RU2541632C1 - Method of concentrating light flux from light-emitting element - Google Patents
Method of concentrating light flux from light-emitting element Download PDFInfo
- Publication number
- RU2541632C1 RU2541632C1 RU2014111110/12A RU2014111110A RU2541632C1 RU 2541632 C1 RU2541632 C1 RU 2541632C1 RU 2014111110/12 A RU2014111110/12 A RU 2014111110/12A RU 2014111110 A RU2014111110 A RU 2014111110A RU 2541632 C1 RU2541632 C1 RU 2541632C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mirror
- sector
- light flux
- rays
- radiation
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области светотехники и касается способов проектирования излучателей с равномерным световым потоком в заданном телесном угле. В частности, способ предназначен для промежуточной стыковки диаграммы направленности мощного светодиода с формированием шаровой диаграммы направленности этого светодиода.The invention relates to the field of lighting engineering and relates to methods for designing emitters with a uniform luminous flux in a given solid angle. In particular, the method is intended for intermediate docking of the radiation pattern of a high-power LED with the formation of a spherical radiation pattern of this LED.
Известные светодиодные формирователи и светодиодные оптические насадки не обеспечивают равномерного светового потока в заданном телесном угле.Known LED shapers and LED optical nozzles do not provide a uniform light flux in a given solid angle.
Задачей данного изобретения является обеспечение равномерного светового потока на входе формирователя шаровой диаграммы направленности светодиода в заданном телесном угле.The objective of the invention is to provide a uniform luminous flux at the input of the shaper of the spherical radiation pattern of the LED in a given solid angle.
Известен способ, реализованный в устройстве RU 2242778, «Устройство для сжатия-расширения оптического пучка», по которому для уплотнения светового потока используют две призмы с промежуточным зеркалом. Этот способ не позволяет сформировать расходящийся уплотненный световой поток от мощного светодиода и предполагает громоздкую конструкцию.The known method implemented in the device RU 2242778, "Device for compression-expansion of the optical beam", according to which to seal the luminous flux using two prisms with an intermediate mirror. This method does not allow the formation of a diverging compacted luminous flux from a powerful LED and suggests a cumbersome design.
Известен способ, реализованный в устройстве А.С. 402718, «Оптическая система прожектора с трубчатыми лампами большой мощности», по которому для уплотнения светового потока используют систему зеркал. Этот способ предполагает громоздкую конструкцию, не предназначенную для формирования расходящегося под определенным телесным углом светового потока мощного светодиода.The known method implemented in the device A.S. 402718, “Optical system of a searchlight with high-power tube lamps”, according to which a mirror system is used to seal the luminous flux. This method involves a bulky design, not intended to form a high-power LED diverging at a certain solid angle.
Наиболее близким решением к поставленной задаче является способ, примененный в устройстве RU 2070683, «Устройство для освещения транспортного средства», по которому для уплотнения светового потока используют параболический отражатель и фокон, собирающую систему волоконно-оптических световодов. Этот способ не предназначен для формирования расходящегося под определенным телесным углом светового потока мощного светодиода, а использование волоконно-оптических световодов для светодиодов удорожают возможное решение поставленной задачи с их применением.The closest solution to the problem is the method used in the device RU 2070683, "Device for lighting a vehicle", which uses a parabolic reflector and a focon that collects a system of optical fibers to seal the light flux. This method is not intended to form a high-power LED diverging at a certain solid angle, and the use of fiber-optic optical fibers for LEDs increases the cost of a possible solution to the problem with their application.
Предлагаемый способ позволяет преодолеть этот принципиальный недостаток.The proposed method allows to overcome this fundamental disadvantage.
Технический результат - уплотнение светового потока достигается тем, что для создания заданного телесного угла равномерного потока излучения от светоизлучающего элемента в объеме прозрачного тела, условно разделенном на сектора помещают объемные зеркала, преобразующие в каждом секторе неравномерный световой поток в равномерный по соответствующему закону уплотнения путем двойного отражения светового потока от светоизлучающего элемента, а в центральном секторе используют промежуточное кольцевое тонкое зеркало, помещенное по пути следования излучения светового потока. При реализации в изделиях совместно с формирователями шарообразной формы излучения для мощных светодиодов изобретение позволяет заменить лампочки накаливания лампочками с энергосберегающими светодиодами в светильниках и люстрах без изменения их конструкций.EFFECT: luminous flux densification is achieved by the fact that to create a given solid angle of a uniform radiation flux from a light-emitting element in the volume of a transparent body, conditionally divided into sectors, volume mirrors are placed that convert an uneven luminous flux in each sector into a uniform one according to the corresponding compaction law by double reflection luminous flux from the light-emitting element, and in the central sector use an intermediate annular thin mirror placed along the path Light emission. When implemented in products together with spherical radiation shapers for high-power LEDs, the invention allows to replace incandescent bulbs with energy-saving LEDs in lamps and chandeliers without changing their designs.
