МОДУЛЬНЫЙ СВЕТОДИОДНЫЙ ПРОЖЕКТОР
MODULAR LIGHT-EMITTING DIODE PROJECTOR

Изобретение относится к светотехнике, а именно к светодиодным оптическим блокам, используемым в качестве источника света в световых приборах прожекторного типа, применяемым, преимущественно, для освещения железнодорожных путей и междупутий.
Известен светодиодный источник излучения, содержащий корпус с установленными в нем, по меньшей мере, четырьмя полупроводниковыми излучателями света оптического диапазона, объединенными электрической цепью, по меньшей мере, один базовый элемент, держатель базового элемента с присоединительными выводами и покровной линзой, при этом электрическая цепь выполнена в виде двухполупериодного моста из светодиодных источников излучения с включенной нагрузкой также из двух включенных последовательно светодиодных источников излучения, а корпус служит радиатором для отвода тепла от базового элемента, при этом полупроводниковые излучатели света выполнены одноцветного либо разноцветного излучения, источник излучения дополнительно содержит стабилизирующее сопротивление, установленное последовательно с полупроводниковым излучателям света, покровная линза и излучатели света установлены с зазором относительно друг друга, в котором размещен прозрачный или рассеивающий герметизирующий эластичный компаунд, покровная линза выполнена плоской, сферической или в виде линзы Френеля, полупроводниковый излучатель света содержит, по меньшей мере, четыре pn-перехода, полупроводниковые излучатели света покрыты люминофором, трансформирующим излучение полупроводниковых излучателей света в излучение белого цвета (патент РФ на изобретение №2444676).
Известен светодиодный оптический блок, включающий монтажный элемент, на внешней поверхности которого установлены первая группа светодиодов, зафиксированных на указанном монтажном элементе таким образом, что их оптические оси ориентированы параллельно друг другу, и вторая группа светодиодов, зафиксированных на указанном монтажном элементе таким образом, что их оптические оси ориентированы в пространстве под углом по отношению к пространственному положению оптических осей светодиодов первой группы, при этом монтажный элемент выполнен в виде панели, светодиоды первой группы установлены на лицевой поверхности панели в верхней ее половине и зафиксированы на панели таким образом, что их оптические оси ориентированы нормально к поверхности панели, светодиоды второй группы размещены в нижней половине лицевой поверхности панели и зафиксированы на панели с помощью закрепленных на ней фиксаторов положения светодиодов таким образом, что их октические оси в плоскости продольного сечения панели имеют угловое смещение вниз относительно положения оптических осей светодиодов первой группы, причем, по меньшей мере, у части светодиодов второй группы оптические оси в плоскости продольного сечения панели имеют отличающееся друг от друга угловое смещение вниз относительно положения оптических осей светодиодов первой группы, по меньшей мере, часть светодиодов второй группы зафиксирована на панели с помощью закрепленных на ней фиксаторов положения светодиодов таким образом, что их оптические оси в плоскости поперечного сечения панели имеют угловое смещение относительно положения оптических осей светодиодов первой группы, по меньшей мере, у части светодиодов оптические оси имеют отличающееся друг от друга угловое смещение в плоскости поперечного сечения панели относительно положения оптических осей светодиодов первой группы (патент РФ на изобретение №2415335).
