Светодиодные светильники имеют симметричную диаграмму направленности светового потока с максимумом силы света на оптической оси светильника, поэтому по мере удаления от оси освещенность поверхности уменьшается по двум причинам: пропорционально квадрату расстояния от светильника до поверхности и за счет уменьшения силы света, в соответствии с диаграммой направленности светильника. Это создает дискомфорт при перемещении или работе в помещении и увеличивает время адаптации к освещению.
Решение задачи заключается в достижении равномерного освещения рабочей поверхности путем изменения конструкции корпуса светильника. Поскольку для обеспечения равномерной освещенности необходимо в идеале, чтобы сила света в направлении любого участка рабочей поверхности была пропорциональна квадрату расстояния до этой поверхности, поэтому формирование необходимой диаграммы направленности производят следующим образом. Оптические оси светодиодов, установленных на образующих, находятся в плоскостях, повернутых относительно друг друга на 120º, что позволяет при использовании светодиодов с диаграммой направленности типа «Ламбертиан» и углом излучения на уровне 0,5·Imax, 2θ = 120º получить концентрические поверхности равной силы света, где Imax - максимальное значение силы света. Положение этих поверхностей в пространстве определяет величина телесного угла пространственного конуса.Устройство светильника представлено на рис. 1.
Светильник состоит из корпуса 1 выполненного в виде усеченного конуса, основания 2, 3 которого соединяют три образующие 4 прямоугольного сечения. На внешнюю обработанную поверхность образующих 4 устанавливают платы 5 с светодиодами 6, оптические оси которых перпендикулярны плоскости соответствующей платы. На каждую образующую 4 над платами 5 устанавливают противоударное стекло 7, выполненное, например, из оптического поликарбоната в форме полуцилиндра, усеченного вдоль, которое защищает от воздействия внешней среды светодиоды 6. На внутренней поверхности корпуса 1 установлены платы преобразователей, а на наружную поверхность меньшего основания 3 установлена плата с датчиками 8, закрытая противоударным стеклом 9.
Рис. 1
Основания конуса 2 и 3 выполнены в виде колец разного диаметра. На большем основании 2 на наружной поверхности выполнено оребрение для увеличения поверхности корпуса, который одновременно является охладителем для светодиодов. Корпус 1 может быть изготовлен методом точного литья из алюминия.
Формирование диаграммы направленности излучения светильника происходит следующим образом. Светодиоды 6, установленные на платах 5, образуют суммарный световой поток. Поскольку платы 5 установлены на наружные поверхности образующих 4, то и суммарные диаграммы направленности светодиодов, установленных на них, соответственно будут ориентированы в пространстве под углом 120º. Причем пересечение диаграмм происходит по уровню близкому к 0,5·Imax.
Рис. 2
Результирующая диаграмма направленности излучения светильника примет форму, изображенную на рис. 2, по оси абсцисс которой откладываем расстояние R от оптической оси светильника до освещаемой точки при высоте подвеса светильника 4 м, а по оси ординат откладываем в относительных единицах значение силы света I/Imax и величину освещенности Е/Emax. Освещенность Е, в соответствии с диаграммой, имеет равномерный участок в пределах рабочей поверхности с радиусом R ≈ 5 м. При этом телесный угол, опирающийся на эту поверхность, составляет около 100º. Изменяя высоту подвеса светильника, телесный угол светового потока не меняется, а изменяются соответственно величина Е освещенности рабочей поверхности и освещаемая площадь, а именно, при увеличении высоты освещенность снизится, а освещаемая площадь - увеличится.