Светильник

Техническое решение относится к осветительному устройству, в частности к конструкции светильника с жидкостным охлаждением.
Из уровня техники известны светодиодные светильники, в конструкциях которых, для удаления избытков тепла от светодиодов, используются металлические теплоотводящие элементы.
Такие элементы подвержены коррозии и не способны обеспечивать долговечность светодиодов, сопоставимую с конструктивными сроками их эксплуатации.
Известно решение, представляющее собой светодиодную лампу, содержащую соединенные между собой оболочку с основанием, образующие замкнутый объем. Внутри оболочки размещены множество светодиодов, закрепленных к каркасу. Оболочка заполнена охлаждающей жидкостью для отвода тепла от светодиодов, перемещающейся в пространстве, ограниченном оболочкой, через отверстия, выполненные в каркасе. Заявка на патент США № US 2015260352, МПК F21K99/00; F21V29/56, опубликована 17.09.2015.
Известно также техническое решение, выбранное в качестве ближайшего аналога, представляющее собой светодиодный светильник, содержащий корпус из теплопроводящего материала, заполненный теплоотводящей жидкостью, источник света, представленный светодиодной линейкой, защищенный оптически прозрачным рассеивателем, герметично закрывающиеся крышку и отверстие для заливания жидкости. Внутренний объем корпуса разделен на три отсека двумя продольно ориентированными планками, установленными с зазорами относительно торцевых стенок корпуса. Источник света смонтирован в центре наружной части основания корпуса с ориентацией в продольном направлении. Патент РФ на полезную модель № 125300, МПК F21S15/00, опубликован 7.02.2013.
Существенным отличительным признаком заявляемого технического решения является заполнение капсулы диэлектрической жидкостью.
В известных технических решениях, для охлаждения источника света используется один объем охлаждающей жидкости, при этом, поскольку источник света и капсула, в которой размещен источник света, нагреваются мгновенно, окружающая ее охлаждающая жидкость не может своевременно отводить избыток тепла от всех точек нагревающейся поверхности. Такой эффект сказывается на ухудшении характеристик светильника и приводит к сокращению срока его службы.
Технический результат заявляемого технического решения проявляется в повышении надежности светильника.
Под надежностью следует понимать способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования, и определяется такими показателями, как безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость, или их сочетаниями.
Заявленный технический результат достигается тем, что светильник содержит корпус из светопропускающего материала, заполняемый жидкостью, в котором закреплена прозрачная диэлектрическая герметичная капсула, представляющая собой светодиодный модуль, включающий светодиодную сборку, выполненную с возможностью подключения к источнику электропитания, при этом капсула заполнена диэлектрической жидкостью. Светодиодный модуль может быть выполнен автономным, со встроенным устройством управления. Светодиодная сборка может быть подключена к автоматическому регулятору тока посредством проводов электропитания. Провода электропитания могут быть герметизированы в местах сочленения с капсулой.
Конструкция с жидкостным охлаждением светильника, прежде всего, обуславливает его долговечность. Эффективное удаление избытков тепла, выделяющихся при работе светодиодов, обеспечивает их бесперебойную работу, защищая от перегрева. При этом, за счет отсутствия необходимости включения в конструкцию металлических теплоотводящих элементов, уязвимых под влиянием агрессивных сред, исключается риск преждевременного выхода из строя светильника.
Заполнение прозрачной диэлектрической герметичной капсулы, включающей светодиодную сборку, диэлектрической жидкостью, обеспечивает равномерную конвекцию жидкости внутри корпуса, то есть, во внешнем объеме, за счет которой осуществляется эффективное удаление тепла от внешних стенок капсулы. Здесь, диэлектрическая жидкость выполняет функцию теплоносителя, и обеспечивает моментальную и повсеместную передачу тепла от светодиодов к жидкости внутри корпуса, где, за счет ее конвективного движения, тепло отводится во внешнюю среду.
В преимущественном варианте, светодиодная сборка подключена к автоматическому регулятору тока, что позволяет обеспечивать автоматическое поддержание оптимальных максимумов теплового и светового режимов работы светодиодов в любых условиях внешнего электропитания, среды и условий применения. Это позволяет уменьшать нагрузку светодиодов при недостаточном их охлаждении и, наоборот, увеличивать до допустимых пределов или максимумов при достаточном и избыточном.
Заявляемое техническое решение далее поясняется с помощью фигур, на которых условно представлены несколько возможных вариантов исполнения светильника.
На фиг. 1 представлен вид светильника спереди по первому варианту исполнения.
На фиг. 2 представлен вид светильника сбоку по первому варианту исполнения.
На фиг. 3 представлен вид светильника в разрезе по второму варианту исполнения.