По предлагаемому способу вначале в сечении предполагаемого прозрачного тела излучения задают количество объемных световодных секций излучения, размер входящего окна излучения и его расстояние от точечного источника излучения. В выходящем окне определяют радиусы выходящих границ секций в выходящем окне по равенству плотности светового потока секций относительно плотности светового потока в центральной секции.According to the proposed method, first, in the cross section of the proposed transparent radiation body, the number of volume light guide sections of radiation, the size of the incoming radiation window and its distance from the point radiation source are set. In the exit window, the radii of the exit boundaries of the sections in the exit window are determined by the equality of the density of the light flux of the sections relative to the density of the light flux in the central section.
В секциях прозрачного тела формируют объемные концентрические световоды, для лучей исходящие от источника излучения. В каждой секции используют двойное зеркальное отражение лучей источника излучения. Кривизну объемных зеркал световодов для каждой секции проектируют таким образом, чтобы входящие лучи источника излучения для каждой секции, отражаясь от зеркал, равномерно уплотнялись на выходе уплотнителя в зоне каждой секции. В центральной секции применяют промежуточное кольцевое тонкое зеркало, помещенное по пути следования лучей источника излучения.In sections of a transparent body, volumetric concentric optical fibers are formed, for rays emanating from a radiation source. Each section uses double specular reflection of the rays of the radiation source. The curvature of the volume mirrors of the optical fibers for each section is designed so that the incoming rays of the radiation source for each section, reflected from the mirrors, are uniformly sealed at the output of the seal in the area of each section. In the central section, an intermediate ring thin mirror is used, placed along the path of the rays of the radiation source.
В таблице 1 с градацией в 5° в сечении приведены данные h - величин отклонения амплитуд силы света лучей в диаграмме направленности по Ламберту и Si - площадей между ними.Table 1 with a gradation of 5 ° in the section shows the data of h - values of the deviation of the amplitudes of the light intensity of the rays in the Lambert radiation pattern and S i - the areas between them.
Способ уплотнения светового потока светоизлучающего элемента показан на чертежах, где:The method of compaction of the light flux of the light-emitting element is shown in the drawings, where:
на фиг.1 совмещено, в сечении показаны диаграмма направленности излучения по Ламберту, раскрыв лучей излучения уплотнителя и пристыкованный к уплотнителю шаровой формирователь диаграммы направленности излучения светодиода.figure 1 combined, in cross section shows the radiation pattern according to Lambert, revealing the radiation rays of the seal and docked to the seal ball driver of the radiation pattern of the LED.
На фиг.2 показано нормированное распределение лучей (их фокусировка и расфокусировка) в каждом секторе излучателя на выходных зеркалах уплотнителя.Figure 2 shows the normalized distribution of rays (their focus and defocus) in each sector of the emitter at the output mirrors of the seal.
На фиг.3 показан один из вариантов построения всех зеркал уплотнителя светового потока.Figure 3 shows one of the options for constructing all the mirrors of the light flux seal.
На фиг.4 в увеличенном масштабе в третьем секторе уплотнителя показан первый пример формирования выходного зеркала.Fig. 4 on an enlarged scale in the third sector of the seal shows a first example of the formation of the output mirror.
На фиг.5 в увеличенном масштабе в третьем секторе уплотнителя показан второй пример формирования выходного зеркала.Fig. 5 on an enlarged scale in the third sector of the seal shows a second example of the formation of the output mirror.
На фиг.6 в увеличенном масштабе во втором секторе уплотнителя показан первый пример формирования двойного отражения зеркал.Fig. 6 on an enlarged scale in the second sector of the seal shows a first example of the formation of double reflection of the mirrors.
На фиг.7 в увеличенном масштабе во втором секторе уплотнителя показан второй пример формирования двойного отражения зеркал.Fig. 7 on an enlarged scale in the second sector of the seal shows a second example of the formation of double reflection of the mirrors.
На фиг.8 в увеличенном масштабе во втором секторе уплотнителя показан третий пример формирования двойного отражения зеркал.On Fig in an enlarged scale in the second sector of the seal shows a third example of the formation of double reflection of the mirrors.
На фиг.9 в увеличенном масштабе в центральном секторе уплотнителя показан первый пример формирования двойного отражения зеркал с использованием тонкого кольцевого промежуточного зеркала во втором секторе.Fig. 9 on an enlarged scale in the central sector of the seal shows a first example of the formation of double reflection of mirrors using a thin annular intermediate mirror in the second sector.
На фиг.10 в увеличенном масштабе в центральном секторе уплотнителя показан второй пример формирования двойного отражения зеркал с использованием тонкого кольцевого промежуточного зеркала во втором секторе.Figure 10 shows, on an enlarged scale, in the central sector of the seal, a second example of the formation of double reflection of mirrors using a thin annular intermediate mirror in the second sector.
