СВЕТИЛЬНИК СВЕТОДИОДНЫЙ

Область техники
Полезная модель относится к области светотехники, а именно к осветительным устройствам для неподвижной установки, модульной конструкции, с использованием светоизлучающих диодов, и корпуса из тянутого профиля как его составной части в качестве несущего элемента и радиатора. Полезная модель предназначена для уличного, промышленного, бытового и архитектурно-дизайнерского освещения.
Уровень техники
Известны решения светодиодных светильников (аналоги), содержащие корпус из тянутого профиля, торцевые крышки, светодиодные источники света и источники их питания:
- Светильник светодиодный, RU 102 748 U1, F21S 13/00, 28.09.2010;
- Светильник уличный светодиодный, RU 106 335 U1, F21S 13/00, 23.03.2011;
- Светодиодный светильник, RU 110 814 U1, F21S 13/00, 14.06.2011;
- Светильник светодиодный, RU 114 506 U1, F21S 8/00, 16.08.2011;
- Светильник светодиодный, RU 118 397 U1, F21S 8/00, 02.02.2012;
- Линейный светодиодный светильник, RU 123 894 U1, F21S 4/00, 23.05.2012;
- Светодиодный потолочный светильник, RU 139 896 U1, F21S 13/00, 03.02.2014;
- Светильник светодиодный и теплоотводящий профиль как его корпус, RU 2 575 299 C1, F21S 2/00, F21S 13/00, 02.09.2014;
- Светодиодный светильник, RU 154 191 U1, F21S 8/00, 27.03.2015;
- Светодиодный светильник, RU 154 192 U1, F21S 8/00, 25.02.2015;
а также корпусы светодиодных светильников из тянутого профиля:
- Корпус модульного уличного светильника, RU 127 865 U1, F21S 8/00, 13.09.2012;
- Корпус-радиатор светодиодного светильника, RU 128 696 U1, F21S 4/00, 30.10.2012;
- Корпус светодиодного светильника, RU 136 528 U1, F21S 4/00, 20.08.2013;
- Корпус радиатор для светодиодного светильника, RU 143 470 U1, F21S 4/00, 17.04.2014.
Приведенные аналоги светильников содержат в поперечном сечении два закрытых контура: контур источников света, образованный профилем корпуса и защитным светопрозрачным элементом; и контур источников питания, сформированный непосредственно самим профилем корпуса светильника.
Общим недостатком таких решений являются неблагоприятные условия работы источников питания, поскольку они расположены на том же теплопроводящем основании, что и источники света, в том числе и в случаях (RU 154 191 U1 / RU 154 192 U1), когда источники питания не находятся непосредственно на том же теплопроводящем основании, но находятся в общем с ним замкнутом пространстве. Кроме того, в этом случае снижается эффективность отвода тепла от источников света, поскольку источники питания перекрывают собой канал распространения воздушного потока.
Еще одним недостатком приведенных аналогов является недостаточная эффективность корпусов светильников как радиатора: приблизительно одинаковое распределение материала корпуса (по сечению) в зоне источников света и в дали от них приводит к тому, что теплопроводящий материал на периферии «не работает» из-за большого теплового пути потока от источников света.
Известно решение светодиодного светильника (варианты) RU 2 511 564 C1, F21V 29/00, H01L 33/64, 17.09.2012 (решение выбрано в качестве прототипа), в котором данный недостаток устранен за счет оптимизации тепловой площади и воздействия потока воздуха в зоне рассеивания тепла. Технический результат достигается тем, что радиатор светильника выполняется из несколько плоских пластин разной высоты, изготовленных из материала, имеющего высокую теплопроводность (алюминия, меди и др.), установленных так, чтобы теплопроводный путь их был как можно короче. В результате тепло от источников света передается на теплопроводящее основание, «растягивается» по всей его площади и затем передается на радиатор.
Недостатками этого решения являются заниженная эффективность теплорассеяния из-за наличия тепловых барьеров в зоне соединения пластин и теплопроводящего основания, а также повышенные затраты на изготовление светильника по причине необходимости сборки корпуса из этих элементов и изготовления указанных элементов. Кроме того, реализация крепежных монтажных узлов светильника для его крепления и крепления источника питания также приведет к необходимости сборочно-монтажных работ и, как следствие, к росту трудоемкости его изготовления.
