СВЕТИЛЬНИК СВЕТОДИОДНЫЙ

СВЕТИЛЬНИК СВЕТОДИОДНЫЙ
Полезная модель относится к осветительной технике, основанной на светодиодах, и может найти применение в конструкции светильника со светодиодными элементами.
Специальным требованием для светодиодного светильника является жесткое ограничение по высоте, так как предполагается его использование в помещениях с низкими потолками или в узких проходах. Именно это ограничение вызывает серьезные затруднения при обеспечении теплового режима. Задача эффективного теплоотвода светодиодных светильников и задача сохранения габаритных размеров являются смежными, можно сказать, что это одна и та же задача, так как простым способом увеличения теплоотвода является увеличение габаритных размеров, но всегда есть ограничения по увеличению габаритных размеров светильников, ведь их нужно размещать в том же пространстве, где ранее эксплуатировались светильники с лампами накаливания.
Известен аналог - светильник уличный светодиодный, закрепляемый на опоре - патент РФ №83587, 10.06.2009, содержащий корпус с источником света, установленным внутри корпуса, и блок питания, отличающийся тем, что вся поверхность корпуса является охлаждающим радиатором, выполненным в виде пластин оребрения, установленных с трех сторон по периметру корпуса, источник света выполнен в виде светодиодного модуля, в котором светоизлучающие элементы объединены, по меньшей мере, в четыре параллельные линейки последовательно соединенных сверхмощных светодиодов, при этом каждый из светодиодов крепится не только за счет пайки контактных выводов, но и за счет пайки теплоотводящей пятки светодиода к специальным электрически нейтральным контактам печатной платы.
Основным недостатком аналога является низкая эффективность теплообменника при установке такого светильника близко к потолку или стене, что приходится делать в условиях ограниченного пространства. В таких условиях затрудняется отвод нагретого пластинами теплообменника воздуха. Кроме того, теплоотводящая поверхность теплообменника в данной конструкции при сохранении его габаритов относительно не велика. Блок питания в предлагаемом решении плохо защищен от воздействия атмосферных факторов и внешнего механического воздействия. Другими недостатками аналога являются большие габаритные размеры и низкая технологичность изготовления.
Известен аналог - Светильник местного освещения судовой на основе светоизлучающих светодиодов - патент РФ №80152, 27.01.2009, содержащий металлический корпус, одновременно служащий теплоотводом для используемых в качестве источников света сверхъярких светоизлучающих диодов белого свечения, плату для установки и крепления источников света и элементов электронного блока питания и управления светоизлучающими диодами, подключаемого к питающей сети как переменного, так и постоянного тока, а на выходе имеющего стабилизированный постоянный ток, причем конструкция предусматривает плавную регулировку интенсивности свечения источников света, а форма поверхностей рассеивателя обеспечивает требуемое направление светоотдачи и подавление слепящего эффекта.
Недостатком аналога является низкая эффективность теплообменника, являющегося частью корпуса светильника и выполненного в виде оребрения.
Наиболее близким аналогом по конструктивному исполнению теплообменника к предлагаемому техническому решению является светодиодный светильник, патент США №20120218755, 30.08.2010, выбранный в качестве прототипа, содержащий, по крайней мере, один светодиод, плату, корпус, драйвер, расположенный в корпусе и теплообменник, имеющий образованные кольцами и расположенные вокруг оси корпуса каналы, которые формируют теплообменную часть для удаления нагретого светодиодом воздуха.
Недостатком прототипа является отсутствие в его конструкции патрона и необходимость для его размещения в дополнительном пространстве в направлении вдоль оси светильника, а также относительно большой габаритный размер вдоль оси светильника, без которого конструкция данного светильника не обеспечит эффективный теплоотвод. А, как уже было сказано, задача обеспечения эффективного теплоотвода неразрывно связана с задачей сохранения исходных габаритов светильника. Поэтому можно сделать вывод, что прототип не обеспечивает эффективный теплоотвод при эквивалентных предлагаемому техническому решению габаритах.