На фиг.11 в увеличенном масштабе в центральном секторе уплотнителя показан третий пример формирования двойного отражения зеркал с использованием тонкого кольцевого промежуточного зеркала в третьем секторе.FIG. 11 shows, on an enlarged scale, in the central sector of the seal, a third example of mirror double reflection formation using a thin annular intermediate mirror in the third sector.
На фиг.12 также в сечении показан возможный вариант лампы, «Ярилко», в сборе с уплотнителем и шарообразным формирователем 8 светового потока.On Fig also in cross section shows a possible version of the lamp, "Yarylko", complete with a sealant and a spherical shaper 8 of the light flux.
Способ осуществляют следующим образом. Примем допущение, что по Ламберту (фиг.1), диаграмма направленности 1 излучения от точечного источника 2, ограниченного плоскостью 3, соответствует окружности 4, касающейся этой плоскости 3. Представим, что это показанный в сечении шаровой сосуд 5 с несжимаемой жидкостью, соответствующей излучаемой энергии этого источника 2 излучения. Пусть этот сосуд 5 в разрезе (фиг.1) выполнен с переборками 6, соответствующими лучам излучения 7, с градацией, допустим, с шагом по αi=5°, с эффективным раскрывом излучения в 85° (фиг.1). Пусть под наш предполагаемый формирователь 8 шарового излучения с минимальным количеством объемных световодов 9 во входящем окне 10 требуется три концентрических выхода 11, 12, 13 уплотнителя 14 с одинаковой принимающей излучение площадью. Пусть площадь центрального выхода 11 уплотнителя 14 равнаThe method is as follows. We assume that according to Lambert (Fig. 1), the
S0=π·r0 2 S 0 = π · r 0 2
Тогда площадь второго выхода 12Then the area of the second exit is 12
S1=π·(r1 2-r0 2)=π·r0 2 S 1 = π · (r 1 2 -r 0 2 ) = π · r 0 2
r1 2=2·r0 2 r 1 2 = 2 r 0 2
r1=21/2·r0 r 1 = 2 1/2 · r 0
Для третьего выхода 13For the
S2=π·(r2 2-r1 2)=π·r0 2 S 2 = π · (r 2 2 -r 1 2 ) = π · r 0 2
r2 2=2·r0 2+r0 2 r 2 2 = 2 r 0 2 + r 0 2
Относительно третьего радиуса соотношения радиусов будутRegarding the third radius, the ratio of the radii will be
ρ0=r0/r2=0,577; ρ1=r1/r2=0,8165; ρ2=1ρ 0 = r 0 / r 2 = 0.577; ρ 1 = r 1 / r 2 = 0.8165; ρ 2 = 1
Пусть источник 2 расположен от входящего окна 10 формирователя шарового излучения 8 на расстоянии L с раскрывом входящих лучей углом α1 от излучателя 2 в 17,5°.Let the
С допустимой погрешностью устанавливаем, что для диаграммы направленности 1 по Ламберту по равенству светового потока для трех секций 15, 16, 17 углы раскрыва от центра излучения α2 и α3 соответственно равны 16° и 34°.With an allowable error, we establish that for the Lambert
Лучи 7-15-i центрального сектора (фиг.1) в разрезе образуют треугольник со сторонами а, b, с. Площадь центрального сектора 15 определим по известной формуле треугольника, описанного окружностью:Rays 7-15-i of the central sector (Fig. 1) in a section form a triangle with sides a, b, c. The area of the
SΔ1=(a·b·c)/(4·R);S Δ1 = (a · b · c) / (4 · R);
а=2·R·sin α2; b=2·R·cos α2; с=2·R;a = 2 · R · sin α 2 ; b = 2 · R · cos α 2 ; c = 2 R;
SΔ1=2·R2·cos α2·sin α2=R2·sin 2α2=π·R2/6;S Δ1 = 2 · R 2 · cos α · sin α 2 2 = R 2 2 · sin 2α = π · R 2/6;
sin 2α2=π/6; 2α2=31,574; α2=15,787≈16°;sin 2α 2 = π / 6; 2α 2 = 31.574; α 2 = 15.787≈16 °;
Второй сектор 16 в разрезе образует треугольник со сторонами а′, b′, с′.The
а′=2·R·sin β·cos α2; b′=2·R·cos β·cos α2; с=2·R·cos α2;a ′ = 2 · R · sin β · cos α 2 ; b ′ = 2 · R · cos β · cos α 2 ; c = 2 · R · cos α 2 ;
SΔ2=2·R2·cos β·sin β·cos3 α2=R2·sin 2 β·cos3 α2=π·R2/6;S Δ2 = 2 · R 2 · cos β · sin β · cos α 3 2 = R 2 · sin β ·
sin 2β=π·R2/6 cos3 α2;sin 2β = π · R 2/6 3 cos 2 α;
cos 15,787°=0,9623; cos3 α2=0,8910; sin 2β=0,5876;cos 15,787 ° = 0.9623; cos 3 α 2 = 0.8910; sin 2β = 0.5876;
2·β=35,99; β=17,995≈18°;2 β = 35.99; β = 17.995≈18 °;
α3=α2+β=16°+18°=34°.α 3 = α 2 + β = 16 ° + 18 ° = 34 °.
