Оптическая система для светодиода
Владельцы патента RU 2587996:
Акционерное общество "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А.Семихатова" (RU)
Изобретение относится к осветительным приборам, а именно к оптическим осветительным устройствам на основе светодиодов. Техническим результатом является создание линзы для светодиода, способной сохранять свои эксплуатационные характеристики и характеристики светодиода от воздействия окружающей среды, который достигается тем, что конструкция оптической системы состоит из асферической линзы сложной формы и держателя из теплопроводящего материала. Сущность изобретения заключается в том, что держатель системы выполнен из теплопроводящего материала, например металла, основание держателя содержит герметизирующую прокладку; система обеспечивает наличие воздушного промежутка между линзой сложной формы и светодиодом; линза сложной формы дополнительно клеится к держателю герметизирующим составом; собирающая линза находится на внутренних гранях линзы сложной формы, отклоняющие грани линзы сложной формы рассчитаны таким образом, что световой поток светодиода, проходя через них, отклоняется на внешние грани линзы сложной формы, таким образом, чтобы внешние грани отразили световой поток, используя эффект полного внутреннего отражения. 1 ил.
Изобретение относится к осветительным приборам, а именно к оптическим осветительным устройствам на основе светодиодов.
Известны устройства для фокусировки светодиодов на основе зеркального отражателя (Электронный ресурс: http://www.ledil.com/node/2/p/6548. Дата обращения 20.04.2014).
Недостатком подобных технических решений является то, что светодиод не защищен от воздействия окружающей среды, в том числе ударных воздействий.
Известны устройства для фокусировки светодиодов на основе линзы и держателя (Электронный ресурс: http://www.ledil.com/node/2/p/2650. Дата обращения 20.04.2014).
Недостатком подобных технических решений является то, что светодиод находится в тяжелом тепловом режиме и остается незащищенным от воздействий таких внешних факторов, как пыль.
Известен светоизлучающий диодный модуль, включающий по меньшей мере один светоизлучающий диод на теплоотводящем держателе, на котором сформирован светопроницаемый отражатель, боковая поверхность светопроницаемого отражателя, не выводящая излучение за счет полного внутреннего отражения, выполнена в виде эллиптического параболоида, на световыводящей поверхности светопроницаемого отражателя выполнено углубление, дном которого является фокусирующая линза, причем фокус фокусирующей линзы совмещен с фокусом параболоида и светоизлучающим диодом (Патент РФ №120747 на полезную модель «Светоизлучающий диодный модуль» с приоритетом от 19.01.2012 г.).
Недостатком этого устройства является то, что при ремонте оптической системы необходимо восполнять оптический компаунд, боковая поверхность модуля не защищена от воздействия окружающей среды и со временем будет терять свои свойства, фокусирующая линза расположена на внешней стороне модуля и подвержена загрязнению.
Известна оптическая система для светодиода, содержащая держатель и асферическую линзу, внешняя грань которой выполнена в виде части параболоида, а внутренняя - в виде собирающей линзы и отклоняющих граней, причем точка фокуса собирающей линзы и внешней грани совпадают; собирающая линза находится на внутренних гранях асферической линзы; отклоняющие грани асферической линзы рассчитаны так, что световой поток светодиода, проходя через них, отклоняется на внешние грани асферической линзы, которые отражают световой поток на основе эффекта полного внутреннего отражения; между асферической линзой и светодиодом имеется воздушный промежуток (Патент US 20040264196 А1, 30.12.2014 г.).
Недостатком данной системы является снижение надежности за счет отсутствия основания и крепления между держателем и асферической линзой.
Целью изобретения является создание надежной линзы для светодиода, способной сохранять свои эксплуатационные характеристики и характеристики светодиода от воздействия окружающей среды.
Указанная цель достигается тем, что оптическая система для светодиода содержит держатель и асферическую линзу, внешняя грань которой выполнена в виде части параболоида, а внутренняя - в виде собирающей линзы и отклоняющих граней, причем точка фокуса собирающей линзы и внешней грани совпадают, при этом между асферической линзой и светодиодом имеется воздушный промежуток, собирающая линза находится на внутренних гранях асферической линзы, отклоняющие грани асферической линзы рассчитаны так, что световой поток светодиода, проходя через них, отклоняется на внешние грани асферической линзы, которые отражают световой поток на основе эффекта полного внутреннего отражения, при этом система дополнительно снабжена основанием, а держатель выполнен из теплопроводящего материала и прикреплен к основанию через резьбовое соединение, при этом на основании расположена герметизирующая прокладка, а асферическая линза приклеена к держателю при помощи герметизирующего состава.
На чертеже изображен общий вид герметичной асферической линзы:
1 - асферическая линза,
2 - собирающая линза,
3 - держатель,
4 - отклоняющие грани,
5 - внешняя поверхность линзы,
6 - герметизирующий состав,
7 - герметизирующая прокладка,
8 - светодиод,
9 - резьбовое соединение,
10 - воздушный промежуток между светодиодом и асферической линзой,
11 - несущее основание.
12 - внутренние грани линзы.
Система работает следующим образом.
Асферическая линза 1 устанавливается в держатель 3, внешнее кольцо крепления заполняется прозрачным герметизирующим составом 6, что позволяет защитить светодиод и внутренности асферической линзы от воздействия внешней среды. Держатель 3 выполнен из теплопроводящего материала (например, из металла) и предназначен для надежного крепления линзы 1 относительно светодиода 8, при этом он эффективно отводит излишки тепла системы и крепится к несущему основанию 11, на которое монтируется светодиод 8, через резьбовое соединение 9, обеспечивающее дополнительную стойкость системы к механическим нагрузкам. Воздушный промежуток 10 обеспечивает отсутствие механического взаимодействия светодиода 8 с системой при сборке/разборке, а также в эксплуатации, это позволяет вести обслуживание линзы в случае необходимости. Точка фокуса внешней грани линзы 5, выполненной в виде части параболоида, совпадает с точкой фокуса собирающей линзы 2, расположенной на внутренних гранях линзы 1, и со светодиодом 8, что обеспечивает эффективную фокусировку света. Отклоняющая грань 4, расположенная на внутренних гранях линзы 1, перераспределяет часть светового потока светодиода 8 на угол полного внутреннего отражения для внешней грани линзы 5. Герметизирующая прокладка 7 позволяет надежно защитить светодиод и внутренности асферической линзы от воздействия внешней среды.
Таким образом, в предлагаемом техническом решении исключено влияние окружающей среды на светодиод и на поверхности линзы, формирующие световой поток.
Следовательно, создана надежная линза для светодиода, способная сохранять свои эксплуатационные характеристики и характеристики светодиода от воздействия окружающей среды.
Оптическая система для светодиода, содержащая держатель и асферическую линзу, внешняя грань которой выполнена в виде части параболоида, а внутренняя - в виде собирающей линзы и отклоняющих граней, причем точка фокуса собирающей линзы и внешней грани совпадают, при этом между асферической линзой и светодиодом имеется воздушный промежуток, собирающая линза находится на внутренних гранях асферической линзы, отклоняющие грани асферической линзы рассчитаны так, что световой поток светодиода, проходя через них, отклоняется на внешние грани асферической линзы, которые отражают световой поток на основе эффекта полного внутреннего отражения, отличающаяся тем, что дополнительно снабжена основанием, а держатель выполнен из теплопроводящего материала и прикреплен к основанию через резьбовое соединение, при этом на основании расположена герметизирующая прокладка, а асферическая линза приклеена к держателю при помощи герметизирующего состава.
