Оптический модуль с несменным источником света

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявители Зуйков Игорь Евгеньевич Сернов Сергей Павлович(72) Авторы Балохонов Дмитрий Валентинович Зуйков Игорь Евгеньевич Колонтаева Татьяна Владимировна Кузьмина Ольга Александровна Савчиц Андрей Геннадьевич Сернов Сергей Павлович Ширейко Иван Станиславович(73) Патентообладатели Зуйков Игорь Евгеньевич Сернов Сергей Павлович(57) 1. Оптический модуль с несменным источником света для установки во внешние сигнальные фонари транспортных средств, состоящий из корпуса, несменного источника света, содержащего электронную схему с кластером светодиодов, отличающийся тем, что в корпусе выполнены осевые направляющие для размещения несменного источника света относительно элементов вторичной оптики рассеивателей, расположенных на торцевых поверхностях корпуса оптического модуля в виде совокупности поверхностей второго порядка, а кластер светодиодов выполнен в виде функционально независимых групп светодиодов, пространственно разнесенных относительно друг друга, при этом рассовмещение оптических осей между группами светодиодов варьируется в пределах углов от 0 до 180 градусов в двух ортогональных плоскостях. 2. Оптический модуль с несменным источником света по п. 1, отличающийся тем,что осевые направления светодиодов ортогональны плоскости электронной схемы модуля несменного источника света, установленной параллельно плоскости рассеивателей. 27952006.06.30 3. Оптический модуль с несменным источником света по любому из пп. 1-2, отличающийся тем, что электронная схема модуля несменного источника света выполнена по технологии поверхностного монтажа элементов. 4. Оптический модуль с несменным источником света по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что светодиоды несменного источника света выполнены по технологии поверхностного монтажа элементов. 5. Оптический модуль с несменным источником света по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что светодиоды модуля несменного источника света отличаются углами излучения 2 и колориметрическими спецификациями, с возможностью реализации в одном оптическом элементе различных сигнальных функций устройства.(56) 1. Фонари полного габарита 25.3731-01. ГОСТ 6964-72. 2. Фонари полного габарита 29.3731 ТУ РБ 14796287.041-98. 3. Патент РБ 567. Габаритный фонарь транспортного средства / Зуйков И.Е., Колонтаева Т.В., Петров С.П. МПК 21 8/10, заявлено 05.12.2001, опубл. 30.06.2002. 4. Патент РБ 568. Несменный источник света / Зуйков И.Е., Колонтаева Т.В., Петров С.П. МПК 21 8/10, заявлено 05.12.2001, опубл. 30.06.2002. 5. Патент РБ 1701. Несменный источник света / Бусел А.Н., Зуйков И.Е., Колонтаева Т.В. МПК 21 8/10, заявлено 03.10.2004, опубл. 30.12.2004. 6. Заявка Германии 19922361 А 1, 14.05.1999, МПК 21 8/10, -,,. 7. 6616299 2, 08.08.2002, МПК 21 5/00,,. 8. 6530679 1, 16.06.2000, МПК 21 5/02,,,,. 10.1298383 2, 26.09.2002, МПК 21 8/10,,., ,(прототип). Полезная модель относится к оптическим модулям с несменным источником света сигнальных устройств транспортных средств, размещаемым снаружи, предназначенным для замены ими традиционных ламп накаливания во внешних сигнальных фонарях. Известен внешний сигнальный фонарь транспортного средства, содержащий смонтированный в корпусе ламповый патрон, лампу накаливания и рассеиватель (рассеиватели различного цвета) 1, 2. Основным недостатком такого фонаря является использование в качестве источника излучения ламп накаливания, функционирующих в условиях постоянных ударных и вибрационных нагрузок, что и определяет низкую надежность изделия в целом. Для повышения вибро- и ударостойкости светотехнического оборудования в качестве альтернативных излучателей используют несменные источники света с инжекционными светодиодами, обеспечивающими требуемое световое распределение фонаря за счет взаимной пространственной ориентации светодиодов и элементов вторичной оптики рассеивателя 3-6. Как правило, светодиоды и их драйвера размещают на плате, устанавливаемой в корпусе фонаря и подключаемой к бортовой сети автомобиля. Такие источники света обладают высокой надежностью, поскольку среднее время наработки на отказ светодиодов составляет несколько десятков тысяч часов. Более целесообразна интеграция кластера 2 27952006.06.30 светодиодов с блоком управления и вторичной оптики рассеивателя в единую конструкцию, называемую оптическим элементом или оптическим модулем, обладающую определенной унификацией по функциональному назначению с возможностью последующей установки в различные варианты корпуса изделий 7, 8. Основным