Устройство формирования светораспределения (варианты) - RU2283986C2

Чертежи

Показать все 31 чертежа(ей)

Описание

Изобретение относится к области светотехники, а более конкретно к методам и устройствам формирования различных режимов освещения, и может найти применение в медицине (эндоскопы), прожекторной технике, транспортной технике и др. бытовых приборах.

Известна светооптическая схема светового прибора, применяющаяся в эндоскопических приборах (см. SU 1529005 A1, кл. F 21 V 8/00, 1987).

Эта система состоит из единого источника света (лампы накаливания), установленного в фокусе параболоидного зеркала, на выходе которого установлен волоконно-оптический фокон, переходящий в световод. Такая конструкция обуславливает согласованность хода лучей и размеров светового пятна и апертуры части системы, расположенной перед световодом, с размерами торца световода.

Наиболее существенным недостатком является относительно низкая эффективность использования светового потока источника света.

Известен способ формирования светового пучка различного назначения для транспортных средств и реализующие их конструкции, построенные на проекторном принципе формирования светового пучка (см. патент ФРГ №DE 3406876 С1, кл. F 21 M 3/08, 1984 г., а также патенты Франции №2558236, кл. F 21 M 3/14, 1985 г., ФРГ №3523029 А1, кл. F 21 M 3/14, 1985 г.).

Этот способ заключается в концентрации полиэллипсоидным отражателем излучения от единого источника света (лампы накаливания) при одновременной трансформации конфигурации формируемого отражателем светового пучка в области его вторых фокусов с формированием в этой плоскости зоны максимальной освещенности и последующим проецированием этого изображения в определенное место. В случае формирования режимов ближнего света и противотуманного освещения добавляется еще процесс экранирования светового пучка.

Конструкции таких световых приборов содержат полиэллипсоидный отражатель, источник света с телом накала, размещенный в одном из фокусов отражателя, экран с конфигурацией, зеркально совпадающей по форме с границами создаваемого световым прибором светораспределения, и рассеиватель, выполненный в виде конденсорной линзы, фокальная плоскость которой также совпадает со второй фокальной плоскостью отражателя.

Конструкции световых приборов с подобным принципом формирования светового пучка обладают целым рядом существенных недостатков, снижающих эффективность их использования.

Наиболее существенным недостатком является относительно низкая эффективность использования светового потока источника света, обусловленная в основном двумя причинами:

во-первых, в силу того, что для формирования световых пучков некоторых режимов освещения, например "ближний свет" и "противотуманное освещение", положение светотеневой границы экрана находится выше оптической оси отражателя, но именно эта часть светового потока, концентрируемого последним в области второго фокуса, экранируется, из-за чего снижаются светотехнические характеристики светового прибора;

во-вторых, подобная светооптическая схема не позволяет использовать отражатель с большими углами охвата, так как излучение от зон отражателя, лежащих на его периферии, т.е. близких к световому отверстию, не будут попадать на линзу рассеивателя при выполнении ее в требуемых габаритах (40...60) мм, а следовательно, и такая светооптическая схема либо исключает использование отражателей с большим углом охвата, либо требует существенного увеличения диаметра линзы рассеивателя, что в свою очередь "сводит на нет" преимущество проекторного типа формирования светораспределения светового прибора. Именно по этой причине этот способ формирования светового пучка не используют при реализации режима дальнего света.

Кроме того, одним из важных недостатков указанных конструктивных вариантов исполнения светового прибора (особенно в фарах ближнего света) является весьма высокий градиент освещенности точек, лежащих по обе стороны от светотеневой границы (в темной и светлой зоне светораспределения), т.е. наличие очень четкой светотеневой границы, что существенно ухудшает его эксплуатационные характеристики, так как в этом случае он требует очень точной регулировки на транспортном средстве и его эффективное использование возможно лишь при наличии автоматического корректора положения светового пучка относительно дорожного полотна и транспортного средства очень точной регулировки на транспортном средстве и его эффективное использование возможно лишь при наличии автоматического корректора положения светового пучка относительно дорожного полотна и транспортного средства.

Не менее важен еще один существенный недостаток этих конструкций - наличие цветных полос в светораспределении светового прибора, появление которых обусловлено хроматической аберрацией на линзе. При этом, поскольку устранение последствий хроматической аберрации невозможно с помощью одиночной линзы, а возможно лишь некоторое уменьшение их влияния за счет усложнения конструкции линзы и очень точной регулировки ее положения относительно экрана, то несмотря на усложнение конструкции, а следовательно, ее удорожание, использование этих световых приборов будет непременно создавать дискомфорт водителей встречных транспортных средств и способствовать тем самым увеличению количества дорожно-транспортных происшествий.

Весьма важным недостатком также, присущим этим техническим решениям, является отход от принципа унификации как общего подхода к эффективности производства, характерному в значительной мере и для световых приборов традиционного исполнения. Поскольку в указанных технических решениях формирование границ светораспределения осуществляется проекцией экрана на плоскость дорожного полотна, то очевидно, что при реализации конструкций световых приборов различного назначения (дальний свет, ближний свет, противотуманное освещение), требования к светораспределению которых в значительной мере отличаются друг от друга как по величинам освещенности в контрольных точках, так и по величине углов рассеяния светового пучка в горизонтальной и вертикальной плоскостях, потребуется использование различных по конструкции отражателей, т.е. отражателей с различными фокусными расстояниями, экранов с различной конфигурацией линии обсечки и линз с различным фокусным расстоянием. Таким образом, оказывается невозможно построить конструкцию, способную удовлетворить требованиям различных режимов освещения заменой минимального числа ее элементов, что в свою очередь приводит к уменьшению степени унификации, а следовательно, к существенным издержкам в производстве при изготовлении системы освещения в целом.

И, наконец, последний, но не менее важный недостаток этих технических решений - высокая термонагруженность всех элементов конструкции, включая линзу, обусловленная использованием в ее конструкции источников света относительно высокой мощности - 35W, 55W, предопределяет необходимость ее изготовления из относительно дорогого и тяжелого стекла (не допуская применения дешевых и легких в переработке пластмасс), что не только увеличивает трудоемкость изготовления таких световых приборов в целом и его массу, но и приводит тем самым к дополнительному расходу горючего транспортного средства.

Известна также конструкция светового прибора (фары транспортного средства) (см. патент Италии IT 1285998, кл. B 60 Q 26.11.1996 г.), которая реализует другой способ формирования светового пучка, включающий концентрацию излучения источника света на входном торце волоконно-оптического преобразователя изображения с формированием зоны максимальной освещенности, трансформацию сечения светового пучка сконцентрированного излучения источника света на входном торце волоконно-оптического преобразователя изображения в конфигурацию, зеркально соответствующую форме границ выбранного для реализации режима освещения на выходном торце волоконно-оптического преобразователя изображения, и проекцию, сформированного на выходном торце изображения, проецирующей линзой на освещаемую поверхность.

