СВЕТОДИОДНЫЙ УЛИЧНЫЙ СВЕТИЛЬНИК

Полезная модель относится к осветительным устройствам со светодиодами мощностью один и более ватт и может быть использована для уличных фонарей с консольным креплением на опоре.
Известен патент на полезную модель РФ №109825 от 2007.06.27. Светильники содержат металлический корпус в виде чашки с плоским дном. Внутри этого корпуса - чашки установлены светодиоды, которые жестко закреплены на одной из сторон алюминиевой пластины, а алюминиевая пластина жестко прикреплена ко дну корпуса - чашки с внутренней стороны этого дна и той своей стороной, на которой не установлены светодиоды. Металлическая пластина прикреплена ко дну корпуса - чашки и максимально плотно контактирует с дном. На стороне алюминиевой пластины со светодиодами сформирован слой из теплопроводящего электроизоляционного материала, обладающего одновременно хорошей теплопроводностью и хорошими электроизолирующими свойствами. В качестве такого материала используют изолированную металлическую подложку (ИМП) или материал Препрег. На указанном слое из теплопроводящего электроизоляционного материала закреплена плата с электрической схемой питания светодиодов, к соответствующим выводам которой присоединены питающие входы установленных на алюминиевой пластине светодиодов. Внутри корпуса - чашки на одном уровне со светодиодами установлен импульсный стабилизатор электрического тока, выходы которого присоединены ко входам электрической схемы питания светодиодов, а входы этого стабилизатора электрического тока оставлены свободными.
В корпусе светильника установлены светодиоды, обеспечивающие хороший теплоотвод от светодиодов на корпус-чашку самого светильника. Для отвода тепла в окружающую атмосферу на внешней стороне стенки корпуса-чашки каждого из этих светильников закреплен охлаждающий радиатор, который выполнен в виде металлических пластин, расположенных взаимно параллельно на расстоянии 0,5-1,0 см друг от друга, причем, все эти пластины могут быть расположены параллельно или перпендикулярно плоскости дна корпуса-чашки данного светильника. Однако охлаждение самих светодиодов в данной конструкции является недостаточно эффективным, т.к. в ней внутри корпуса-чашки на одном уровне со светодиодами располагается импульсный стабилизатор электрического тока или драйвер. Такое взаимное расположение светодиодов и драйвера приводит к тому, что при работе осветителя драйвер и светодиоды нагревается и нагревают окружающий воздух. Поскольку и драйвер, и светодиоды расположены в одном корпусе неподалеку друг от друга и в замкнутом пространстве, то нагретый ими воздух соединяется и образует нагретую воздушную подушку, которая является малоподвижной и постоянно подогревает и драйвер, и светодиоды. При этом во всех проводниках, содержащихся и в драйвере, и в схемах питания светодиодов, сопротивление от повышения температуры возрастает и, как следствие, возрастает степень их разогрева и температура окружающей их воздушной подушки. В результате этого и драйвер, и светодиоды постоянно подогреваются, а их охлаждение путем отвода тепла на корпус становится недостаточным.
Ближайшим из известных устройств является осветительное устройство на светодиодах, патент РФ на полезную модель №103895 "Светильник уличный полупроводниковый", приоритет от 18.11.2010 г.
Светильник уличный полупроводниковый содержит металлический корпус, на внешней поверхности которого выполнены пластинчатые ребра, а на внутренней поверхности корпуса закреплена алюминиевая пластина, на одной стороне которой сформирован слой из теплопроводящего электроизоляционного материала, а на этом слое рядами установлены светодиоды. На стороне металлической пластины без светодиодов установлен блок управления светодиодами - драйвер, который, как и светодиоды, оказывается размещенным внутри корпуса. Светодиоды плотно прилегают своим теплоотводящим основанием к слою из теплопроводящего электроизоляционного материала, сформированному на поверхности металлической пластины, а светоизлучающие окна направлены в сторону от поверхности, на которой они установлены. В корпусе этого устройства против светодиодов выполнено окно и установлена оптически прозрачная пластина.