Установив выходы уплотнителя 14 по вычисленным границам на расстоянии L=2·R от источника излучения 2, определим углы раскрыва лучей излучения для соответствующих выходов секторов 18, 19, 20 уплотнителя 14. Они распределятся для данного уплотнителя 14 для Го сектора 18 угол α4=ρ0·arc tg α1=10°, для r1 сектора 19 угол α5=ρ1·arc tg α1=14,4°, для r2 сектора 19 угол α1=17,5°.Having established the outputs of the
Пусть в данном случае соотношение радиуса Г2 выхода 13 и расстояния L=2·R от источника излученияLet in this case, the ratio of the radius G2 of
tg αi=r2/L=5,36/17=0,3153.tan α i = r 2 / L = 5.36 / 17 = 0.3153.
Тогда при сжатии нашего «Ламбертового» сосуда 5 (фиг.1) с единичной величиной радиуса R=1 в шаре сосуда 5 объем «жидкости» - Vламб, т.е. энергии света:Then, when compressing our "Lambert" vessel 5 (Fig. 1) with a unit radius R = 1 in the ball of the vessel 5, the volume of the "liquid" is V lamb , i.e. light energy:
Vдамб=(4·π·R3)/3.V dams = (4 · π · R 3 ) / 3.
Объем конуса уплотнителя 14Volume of a cone of a
Vупл=(π·r2 2·L)/3; r2=L·tg α1; Vупл=(π·L3·tg2 α1)/3;V upl = (π · r 2 2 · L) / 3; r 2 = L tg α 1 ; V upl = (π · L 3 · tg 2 α 1 ) / 3;
L=(3·Vламб)/(π·tg2 α1) 1/3=(4/tg2 α1)1/3; L=3,4268,L = (3 · V lamb ) / (π · tg 2 α 1 ) 1/3 = (4 / tg 2 α 1 ) 1/3 ; L = 3.4268,
т.е. сила света увеличится примерно в 3,4 раза.those. light intensity will increase by about 3.4 times.
Для формирования равномерного светового потока выходящих окон 11, 12, 13 каждой секции 18, 19, 20 для формирователя 8 требуется различная степень сжатия «переборок» 6 «Ламбертового» сосуда 5. А именно в сечении должны сжать для центральной секции 18 уплотнителя 14 с радиусом r0 с α2=16° в секции 15 в «Ламбертовом» сосуде 5 в уплотнителе 14 до α4=10°, в 1,6 раза. Для второй секции 19 уплотнителя 14 с выходной площадью π·(r1 2-r0 2) с разности (α3-α2)=34°-16° для секции 16 в «Ламбертовом» сосуде 5 в уплотнителе 14 в секции 19 до разности (α5-α4)=14.4°-10°, т.е. 18° в 4.4°, примерно в 4,1 раза. И в последнем секторе 20 с выходной в уплотнителе 14 площадью π·(r2 2-r1 2) в «Ламбертовом» сосуде 5 в секции 17 с разности (α1-α5)=85°-34° в уплотнителе 14 в секции 20 до разности 17.5°-14,4°, т.е. 51° в 3.1°, почти в 16 раз.To form a uniform luminous flux of the
Плотность входных потоков для отражения лучей 7-i от зеркал 21, 22, 23 соответствующих секторов 18, 19, 20 уплотнителя 14, как видно из фиг.2, значительно меняется от центра к краю выходов уплотнителя 14. И внутри третьего сектора 17 плотность светового потока убывает к краю почти до нуля и необходимо принять меры для компенсации этого явления до формирования равномерной плотности светового потока по всей выходной площади третьего сектора 20. Этого можно добиться только соответствующим сжатием, т.е. грубо, соответствующей фокусировкой и расфокусировкой светового потока на выходное отражающее зеркало 23 третьего сектора 20. Для этого определим закономерности формирования светового потока с диаграммой направленности по Ламберту. Из фиг.1 видим, что в зависимости от отклонения лучей 7-i излучателя 2 от центра излучения амплитуда излучения I падает с увеличением угла α1 отклоненияThe density of the input streams for the reflection of rays 7-i from the
I=2·R·cos αi.I = 2 · R · cos α i .
Можно предположить, что при сжатии перегородок 6 в Ламбертовом сосуде 5 сжатие до среднего уровня будет происходить быстрее там, где в его сечении меньше занимаемая площадь S, между перегородками, т.е. лучами 7-i-1, 7-i-2. Эта площадь Si треугольников между лучами при шаге в αi=5° будет определяться из выраженияIt can be assumed that during the compression of the
Si=(h·c)/2,S i = (h · c) / 2,
где h - раскрыв между лучами 7-i-1 и 7-i-2 в Ламбертовом сосуде 5,where h is the opening between the rays 7-i-1 and 7-i-2 in the Lambert vessel 5,
с=2·R·cos nαi, h=2·R·cos nαi·sin αI, c = 2 · R · cos nα i , h = 2 · R · cos nα i · sin α I,
и, соответственно,and correspondingly,
Si=R2·cos nαi·cos nαi·2·sin αi,S i = R 2 cos nα i cos nα i 2 sin α i
при R=1 и αi=5° получаемfor R = 1 and α i = 5 ° we get
Si=cos n5°·cos n5°·2·sin 5°.S i = cos n5 ° · cos n5 ° · 2 · sin 5 °.