Конструкция такого светового прибора содержит эллипсоидный осесимметричный отражатель, источник света с телом накала, размещенным в области одного из фокусов отражателя, волоконно-оптический преобразователь изображения, выполненный в виде фокона, сопряженного с дополнительным преобразователем изображения, установленный на монтажном фланце, и конденсорную линзу, причем входной торец фокона волоконно-оптического преобразователя изображения, обращенный к отражателю, расположен в области второго фокуса отражателя и имеет форму кружка рассеяния изображения тела накала, сформированного отражателем в его второй фокальной плоскости, а выходной торец волоконно-оптического преобразователя, направленный к конденсорной линзе, имеет форму, совпадающую с конфигурацией светораспределения светового прибора, при этом тело накала источника света смещено вдоль оптической оси отражателя в направлении входного торца волоконно-оптического преобразователя, площадь которого (Sвых) связана с максимальной площадью фокона (Sф) соотношением Sф=(1...1,3)Sвых, а сам выходной торец волоконно-оптического преобразователя выполнен в виде вогнутого цилиндра.

Это техническое решение позволяет избавиться от ряда недостатков, присущих традиционным конструкциям световых приборов проекторного типа, рассмотренных ранее.

Поскольку из каждой точки на выходе волоконно-оптического преобразователя излучение выходит в пределах одинаковых углов, обусловленных апертурным числом используемого в преобразователе волокна, то на одну точку входной плоскости линзы излучение будет приходить под разными углами, а следовательно, перемешиваясь при преломлении, в линзе на ее выходе не будет наблюдаться разложения света по спектральным составляющим.

В силу тех же обстоятельств светотеневая граница создаваемого таким световым прибором светораспределения может быть в нужной степени рассеянной, что в значительной степени зависит от параметров используемого волокна.

При этом нетрудно видеть, что в данном случае различное светораспределение, т.е. светораспределение разных режимов освещения, реализуется лишь заменой волоконно-оптических преобразователей, у которых конфигурация выходных торцов определяет соответствующую заданному режиму форму светораспределения при одинаковых конструктивных исполнениях остальных элементов светооптической схемы. Поэтому степень унификации конструкций световых приборов разного назначения в данном случае будет весьма высокой, что в свою очередь способствует значительному снижению трудоемкости изготовления при расширении номенклатуры выпускаемых изделий.

Этот способ формирования светового пучка светового прибора и реализующая его конструкция позволяют также в большей степени использовать световой поток источника света, т.к. в ней отсутствует экран, перекрывающий значительную часть светового потока от нижней части отражателя.

В большей мере используется в данном случае и излучение источника света в углах, близких к оптической оси отражателя, т.е. в пределах телесного угла, образованного областью положения тела накала и выходной апертурой волоконно-оптического преобразователя.

Использование в качестве экрана волоконно-оптического преобразователя позволяет также существенно снизить температурные нагрузки на конденсорную линзу до (50...60)С°, что в свою очередь предопределяет возможность использования в таких конструкциях относительно дешевых и легких пластмассовых линз. Тем не менее, значительная термонагруженность конструкции сохраняется из-за использования в ней малоэффективных источников света относительно высокой мощности, поскольку в этом конструктивном варианте происходит лишь ее перераспределение, а именно стеклянный волоконно-оптический преобразователь изображения, нагреваясь при тепловом воздействии на него излучения источника света, вначале аккумулирует это тепло в силу малой теплопроводности, но затем отдает его на примыкающие элементы конструкции светового прибора, которые должны быть выполнены из материалов, обладающих высокой теплоемкостью и теплопроводностью.

Кроме того, при смещении положения тела накала в направлении входного торца волоконно-оптического преобразователя изображения будет не только увеличиваться площадь и диаметр изображения тела накала во второй фокальной плоскости отражателя осесимметричного эллипсоидного отражателя, что само по себе способствует увеличению входного апертурного угла системы, а следовательно, и коэффициента использования светового потока источника света, но и будут несколько уменьшены потери из-за увеличения угла охвата отражателя, обусловленное уменьшением углов, при которых происходит формирование значительной части изображения тела накала во второй фокальной плоскости отражателя.

Более того, при выполнении соотношения Sф/Sвых>1, где Sф - площадь входного торца волоконно-оптического преобразователя изображения, а Sвых - площадь выходного торца волоконно-оптического преобразователя изображения, волоконно-оптический преобразователь изображения будет работать как уменьшающая линза, а следовательно, будет увеличиваться освещенность центральной зоны изображения тела накала на выходном торце волоконно-оптического преобразователя изображения и светотехнические характеристики светового прибора в целом.

Однако главный недостаток - ограничение угла охвата, а следовательно, и коэффициента использования светового потока источника света при достаточно малых (40...60) мм значениях диаметра выходной проецирующей линзы рассеивателя, что является основным требованием, предъявляемым к современным световым приборам, например, автомобилей из-за стремления улучшить их аэродинамические характеристики, сохраняется и в этом варианте исполнения.

Основной причиной ограничения угла охвата отражателя и как следствие относительно низкой эффективности использования светового потока источника света служит ограниченный входной апертурный угол проецирующей линзы, не превышающий в реальных конструкциях (2ϕ=70°), при диаметре линзы 60 мм и размерах выходного торца волоконно-оптического преобразователя (21×5) мм, что практически исключает при приемлемой глубине отражателя (60...70) мм использование эллипсоидного отражателя с углом охвата, превышающим (90...110)°, так как это приводит к увеличению апертурного угла выхода излучения из отражателя до значений, превышающих (2ϕ=70°), а следовательно, и к бессмысленным потерям световой энергии в материале волокна, поскольку все лучи, вошедшие в волоконно-оптический преобразователь под углами, превышающими его апертурный угол, не выйдут из преобразователя.

Кроме того, этот способ формирования светового пучка светового прибора имеет еще один существенный недостаток, снижающий эффективность создаваемого освещения в режимах ближнего света и противотуманного освещения, который проявляется в искажении соотношения значений светотехнических характеристик в нормируемых областях светораспределения, что обусловлено отсутствием однозначной связи между положениям (координатами) входов волокон, расположенных на входной стороне волоконно-оптического преобразователя, и их выходами, расположенными на выходном торце волоконно-оптического преобразователя изображения. Чаще всего волокна, входы которых расположены в центре кружка рассеяния изображения тела накала, сформированного осесимметричным эллипсоидом во втором фокусе, имеют выходы, расположенные в центральной зоне фигуры, определяющей форму выходного торца волоконно-оптического преобразователя изображения, что предопределяет центральное положение области с максимальными значениями светотехнической характеристики в асимметричном светораспределении "ближний свет", в котором область максимальной освещенности должна находиться правее и выше центральной, чем собственно и снижается эффективность создаваемого светораспределения.

Другой причиной снижения эффективности являются потери светового потока от части тела накала, которая находится за фокальной плоскостью со стороны горловины отражателя, поскольку углы падения этой части светового пучка, концентрируемой зоной эллипсоидного отражателя по обе стороны его малой оси, будут превышать оптимальный апертурный угол используемого оптического волокна.