Технической задачей полезной модели является обеспечение эффективного отвода тепла от светодиодов и драйвера при сохранении минимальных габаритов светильника.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в обеспечения эффективного охлаждения светильника в условиях жесткого ограничения по высоте, как было сказано выше, так как такие светильники обычно используются в помещениях с низкими потолками или в узких проходах.
Решение технической задачи в светильнике светодиодном, содержащем по крайней мере один светодиод, монтажную плату для светодиодов, корпус, драйвер, расположенный в корпусе, рассеиватель света и теплообменник, имеющий образованные кольцами и расположенные вокруг оси корпуса каналы, которые формируют теплообменную часть для удаления нагретого светодиодом воздуха, достигается тем, что имеется диск, на котором размещена монтажная плата для светодиодов, а также прижимной фланец, прижимающий диск к корпусу, а рассеиватель света к диску, разделяя внутренний объем светильника на две части, в одной из которых на дне корпуса размещен драйвер, а в другой, ограниченной диском и рассеивателем света, монтажная плата для светодиодов, причем образующие каналы кольца выполнены на прижимном фланце, стенка прижимного фланца является одной из внутренних стенок как минимум одного из каналов.
На фиг. 1 изображен светодиодный светильник в разрезе.
На фиг. 2 изображен общий вид светодиодного светильника.
Светодиодный светильник содержит, по крайней мере, один светодиод 1, монтажную плату 2 для светодиодов 1, корпус 3, рассеиватель света 4 и теплообменник 5, имеющий образованные кольцами 6 и расположенные вокруг оси 7 корпуса 3 каналы 8, которые формируют теплообменную часть для удаления нагретого светодиодом 1 воздуха, драйвер 9, диск 10, на котором размещена монтажная плата 2, а также прижимной фланец 11, прижимающий диск 10 к корпусу 3, а рассеиватель света 4 к диску 10, разделяя внутренний объем светильника на две части, в одной из которых на дне корпуса 3 размещен источник питания 9, а в другой, ограниченной диском 10 и рассеивателем света 4, монтажная плата 2, причем образующие каналы 8 кольца 6 выполнены на прижимном фланце 11, а стенка 12 прижимного фланца 11 является одной из внутренних стенок как минимум одного из каналов 8.
Рассмотрим пример конкретной реализации светодиодного светильника. Корпус 3, диск 10 и прижимной фланец 11 изготавливаются методом литья под давлением из алюминиевого сплава. На прижимном фланце 11 имеется два кольца 6, которые выполнены с прижимным фланцем 11 одной деталью. Поверхности колец 6 являются теплообменными поверхностями теплообменника 5. Кольца 6 соединены между собой и прижимным фланцем 11 перемычками 13 для обеспечения целостности конструкции. Прижимной фланец 11 фиксируется на корпусе 3 благодаря наличию в прижимном фланце 11 внутренней резьбы, путем его накручивания на наружную резьбу корпуса 3. В корпусе 3 на плоскости прижатия диска 10 к корпусу 3 имеется канавка с установленным в нее резиновым кольцом 14 круглого сечения, которое служит уплотняющим элементом для герметизации той части внутреннего объема светильника, в которой размещен драйвер 9. Монтажная плата 2 подключена к драйверу 9, который размещен на дне корпуса 3. Драйвер 9 дополнительно прижат к дну корпуса 3 кронштейнами 15 для обеспечения их лучшего контакта и теплопередачи. Драйвер 9 - это устройство, поддерживающее постоянный ток питания светодиодов. Драйвер является источником питания светодиодов, а источником питания драйвера может являться размещенная в нем электрическая батарея или аккумулятор или, как в приведенном примере, он имеет внешний подвод электропитания по проводу через разъем 16, размещенный в корпусе 3 светильника. Выполнение теплообменника 5 на прижимном фланце 11 позволяет разместить разъем 16 подвода электропитания к драйверу 9 без ухудшения теплоотвода. При выполнении теплообменника 5 на корпусе 3 нужно было бы уменьшать площадь теплообменных поверхностей из-за выделения пространства для разъема 16. А для компенсации уменьшения площади теплообменных поверхностей, из-за размещения разъема 16, необходимо было бы увеличивать габариты светильника. В случае выполнения теплообменника 5 на корпусе 3 увеличение теплообменных поверхностей в сторону предназначенной для установки светильника на стену или потолок нижней поверхности 17 корпуса 3 тоже снижает теплоотвод, так как легкий сквозняк вдоль поверхности потолка или стены блокирует свободный конвективный теплообмен вблизи теплообменных поверхностей, что было подтверждено экспериментально. Поэтому теплообменник 5 размещен на прижимном фланце 11. Рассеиватель света 4 выполнен литьем под давлением из поликарбоната, он служит для рассеивания света, испускаемого светодиодами 1, а также обеспечивает формирование герметичного внутреннего объема светильника.