отличием, затрудняющим, применение таких оптических модулей, является пространственная протяженность источника света по сравнению с нитью накала лампы,поскольку светодиодная матрица имеет конечные размеры и возникает проблема формирования светового пространственного распределения. Как правило, это требует либо введения в конструкцию коллимирующей линзы увеличенного диаметра, либо увеличения осевого расстояния между линзой и светодиодами. Вместе с тем основной тенденцией автомобильной светотехники, определяемой направлениями современного дизайна автомобилей, является применение плоских световых сигнальных устройств. Для устранения этих недостатков предложена конструкция оптического модуля, в которой упраздняется собирающая линза 8. Потери светового потока минимизируются за счет более сложной внутренней поверхности рассеивателя с дополнительными призматическими элементами полного внутреннего отражения на его периферии. Такое решение способствует уменьшению общей толщины оптического элемента и, как следствие, его стоимости. Вместе с тем важно зрительное восприятие источников света через рассеиватель, поскольку в отдельных случаях необходимо добиваться однородного освещения поверхности рассеивателя, при котором матрица светодиодов видится не как система отдельных световых пятен 9. Для повышения эффективности светодиодов известно использование бескорпусных чип светодиодов, разместив их на внутренней стороне грибовидного держателя, выполненного из теплопроводящего материала 10. Излучение светодиодов направлено под углом 135 по направлению к оси лампы и отражается в осевом направлении оптического модуля поверхностью параболического рефлектора. Эстетическое восприятие испускаемого света в этом случае в виде сплошного светового распределения и уменьшение суммарной толщины оптического модуля. Известна конструкция оптического модуля-прототипа с несменным источником света для установки во внешние сигнальные фонари транспортных средств, который состоит из корпуса и оптической системы, включающей коллимирующую линзу Френеля и внешний рассеиватель. В центре корпуса оптического элемента установлена электронная схема с кластером светодиодов. Излучение каждого светодиода собираетсяпосредством линзы Френеля, а затем интегральный световой поток с помощью внешнего рассеивателя преобразуется в требуемое пространственное световое распределение, в зависимости от функционального назначения оптического модуля 10. Основным недостатком такой конструкции является то, что для минимизации потерь светового потока необходимо увеличение диаметра собирающей линзы, а значит и всего оптического элемента в целом. Стремление размещения светодиодов в фокальной плоскости линзы Френеля приводит к нежелательному увеличению толщины оптического модуля в целом. В основу полезной модели поставлена задача разработки конструкции технологичного в изготовлении оптического модуля с несменным источником света для сигнальных фонарей транспортного средства с высокими показателями надежности. Поставленная задача достигается тем, что в оптическом модуле с несменным источником света для установки во внешние сигнальные фонари транспортных средств, состоящем из корпуса, несменного источника света, содержащего электронную плату с кластером светодиодов, установленный в основание и заполненный герметиком, и штекерную колодку,согласно полезной модели, в корпусе выполнены осевые направляющие для размещения несменного источника света относительно элементов вторичной оптики рассеивателей,3 27952006.06.30 расположенных на торцевых поверхностях корпуса оптического модуля в виде совокупности поверхностей второго порядка, а кластер светодиодов выполнен в виде функционально независимых групп, пространственно разнесенных относительно друг друга, при этом рассовмещения оптических осей между группами светодиодов варьируется в пределах углов от 0 до 180 градусов в двух ортогональных плоскостях. В оптическом модуле с несменным источником света, осевые направления светодиодов ортогональны плоскости электронной платы модуля несменного источника света, установленной параллельно плоскости рассеивателей. В оптическом модуле с несменным источником света электронная схема платы модуля несменного источника света выполнена по технологии поверхностного монтажа элементов. В оптическом модуле с несменным источником света светодиоды несменного источника света выполнены по технологии поверхностного монтажа элементов. В оптическом модуле с несменным источником света светодиоды модуля несменного источника света отличаются углами излучения 2 и колориметрическими