RU224631U1

RU224631U1 - LENS OF OPTICAL MULTI-LENS UNIT FOR LED ROAD LIGHTING LAMP

Info

Publication number: RU224631U1
Application number: RU2024100894U
Authority: RU
Inventors: Роман Эдуардович Нарутис
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Инновационная компания "Клейтон"
Filing date: 2024-01-16
Publication date: 2024-03-29

Abstract

Полезная модель относится к области светотехники, а именно к конструктивным мультилинзовым элементам для применения в конструкции светодиодных светильников, используемых, в частности, для уличного освещения дорог, трасс, автомагистралей. Линза оптического мультилинзового блока светодиодного светильника дорожного освещения представляет собой вогнуто-выпуклую линзу, выполненную из прозрачного в видимой области спектра материала. При этом нижняя вогнутая поверхность выполнена с симметричным профилем, а верхняя вогнутая поверхность имеет ассиметричный профиль, выполненный таким образом, что угол раскрытия светового потока источника освещения с левой относительно оптической оси стороны линзы меньше раскрытия светового потока источника освещения с правой относительно оптической оси стороны. В предпочтительном варианте исполнения угол раскрытия светового потока источника освещения с левой относительно оптической оси стороны линзы составляет 45°, а угол раскрытия светового потока источника освещения с правой относительно оптической оси стороны составляет 60°. Технический результат - уменьшение эффекта ослепления для водителей и обеспечение вслед идущему автомобилю хорошей видимости автомобиля, двигающегося впереди, а также расширение арсенала технических средств, используемых в составе светодиодных светильников, используемых в дорожном освещении. 3 ил. The utility model relates to the field of lighting engineering, namely to structural multi-lens elements for use in the design of LED lamps, used, in particular, for street lighting of roads, highways, and highways. The lens of the optical multi-lens unit of an LED road lighting lamp is a concave-convex lens made of a material that is transparent in the visible region of the spectrum. In this case, the lower concave surface is made with a symmetrical profile, and the upper concave surface has an asymmetric profile, made in such a way that the opening angle of the luminous flux of the lighting source on the left side of the lens relative to the optical axis is less than the opening of the luminous flux of the lighting source on the right side relative to the optical axis. In a preferred embodiment, the opening angle of the luminous flux of the light source on the left side of the lens relative to the optical axis is 45°, and the opening angle of the light flux of the light source on the right side relative to the optical axis is 60°. The technical result is reducing the glare effect for drivers and ensuring good visibility of the car moving ahead, as well as expanding the arsenal of technical means used in LED lamps used in road lighting. 3 ill.

Description

Полезная модель относится к области светотехники, а именно к конструктивным оптическим мультилинзовым элементам для применения в конструкции светодиодных светильников, используемых, в частности, для уличного освещения дорог, трасс, автомагистралей и площадей.The utility model relates to the field of lighting engineering, namely to structural optical multi-lens elements for use in the design of LED lamps, used, in particular, for street lighting of roads, highways, highways and squares.

Большинство светодиодов в настоящее время изготавливается без первичной оптики - внешней пластиковой линзы. Делается это, прежде всего по причине того, что первичная оптика не всегда удовлетворяет изготовителя светильников, исходящего из требований современной светотехники и желающего получить более комфортное освещение в конкретных условиях применения светильников.Most LEDs are currently manufactured without primary optics - an external plastic lens. This is done primarily due to the fact that the primary optics do not always satisfy the lamp manufacturer, who is based on the requirements of modern lighting technology and wants to obtain more comfortable lighting in the specific conditions of use of the lamps.

