ОСВЕТИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к осветительным устройствам на основе светодиодов и может быть использована для освещения музейных, производственных, складских и других помещений различного назначения, а также на транспорте.
Современные технологии позволяют создавать источники освещения небольших размеров и с малым потреблением энергии, например, светодиоды, которые имеют размеры до 1 см. и мощность примерно 0,1 вт. Такие светильники широко используются в малогабаритных фонариках или в качестве лампочки для чтения. Для создания более мощных светильников в одном корпусе обычно используют сразу несколько светодиодов. Однако это усложняет устройство, но не создает освещенности, достаточной для помещений.
В последние годы появились светодиоды с мощностью от 1 вт до 5 вт. Однако их использование в осветительных устройствах затруднено тем, что в процессе работы такие светодиоды быстро перегреваются и выходят из строя. Объясняется это следующим образом. Выделяемое источником света и пускорегулирующей аппаратурой тепло сначала нагревает воздух внутри светильника, только потом через корпус светильника выделяется наружу. Для лучшей теплоотдачи наружные стенки светильников делают ребристыми. При таком отводе тепла тепловое сопротивление источник света - окружающая среда получается большим, источник света нагревается до высоких температур, а для светодиодов это недопустимо.
Предлагается оригинальное решение для отвода тепла от светодиодов в светодиодных светильниках.
Наиболее близким решением к предлагаемому можно считать герметичный световой прибор на светодиодах по патенту на изобретение №2248499, МПК: F21V 31/00; приоритет от 20.03.2005 г. Прибор содержит корпус из электроизоляционного материала, лампу на светодиодах с контактными элементами питающей сети, а также источник питания. Недостатком данного устройства является малый срок службы из-за перегрева светодиодов.
Задача предлагаемого устройства - существенное уменьшение теплового сопротивления светодиод/окружающая среда. Как следствие этого повышаются срок
службы и мощность осветительных устройств на светодиодах, а также расширяется сфера применения подобных устройств (например, возможность работы при более высоких температурах).
Для решения поставленных задач осветительное устройство, содержащее светодиод, который закреплен на плате, смонтированной в корпусе, а также контактные элементы и источник питания, дополнено узлом отвода тепла от светодиода. Узел отвода содержит слой теплопроводной пасты, теплопровод и радиатор.
В качестве теплопровода может быть использован корпус осветительного устройства, либо самостоятельное изделие Т-образной формы (в сечении). Т-образная форма используется для увеличения зоны теплового контакта между платой со светодиодами и теплопроводом. При большом количестве светодиодов - теплопровод может состоять из нескольких параллельно работающих частей.
Слой пасты может быть нанесен между платой и теплопроводом, а также между теплопроводом и радиатором.
Радиатор может иметь различную конструкцию, например, с продольными или поперечными ребрами (расположение ребер выбирается в зависимости от расположения светильника в пространстве при эксплуатации).
Предлагаемые конструктивные усовершенствования позволяют эффективно забирать выделяющееся в светодиодах тепло непосредственно с платы, на которой смонтированы светодиоды (плата может быть текстолитовой металлизированной или цельнометаллической из металла с хорошей теплопроводностью) и передавать это тепло по теплопроводу к радиатору, находящемуся за пределами камеры, в которой находятся светодиоды светильника. Наличие эффективного теплоотвода позволяет использовать в осветительном устройстве более мощные светодиоды, что способствует повышению мощности источника света. Подобные светильники могут быть использованы для освещения значительно более объемных помещений, для которых ранее светодиодные источники были неприменимы.
Предлагаемое устройство поясняется рисунками, где показаны:
Фиг.1 - устройство с одним светодиодом, где теплопровод выполнен как самостоятельное изделие.
Фиг.2 - устройство с тремя светодиодами и радиатором с продольными ребрами, корпус выполнен из материала с хорошей теплопроводностью и поэтому выполняет функцию теплопровода.
Фиг.3 - устройство, в котором функцию теплопровода выполняет тепловая трубка.
Осветительное устройство (фиг.1-3) содержит светодиод 1 (один или несколько), которые установлены на плате 2. На плате 2 могут быть смонтированы также контактные
элементы, блок управляющих программ, блок питания, но установка этого оборудования принципиально не влияет на схему отвода тепла и поэтому на рисунках не показано.
Тыльная сторона платы 2 покрыта тонким слоем 6 теплопроводной пасты или клея. Для этих случаев используется высокоэффективные пасты или клеи на основе пудры серебра, меди, алюминия.
Теплопроводный спой 6 контактирует с теплопроводом 7, который изготавливается из материалов с высокой теплопроводностью (медь, алюминий). Для светодиодных светильников большой мощности или при значительном удалении светодиодов от радиаторов в качестве теплопровода предлагается использовать тепловые трубки 7А (фиг.3). Теплопровод может состоять из нескольких частей (фиг.3)
Теплопровод 7 через дополнительный слой 8 теплопроводной пасты соединен с радиатором 9. Радиатор может иметь различное конструктивное решение, например, в виде трубы с поперечными ребрами 10 (фиг.1 и 3) или в виде трубы с продольными ребрами (фиг.2).
Светодиоды 1, плата 2, первый слой теплопроводной пасты 6, а также часть теплопровода размещены в корпусе 11, который предназначен для защиты светодиодов от пыли, воды механического повреждения.
Возможно совмещение функций корпуса и теплопровода (фиг.2).
Предлагаемая конструкция существенно эффективнее известных. В ней происходит отвод тепла от светодиодов непосредственно с металлизированной платы, на которой они закреплены. Далее тепло уходит через слой теплопроводной пасты, теплопровод и через радиатор. Вокруг ребер радиатора происходит постоянная циркуляция воздушных потоков из-за перемещения слоев воздуха разной температуры.
Подобное обеспечение теплоотвода от светодиодов позволяет использовать в предлагаемых осветительных устройствах более мощные светодиоды (например: 1 вт, 2,5 вт, 5 вт) вместо широко распространенных 0,1 вт), которые раньше не получили широкого распространения, так как быстро выходили из строя из-за перегрева, требовали частой замены и потому были неэкономичны. Светильники повышенной мощности можно использовать уже для освещения помещений больших объемов и при более высокой температуре окружающего воздуха. Использование светодиодов для таких целей позволяет снизить расходы на освещение и расширить сферу использования подобных источников света.