В осветительном устройстве реализован отвод тепла непосредственно от светодиодов и от драйвера через корпус. Однако, как и во всех описанных аналогах, внутри корпуса вокруг драйвера и светодиодов образуется тепловая воздушная подушка, которая при работе этого осветительного устройства не уменьшается, а даже увеличивается и способствует увеличению разогрева и драйвера, и светодиодов.
Задача полезной модели - увеличение КПД на 5-7% и увеличение надежности работы уличного светильника.
Поставленная задача решается тем, что светодиодный уличный светильник содержит корпус с открытыми торцевыми концами. Днище корпуса выполнено из алюминиевой пластины с расположенными на ней схемой питания и драйвером, выполненным на ножках высотой 5-10 мм. Драйвер располагается на расстоянии 5-10 мм от стенок корпуса и расположен ближе к одному из двух открытых торцов, обеспечивая свободное перемещение воздуха внутри корпуса. На внешней поверхности алюминиевой пластины нанесен слой из теплопроводящего электроизоляционного материала и расположены светодиоды, защищенные от воздействия внешней среды оптически прозрачной пластиной и жестко прикрепленной крепежной рамкой к боковым стенкам корпуса.
При подаче на светодиоды и драйвер электрического тока они нагреваются и нагревают вокруг себя воздух, создавая тем самым внутри корпуса, в котором они расположены, область нагретого воздуха. Нагретый воздух расширяется и выходит наружу через один из открытых торцов корпуса вверх, создавая тем самым разрежение внутри корпуса и, как следствие, создавая внутри него воздушную тягу. В результате этого внутри корпуса постоянно протекают свежие потоки не нагретого воздуха, которые выдувают нагретый воздух и охлаждают алюминиевую пластину со светодиодами и драйвер. При этом если расстояние до внутренней поверхности корпуса будет меньше, чем 5 мм, то между драйвером и стенкой корпуса образуется настолько узкая щель, что поток воздуха не проходит через нее и драйвер будет слабо охлаждаться. Если это расстояние превышает 10 мм, то скорость потока воздуха, проходящего внутри корпуса, будет низкой и драйвер будет охлаждаться слабо.
На фиг.1- показан светильник, вид спереди, разрез по Б-Б.
На фиг 2 - вид сбоку, разрез по В-В.
На фиг 3 - вид сверху, разрез по А-А.
Светодиодный уличный светильник содержит металлический корпус 1, жестко прикрепленную к свободным краям корпуса 1 алюминиевую пластину 2, на внутренней поверхности (стороне) алюминиевой пластины 2 установлен драйвер 4 на ножках 5, установленный ближе к одному из торцов корпуса 1. На наружной поверхности (стороне) алюминиевой пластины 2 нанесен слой из теплопроводящего электроизоляционного материала и установлены светодиоды 3, которые своим теплоотводящим основанием контактируют с теплопроводящим слоем.
Напротив светодиодов выполнено окно, в котором установлена оптически прозрачная пластина 6, жестко прикрепленная к торцам боковых стенок корпуса 1 с помощью крепежной рамки 7.
Светодиодный уличный светильник работает следующим образом. Электрический ток через схему питания и драйвер 4 подают на светодиоды 3, они испускают световое излучение. Световое излучение попадает на оптически прозрачную пластину 6 и проходит через нее наружу. Светодиоды 3 нагревают алюминиевую пластину 2, которая нагревает воздух внутри корпуса. Драйвер 4 в процессе работы выделяет тепло и также нагревает воздух внутри корпуса.
Нагретый воздух расширяется и выходит частично наружу через один из открытых торцов корпуса 1. При этом, поскольку выходящий наружу воздух подогрет, то он поднимается вверх и, тем самым, создает внутри корпуса 1 небольшое разрежение, в результате чего через другой конец корпуса 1 втягивается свежая порция не подогретого воздуха.
Таким образом, в корпусе создается воздушная тяга, поток не нагретого воздуха постоянно омывает алюминиевую пластину 2, драйвер 4 и алюминиевую пластину 2 со светодиодами 3, тем самым постоянно охлаждаются элементы светодиодного уличного светильника. Это приводит к увеличению его срока службы без снижения яркости освещения.
Использование предлагаемого решения приводит к снижению температуры светодиодов, что приведет к увеличению их КПД на 5-7% и увеличению надежности работы.