Необходимо отметить еще один существенный недостаток такого способа формирования светового пучка светового прибора и реализующей его конструкции - необходимость выполнения достаточно сложной формы волоконно-оптического преобразователя изображения в виде сопряжения фокона и собственно волоконно-оптического преобразователя изображения, что обусловлено в первую очередь значительными величинами углов падения отраженного периферийными зонами эллипсоидного отражателя светового пучка, которые можно лишь частично компенсировать сферической формой входного торца фокона. Другой причиной усложнения конструкции волоконно-оптического преобразователя изображения является достаточно большая длина тела накала стандартных ламп (4,5...5,5) мм при диаметре (1,2...1,5) мм, изображение которой во втором фокусе эллипсоидного представляет собой круг диаметром (14...18) мм, площадью (153...254) мм², при этом поскольку Sф=(1...1,3)Sвых, площадь выходного торца волоконно-оптического преобразователя изображения достигает значений (195...254) мм², а так как величина рассеяния светового пучка в вертикальной плоскости у световых приборов, например транспортных средств, не превышает (10...15)°, то вертикальный размер выходного торца будет небольшим - (8...12) мм, что при большой площади выходного торца приводит к его значительной ширине (28...30) мм. Это обстоятельство при оптимальном апертурном числе используемого оптического волокна, равном 0, 5, соответствующем апертурному углу 35°, для охвата всего светового потока, вышедшего из выходного торца волоконно-оптического преобразователя изображения, требует увеличения диаметра конденсорной линзы до (65...70) мм, а для обеспечения нормативного угла рассеяния световых приборов в горизонтальной плоскости, равного (15...20)°, - увеличения фокусного расстояния до (40...50) мм, что в результате приводит к неоправданному усложнению технологии их изготовления, увеличению габаритов, массы и стоимости изделия.

Задачей заявляемого решения является улучшение светотехнических характеристик светового прибора и снижение потребляемой им мощности за счет более полного и эффективного использования светового потока источника света, а также упрощение конструкции одного из самых сложных его элементов - волоконно-оптического преобразователя изображения - при уменьшении его размеров и габаритов светового прибора в целом.

Поставленная задача реализуется за счет того, что способ формирования светового пучка светового прибора включает: концентрацию излучения источника света на входном торце волоконно-оптического преобразователя изображения с формированием зоны максимальной освещенности, трансформации конфигурации сечения светового пучка сконцентрированного излучения источника света на входном торце волоконно-оптического преобразователя изображения в конфигурацию, соответствующую форме границ выбранного для реализации режима освещения на выходном торце волоконно-оптического преобразователя изображения, и проекцию сформированного на выходном торце изображения проецирующей линзой на освещаемый объект, концентрацию излучения осуществляют раздельно по отдельным каналам.

При этом источник света выполнен в виде расположенных под углом друг к другу по меньшей мере двух светодиодных модулей, на каждом из которых смонтирован концентратор излучения, выполненный в виде преобразователя угла излучения соответствующего светодиода в сходящийся и расходящийся световой пучок, направленные к входному торцу волоконно-оптического преобразователя изображения так, чтобы оптическая ось расходящегося светового пучка пересекала оптическую ось волоконно-оптического преобразователя изображения в плоскости входного торца, а фокальная точка сходящегося светового пучка была расположена на входном торце волоконно-оптического преобразователя изображения в области, у которой входы отдельных световых волокон имеют выходы на выходном торце волоконно-оптического преобразователя изображения в области, зеркально совпадающей по угловому положению с положением зоны максимальной освещенности создаваемого световым прибором светораспределения.

Поскольку число используемых светодиодов и преобразователей угла их излучения, а также соотношение их типов будет зависеть от мощности светодиодов и требований к создаваемому светораспределению, то для обеспечения эффективного использования предлагаемого метода формирования светового пучка практически любого заданного светораспределения при любом наборе светодиодов и типов преобразователя угла необходимо выполнение условия - предельные значения углов падения крайних лучей совокупного светового пучка от всех преобразователей угла, образующих изображение на входном торце волоконно-оптического преобразователя изображения к плоскости входного торца, должны быть меньше или равны апертурному углу используемого волокна.

Способ заключается в концентрации излучения источника света на входном торце волоконно-оптического преобразователя изображения с формированием зоны максимальной освещенности, трансформации конфигурации сечения светового пучка сконцентрированного излучения источника света на входном торце волоконно-оптического преобразователя изображения в конфигурацию, соответствующую форме границ выбранного для реализации режима освещения на выходном торце волоконно-оптического преобразователя изображения и проекцию сформированного на выходном торце изображения проецирующей линзой на освещаемый объект. При этом концентрация излучения на входной торец волоконно-оптического преобразователя изображения осуществляется раздельно по отдельным каналам соответствующими источниками света с формированием в каналах пучков излучения. В одном(их) канале(ах) формируют сходящийся пучок, а в другом(их) - расходящийся пучок. Или во всех каналах одновременно формируют как сходящийся пучок, так и расходящийся пучок. Или во всех каналах одновременно формируют только сходящийся пучок.

Устройство светового прибора для формирования светового пучка содержит источник света, концентратор излучения источника света, волоконно-оптический преобразователь изображения, установленный на монтажном фланце, и конденсорную линзу, причем входной торец волоконно-оптического преобразователя изображения расположен в области фокуса концентратора излучения и имеет форму и геометрические размеры сечения светового пучка, вышедшего из концентратора, образованного плоскостью, перпендикулярной оптической оси светового прибора, проходящей через упомянутый входной торец, а выходной торец волоконно-оптического преобразователя, направленный к конденсорной линзе, установлен в ее фокальной плоскости и имеет форму торца, обратную форме создаваемого световым прибором светораспределения. При этом источник света выполнен в виде расположенных под углом друг к другу, по меньшей мере, двух светодиодных модулей, на одном из которых смонтирован концентратор излучения, выполненный в виде преобразователя угла излучения соответствующего светодиода в сходящийся световой пучок, а на другом - концентратор излучения, выполненный в виде преобразователя угла излучения в расходящийся световой пучок, направленные к входному торцу волоконно-оптического преобразователя изображения так, чтобы оптическая ось расходящегося светового пучка пересекала оптическую ось волоконно-оптического преобразователя изображения в плоскости входного торца, а фокальная точка сходящегося светового пучка была расположена на входном торце волоконно-оптического преобразователя изображения в области, у которой входы отдельных световых волокон имеют выходы на выходном торце волоконно-оптического преобразователя изображения в области, зеркально совпадающей по угловому положению с положением зоны максимальной освещенности создаваемого световым прибором светораспределения.

Другой вариант устройства светового прибора формирования светового пучка содержит источник света, концентратор излучения источника света, волоконно-оптический преобразователь изображения, установленный на монтажном фланце, и конденсорную линзу, причем входной торец волоконно-оптического преобразователя изображения расположен в области фокуса концентратора излучения и имеет форму и геометрические размеры сечения светового пучка, вышедшего из концентратора, образованного плоскостью, перпендикулярной оптической оси светового прибора, проходящей через упомянутый входной торец, а выходной торец волоконно-оптического преобразователя, направленный к конденсорной линзе, установлен в ее фокальной плоскости и имеет форму торца, обратную форме создаваемого световым прибором светораспределения. При этом источник света выполнен в виде, по меньшей мере, двух светодиодных модулей, на каждом из которых смонтирован концентратор излучения, выполненный в виде преобразователя угла излучения светодиода, каждый из которых имеет структуру, производящую сходящуюся и расходящуюся части светового пучка, направленные к входному торцу волоконно-оптического преобразователя изображения так, чтобы фокальная точка сходящегося светового пучка была расположена на входном торце волоконно-оптического преобразователя изображения в области, у которой входы отдельных световых волокон имеют выходы на выходном торце волоконно-оптического преобразователя изображения в области, зеркально совпадающей по угловому положению с положением зоны максимальной освещенности создаваемого световым прибором светораспределения.