Поэтому, для расширения возможностей использования светодиодов, учитывающее необходимое для потребителя распределение светового потока, в изготовлении современных светильников применяется вторичная оптика. Она представляет собой линзы, сделанные из поликарбоната, либо из полиметилметакрилата, либо из кремнийорганических соединений для установки в светильниках как с одиночными светодиодами, так и со светодиодными модулями. Для формирования необходимого распределения светового потока, линзы вторичной оптики должны быть точно размещены относительно светодиодного кристалла и состоят из блоков линз (мультилинзы), накрывающих собой всю плату, что гораздо экономичнее по времени и значительно дешевле при производстве.Therefore, to expand the possibilities of using LEDs, taking into account the distribution of luminous flux required by the consumer, secondary optics are used in the manufacture of modern lamps. It is a lens made of polycarbonate, or polymethyl methacrylate, or silicone compounds for installation in luminaires with both single LEDs and LED modules. To form the required luminous flux distribution, the secondary optics lenses must be precisely placed relative to the LED crystal and consist of blocks of lenses (multi-lenses) covering the entire board, which is much more time-efficient and much cheaper to manufacture.

Из имеющегося уровня техники известно решение (полезная модель РФ RU 139022), где описано стекло для светильника имеющее вогнутую форму, выполненное из прозрачного в видимой области спектра материала, содержащее линзы, объединенные, по меньшей мере, в две пары параллельных друг другу рядов, при этом стекло также имеет ребра жесткости, кромку для ее фиксации на корпусе светильника.From the existing level of technology, a solution is known (utility model of the Russian Federation RU 139022), which describes glass for a lamp having a concave shape, made of a material transparent in the visible region of the spectrum, containing lenses combined in at least two pairs of rows parallel to each other, with This glass also has stiffening ribs and an edge for fixing it on the lamp body.

Из имеющегося уровня техники известен светодиодный светильник с цилиндрическими линзами (заявка США US 2015/0124458). Где светильник содержит модуль с множеством светодиодов, распределенных по поверхности модуля в виде продольных и поперечных рядов. При этом светильник дополнительно содержит оптическую систему для формирования пучков света, излучаемого светодиодами, в том числе, по меньшей мере, одну первую систему цилиндрических линз, которая расположена в продольном направление, при этом свет, светодиодов из первого ряда из множества рядов направляется на линию на поверхности мишени первой системы цилиндрических линз. Такая же система линз предусмотрена и для второго ряда светодиодов и т.д., при этом пучок света приходится на одну линию поверхности мишени. Кроме того, светильник содержит первичную оптическую систему для группирования излучаемого света, в котором первичная оптическая система содержит множество линз, которые расположены непосредственно на множестве светодиодов. Использование цилиндрических линз, которые охватывают множество светодиодов, позволяют эффективным образом добиться равномерного фокусирования света отдельных светодиодов.An LED lamp with cylindrical lenses is known from the prior art (US application US 2015/0124458). Where the lamp contains a module with a plurality of LEDs distributed over the surface of the module in the form of longitudinal and transverse rows. In this case, the lamp additionally contains an optical system for forming beams of light emitted by the LEDs, including at least one first system of cylindrical lenses, which is located in the longitudinal direction, while the light of the LEDs from the first row of the plurality of rows is directed to a line on surface of the target of the first system of cylindrical lenses. The same lens system is provided for the second row of LEDs, etc., with the light beam falling on one line of the target surface. In addition, the lamp includes a primary optical system for grouping the emitted light, in which the primary optical system includes a plurality of lenses that are located directly on the plurality of LEDs. By using cylindrical lenses that enclose multiple LEDs, the light from individual LEDs can be effectively focused uniformly.

Недостатком представленного решения является использование цилиндрических линз, поскольку эта конфигурация не может равномерно рассеивать свет по освещаемой области и излученный свет управляется только по одному направлению.The disadvantage of the presented solution is the use of cylindrical lenses, since this configuration cannot evenly disperse the light over the illuminated area and the emitted light is controlled in only one direction.

Известен светодиодный светильник (патент на полезную модель RU 148024 U1). Сущность технического решения заключается в том, что светодиодный светильник содержит круглую с прозрачной наружной поверхностью мультилинзу с требуемым начальным минимальным углом излучения. Достижение технического результата заключается в увеличении угла излучения до предельно допустимого уровня путем поворота на соответствующий угол мультилинзы относительно геометрической оси в посадочной плоскости за счет расфокусировки оптической системы светильника светодиодного.An LED lamp is known (utility model patent RU 148024 U1). The essence of the technical solution is that the LED lamp contains a round multilens with a transparent outer surface with the required initial minimum radiation angle. Achieving the technical result consists in increasing the radiation angle to the maximum permissible level by rotating the multilens at the appropriate angle relative to the geometric axis in the landing plane due to defocusing the optical system of the LED lamp.

