Модуль светодиодного прожектора общего назначения и многомодульный светодиодный прожектор
MODULE OF GENERAL PURPOSE LED LIGHT AND MULTIMODULE FLOODLIGHT

Область техники
Изобретение относится к светотехнике и может быть использовано при изготовлении светотехнического оборудования для архитектурной подсветки зданий, спортивных площадок, театральных и концертных залов, городских площадей, аэропортов, железнодорожных объектов.
Уровень техники
Светодиоды, являются эффективным источником света, обладают низким потреблением электроэнергии и большим сроком службы, способны создавать высокоинтенсивные световые потоки, достаточные для нормированного освещения больших площадей со значительного расстояния.
Однако использование для указанных применений мощных светодиодов создает проблему с рассеиванием выделяемого светодиодами тепла. При этом стабильность яркости светодиодов заметно зависит от температуры кристалла светодиода. Проблема создания термодинамического равновесия становится тем острее, чем более мощный световой поток необходимо получить для создания требуемой освещенности. Особенно актуальной эта проблема становится при использовании светодиодов в устройствах, предназначенных для создания длительной работы.
Известны ближайшие аналоги заявленного решения светодиодные прожекторы по CN 201419366 U и KR 101152926 В1, общим недостатком которых является ограниченные возможности теплоотвода в случае использования мощных источников излучения.
Оба указанных аналога имеют экструдированный, по существу, цилиндрический корпус-радиатор, профиль которого образован внешней замкнутой стенкой и внутренней замкнутой стенкой основной камеры, соединенными между собой радиальными стенками, вместе образующих периферийные внутренние камеры, теплопроводную пластину, на которой установлена плата светодиодов, и оптическую систему. При этом одна из торцевых сторон корпуса-радиатора полностью закрыта теплопроводной пластиной с платой источников света, а вторая торцевая сторона торцевой заглушкой. Таким образом, теплообмен с атмосферой происходит только с поверхности внешней стенки корпуса-радиатора. Внутренние периферийные камеры не имеют свободного сообщения с атмосферой и в теплообмене не участвуют. Тепловое сопротивление замкнутого воздушного слоя резко снижает эффективность отвода излишков тепла, выделяемого работающими светодиодами.
Известен многомодульный светодиодный прожектор, содержащий множество соединенных между собой светодиодных модулей, каждый из которых имеет экструдированный, по существу, цилиндрический корпус-радиатор, одна из торцевых сторон которого полностью закрыта платой светодиодов. Как выполнен противоположный торец корпуса-радиатора описание известного решения не раскрывает. При этом, корпусы-радиаторы прикреплены друг к другу соединительной пластиной при помощи резьбового крепления и объединены металлическим бандажом. Использование резьбового соединения между модулями существенно увеличивает трудоемкость сборки устройства (CN 201844236, МКИ F21Y/02, опубликовано 25.05.2011).
Техническим результатом заявленного изобретения является улучшение теплового режима работы источников излучения, за счет создания эффективного охлаждающего воздушного потока. Другим результатом является технологичность и взаимозаменяемость светодиодных модулей. В качестве дополнительного положительного результата можно указать простоту сборки и обслуживания светодиодного прожектора.
Раскрытие изобретения
Модуль светодиодного прожектора характеризуется следующей совокупностью существенных признаков:
Модуль светодиодного прожектора, содержащий, теплопроводный корпус-радиатор, экструдированный профиль которого образован внешней замкнутой стенкой и внутренней замкнутой стенкой основной камеры, соединенных между собой радиальными стенками, вместе образующими периферийные внутренние камеры, стенки каждой из которых составляют сквозные вентиляционные каналы корпуса-радиатора; теплопроводную пластину, запрессованную боковой поверхностью в основную камеру; плату светодиодов, установленную на поверхности упомянутой теплопроводной пластины, с возможностью теплообмена; оптическую систему, включающую, по меньшей мере, цилиндрический отражатель, установленный в полости основной камеры корпуса-радиатора; заднюю торцевую крышку, имеющую сквозные прорези, являющиеся продолжением вентиляционных каналов корпуса-радиатора.
Оптическая система модуля светодиодного прожектора может иметь одну или несколько линз, установленных в полости основной камеры корпуса-радиатора с возможностью преобразования излучения светодиодов.
На выходном торце корпуса-радиатора может быть размещена защитная насадка, снабженная сквозными прорезями, являющимися продолжением вентиляционных каналов корпуса-радиатора, что позволяет конвекционным потокам беспрепятственно перемещаться по всей длине модуля по вентиляционным каналам и выходным отверстиям на задней крышке и насадке корпуса-радиатора.
Указанная насадка может быть снабжена оптическими элементами, преобразующими световой поток прожектора.
Оптимально площадь S1 поверхности сопряжения теплопроводной пластины с поверхностью основной камеры должна быть приблизительно равна площади S2 поверхности теплопроводной пластины для обеспечения минимального теплового сопротивления теплопередаче между теплопроводной пластиной и корпусом-радиатором.
Корпус-радиатор модуля светодиодный прожектора может быть выполнен из двух или более частей, установленных продольно и соединенных при помощи теплопроводного фланцевого диска, размещенного с возможностью теплообмена между присоединяемыми частями корпуса-радиатора и имеющего сквозные прорези, являющимися продолжением вентиляционных каналов обеих частей корпуса-радиатора.