При 2·sin 5°=0,1736 данные h и площадей Si с градацией в 5° приведены в таблице 1.At 2 · sin 5 ° = 0.1736, the data of h and areas S i with a gradation of 5 ° are shown in Table 1.
Для оценки неравномерности светового потока излучателя 2 округляем границы секторов Ламбертового сосуда 5 как 0°-15°; 15°-35°; 35°-85°. Это приведет к некоторой погрешности, но в данном случае это неважно. И относительно каждого значения Si к суммарному значению площадей Si, т.е. площадей каждого сектора 15, 16, 17, в процентном выражении определим место положения каждой «перегородки» 6 для формирования равномерного потока по площадям излучения на выходах 11, 12, 13 каждого сектора 18, 19, 20 уплотнителя 14.To assess the unevenness of the light flux of the
На фиг.2 показано нормированное распределение лучей (их фокусировка и расфокусировка) в каждом секторе излучателя на выходных зеркалах 21, 22, 23 уплотнителя 14. Отклонения в центральном секторе 18 незначительны относительно среднего значения 33,33% - +0,69% и -0,65%, практически можно пренебречь. Во втором секторе 19 отклонения более заметны относительно среднего значения 25%±3%, для практического применения в лампах шарового излучения «ярилко» также можно пренебречь. Однако для третьего сектора 20 эти отклонения значительны, и их необходимо учитывать для формирования равномерного потока излучения на выходе 13 уплотнителя 14.Figure 2 shows the normalized distribution of rays (their focus and defocusing) in each sector of the emitter on the output mirrors 21, 22, 23 of the
Построение зеркал 21, 22, 23 уплотнителя 14 начинаем на совмещенных картинах Ламбертова сосуда 5 и уплотнителя 14 (фиг.3). Лучше всего начинать с формирования зеркала 23, т.к. от его положения в секторе 20 уплотнителя 14 зависит будущий объем всего уплотнителя 14 из-за положения и размеров зеркала 24, отражающего исходящие лучи 7-17-i от источника 2 излучения лучи 7-24-i к зеркалу 23, формирующего равномерный поток излучения из выходящего окна 13. Высоко ставить зеркало 23 нежелательно, т.к. зеркало 24 может слишком далеко выйти за пределы Ламбертового сосуда 5, а слишком низко - приведет к неоправданному уменьшению всех зеркал уплотнителя 14 и к возможному перекрытию зеркалом 23 путей излучения для зеркал других секторов 19, 18. Поэтому выберем положение зеркала 23 в секторе 20 на уровне не превышающем границы между секторами 17 и 18 в Ламбертовом сосуде 5.The construction of the
Выберем точку 25 фокуса отражения лучей 7-24-i на границе секторов 20, 19 уплотнителя 14. По точкам 25 и точкой излучения излучателя 2, являющимся центрами эллипса, на расстоянии не превышающем границы между секторами 17, 18 в Ламбертовом сосуде 5, по эллипсной траектории строим зеркало 24. Фиксируем положение сходящихся лучей 7-24-i в точке 25. В секторе 20 уплотнителя 14 в увеличенном масштабе (фиг.4), в районе точки 25 фиксируем по таблице 1 положение отраженных лучей 7-23-i от будущего зеркала 23. В местах пересечения приходящих 7-24-i и «отраженных» 7-23-i лучей строим мини-зеркала 23-z-i отдельно для каждого луча 7-24-i. В укрупненном масштабе лучше всего воспользоваться, исходя из таблицы 1, нормированным положением по параметрам h входящих лучей 7-24-i и по параметрам S, отраженных лучей 7-23-i. Параллельным смещением мини-зеркал 23-z-i относительно их приходящих лучей 7-24-i от нижнего луча аппроксимируем кривую зеркала 23 и фиксируем направления входящих лучей 7-24-i. По изменившимся положениям лучей 7-24-i к зеркалу 23 корректируем кривую зеркала 24 по пересечениям 7-24-i и исходящих лучей 7-17-i от источника 2 излучения. Это первый вариант построения зеркал 23, 24.Let us select the