На фиг. 4 представлен вид светильника сбоку по второму варианту исполнения.
На фиг. 5 представлен вид светильника в разрезе по третьему варианту исполнения.
На фиг. 6 представлен вид светильника в разрезе по четвертому варианту исполнения.
На фиг. 7 представлен вид светильника в разрезе по пятому варианту исполнения.
На фиг. 8 представлен вид светильника сбоку, соответствующий третьему, четвертому и пятому вариантам исполнения.
На фиг. 1-8 изображена конструкция светильника (1), включающего:
- корпус (2) заполняемый жидкостью (3);
- капсулу (4), заполненную диэлектрической жидкостью (5);
- светодиодную сборку (6) со светодиодами (7);
- авторегулятор (8) тока;
- провод (9) электропитания;
- узел (10) герметизации провода (9) электропитания;
- патрубки (11) для входа/выхода жидкости (3) в корпус (2).
Далее, со ссылками на фигуры описана конструкция светильника (1).
Светильник (1) содержит корпус (2) из светопропускающего материала. Корпус (2) заполняется жидкостью (3), при этом жидкость (3) может использоваться с любым химическим составом, допустимым в соответствии с требованиями к эксплуатации.
Преимущественно, корпус (2) конструктивно рассчитан и предназначен для транспортировки без жидкости (3), с последующим его заполнением как можно ближе к месту и времени установки светильника (1).
В корпусе (2) закреплена прозрачная диэлектрическая герметичная капсула (4), представляющая собой светодиодный модуль, включающий светодиодную сборку (6), выполненную с возможностью подключения к источнику электропитания.
При этом, в корпусе (2) может быть закреплено любое количество капсул (4), с расположением и ориентированием в любых направлениях.
Капсула (4) заполнена диэлектрической жидкостью (5).
В преимущественном варианте, питание светодиодов (7) обеспечивается через авторегулятор (8) тока по проводам (9) электропитания, соединенными через узлы (10) герметизации.
Для более эффективного теплообмена, корпус (2) может быть выполненным с патрубками (11), через которые заливается, выливается и/или циркулирует жидкость (3), что также обеспечивает надежное исполнение светильника (1). Корпус (2) может быть также выполнен с возможностью охлаждения проточным способом с отводом тепла во внешние контуры охлаждения.
В преимущественном варианте, светодиодный модуль выполнен со встроенным устройством управления и является автономным.
Варианты исполнения светильника, представленные на фиг. 1-8 отличаются различным ориентированием и расположением капсул (4), светодиодных сборок (6) и патрубков (11). Возможны и иные варианты исполнения в объеме заявляемой формулы.
Один из предпочтительных вариантов использования светильника (1) продемонстрирован далее на примере.
При подачи электропитания светодиоды (7) начинают излучать световую энергию, которая передается в пространство сквозь светопропускающие жидкости (5) и (3) и элементы корпуса (3), рассеиваясь или концентрируясь в тех слоях, где это предусмотрено конструкцией.
Одновременно с этим, светодиоды (7) начинают выделять и тепловую энергию, которую необходимо утилизировать во внешнюю среду.
Передача тепла от работающих светодиодов (7) сначала происходит через элементы конструкции их сборок (6) на платы, где тепло распространяется по теплопроводящим элементам и основе и начинает поглощаться теплоемкой диэлектрической жидкостью (5).
Жидкость (3), которой заполнен корпус (2), нагреваясь посредством тепловыделений от капсул (4), приходит в конвективное движение: нагретые массы смещаются вверх, уступая место находящимся рядом менее нагретым.  Элементы светодиодов (7) и конструкции нагреваются в различной степени, и, соответственно, темпы замещения теплопоглощающих масс жидкостей (5) и (3) также отличаются.
Более холодные, остывшие у стенок корпуса (2), массы жидкости опускаются вниз. Процессы конвекции жидкостей (5) и (3) в капсуле (4) и в корпусе (2), соответственно, идентичны. Охлаждение жидкости (3) в корпусе (2) обеспечивается за счет его объема и поверхности сопряжения с элементами внешней среды и передачи тепла в эти элементы и во внешнюю среду через стенки, или с применением принудительной циркуляции через внешние системы теплорассеивания.  В соответствии с законами термодинамики, процесс конвективного движения жидкости замедляется при расширении пространства конвекции. В этой связи, наименьшая скорость движения обеспечивается ближе к стенкам капсулы (4) или корпуса (2), что также сказывается на эффективности теплопередачи.
Представленные фигуры, описание конструкции и использования не исчерпывают возможные варианты исполнения и не ограничивают каким-либо образом объем заявляемого технического решения. В зависимости от назначения, светильник может быть изготовлен разных размеров, цветов и конфигураций.