Еще один вариант светового прибора формирования светового пучка содержит источник света, концентратор излучения источника света, волоконно-оптический преобразователь изображения, установленный на монтажном фланце, и конденсорную линзу, причем входной торец волоконно-оптического преобразователя изображения расположен в области фокуса концентратора излучения и имеет форму и геометрические размеры сечения светового пучка, вышедшего из концентратора, образованного плоскостью, перпендикулярной оптической оси светового прибора, проходящей через упомянутый входной торец, а выходной торец волоконно-оптического преобразователя, направленный к конденсорной линзе, установлен в ее фокальной плоскости и имеет форму торца, обратную форме создаваемого световым прибором светораспределения. При этом источник света выполнен в виде, по меньшей мере, двух светодиодных модулей, на каждом из которых смонтирован концентратор излучения, выполненный в виде преобразователя угла излучения светодиода в сходящийся световой пучок каждый, направленные к входному торцу волоконно-оптического преобразователя изображения так, чтобы фокальная точка сходящегося светового пучка одного из преобразователей угла излучения была расположена на входном торце волоконно-оптического преобразователя изображения в области, у которой входы отдельных световых волокон имеют выходы на выходном торце волоконно-оптического преобразователя изображения в области, зеркально совпадающей по угловому положению с положением зоны максимальной освещенности создаваемого световым прибором светораспределения, а фокальная точка сходящегося светового пучка другого преобразователя угла излучения расположена так, чтобы его сечение плоскостью, содержащей входной торец волоконно-оптического преобразователя изображения, совпадало по площади и конфигурации с упомянутым входным торцом волоконно-оптического преобразователя изображения.

Также в ходе лучей между преобразователями угла излучения светодиодов и входным торцом волоконно-оптического преобразователя изображения может быть установлено плоское зеркало под углом 45° к оптической оси светового прибора.

Волоконно-оптический преобразователь изображения может быть выполнен в виде протяженного гибкого волоконно-оптического жгута.

Также фокальные точки двух сходящихся световых пучков могут быть расположены в разных областях входного торца волоконно-оптического преобразователя изображения. Фокальные точки сходящихся двух световых пучков могут быть сопряжены.

Положение фокальной точки сходящегося светового пучка может находиться на расстоянии от входного торца волоконно-оптического преобразователя изображения.

Источник света также может быть выполнен в виде, по меньшей мере, одного набора, включающего три светодиодных модуля, один из которых имеет излучение красного цвета, другой - синего, третий - зеленого.

Светодиодные модули могут быть подключены к источнику питания с возможностью коммутации их работы при осуществлении внешнего воздействия.

Также светодиодные модули с преобразователями угла их излучения могут быть установлены с возможностью перемещения относительно входного торца волоконно-оптического преобразователя при осуществлении внешнего воздействия.

Предлагаемый способ и конструкция светового прибора позволяют существенно улучшить светотехнические характеристики любого из выбранного режимов освещения при сокращении потребляемой световым прибором мощности и упрощении конструкции путем сокращения потерь за счет согласования апертурных углов входа используемого в волоконно-оптическом преобразователе изображения оптического волокна и углов падения сконцентрированного излучения с каждого канала энергоемкого источника света - светодиода, также согласования положения зон максимальной освещенности, создаваемых преобразователями угла излучения со сходящимся световым пучком на входном и выходном торце волоконно-оптического преобразователя изображения, с положением этой зоны в поле создаваемого световым прибором светораспределения.

Кроме того, заявляемый способ формирования светового пучка и варианты его конструктивного исполнения позволяют реализовывать без дополнительных приспособлений и устройств любые возможные режимы освещения за счет вариации набора (тип, количество, характер установки) используемых в конструкции световых приборов преобразователей угла излучения на каждом канале источника света с различной степенью его концентрации.

Наряду с перечисленными преимуществами, предлагаемое техническое решение позволяет за счет использования в светооптической схеме преломляющего элемента, установленного в ходе лучей между концентраторами излучения и входным торцом волоконно-оптического преобразователя изображения, существенно сократить глубину светового прибора. Этот же эффект может быть достигнут использованием в качестве волоконно-оптического преобразователя изображения протяженного гибкого волоконно-оптического жгута, изогнутого под необходимым для компоновки углом.

Заявителю не известно использование отличительных признаков предлагаемого технического решения в другой совокупности отличительных признаков.

Изобретение обладает новизной и изобретательским уровнем.

Сущность заявляемого технического решения иллюстрируется чертежами, показанными на фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20.

На фиг.1 показано сечение конструкции светового прибора горизонтально-проецирующей плоскостью.

На фиг.2 показано сечение конструкции светового прибора вертикально-проецирующей плоскостью.

На фиг.2а показан вид на входной торец волоконно-оптического преобразователя изображения.

На фиг.2б показан вид на выходной торец волоконно-оптического преобразователя изображения светового прибора с характеристиками противотуманной фары.

На фиг.3 показана светооптическая схема в аксонометрии варианта конструкции светового прибора с характеристиками противотуманной фары.

На фиг.4 показано сечение конструкции светового прибора с преобразователем угла излучения светодиода одновременно в сходящийся и расходящийся пучок горизонтально-проецирующей плоскостью.

На фиг.5 показано сечение конструкции светового прибора с преобразователем угла излучения светодиода одновременно в сходящийся и расходящийся пучок вертикально-проецирующей плоскостью.

На фиг.6 показано сечение горизонтально-проецирующей плоскостью конструкции светового прибора с двумя зонами максимальной освещенности.

На фиг.7 показано сечение вертикально-проецирующей плоскостью конструкции светового прибора с двумя зонами максимальной освещенности.

На фиг.7а показан вид на входной торец волоконно-оптического преобразователя изображения при реализации режима "ближний свет".

На фиг.7б показан вид на выходной торец волоконно-оптического преобразователя изображения при реализации режима "ближний свет".

На фиг.8 показана светооптическая схема в аксонометрии варианта конструкции светового прибора со светораспределением фары ближнего света с двумя зонами максимальной освещенности.

На фиг.9 показано сечение горизонтально-проецирующей плоскостью конструкции светового прибора, формирующего светораспределение фары прожектора с сопряженным положением, по меньшей мере, двух сходящихся световых пучков, сконцентрированных преобразователями угла излучения.

На фиг.9а показан вид на входной торец волоконно-оптического преобразователя изображения фары-прожектора.

На фиг.9б показан вид на выходной торец волоконно-оптического преобразователя изображения фары-прожектора.

На фиг.10 показана светооптическая схема в аксонометрии варианта конструкции фары-прожектора.

На фиг.11 показано сечение горизонтально-проецирующей плоскостью конструкции светового прибора, формирующего светораспределение фары дальнего света с сопряженным положением, по меньшей мере, двух сходящихся световых пучков, с положительной расфокусировкой относительно входного торца волоконно-оптического преобразователя изображения.

На фиг.11а показано сечение горизонтально-проецирующей плоскостью конструкции светового прибора дальнего света с сопряженным положением, по меньшей мере, двух сходящихся световых пучков, с отрицательной расфокусировкой относительно входного торца волоконно-оптического преобразователя изображения.

На фиг.11б показан вид на входной торец волоконно-оптического преобразователя изображения светового прибора, формирующего светораспределение фары дальнего света.

На фиг.11в показан вид на выходной торец волоконно-оптического преобразователя изображения при реализации режима "дальний свет".

На фиг.12 показана светооптическая схема в аксонометрии варианта конструкции светового прибора, формирующего светораспределение фары дальнего света.