По второму варианту строим линию отраженного луча 7-24-0 с границы секторов 17, 18 к границе секторов 19, 20. Фиксируем угол между этой границей 19, 20, (7-23-0), и лучом 7-24-0, например, 70° (фиг.5). На этой линии выбираем точку 27. Относительно этой линии с точки 27 на ней к воображаемой линии 28, на которой из таблицы 1 отложены нормированные значения h для положения на ней лучей 7-24-i, строим сходящиеся линии 7-24-i. В секторе 20 в укрупненном масштабе в нормированном виде проводим линии 7-23-i отражения от будущего зеркала 23. В месте пересечения линий 7-23-0 и 7-24-0 строим мини-зеркало 23-z-0 до пересечения с линией 7-23-1. Параллельным смещением линии 7-24-1 соответствующей аппроксимацией линии мини-зеркала 23-z-0 и нового мини-зеркала 23-z-1 находим его пересечение с линией луча 7-23-1. Фиксируем положение луча 7-24-1 и продолжаем линию мини-зеркала 23-z-1 до пересечения с линией луча 7-23-2 и повторяем аналогичные операции до фиксации остальных лучей 7-24-i. В результате получаем траекторию зеркала 23. Далее, продолжая линии 7-24-i до пересечения соответствующих линий исходящих лучей 7-17-i от источника 2 в третьем секторе 17, по соответствующим точкам аппроксимацией строим зеркало 24.In the second option, we build the line of the reflected beam 7-24-0 from the border of
Третий вариант рассматриваем на примерах построения зеркал 22 и 29 во втором секторе 19 уплотнителя 14 и в секторе 16 излучателя 2 соответственно (фиг.6-8).The third option is considered in the examples of constructing mirrors 22 and 29 in the
Для начала (фиг.6) зададим угол положения мини-зеркала 29-z-0 относительно луча 7-16-0 для отражения луча 7-29-0 от приходящего луча 7-16-0. Пусть это будет, например, порядка 40° и построим мини-зеркало 22-z-0 отражения луча 7-19-0 до пересечения с лучом 7-19-1. Из этой точки пересечения или ниже по линии луча 7-19-1 строим мини-зеркало 22-z-1 с таким расчетом, чтобы пересечение линии мини-зеркала 22-z-1 с линией мини-зеркала 22-z-0 не выходило за пределы луча 7-19-0, а луч 7-29-1 своим мини-зеркалом 29-z-1 пересекался с мини-зеркалом 29-z-0, не выходя за пределы луча 7-16-0. В следующем мини-зеркале 22-z-2 выбираем место пересечения с мини-зеркалом 22-z-1 внутри зоны луча 7-19-1 и наклон отражения луча 7-19-2 таким образом, чтобы приходящий луч 7-29-2 своим мини-зеркалом 29-z-2 пересекался с мини-зеркалом 29-z-1 внутри зоны луча 7-16-1. Аналогичные операции произведем для остальных мини-зеркал 22-z-i, лучей 7-29-i и мини-зеркал 29-z-i. В результате по точкам отражения лучей 7-19-i и 7-29-i соответствующих мини-зеркал 22-z-i и 29-z-i со своими приходящими лучами 7-29-i и 7-16- i соответственно аппроксимацией строим зеркала 22 и 29.To begin with (Fig.6) we will set the angle of the mini-mirror 29-z-0 relative to the beam 7-16-0 to reflect the beam 7-29-0 from the incoming beam 7-16-0. Let it be, for example, of the order of 40 ° and construct a mini-mirror 22-z-0 of the reflection of the beam 7-19-0 until the intersection with the beam 7-19-1. From this point of intersection or lower along the line of the beam 7-19-1 we build a mini-mirror 22-z-1 so that the intersection of the line of the mini-mirror 22-z-1 with the line of the mini-mirror 22-z-0 beyond the limits of the beam 7-19-0, and the beam 7-29-1 with its mini-mirror 29-z-1 intersected with the mini-mirror 29-z-0, without going beyond the limits of the beam 7-16-0. In the next mini-mirror 22-z-2, select the intersection with the mini-mirror 22-z-1 inside the beam zone 7-19-1 and the slope of the reflection of the beam 7-19-2 so that the incoming beam 7-29-2 its 29-z-2 mini-mirror intersected with the 29-z-1 mini-mirror inside the beam zone 7-16-1. We will perform similar operations for the remaining 22-z-i mini-mirrors, rays 7-29-i and 29-z-i mini-mirrors. As a result, from the reflection points of rays 7-19-i and 7-29-i of the corresponding mini-mirrors 22-zi and 29-zi with their incoming rays 7-29-i and 7-16-i, by approximation, we build mirrors 22 and 29 .
На фиг.7 показан пример при задании положения мини-зеркала 29-z-0 в 55° относительно луча 7-16-0.7 shows an example when setting the position of the mini-mirror 29-z-0 at 55 ° relative to the beam 7-16-0.
На фиг.8 показан пример при задании положения мини-зеркала 29-z-0 в 70° относительно луча 7-16-0.On Fig shows an example when setting the position of the mini-mirror 29-z-0 at 70 ° relative to the beam 7-16-0.