Задачей настоящей полезной модели является создание конструкции линзы оптического мультилинзового блока светодиодного светильника, обеспечивающей получение кривой распределения силы света в пространстве с наиболее эффективным светораспределением для использования в составе дорожного освещения.The objective of this utility model is to create a lens design for an optical multi-lens unit of an LED lamp that provides a distribution curve of light intensity in space with the most effective light distribution for use as part of road lighting.

Технический результат, достигаемый заявленным техническим решением, заключается в уменьшении эффекта ослепления для водителей и обеспечении вслед идущему автомобилю хорошей видимости автомобиля, двигающегося впереди, а также в расширении арсенала технических средств, используемых в составе светодиодных светильников, используемых в дорожном освещении.The technical result achieved by the claimed technical solution is to reduce the glare effect for drivers and provide a following car with good visibility of the car moving ahead, as well as to expand the arsenal of technical means used in LED lamps used in road lighting.

Технический результат достигается тем, что линза оптического мультилинзового блока светодиодного светильника дорожного освещения, представляет собой вогнуто-выпуклую линзу, выполненную из прозрачного в видимой области спектра материала. При этом нижняя вогнутая поверхность выполнена с симметричным профилем, а верхняя вогнутая поверхность имеет ассиметричный профиль, выполненный таким образом, что угол раскрытия светового потока источника освещения с левой относительно оптической оси стороны линзы меньше раскрытия светового потока источника освещения с правой относительно оптической оси стороны.The technical result is achieved by the fact that the lens of the optical multi-lens unit of the LED road lighting lamp is a concave-convex lens made of a material transparent in the visible region of the spectrum. In this case, the lower concave surface is made with a symmetrical profile, and the upper concave surface has an asymmetric profile, made in such a way that the opening angle of the luminous flux of the lighting source on the left side of the lens relative to the optical axis is less than the opening of the luminous flux of the lighting source on the right side relative to the optical axis.

В предпочтительном варианте исполнения угол раскрытия светового потока источника освещения с левой относительно оптической оси стороны линзы составляет от 45° до 75°, а угол раскрытия светового потока источника освещения с правой относительно оптической оси стороны составляет 60°.In a preferred embodiment, the opening angle of the luminous flux of the light source on the left side relative to the optical axis of the lens is from 45° to 75°, and the opening angle of the light flux of the lighting source on the right side relative to the optical axis is 60°.

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

На фиг. 1 - вид оптического мультилинзового блока светодиодного светильника дорожного освещения.In fig. 1 - view of the optical multi-lens unit of an LED road lighting lamp.

На фиг. 2 - распределение светового потока от источника освещения с использованием заявляемой линзы.In fig. 2 - distribution of luminous flux from a lighting source using the inventive lens.

На фиг. 3 - результаты фактических замеров освещенности на экспериментальном участке модели автодороги.In fig. 3 - results of actual illumination measurements on the experimental section of the road model.

Как показано на фиг.1-3, линза оптического мультилинзового блока светодиодного светильника дорожного освещения представляет собой вогнуто-выпуклую линзу, выполненную из прозрачного в видимой области спектра материала. При этом нижняя вогнутая поверхность выполнена с симметричным профилем, а верхняя вогнутая поверхность имеет ассиметричный профиль выполненный таким образом, что угол раскрытия светового потока источника освещения с левой относительно оптической оси стороны линзы меньше раскрытия светового потока источника освещения с правой относительно оптической оси стороны.As shown in Figs. 1-3, the lens of the optical multi-lens unit of the LED road lighting lamp is a concave-convex lens made of a material that is transparent in the visible region of the spectrum. In this case, the lower concave surface is made with a symmetrical profile, and the upper concave surface has an asymmetric profile made in such a way that the opening angle of the luminous flux of the lighting source on the left side of the lens relative to the optical axis is less than the opening of the luminous flux of the lighting source on the right side relative to the optical axis.