На фиг.13 показано сечение горизонтально-проецирующей плоскостью конструкции светового прибора, формирующего светораспределение с равномерным световым пучком.

На фиг.14 показано сечение горизонтально-проецирующей плоскостью конструкции светового прибора уменьшенной глубины с преломляющим элементом.

На фиг.15 показано сечение горизонтально-проецирующей плоскостью конструкции светового прибора уменьшенной глубины с протяженным волоконно-оптическим преобразователем изображения.

На фиг.16 показано сечение горизонтально-проецирующей плоскостью конструкции светового прибора, формирующего световой пучок фары ближнего света с противоослепляющим эффектом.

На фиг 16а показан вид на входной торец волоконно-оптического преобразователя изображения при реализации конструкции светового прибора, формирующего световой пучок фары ближнего света с противоослепляющим эффектом.

На фиг.16б показан вид на выходной торец волоконно-оптического преобразователя изображения при реализации конструкции светового прибора, формирующего световой пучок фары ближнего света с противоослепляющим эффектом.

На фиг.17 показана светооптическая схема в аксонометрии варианта конструкции светового прибора, формирующего светораспределение фары ближнего света с противоослепляющим эффектом.

На фиг.18 показано сечение горизонтально-проецирующей плоскостью конструкции светового прибора с регулируемой спектральной характеристикой.

На фиг.19 показано сечение горизонтально-проецирующей плоскостью конструкции светового прибора с регулируемым характером светораспределения.

На фиг.19а показан спереди вид на наборы светодиодных модулей.

На фиг.20 показана схема подключения светодиодных модулей при изменении спектральных характеристик и уровня освещенности в поле создаваемого светораспределения.

Осуществляется способ формирования светового пучка светового прибора транспортного средства (см. фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20) следующим образом.

Излучение от источника света 2, набора, по меньшей мере, двух светодиодов 3 и 4 концентрируется по отдельным каналам с помощью преобразователей угла 5 и 6 соответствующих светодиодов 3 и 4 с различной степенью концентрации их излучения одновременно по каждому из каналов на входном торце 8 волоконно-оптического преобразователя изображения 7, с формированием зоны максимальной освещенности, по меньшей мере, одним преобразователем угла 6 со сходящимся световым пучком 6' и формированием светлой зоны, равной по площади и конфигурации площади и конфигурации входного торца 8 (см. фиг.2а) волоконно-оптического преобразователя 7, сконцентрированным излучением от светодиода 3 с помощью преобразователя угла 5 с расходящимся световым пучком 5'. При этом, поскольку положение и конструкция преобразователей угла 5 и 6 обеспечивают углы падения Ψ всех лучей вышедшего из них излучения, на входной торец 8 равными или меньшими значения апертурного угла входа α (см. фиг.1), используемого в волоконно-оптическом преобразователе изображения 7, оптического волокна, все попавшее на входной торец 8 излучение пройдет в волоконно-оптический преобразователь изображения 7. Затем волоконно-оптический преобразователь изображения 7 осуществляет трансформацию конфигурации сечения светового пучка сконцентрированного излучения на его входном торце 8 в конфигурацию, зеркально соответствующую форме границ заданного светового пучка на выходном торце 9 (см. фиг.2б, 7б, 9б, 11в, 16б).

Причем, поскольку положение зоны максимальной освещенности соответствует области 16 на входном торце 8 (см. фиг.2а) волоконно-оптического преобразователя изображения 7, у которой входы отдельных волокон 17 (см. фиг.2) имеют выходы 18, занимающие на выходном торце 9 положение, зеркально соответствующее положению области 19 (см. фиг.3) с максимальным значением светотехнической характеристики создаваемого световым прибором светораспределения, то в результате трансформации волоконно-оптическим преобразователем 7 изображения, сформированного на входном торце 8, в изображение, сформированное на его выходном торце 9, на последнем будет образовано светораспределение с конфигурацией, зеркальной заданному светораспределению светового прибора. Полученное изображение проецируется линзой 11 на поверхность объекта. При проекции изображение переворачивается в обеих плоскостях, что позволяет сформировать на поверхности объекта необходимое светораспределение с заданной конфигурацией границ.

Способ формирования светового пучка светового прибора (см. фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20) осуществляется с помощью устройства, содержащего корпус 1 с установленным в нем источником света 2, выполненным в виде набора, по меньшей мере, двух светодиодов 3 и 4, размещенных под углом друг к другу, установленные на них преобразователи 5 и 6 угла излучения светодиодов 3 и 4, один из которых, например 3, имеет на выходе расходящийся пучок 5', а другой 4 с преобразователем угла 6 - сходящийся 6', волоконно-оптический преобразователь изображения 7 с входным 8 и выходным 9 торцами, установленный на монтажном фланце 10, и конденсорную проекционную линзу 11. При этом входной торец 8 волоконно-оптического преобразователя 7 имеет форму сечения расходящегося пучка 5' преобразователя угла 5 (см. фиг.2а) плоскостью 12, перпендикулярной оптической оси 13, и равен ему по площади, а выходной торец 9 имеет форму, зеркально совпадающую с формой границ создаваемого световым прибором светораспределения (см. фиг.2б, 7б, 9б, 11в, 16б) и расположен в области фокальной плоскости 14 конденсорной проекционной линзы 11. При том, что фокальная точка 15 преобразователя угла 6 излучения со сходящимся пучком находится (см. фиг.2а) на входном торце 8 волоконно-оптического преобразователя изображения 7 в области 16, у которой входы отдельных волокон 17 имеют выходы 18 (см. фиг.2б), занимающие на выходном торце 9 положение, зеркально соответствующее положению области 19 (см. фиг.3), с максимальным значением светотехнической характеристики создаваемого световым прибором светораспределения.

Учитывая, что (см. фиг.4) преобразователь угла 20 излучения может одновременно формировать две части светового пучка, одна из которых сходящаяся 5, 6, а другая расходящаяся 21, то конструкция в этом случае будет содержать, по меньшей мере, два светодиодных модуля 4 и 3, на каждом из которых смонтирован концентратор излучения, выполненный в виде преобразователя угла 20 излучения светодиодов 3 и 4, каждый из которых имеет структуру, содержащую сходящуюся и расходящуюся части светового пучка, направленные в сторону входного торца 8 волоконно-оптического преобразователя изображения 7 так, чтобы фокальная точка 15 сходящихся световых пучков 5 и 6 была расположена на входном торце 8 волоконно-оптического преобразователя изображения 7 в области 16, у которой входы отдельных световых волокон 17 имеют выходы 18 на выходном торце 9 волоконно-оптического преобразователя изображения 7 в области 18, зеркально совпадающей по угловому положению с положением зоны 19 максимальной освещенности создаваемого световым прибором светораспределения.

В ряде случаев, например при реализации режима "ближний свет" автомобильной фары, светораспределение которого имеет, по меньшей мере, две зоны с максимальным значением светотехнической характеристики, конструкция (см. фиг.6, 7, 7а, 7б, 8) может содержать, по меньшей мере, один дополнительный светодиод 22 и преобразователь угла 23 его излучения в сходящийся световой пучок 22', расположенный так, чтобы его фокальная точка 24 была расположена на входном торце 8 (см. фиг.7а) волоконно-оптического преобразователя 7 в области 25, у которой отдельные волокна 26 имеют входы 27, а их выходы 28 (см. фиг.7б) занимают на выходном торце 9 положение, зеркально соответствующее положению области 29 (см. фиг.8) со вторым максимальным, значением светотехнической характеристики создаваемого световым прибором светораспределения. При этом фокальная точка 15 сходящегося светового пучка 6' от преобразователя 6 излучения светодиода 4 находится на входном торце 8 (см. фиг.7а) волоконно-оптического преобразователя 7 в области 30, у которой отдельные световые волокна 31 имеют входы 32, а их выходы 33 (см. фиг.7б) занимают на выходном торце 9 положение, зеркально соответствующее положению области 34 (см. фиг.8), с первым максимальным значением светотехнической характеристики.

