used to increase the light opening of the device while reducing its dazzling brightness without reducing the light intensity (Fig. 3);

5 просвечиваемость в лучах внешней засветки , что упрощает проектирование антифантомных световых приборов (фиг. 2, ;3);5 translucency in the rays of external illumination, which simplifies the design of anti-phantom light devices (Fig. 2,; 3);

небольша  материалоемкость на едини0 цу площади отражател  и технологичность лить  из пластмассы (за счет малости выступов над средним уровнем несущего сло ) обеспечивают экономичность издели  в производстве.small material consumption per unit of reflector area and manufacturability made of plastic (due to the small protrusions above the average level of the carrier layer) ensure the cost-effectiveness of the product in production.

55

Claims (3)

1.Отражатель светотехнический, выполненный в виде оптического элемента из прозрачного материала, включающий лице0 вую преломл ющую поверхность, состо щую из чередующихс  входных и выходных- граней, образующих между собой тупые углы , и тыльную поверхность полного внутреннего отражени , отличающийс 1. Lighting reflector made in the form of an optical element made of a transparent material, including a front refractive surface, consisting of alternating input and output faces, forming obtuse angles between themselves, and a rear surface of total internal reflection, different 5 тем, что, с целью увеличени  КПД, тыльна  поверхность отражател  выполнена ступенчатой в виде чередующихс  отражающих и соединительных граней, при этом соединительные грани образуют с входны0 ми гран ми угол больший, чем с выходными , а число отражающих граней совпадает с числом входных граней лицевой поверхности .5 in that, in order to increase the efficiency, the back surface of the reflector is made stepped in the form of alternating reflective and connecting faces, while the connecting faces form an angle with the input faces more than the output ones, and the number of reflective faces coincides with the number of input faces of the front surface. 2.Отражатель по п. 1, о т л и ч а ю щ и- 5 и с   тем, что соединительные грани размещены параллельно выходным гран м.2. The reflector according to claim 1, with the exception of 5 and with the fact that the connecting faces are parallel to the output faces. 3.Отражатель по пп. 1и2,отличаю- щ и и с   тем, что углы между гран ми удовлетвор ют следующим уравнени м3. Reflector 1 and 2, characterized in that the angles between the faces satisfy the following equations rj и в - углы, образованные отражающими гран ми с входными и выходными гран ми соответственно;rj and b are the angles formed by reflecting faces with input and output faces, respectively; у- константа, определ ема  неравенст- где п - показатель преломлени  материала 5 вом отражател ;y is a constant defined by the inequality where n is the refractive index of the material with a 5th reflector; n sin (у - ;)-- cos ( О -Ь ц ) ; n sln(y-0) cos2 (0-f т/),n sin (y -;) - cos (O-bc); n sln (y-0) cos2 (0-f t /), 45° у arcsln -.45 ° at arcsln -. у- константа, определ 5 вом y- constant, defined 5th 45° у arcsln -.45 ° at arcsln -. n n иand
SU874330427A 1987-11-19 1987-11-19 Light reflector RU1778434C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874330427A RU1778434C (en) 1987-11-19 1987-11-19 Light reflector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874330427A RU1778434C (en) 1987-11-19 1987-11-19 Light reflector

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1778434C true RU1778434C (en) 1992-11-30

Family

ID=21337156

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU874330427A RU1778434C (en) 1987-11-19 1987-11-19 Light reflector

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1778434C (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 1546785, кл. F 21 V 7/06, 1987. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8469552B2 (en) Street lighting device
US5997156A (en) Lighting device for generating a rectangular pattern at the work area, E. G. for illuminating pedestrian crossings
US2981827A (en) Light-reflecting lens
CN1161730C (en) light screen
US3671101A (en) Light control material
JP2002535690A (en) Optical sheet suitable for light diffusion
RU2431774C2 (en) Floodlight with fringe micro relief for observation system
KR19980701367A (en) LIGHT DIRECTING OPTICAL STRUCTURE
US3351753A (en) Luminaire refractor
JPH11339522A (en) Lighting system
US20100284191A1 (en) Lighting body
US8371725B2 (en) Shaped optical prism structure
US3398273A (en) Luminaire with optical refracting members
US11686438B1 (en) Lens to produce high angle off-axis light with wide beam width
US3398274A (en) Optically round, mechanically ovate reflector with radially stepped sections
CN210688102U (en) Retro-reflection lighting device
US5046818A (en) Signal reflector and optical system
RU1778434C (en) Light reflector
RU2543513C1 (en) Light-emitting diode lighting fixture
CA2589121C (en) Luminaire reflector with light-modifying flange
US3274383A (en) Luminaire
CN115574288A (en) Simulated sky lighting device
CN221570353U (en) Polarized lens and lamp
SU1272300A1 (en) Symmetric wide-angle cat's eye
SU1728572A1 (en) Lighting fixture