Многомодульный светодиодный прожектор, характеризуется следующей совокупностью признаков:
Многомодульный светодиодный прожектор, содержащий два или более скрепленных между собой светодиодных модуля, каждый из которых имеет экструдированный корпус-радиатор, профиль которого образован внешней замкнутой стенкой и внутренней замкнутой стенкой основной камеры, соединенных между собой радиальными стенками, вместе образующими периферийные внутренние камеры, стенки которых совместно составляют сквозные вентиляционные каналы корпуса-радиатора; теплопроводную пластину, запрессованную боковой поверхностью в основную камеру; плату светодиодов, установленную на поверхности упомянутой теплопроводной пластины, с возможностью теплообмена; оптическую систему, включающую, по меньшей мере, цилиндрический отражатель, установленный в полости основной камеры, при этом, внешняя стенка корпуса-радиатора каждого модуля снабжена продольным фигурным пазом, например, Т-образной формы, для размещения соединительного элемента, предназначенного для присоединения смежного светодиодного модуля с зазором, величина которого определена длиной соединительного элемента.
Многомодульный светодиодный прожектор содержит два или более модуля, соединенных с соседними модулями одним, или двумя, или тремя, или четырьмя соединительными элементами, в зависимости от наличия смежных модулей, и скрепленных общим бандажом. Такая компоновка модулей светодиодного прожектора позволяет собирать многомодульный светодиодный прожектор различной конфигурации, в зависимости от задач освещения.
В предпочтительном варианте профиль внешней стенки корпуса-радиатора модуля выполнен в виде прямоугольника. Возможны другие формы профиля корпуса-радиатора, которые позволяют компактно расположить модули в объединенной сборке. Однако во всех случаях выполнения корпуса-радиатора между внешней и внутренней стенкой должны располагаться сквозные вентиляционные каналы, не имеющие препятствий для прохождения конвекционных потоков. Профиль внутренней замкнутой стенки может быть подобен профилю внешней стенки. Например, равносторонний шестиугольник также может быть использован.
Перечень графических материалов
На фиг. 1 показан вариант предпочтительного профиля корпуса-радиатора с одной основной внутренней камерой;
на фиг. 2 - аксонометрическое изображение корпуса-радиатора с теплопроводной пластиной в разборе;
на фиг. 3 - осевое сечение модуля светодиодного прожектора в сборе;
фиг. 4 - объемное изображение модуля светодиодного прожектора в разборе;
на фиг. 5 - объемное изображение модуля светодиодного прожектора с корпусом-радиатором из двух частей в разборе;
на фиг. 6 - осевое сечение модуля светодиодного прожектора, показанного на фиг. 5 в сборе;
на фиг. 7 - аксонометрическое изображение варианта сборки многомодульного светодиодного прожектора.
на фиг. 8 - схема соединения корпусов-радиаторов с помощью соединительного элемента.
Модуль светодиодного прожектора содержит цилиндрический корпус-радиатор 1, профиль которого имеет внешнюю замкнутую стенку 2, внутреннюю замкнутую стенку 3 основной камеры 4 и радиальные стенки 5,вместе со стенками 2 и 3 составляют периферийные внутренние камеры, поверхность которых образует сквозные вентиляционные каналы 6 корпуса-радиатора 1; теплопроводную пластину 7, запрессованную боковой поверхностью в основной камере 4; плату 8 светодиодов, установленную на поверхности упомянутой теплопроводной пластины 7, с возможностью теплообмена; оптическую систему, включающую, по меньшей мере, цилиндрический отражатель 9, установленный в основной камере 4 с возможностью преобразования излучения светодиодов, рефлектор 10, переднюю защитную крышку 11 и задняя защитная крышка 12, снабженные сквозными прорезями.
Корпус-радиатор, выполненный из двух частей 1.1 и 1.2, соединяется соосно при помощи теплопроводного фланцевого диска 13, установленного с возможностью теплообмена между присоединяемыми частями 1.1 и 1.2 корпуса-радиатора и имеет сквозные прорези, являющимися продолжением вентиляционных каналов 6 обеих частей корпуса-радиатора. На переднем торце части 1.2 корпуса-радиатора может быть расположена дополнительная теплопроводящая пластина 14, позволяющая интенсифицировать процесс теплоотвода.
Задняя крышка 12 корпуса радиатора снабжена отверстиями для размещения токовводов 15 и проводов, питающих светодиоды.
Внешняя стенка профиля корпуса-радиатора 1 модуля светодиодного прожектора имеет продольные Т-образные пазы 16, предназначенные для присоединения смежных модулей для сборки многомодульного светодиодного прожектора, с целью получения требуемого суммарного светового потока. Один из множества возможных вариантов многомодульного прожектора показан на фиг. 7. Следует отметить, что Т-образная форма паза 16 не является единственно необходимой для соединения модулей. Общим обязательным требованием для профиля паза является то, что профиль паза и профиль соединительного элемента 17 должны обеспечивать возможность одноподвижного перемещения (шлицевое) соединительного элемента 17 относительно корпуса-радиатора модуля прожектора, или наоборот.
Кроме функции удерживания смежных модулей соединительные элементы 17 регламентируют величину b зазора между модулями, который формирует воздушный канал для охлаждения корпуса-радиатора 1. Для мощных заливающих светодиодных прожекторов это особенно важно.
Возможность промышленного применения Приведенные в описании варианты комбинаций элементов светодиодного прожектора не являются исчерпывающими. Они могут быть изменены для реализации конкретных целей освещения. Элементы конструкции светодиодного прожектора имеют простые формы, которые могут быть изготовлены с использованием известных средств, имеющих автоматизированное управление.