В тех случаях, когда необходимо сформировать светораспределение светового прибора с очень высоким значением светотехнической характеристики по какому-либо направлению, например "фара-прожектор" со значительным уровнем осевой силы света, его конструкция (см. фиг.9, 9а, 9б, 10) может содержать, по меньшей мере, один дополнительный светодиод 22 с преобразователем угла 23, установленные под углом к светодиоду 4 так, чтобы фокальные точки 15 и 24 сходящихся световых пучков 6' и 23', вышедших из преобразователей угла 6 и 23, были сопряжены на входном торце 8 (см. фиг.9, 9а) волоконно-оптического преобразователя изображения 7 в области 35, у которой отдельные волокна 36 имеют входы 37, а их выходы 38 (см. фиг.9б) занимают на выходном торце 9 положение, зеркально соответствующее положению области 39 (см. фиг.10), с максимальным значением светотехнической характеристики создаваемого световым прибором светораспределения.

В другом варианте конструктивного исполнения, а именно в тех случаях, когда область максимальных значений светотехнической характеристики занимает значительную площадь в создаваемом световым прибором светораспределении, как, например, при реализации режима "дальний свет" автомобильной фары, световой прибор может отличаться от конструкции, показанной на фиг.9, лишь тем (см. фиг.11, 11а, 11б, 11в, 12), что фокальные точки 15 и 24 сходящихся пучков 6' и 23' преобразователей угла 6 и 23 излучения светодиодов 4 и 22 расположены за плоскостью входного торца 8 (см. фиг.11) волоконно-оптического преобразователя изображения 7 или перед ней на величину "S" (см. фиг.11а).

При необходимости реализации светораспределения светового прибора с относительно равномерным полем светораспределения его конструкция в отличие от описанных ранее содержит (см. фиг.13), по меньшей мере, два светодиода 3 и 40 с установленными на них под углом друг к другу преобразователями угла 5 и 41 их излучения в расходящийся пучок 5' и 41' существенно меньшего угла излучения светодиодов 3 и 40.

Поскольку продольная компоновка всех элементов светооптической схемы в конструкции приводит к увеличению продольного габарита, в ряде случаях ее монтаж может быть усложнен.

Устранение этого недостатка возможно в конструкции, показанной на фиг.14. Такая конструкция в отличие от рассмотренных ранее содержит установленное между преобразователями углов 5 и 6 и входным торцом 8 волоконно-оптического преобразователя изображения 7 плоское зеркало 42 под углом 45° к плоскости входного торца 8 волоконно-оптического преобразователя 7.

Возможно и другое конструктивное решение этой задачи, показанное на фиг.15. В этом случае волоконно-оптический преобразователь изображения 7 выполняют в виде протяженного гибкого жгута 43, у которого входной торец 8 размещен под необходимым углом (β) к оптической оси 13 светового прибора, а выходной торец 9 необходимой конфигурации для создания выбранного светораспределения светового прибора устанавливают напротив проецирующей линзы 11.

При формировании световых пучков с различными спектральными характеристиками световой прибор содержит, по меньшей мере, один набор, включающий, по меньшей мере, два светодиодных модуля с различной длиной волны излучения.

Например, для реализации системы освещения транспортного средства с противоослепляющим эффектом источник света 2 может быть выполнен (см. фиг.16, 17) из наборов, включающих светодиодные модули 44 с инфракрасным спектром излучения и светодиодные модули 45 излучения белого света, при этом светодиодные модули 44 с инфракрасным спектром излучения с соответствующими преобразователями угла 46 излучения устанавливают относительно входного торца волоконно-оптического преобразователя так, чтобы сконцентрированное ими излучение 46' попадало на его правую часть, как это показано на фиг.16а, а светодиодные модули 45 белого света с соответствующими преобразователями 47 угла излучения так, чтобы сконцентрировать световой поток 47' в левой части входного торца 8, положение которых на выходном торце 9 волоконно-оптического преобразователя изображения 7 будет соответствовать указанному на фиг.16б от инфракрасного излучения 46'' слева, а от видимого белого света 47'' справа. Для визуализации совокупного светораспределения 48 (см. фиг.17), на котором инфракрасное излучение заполнит левую зону 49 поля 48, а видимый свет - правую зону 50 поля 48, предусмотрена телекамера 51, подключенная к блоку обработки информации 52, и дисплей 53.

Для реализации конструкции светофора, показанной на фиг.18, потребуется, по меньшей мере, один набор, содержащий светодиодные модули 54, 55, 56 с длиной волны излучения красного 54, желтого 55 и зеленого 56 цвета, с соответствующими преобразователями угла 57, 58, 59, подключенные к источнику питания через соответствующие реле.

Для получения светового прибора, излучающего белый свет, может использоваться та же светооптическая схема, показанная на фиг.18, но в этом случае светодиодные модули 54, 55, 56 должны иметь длину волны излучения 54 - красного, 55 - синего и 56 - зеленого цветов.

Для достижения более сложных по спектральному составу световых пучков, например для освещения произведений искусства, в особенности живописи (см фиг.19, 19а,) набор должен включать комбинации светодиодных модулей 60, 61, 62 с излучением различной длины волны, например модули 60 с излучением белого света, 61 - желтого, 62 - синего модули и обеспечивающих заданную цветовую температуру излучения светового пучка.

При необходимости изменения характера светораспределения, т.е. настройки светового прибора для оптимального восприятия объекта, светодиодные модули 60, 61, 62 (см. фиг.19) с преобразователями угла 63, 64, 65 их излучения установлены с возможностью перемещения относительно входного торца 8 волоконно-оптического преобразователя 7, например на лепестках 66 гибкой упругой мембраны 67, смонтированной на неподвижной опоре 68, на которой размещены регулировочные элементы 69.

В случаях, когда необходимо дискретно изменять значения выходных параметров светотехнической характеристики, светодиодные модули, 60, 61, 62 подключены к источнику питания 70 через коммутатор 71, как это показано на фиг.20.

Работает световой прибор следующим образом (см. фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20).