спецификациями,с возможностью реализации в одном оптическом элементе различных сигнальных функций устройства. Технический результат проявляется в унификации оптического модуля для нескольких типов изделий и обеспечении его надежности в результате объединения источника света с элементами вторичной оптики рассеивателя, что исключает возможность рассовмещения осей светодиодов и оптических элементов рассеивателя, определяющих пространственное световое распределение сигнальных фонарей транспортного средства. Модульная конструкция обеспечивает технологичность изготовления, сборки и универсальность применения в изделиях другого функционального назначения. Новая конструкция несменного источника света позволяет исключить негативное влияние факторов внешней среды, обеспечивает долговечность несменного источника света и возможность комплектации фонарей несменными источниками света с различными типами контактных разъемов, устанавливаемых по выбору заказчика. Для лучшего понимания полезная модель поясняется чертежами, где фиг. 1 - общий вид оптического модуля с несменным источником света фиг. 2 - общий вид сечения оптического модуля с несменным источником света в сборе. Оптический модуль (фиг. 1) состоит из двух симметричных половинок корпуса 1, в которые устанавливается несменный источник света 2 (фиг. 2). Основание 3 несменного источника света 2 имеет форму прямоугольного бокса, на торцевых гранях которого имеются фасонные полукруглые отверстия 4 для установки кластера светодиодов, состоящего из групп 5 а и 5 б модуля несменного источника света 6, а на внешних поверхностях длинных плоскостей выполнены продольные направляющие 7. Светодиоды, составляющие группу 5 а, развернуты относительно группы 5 б на углыи(фиг. 1) и могут быть сориентированы относительно друг друга в каждой группе на углы(фиг. 2). Это позволяет изменять пространственное световое распределение оптического модуля при неизменной вторичной оптике. Электронная плата 8 модуля несменного источника света 6 прямоугольной формы размещается в основании 3, при этом светодиоды 5 модуля фиксируются в фасонных полукруглых отверстиях 4. Внутренний объем основания 3 заполняется герметиком. Токоподводящие провода (условно не показаны) электронной платы 8 модуля несменного источника света 6 фиксируются на боковой поверхности основания и выводятся через уплотняемое отверстие 9 корпуса 1 оптического модуля. Несменный источник света 2 установлен с помощью системы направляющих 10 в половинках корпусов 1 оптического модуля, располагаясь напротив элементов вторичной оптики рассеивателя 11, после чего половинки корпуса 1 соединяются на герметике по поверхностям сопряжения 12. Оптический модуль в сборе установлен в корпус сигнального фонаря (условно не показан) и зафиксирован в нем от выпадения с помощью приливов 13 и плоских колец 14. 4 27952006.06.30 Внешняя поверхность рассеивателя 11 гладкая, а внутренняя представляет собой систему оптических элементов для преломления света, выполненную в виде совокупности поверхностей второго порядка. В оптическом модуле несменного источника света группы светодиодов 5 а и 5 б кластера установлены соосно с оптическими центрами совокупности элементов вторичной оптики рассеивателей 11. Светодиоды в группах 5 а и 5 б кластера модуля несменного источника света отличаются углами излучения 2 и колориметрическими спецификациями,что позволяет реализовать в одном оптическом элементе различные сигнальные функции устройства. Так, например, в предлагаемой конструкции фонаря полного габарита одна из групп 5 а светодиодов обеспечивает функции источника света переднего габаритного фонаря, а вторая 5 б - заднего габаритного фонаря и повернута на 180 градусов. Светодиоды каждой из групп имеют свои колориметрические и фотометрические спецификации, обеспечивающие требования спецификаций соответствующего огня. Используется основная схема соединения источников, так что при отказе одного из них наступает отказ изделия в целом, что, в свою очередь, гарантирует выполнение требований фотометрических спецификаций фонаря. Как показали натурные испытания сигнальных фонарей полного габарита с предлагаемой конструкцией оптического модуля, изделия имеют высокую степень защиты от проникновения посторонних тел и воды, что обеспечивает их надежность. Заявителем изготовлены и испытаны промышленные образцы габаритных фонарей с оптическим модулем на основе несменных источников света. Промышленное использование предложенных вариантов конструкции несменного источника света ожидается в 2006 г. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5