В данном случае выбираем первый пример построения зеркал 22 и 29, т.к. необходимо еще оставить достаточное место для построения следующих зеркал для формирования светового потока центрального сектора 18 уплотнителя 14.In this case, we select the first example of building mirrors 22 and 29, because sufficient space must still be left for the construction of the following mirrors to form the luminous flux of the
В прозрачном теле, соблюдая законы оптики, мы можем размещать зеркала с тонким покрытием в любом требуемом месте. Если требуется, и по пути следования лучей, т.к. из-за малой толщины они не будут оставлять ощутимых теней. Поэтому для построения зеркала 21 в секторе 18 уплотнителя 14 и зеркала 30 в секторе 15 Ламбертова сосуда 5 выберем положение промежуточного зеркала 31 на границе секторов 16, 17 в Ламбертовом сосуде 5 по пути следования разноименного луча 7-15-0 или 7-16-n. Выберем точку положения луча 7-15-3, отразившегося луча 7-30-3 от будущего зеркала 30 к зеркалу 31 под углом, к примеру, 70° градусов, и под таким же углом отразившего луч 7-31-3 к будущему зеркалу 21, отразившему луч 7-21-3. Строим мини-зеркало 21-z-3 до пересечения с нормированным по таблице 1 лучом 7-21-2. Зададим условие сходимости пучков 7-31-i и 7-30-i в 6°, это разница углов пучка 7-15-i и выходящих пучков лучей 7-21-i, 16°-10°. Соблюдая это условие, отклоним в данном случае на 2° относительно луча 7-31-3 луч 7-31-2 параллельным смещением от места пересечения луча 7-21-2 с мини-зеркалом 21-z-3 и построим мини-зеркало 21-z-2 до пересечения с нормированным лучом 7-21-1 так, чтобы оно пересекалось с линией мини-зеркала 21-z-3 в зоне лучей 7-21-3 и 7-21-2. Далее строим луч 7-30-2 до пересечения с лучом 7-15-2 и строим мини-зеркало 30-z-2 с условием пересечения линии мини-зеркала 30-z-3 в зоне лучей 7-15-3 и 7-15-2. Если этого не произойдет, то потребуется изменение начального угла луча 7-30-3. Аналогично достраиваем положение лучей 7-31-1, 7-30-1 и 7-31-0, 7-30-0. При этом должно соблюдаться условие, чтобы луч 7-15-3 пересекался с лучом 7-30-0 вне зоны пучка лучей 7-15-i. По точкам пересечения лучей 7-21 -i с 7-31-i и 7-30-i с 7-15-i аппроксимацией строим соответственно зеркала 21 и 30.In a transparent body, observing the laws of optics, we can place mirrors with a thin coating in any desired place. If required, and along the path of the rays, because due to the small thickness, they will not leave noticeable shadows. Therefore, to build a
Однако можно строить зеркала 21 и 30 в параллельных пучках лучей 7-30-i и 7-31-i. Для этого нужно подобрать соответствующий угол луча 7-30-3 к зеркалу 31 и аналогично предыдущим операциям для фиг.9 строить зеркала 21, 30 в фиг.10. В этом случае свобода маневра весьма ограничена. В данном примере этот угол получился равным 68°.However, it is possible to build
На фиг.11 показана дополнительная возможность построения зеркал 21, 30 в параллельных пучках лучей 7-31-i, 7-30-i. Это достигается тем, что при заданном параллельном пучке лучей 7-31-i выбираем место промежуточного зеркала 31 для размещения на одном из лучей 7-17-i до соблюдения условий параллельности пучка отраженных лучей 7-30-i от зеркала 30 приходящих к нему пучка лучей 7-15-i. В этом случае значение угла падения 7-30-3 оказалось близким к предыдущему и равным 70°. Однако надо иметь в виду, что для реализации этого примера потребуется организация нового сектора и, соответственно, новой формы, чтобы сформировать это зеркало в прозрачном теле. Поэтому выбираем первый пример. В итоге на фиг.3 показан вариант построения всех зеркал уплотнителя светового потока. Для защиты зеркал от внешних воздействий уплотнитель 14 с зеркалами в прозрачном теле помещаем в оболочку 32.11 shows an additional possibility of constructing
Показанные примеры построения зеркал носят оценочный характер проектирования. Для точного изготовления форм для литья секторов уплотнителя их можно использовать для создания соответствующих программ для станков с программным управлением.The shown examples of building mirrors are evaluative in design. For the exact manufacture of molds for casting sectors of the seal, they can be used to create appropriate programs for machine tools with programmed control.
На фиг.12 также в сечении показан возможный вариант лампы 33, «Ярилко», в сборе с уплотнителем 14 и шарообразным формирователем 8 светового потока.12 also shows in cross-section a possible embodiment of the
ЛитератураLiterature
1. RU 2242778, «Устройство для сжатия-расширения оптического пучка».1. RU 2242778, "Device for compression-expansion of the optical beam."