Известен модульный светодиодный прожектор, содержащий защитный корпус с прозрачным колпаком, элементы схемы электрического питания, светоизлучающие диоды, оптическую систему, при этом светоизлучающий элемент выполнен на основе модульной конструкции, где светодиодные модули установлены внутри общего защитного корпуса, каждый светодиодный модуль состоит из теплоотводящего корпуса, выполненного из металла или теплопроводящей керамики, на который установлена многослойная печатная плата на теплоотводящей основе с установленными светодиодами и элементами схемы электрического питания, а также оптической системы, модуль содержит также электронную систему, позволяющую осуществлять плавное регулирование осевой силы света прожектора, оптическая система выполнена в виде плоской матрицы из линз Френеля с параллельными оптическими осями, при этом светодиоды установлены в фокусе линз или в виде матрицы на основе асферических линз с параллельными оптическими осями, при этом светодиоды установлены в фокусе линз или из совокупности линз Френеля и асферических линз, оптическая система прикреплена к корпусу каждого модуля посредством эластичного полимерного состава, обеспечивающего юстировку оптической системы и герметизацию светодиодного модуля, или оптическая система прикреплена к корпусу каждого модуля посредством эластичного полимерного состава, обеспечивающего юстировку оптической системы и герметизацию светодиодного модуля, защитный корпус прожектора имеет воздушные каналы для обеспечения охлаждения теплоотводящих элементов встречным воздушным потоком, воздушные каналы защитного корпуса имеют сетки/фильтры для предотвращения загрязнения охлаждающей системы, корпус прожектора имеет встроенную систему дополнительного принудительного охлаждения, прозрачный колпак имеет просветляющее покрытие, нанесенное на внутренней поверхности колпака, или прозрачный колпак имеет упрочняющее покрытие, нанесенное на внешней поверхности колпака, или прозрачный колпак имеет просветляющее покрытие на внутренней поверхности и упрочняющее покрытие на внешней поверхности колпака (патент РФ на полезную модель №99104) - прототип.
Недостатками известных модульных светодиодных прожекторов являются:
Неудовлетворительная ремонтопригодность при эксплуатации, неэффективная регулировка уровня света и теплоотвода, неэффективное обеспечение электрической безопасности.
Задачами изобретения являются: создание модульного светодиодного прожектора с холодным резервированием секторов с максимальной соосностью направления оптических осей, обеспечение разных уровней света, обеспечение теплоотвода и регулировок наклона прожектора, обеспечение электрической безопасности, повышение ремонтопригодности при эксплуатации.
Для решения поставленных задач предлагается модульный светодиодный прожектор, содержащий защитный корпус, в котором установлены светодиодные модули, блок питания, при этом каждый светодиодный модуль содержит оптическую систему со светодиодными секторами, включающими светодиоды, линзы и теплопроводящие печатные платы на основе алюминия, при этом светодиоды установлены в фокусе линз, отличающийся тем, что в модульный светодиодный прожектор введены дополнительно светодиодный модуль холодного резервирования и вертикальные и горизонтальные регуляторы положения оптической системы, а светодиодные модули размещены на несущем основании, выполненном в виде единой ровной детали или в виде сварной рамы на металлической основе с алюминиевыми теплоотводами, преобразователь напряжения расположен либо непосредственно в корпусе радиатора модуля, либо в отдельном корпусе, каждый сектор дополнительно содержит съемные разборные фокусирующие сборки, индивидуальные для каждого светодиода, закрывающие пластины, причем фокусирующие сборки состоят из асферической линзы и держателя на основе из поликарбоната.
Модульный светодиодный прожектор, отличающийся также тем, что асферические линзы выполнены на основе прозрачного оргстекла.
Модульный светодиодный прожектор, отличающийся также тем, что асферические линзы выполнены на основе прозрачного уф-стабилизированного поликарбоната.
Модульный светодиодный прожектор, отличающийся также тем, что преобразователь напряжения выполнен с возможностью ступенчатой регулировки уровня света.
Модульный светодиодный прожектор, отличающийся также тем, что преобразователь напряжения содержит гальваническую развязку светодиодов от питающей сети.
Модульный светодиодный прожектор, отличающийся также тем, что закрывающие пластины выполнены на основе текстолита.
Модульный светодиодный прожектор, отличающийся также тем, что закрывающие пластины выполнены на основе полимерного материала
Доказательство существенности отличий:
- применение ровной поверхности единой несущей детали или единой сварной рамы позволяет достичь однонаправленности оптических осей;
- введением светодиодного модуля холодного резервирования появляется возможность независимого отключения и демонтажа одного или нескольких секторов, вышедших из строя;
- применение алюминиевого теплоотвода позволяет разместить в корпусе преобразователь напряжения;
- использование преобразователя напряжения позволяет осуществлять ступенчатую регулировку уровня света;
- использование съемных фокусирующих сборок и текстолитовых или полимерных пластин позволяет защитить проводящие электрический ток элементы от случайного прикосновения.