При включении светового прибора загораются оба светодиода 3 и 4. Излучение от светодиода 3 в угле Ω, попадает на вход преобразователя угла 5, а излучение светодиода 4 на вход преобразователя угла 6. На преобразователе угла 5 излучение светодиода 3 трансформируется в расходящийся пучок 5 с меньшим углом рассеяния, за счет чего излучение концентрируется в выходном телесном угле ω и попадает на входной торец 8 волоконно-оптического преобразователя изображения 7. Поскольку конфигурация входного торца 8 волоконно-оптического преобразователя 7 имеет форму сечения пучка 5', вышедшего из преобразователя угла 5 плоскостью 12, перпендикулярной оптической оси 13 светового прибора, и равна этому сечению по площади, а углы падения ϕ крайних лучей телесного угла ω меньше или равны апертурному углу α используемого волокна, все излучение, генерируемое светодиодом 3, пройдет через волоконно-оптический преобразователь 7. Пройдя через волоконно-оптический преобразователь изображения 7, излучение выйдет через его выходной торец 9, создавая на нем светлую светящуюся зону, конфигурация которой будет зеркально совпадать с конфигурацией границ создаваемого световым прибором светораспределения. Одновременно на преобразователе угла 6 излучение в угле Ω. светодиода 4 трансформируется в сходящийся световой пучок 6' в относительно малом телесном угле γ, за счет чего в его фокальной точке 15 достигается высокая концентрация излучения, генерируемая светодиодом 4, которое попадает на входной торец 8 волоконно-оптического преобразователя изображения 7 в области 16 (см. фиг.2а), на входы отдельных волокон 17, выходы которых 18 (см. фиг.2б) занимают на выходном торце 9 положение, зеркально соответствующее положению зоны 19 (см. фиг.3) максимальной освещенности на создаваемом световым прибором светораспределении. При этом, поскольку угол падения крайних лучей, образующих телесный угол γ на входной торец 8 намного меньше апертурных углов α используемого волокна, все излучение от светодиода 4, сконцентрированное преобразователем угла 6, пройдет через волоконно-оптический преобразователь изображения 7 и выйдет на выходном торце 9 (фиг.2б), где образует зону максимальной освещенности на фоне светлой зоны, образованной прохождением через волоконно-оптический преобразователь изображения 7 излучения светодиода 3. Затем изображение, сформированное на выходном торце 9 волоконно-оптического преобразователя 6, проецируется конденсорной линзой 11 на объект (см. фиг.3), создавая заданное световым прибором светораспределение с зоной максимальной освещенности в области 19.

Вариант конструкции, показанный на фиг.4 и 5, работает аналогично рассмотренному ранее с разницей, обусловленной конструкцией преобразователей угла 20 излучения генерируемого светодиодными модулями 3 и 4, в силу чего сходящиеся части 5 и 6 и расходящиеся части 21 световых пучков, вышедших из преобразователей угла 20, будут сопряжены на входном торце 8 волоконно-оптического преобразователя 7. В результате сконцентрированное излучение в области 16 от обоих светодиодных модулей 3 и 4 попадет на входные торцы отдельных волокон 17, выходы которых 18 занимают предписанное положение на выходном торце 9, при этом рассеянная часть 21 световых пучков, вышедших из преобразователей угла 20, заполнит излучением весь входной торец 8. Тогда после прохождения излучения через тело волоконно-оптического преобразователя изображения 7 оно сформирует на выходном торце 9 световое поле с заданным соотношением освещенности относительно границ выходного торца 9 волоконно-оптического преобразователя изображения 7. Затем изображение, сформированное на выходном торце 9 волоконно-оптического преобразователя 6, проецируется конденсорной линзой 11 на объект, создавая заданное светораспределение с зоной максимальной освещенности в области, соответствующей положению выходных торцов волокон 18 на выходном торце 9.

Другой вариант (см. фиг.6, 7, 7а, 7б, 8) конструкции работает аналогично показанному ранее, с той лишь разницей, что световые потоки от светодиода 4 и дополнительного светодиода 22, сконцентрированные преобразователями угла 6 и 23 их излучения в световые пучки 6' и 23', подаются на различные области 30 и 25 (см. фиг.6, 7, 7а) соответственно и, пройдя через входы 27 и 32 световых волокон 26 и 31, выйдут через их выходы 28 и 33 (см. фиг.7б) на выходном торце 9, где сформируют две зоны максимальной освещенности в областях 28' и 33' (см. фиг.7б,), занимающих положение, зеркально соответствующее положению обеих зон максимальной освещенности на создаваемом им светораспределении. При этом, поскольку угол падения ψ крайних лучей, образующих телесный угол γ, на входной торец 7 меньше апертурных углов α используемого волокна, все излучение от светодиодов 3, 4 и 22, сконцентрированное преобразователями угла 5, 6, 23, пройдет через волоконно-оптический преобразователь изображения 7 и выйдет на выходном торце 9, где будет образовано (см. фиг.7б) зеркальное заданному светораспределение с двумя зонами максимальной освещенности на фоне светлой зоны, сформированной прохождением через волоконно-оптический преобразователь изображения 7 излучения светодиода 3. Затем изображение, сформированное на выходном торце 9 волоконно-оптического преобразователя 7, проецируется конденсорной линзой 11 на объект, создавая заданное светораспределение с максимальным значением освещенности в области 29 и 34.

Конструкция светового прибора, показанная на фиг.9, работает так же, как и приведенные ранее. Разница заключается в том, что на входной торец 8 в область 35 (см. фиг.9а), у которой отдельные волокна 36 имеют входы 37, а их выходы 38 занимают на выходном торце 9 положение, зеркально соответствующее положению области 38' (см. фиг.9б) с максимальным значением светотехнической характеристики создаваемого световым прибором светораспределения, одновременно попадает излучение, сформированное преобразователями угла 6 и 23. В результате из-за сложения двух потоков значение светотехнической характеристики в области входов 37 волокон увеличится и после прохождения через волоконно-оптический преобразователь изображения 7 увеличится ее значение в области 38' (см. фиг.9б, 10) на выходном торце 9 и, как следствие, в области 39 создаваемого светораспределения.

Работа конструктивного варианта, показанного на фиг.11, 11а, 11б, 11в, 12, аналогична показанному ранее, но в этом случае сформированные преобразователями угла 6 и 23 излучения светодиодов 4 и 22 световые пучки 6' и 23' пересекут входной торец 8 (см. фиг.11б) на большей площади, что приведет к увеличению числа волокон 36 области 35 с входами 37, через которые проходит совокупный световой поток этих пучков. В результате увеличится площадь области 38 (см. фиг.9в) на выходном торце 9 и, как следствие, уменьшится ее яркость при сохранении яркости остальной части выходного торца 9, сформированной прохождением через волоконно-оптический преобразователь 7 пучка, вышедшего из преобразователя угла 5. Тогда после проекции выходного торца конденсорной линзой 11 (см. фиг.12) окончательно сформируется светораспределение режима "дальний свет" с достаточно плавным изменением светотехнической характеристики от оси светового прибора к ее периферии.

При работе варианта, обеспечивающего равномерное светораспределение (см. фиг.13), оба расходящихся пучка 5' и 41', вышедших из преобразователей угла 5 и 41 излучения светодиодов 3 и 40, попадая на входной торец 8 волоконно-оптического преобразователя изображения 7, заполнят излучением всю плоскость входного торца 8 волоконно-оптического преобразователя 7, пройдя через который, излучение сформирует на выходном торце 9 светлую зону с относительно равномерным светораспределением, с конфигурацией границ зеркально совпадающим с заданным. Проекция этого изображения конденсорной линзой 11 окончательно сформирует заданное светораспределение объекте освещения.

Светооптическая схема, показанная на фиг.14, работает аналогично приведенным ранее, а отличие заключается в том, что световые пучки, сформированные преобразователями угла 5 и 6 используемых светодиодов, в своем ходе преломляются на зеркале 42 и попадают на входной торец 8 волоконно-оптического преобразователя 7 под предусмотренными работоспособностью конструкции углами. В результате при том же светотехническом эффекте конструкция светового прибора оказывается короче.