2. RU 2070683, «Устройство для освещения транспортного средства».2. RU 2070683, “Device for lighting a vehicle”.
3. А.С. 402718, «Оптическая система прожектора с трубчатыми лампами большой мощности».3. A.S. 402718, "Optical system of a searchlight with high power tube lamps."
4. М.Я. Выгодский, «Справочник по элементарной математике», Москва: «Наука», 1986 г., 317 с.4. M.Ya. Vygodsky, “Handbook of Elementary Mathematics”, Moscow: “Science”, 1986, 317 pp.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014111110/12A RU2541632C1 (en) | 2014-03-24 | 2014-03-24 | Method of concentrating light flux from light-emitting element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014111110/12A RU2541632C1 (en) | 2014-03-24 | 2014-03-24 | Method of concentrating light flux from light-emitting element |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2541632C1 true RU2541632C1 (en) | 2015-02-20 |
Family
ID=53288718
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014111110/12A RU2541632C1 (en) | 2014-03-24 | 2014-03-24 | Method of concentrating light flux from light-emitting element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2541632C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU402718A1 (en) * | 1971-12-27 | 1973-10-19 | Криворожский филиал Всесоюзного научно исследовательского института организации , механизации шахтного строительства | OPTICAL SYSTEM OF THE SPOTLIGHT WITH TUBULAR LAMPS OF GREAT POWER |
US20050286251A1 (en) * | 2004-06-28 | 2005-12-29 | Whelen Engineering Company, Inc. | Side-emitting collimator |
US7021797B2 (en) * | 2003-05-13 | 2006-04-04 | Light Prescriptions Innovators, Llc | Optical device for repositioning and redistributing an LED's light |
RU2303800C1 (en) * | 2005-12-15 | 2007-07-27 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Lens for forming radiating light diode |
US7329029B2 (en) * | 2003-05-13 | 2008-02-12 | Light Prescriptions Innovators, Llc | Optical device for LED-based lamp |
RU2502919C2 (en) * | 2008-06-13 | 2013-12-27 | Филипс Электроникс Лтд | Aligned lens for light diode lamp |
-
2014
- 2014-03-24 RU RU2014111110/12A patent/RU2541632C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU402718A1 (en) * | 1971-12-27 | 1973-10-19 | Криворожский филиал Всесоюзного научно исследовательского института организации , механизации шахтного строительства | OPTICAL SYSTEM OF THE SPOTLIGHT WITH TUBULAR LAMPS OF GREAT POWER |
US7021797B2 (en) * | 2003-05-13 | 2006-04-04 | Light Prescriptions Innovators, Llc | Optical device for repositioning and redistributing an LED's light |
US7329029B2 (en) * | 2003-05-13 | 2008-02-12 | Light Prescriptions Innovators, Llc | Optical device for LED-based lamp |
US20050286251A1 (en) * | 2004-06-28 | 2005-12-29 | Whelen Engineering Company, Inc. | Side-emitting collimator |
RU2303800C1 (en) * | 2005-12-15 | 2007-07-27 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Lens for forming radiating light diode |
RU2502919C2 (en) * | 2008-06-13 | 2013-12-27 | Филипс Электроникс Лтд | Aligned lens for light diode lamp |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11106121B2 (en) | Laser light source incorporating an angular distribution control element, and related wavelength conversion light source, light combining light source, and projection system | |
EP2093482A2 (en) | An apparatus and method for improved illumination area fill | |
US20120287511A1 (en) | Off-axis collimation optics | |
JP2017509117A (en) | Beam forming system and illumination system using the beam forming system | |
JP2004516684A (en) | LED module | |
JP2000147216A (en) | Optically transparent film | |
WO2018040557A1 (en) | Light ray collimating structure, substrate and manufacturing method for same, backlight module and display device | |
JP5292629B2 (en) | Lighting device | |
US20060061870A1 (en) | Optical system for a light emitting apparatus | |
CN106523958A (en) | Secondary lens for forming annular light spots | |
US20150131265A1 (en) | Light flux controlling member, light-emitting device, surface light source device and display apparatus | |
EP2924348B1 (en) | Lighting apparatus | |
US3239660A (en) | Illumination system including a virtual light source | |
RU2541632C1 (en) | Method of concentrating light flux from light-emitting element | |
US3200253A (en) | System for obtaining parallel radiant energy rays of uniform illumination and uniform energy distribution | |
CN109099391A (en) | One kind going out photosystem | |
CN212377786U (en) | Laser light source device | |
EP3274759B1 (en) | Tir lens comprising a plurality of component lenses and provided with means for eliminating undesired light effects in the transmitted luminous flux | |
KR20180025870A (en) | Optical lens, backlight module and display device | |
CN104595811B (en) | zooming projection lamp | |
US3264467A (en) | Radiant energy collimating system | |
CN103869490A (en) | Full-waveband point light source collimation optical system | |
US3501626A (en) | Radiation condenser devices | |
RU2561191C2 (en) | Optical element | |
CN104214670A (en) | Lamp and lens thereof |