Рассеиватель света 4 может быть выполнен из стекла. Теплообменник 5 может содержать более двух колец 6, если требуется большая поверхность теплообмена в случае использования более мощных светодиодов 1 или большего их количества, или использования светильника в жарком климате. Теплообменник 5 может содержать менее двух колец 6 в случае, если необходимо уменьшить габариты светильника, а условия его эксплуатации позволяют обойтись теплообменником меньшей мощности.
В процессе работы светодиоды 1 выделяют тепло, которое через диск 10 передается на прижимной фланец 11 и уносится потоком воздуха естественного конвективного теплообмена с теплоотводящих поверхностей прижимного фланца 11. Естественный конвективный теплообмен в данном случае противопоставляется принудительной конвекции, которая используется, например в радиаторах компьютерных процессоров. Там применяется радиатор, выполненный в виде ребер, который обдувается вентилятором. Так как применение принудительной конвекции в устройстве светодиодного светильника нецелесообразно, выбрана схема с кольцевым радиатором, размещенном на прижимном фланце. Это позволяет его разместить на определенном расстоянии от нижней поверхности 17 корпуса 3, которая контактирует с потолком или стеной, для обеспечения эффективного теплоотвода, исключения блокировки свободного конвективного теплообмена вблизи теплообменных поверхностей.
Технический результат полезной модели достигается благодаря:
1 размещению монтажной платы со светодиодами на диске, прижатом прижимным фланцем с теплоотводящими поверхностями для обеспечения эффективного теплоотвода,
2 применению кольцевого теплообменника, который позволяет осуществлять эффективный теплообмен даже в условиях ограниченного пространства,
3 использование конструктивной схемы с кольцевым радиатором, размещенном на прижимном фланце, позволяющей разместить теплоотводящие поверхности на определенном расстоянии от потолка или стены, на которую устанавливается светодиодный светильник, для обеспечения эффективного теплоотвода, и позволяющей уменьшить габаритный размер светодиодного светильника по сравнению с конструктивной схемой, в которой радиатор бы был выполнен в корпусе.
Дополнительным преимуществом предлагаемого технического решения является выполнение теплообменника в виде отдельной детали, которая дополнительно выполняет функцию прижимного фланца. Благодаря этому появляется возможность использования теплообменников с различными теплоотводящими характеристиками и габаритами в разных комплектациях светодиодных светильников без изменения остальных деталей светодиодного светильника. Удобство использования такого светодиодного светильника обеспечивается благодаря возможности подбора нужного теплообменника под конкретные условия эксплуатации светодиодного светильника. Условия эксплуатации могут отличаться мощностью светодиодов, температурой окружающего воздуха и габаритами пространства, куда устанавливается светильник. Другим дополнительным преимуществом предлагаемого технического решения является снижение затрат при производстве светильника, которое обеспечивается благодаря тому, что детали светильника, кроме теплообменника, унифицированы.