Аналогичный эффект обеспечивается при работе конструктивного варианта, показанного на фиг.15, в котором попавшее на входной торец 8 излучение проходит на его выходной торец 9 по изогнутому под необходимым для компоновки углом (β), протяженному волоконно-оптическому преобразователю изображения 43, сокращая тем самым глубину светового прибора.

Работа светового прибора, позволяющего изменять спектральный состав излучения выходного светового пучка, показана на фиг.16, 16а, 16б, 17.

При реализации противоослепляющей фары транспортного средства после включения источника питания включается набор светодиодных модулей 44 и 45. Излучение от модуля 44, работающего в инфракрасном диапазоне, концентрируется на правую часть входного торца 8 волоконно-оптического преобразователя изображения 7, а излучение от светодиодного модуля 45, генерирующего излучение 47' белого света - на левую часть входного торца 8 волоконно-оптического преобразователя изображения 7 (см. фиг.16а), Учитывая, что после прохождения излучения по волоконно-оптическому преобразователю изображения 7 сконцентрированное инфракрасное излучение 46" заполнит левую часть выходного торца 9 (см. фиг.16б), а излучение 47" от белого светового модуля 45 правую часть выходного торца 9 (см. фиг.16б), то после проекции заполненного излучением от обоих световых модулей 44 и 45 выходного торца 9 линзой 11 получим светораспределение, у которого правая часть будет освещена излучением 50 видимого спектра, а левая (сторона движения встречного транспорта) излучением 49 инфракрасного диапазона, визуализация которого может быть достигнута при помощи стандартных методов, т.е. при использовании телекамеры 51, блока обработки информации 52 и дисплея 53.

В результате построенная на таком принципе фара транспортного средства позволит при использовании необходимого для создания нормативных значений светотехнической характеристики числа подобных наборов обеспечить надежное освещение полосы движения перед транспортным средством и исключить ослепление водителей встречных транспортных средств.

В случае, когда необходимо получить на выходе одного светового прибора световые пучки с различной спектральной характеристикой, например светофор (см. фиг.18), который должен генерировать поочередно световые пучки красного, желтого и зеленого спектра излучения

В необходимой последовательности через реле включают из каждого набора по одному светодиодному модулю с одинаковой длиной волны излучения 54 - красного, 55 - желтого или 56 - зеленого цвета.

В варианте светового прибора генерирующего излучение белого света одновременно включают светодиодные модули 54, 55, 56 одного или нескольких наборов, содержащих излучение 54 - красного, 55 - синего и 56 - зеленого цвета. В результате после концентрации излучения от каждого светодиодного модуля на входной торец 8 волоконно-оптического преобразователя изображения 7 при одинаковом сечении сконцентрированных световых пучков от преобразователей угла излучения 57, 58, 59 на входном торце 8 излучение от всех светодиодных модулей при прохождении по волокнам волоконно-оптического преобразователя изображения 7 будет перемешиваться и выйдет белым с выходного торца 9.

Другой вариант устройства светового прибора, показанный на фиг 19, 19а, работает аналогично приведенным ранее, с той лишь разницей, что одновременно включают светодиодные модули 60, 61, 62, излучение которых различается по спектру излучения и цветовой температуре. Поскольку после прохождения сконцентрированного преобразователями угла 63, 64, 65 излучения через тело волоконно-оптического преобразователя изображения 8 оно перемешается и сформирует на выходном торце световой пучок с необходимым для восприятия спектром излучения и цветовой температурой.

Другой вариант работы светового прибора с регулируемым светораспределением показан на фиг.19, 19а, осуществляется следующим образом. При включении источника питания загораются все светодиодные модули 60, 61, 62, излучение от них концентрируется в зависимости от используемых в светооптической схеме преобразователей угла излучения 63, 64, 65 на входном торце 8 волоконно-оптического преобразователя изображения 7, пройдя который создает на его выходном торце 9 распределение светового потока с соответствующими светотехническими характеристиками и конфигурацией, определяемой формой выходного торца 9. Проекция этого изображения линзой 11 окончательно завершает процесс формирования светового пучка на объекте.

При необходимости изменить характер светораспределения в пределах, определяемых выходным торцом 9 при максимальных энергетических характеристиках светодиодных модулей 60, 61, 62, поворотом регулировочных элементов 69 (винтов), воздействуя за счет их перемещения относительно опоры 68 на гибкий элемент 66 (лепесток) мембраны 67 с установленными на нем светодиодными модулями 60, 61, 62 и преобразователями угла 63, 64, 65 излучения, изменяют положение сконцентрированных ими световых пучков 63', 64', 65' относительно входного торца 8 волоконно-оптического преобразователя изображения 7 до формирования на его входном торце 8, а следовательно, и на объекте требуемого характера светораспределения.

Работа светового прибора с регулируемым характером светораспределения, показанная на фиг.19, 19а, 20, осуществляется следующим образом. При включении источника питания 70 ток проходит через коммутатор 71 по цепи, не изменяющей его значение. В результате на светодиодные модули 60, 61, 62 поступает номинальное значение тока и напряжения и все светодиодные модули загораются. Излучение от них концентрируется в зависимости от используемых в светооптической схеме преобразователей угла 63, 64, 65 излучения на входном торце 8, волоконно-оптического преобразователя изображения 7, пройдя который, создает на его выходном торце 9 распределение светового потока с соответствующими светотехническими характеристиками и конфигурацией, определяемой формой выходного торца 9. Проекция изображения выходного торца 9 линзой 11 окончательно завершает процесс формирования светового пучка на объекте.

При необходимости изменить уровень освещенности на объекте без изменения градиента освещенности в поле светораспределения коммутатор 71 переводится в положение, при котором ток проходит по цепи, ограничивающей его значение до заданной величины на всех светодиодных модулях 60, 61, 62.

В случае, когда необходимо изменить характер светораспределения, коммутатор переводится в положение, при котором изменяется величина тока, проходящего по цепи, обеспечивающей работу выбранных для реализации заданного светораспределения светодиодных модулей, например 60, 61.

Таким образом, предлагаемый способ формирования светового пучка светового прибора и варианты конструкций его реализующие позволяют существенно улучшить характеристики создаваемого светораспределения, уменьшить его габариты, снизить массу и потребляемую мощность.

Реферат

Изобретение относится к устройствам формирования различных режимов освещения и может найти применение в медицине, прожекторной, транспортной технике, и др. Световой прибор содержит источник света, концентратор излучения источника света, волоконно-оптический преобразователь изображения, установленный на монтажном фланце, и конденсорную линзу. Источник света выполнен в виде расположенных под углом друг к другу, по меньшей мере, двух светодиодных модулей, на одном из которых смонтирован концентратор излучения, выполненный в виде преобразователя угла излучения соответствующего светодиода в сходящийся световой пучок, а на другом - концентратор излучения, выполненный в виде преобразователя угла излучения в расходящийся световой пучок, направленные к входному торцу волоконно-оптического преобразователя изображения так, чтобы оптическая ось расходящегося светового пучка пересекала оптическую ось волоконно-оптического преобразователя изображения в плоскости входного торца, а фокальная точка сходящегося светового пучка была расположена на входном торце волоконно-оптического преобразователя. Технический результат - улучшение характеристик создаваемого устройством светораспределения, уменьшение его габаритов, массы и потребляемой мощности. 4 н. и 12 з.п. ф-лы, 32 ил.

Формула