При этом в предпочтительном варианте исполнения угол раскрытия светового потока источника освещения с левой относительно оптической оси стороны линзы составляет 45°, а угол раскрытия светового потока источника освещения с правой относительно оптической оси стороны составляет 60°.In this case, in the preferred embodiment, the opening angle of the light flux of the light source on the left side relative to the optical axis of the lens is 45°, and the opening angle of the light flux of the light source on the right side relative to the optical axis is 60°.

На первоначальном этапе создания заявляемой линзы была применена технология компьютерного моделирования и математического расчета используя преимущества линз с кривой силой света (далее - КСС) ШО7/1 и ШО7/2. Следующим шагом в создании заявляемой линзы с требуемой КСС было изготовление пресс формы и отливка готового продукта. На заключительном этапе линза прошла ряд фотометрических испытаний при разных условиях на гониофотометре, а также были проведены фактические замеры освещенности на экспериментальном участке модели автодороги. Результаты испытаний представлены на фиг. 2, 3.At the initial stage of creating the proposed lens, computer modeling and mathematical calculation technology was used using the advantages of lenses with curved luminous intensity (hereinafter referred to as KSI) SHO7/1 and SHO7/2. The next step in creating the proposed lens with the required CSS was the manufacture of a mold and casting of the finished product. At the final stage, the lens underwent a series of photometric tests under different conditions on a goniophotometer, and actual illumination measurements were carried out on an experimental section of a model road. The test results are presented in Fig. 2, 3.

Как видно на фиг. 2, распространение света несимметрично, и в своем максимальном значении смещено на одну из сторон.As can be seen in FIG. 2, the propagation of light is asymmetrical, and at its maximum value is shifted to one of the sides.

Из проведенных замеров очевидно, что на переднюю часть автомобиля, а соответственно на ветровое стекло и глаза водителя попадает гораздо меньший световой поток, в отличие от задней части автомобиля, что в свою очередь обеспечивает вслед идущему автомобилю хорошую видимость автомобиля, двигающегося впереди.From the measurements taken, it is obvious that the front part of the car, and accordingly the windshield and the driver’s eyes, receives a much smaller luminous flux, in contrast to the rear part of the car, which in turn provides good visibility of the car moving ahead.

На фиг. 1-3 можно увидеть, что даже незначительное ассиметричное изменение внешней выпуклой поверхности оптического тела линзы приводит к требуемому эффекту при распределении направления светового потока, который можно применять с пользой для определенных дорожных компоновокIn fig. 1-3 it can be seen that even a slight asymmetrical change in the outer convex surface of the optical body of the lens leads to the desired effect in the distribution of the direction of the luminous flux, which can be used beneficially for certain road layouts

Таким образом, существенные признаки заявляемого технического решения позволяют уменьшить эффект ослепления для водителей и обеспечить вслед идущему автомобилю хорошую видимость автомобиля, двигающегося впереди, а также расширить арсенал технических средств, используемых в составе светодиодных светильников, используемых в дорожном освещении, что обеспечивает достижение заявленного технического результата.Thus, the essential features of the proposed technical solution make it possible to reduce the glare effect for drivers and ensure good visibility of the car moving ahead, as well as to expand the arsenal of technical means used in LED lamps used in road lighting, which ensures the achievement of the stated technical result .

Claims

1. The lens of an optical multi-lens unit of an LED road lighting lamp, which is a concave-convex lens made of a material transparent in the visible region of the spectrum, where the lower concave surface is made with a symmetrical profile, and the upper concave surface has an asymmetrical profile, made in such a way that the angle the opening of the luminous flux of the lighting source on the left side of the lens relative to the optical axis is less than the opening of the luminous flux of the lighting source on the right side relative to the optical axis.

2. The lens of the optical multi-lens unit of the LED road lighting lamp according to claim 1, characterized in that the opening angle of the luminous flux of the lighting source on the left side relative to the optical axis of the lens is 45°, and the opening angle of the luminous flux of the lighting source on the right side relative to the optical axis is 60°.