На фиг.1 показан фронтальный вид модульного светодиодного прожектора с основанием в виде единой ровной детали; на фиг.2 показан вид сверху модульного светодиодного прожектора с основанием в виде единой ровной детали: на фиг.3 показан вид сверху модульного светодиодного прожектора с основанием в виде сварной рамы.
На чертежах изображено:
1.1 - 1.n - светодиоды;
2.1 - 2.n - фокусирующие сборки, состоящие из асферической линзы и держателя и представляющие собой оптическую систему прожектора;
3.1 - 3.n - асферические линзы
4 - плата на алюминиевой основе;
5 - конструктив источника питания в отдельном корпусе;
6 - закрывающие пластины;
7.1 - 7.m - каналы;
8.1 - 8.k - радиаторы на основе алюминия;
9 - основание в виде единой ровной детали;
10 - элементы регулировки положения оптической системы;
11.1 - 11.n - источники питания, расположенные в корпусе радиатора;
12 - основание в виде единой сварной рамы.
Модульный светодиодный прожектор предназначен для освещения железнодорожного пути перед локомотивом в темное время суток.
Модульный светодиодный прожектор состоит из нескольких независимых светодиодных цепочек с индивидуальными источниками 4 питания.
Светодиоды 1.1-1.n, где 72<n<90 включительно, и фокусирующая сборка 2.1-2.n, где 72<n<90 включительно, представляют собой оптическую систему модульного светодиодного прожектора. При этом фокусирующая сборка 2.1-2.n состоит из держателя из поликарбоната и асферической линзы 3.1-3.n из прозрачного оргстекла или уф-стабилизированного поликарбоната. Использование прозрачного поликарбоната или оргстекла в линзе 3.1-3.n позволяет повысить ее прочность и уменьшить световые потери в материале. Сборные линзы 2.1-2.n могут быть демонтированы по отдельности с основной сборки прожектора.
При этом для эффективного отвода тепла от светодиодов 1.1-1.n используются платы 4 на основе алюминия и алюминиевые радиаторы 8.1-8.k, где 3<k<4 включительно.
Сборка модульного светодиодного прожектора может быть модульной или цельной.
В случае цельной сборки соосность излучения светодиодов 1.1-1.n достигается благодаря использованию массивной алюминиевой платы 9. В случае модульной сборки соосность достигается путем совместного применения алюминиевой рамы 12 и набора алюминиевых радиаторов 12.1 -12k, где 3<k<4 включительно.
Источник 4 питания может быть выполнен модульно или в едином конструктиве, но управляться может поканально 7.1-7.n, где 3<n<6.
Модульный светодиодный прожектор содержит элементы 10 регулировки оптической системы в вертикальной и горизонтальной плоскостях, которые позволяют осуществлять установку прожектора таким образом, чтобы свет был направлен в нужную сторону.
Защита от прикосновения к токоведущим частям обеспечивается внешней оболочкой при использовании закрывающих пластин 5.
Источник 4 питания является импульсным и может содержать или не содержать гальваническую развязку нагрузки от питающей сети.
Источник 4 питания может иметь четырехпроводное подключение: «плюс», «минус», «тускло», «ярко» или трехпроводное подключение: «минус», «плюс», «ярко».
Соединения оптической части 1.1-1.n с источником 4 питания могут быть разъемными или неразъемными.
Замена секторов может происходить индивидуально (модульная конструкция, цельная конструкция), для чего необходимо отсоединить провода от сектора и демонтировать удерживающие его винты, или секциями совместно с источником питания (модульная конструкция), для этого необходимо отсоединить питающий провод модуля и демонтировать винты, удерживающие модуль.
Уровень светового потока от модульного светодиодного прожектора регулируется дискретно в двух положениях: «ярко» (100%) и «тускло» (10%). Регулировка обеспечивается подачей управляющей команды на разъем источника 4 питания.