Технической задачей заявляемой группы полезных моделей является:
- дальнейшая оптимизация теплорассеивающих способностей корпуса светильника с целью снижения массы, габаритов, материалоемкости светильника;
- снижение трудоемкости изготовления светильника с целью снижения времени и стоимости изготовления светильника;
- расширение области применения светильника с целью решения спектра светотехнических задач, используя одну модель светильника.
Совокупным техническим результатом является: снижение массы, габаритов и материалоемкости светильника.
Сущность группы полезных моделей
Сущность заявляемой группы полезных моделей состоит в решении:
1) корпуса-радиатора из теплопроводящего материала в виде тянутого симметричного профиля, в котором массивное теплопроводящее основание и направленные от основания ребра выполнены совместно, причем каждая последующая отогнутая пара дугообразных ребер, начиная с центральной, уменьшает сечение теплопроводящего основания на толщину ребра, при этом сами ребра выполнены с волнистой поверхностью.
Данное решение корпуса светильника исключает недостатки прототипа: устраняются тепловые барьеры, исключаются сборочные работы по соединению пластин радиатора; дугообразные ребра с волнистой поверхностью увеличивают площадь радиатора и дополнительно турбулизируют воздушный поток, повышая эффективность радиатора; тянутое решение корпуса позволяет легко масштабировать светильник;
2) дополнительных несущих компонентов: профиль-труба, профиль-пластина - для возможности использования светильника с одним и тем же корпусом-радиатором, как в подвесном или потолочном, так и в консольном (крепление на трубу) вариантах, реализованных также в виде тянутого профиля. Причем последние также могут быть выполнены из теплопроводящего материала, но напрямую не участвуют в рассеянии тепла и используются только в тех случаях и в тех местах корпуса-радиатора, где в них есть необходимость.
Данное решение позволяет «развязать» и эффективно решить задачи по теплорассеянию и выполнению несущих функций корпуса, а также исключить необоснованный расход материала корпуса, обусловленный тянутым исполнением его конструктивных элементов;
3) дополнительных элементов корпуса-радиатора: пара вертикальных стоек, отходящих от теплопроводящего основания в противоположную сторону, на конце которых выполнены U-образные крепежные каналы для размещения в них ответных частей несущих компонентов - профиль-трубы и/или профиль-пластины, и соединенных с центральной отогнутой парой дугообразных ребер с формированием симметричных замкнутых контуров между стойками и центральной парой ребер.
Пара симметричных замкнутых сквозных контура позволяет обеспечить жесткость соединения корпуса-радиатора с профиль-трубой и/или профиль-пластиной и исключить «раскрытие» вертикальных стоек под действием нагрузки.
Центральный сквозной замкнутый контур, образованный корпусом-радиатором и профиль-пластиной или профиль-трубой или/и профиль-пластиной и профиль-трубой, позволяет изолировать источник питания от теплопроводящего основания, поскольку последний располагается на внешней стороне дополнительных профилей, которые «развязаны» относительно корпуса-радиатора.
Светильник по первому варианту имеет в своем составе как минимум один светодиод или светодиодный модуль с элементами крепления к теплопроводящему основанию, выполненный в том числе в виде светодиодной СОВ-матрицы (СОВ - chip on board, «чип на плате») или в виде СОВ-матрицы со встроенной оптикой; корпус-радиатор из теплопроводящего материала в виде тянутого симметричного профиля, в котором массивное теплопроводящее основание и направленные от основания ребра выполнены совместно, причем каждая последующая отогнутая пара дугообразных ребер, начиная с центральной, уменьшает сечение теплопроводящего основания на толщину ребра, при этом сами ребра выполнены с волнистой поверхностью, а также выполненную совместно с корпусом-радиатором пару вертикальных стоек, отходящих от теплопроводящего основания в противоположную сторону, на конце которых выполнены U-образные крепежные каналы с продольными рисками по внешней стороне для размещения в них ответных частей профиль-пластины с фиксацией винтами по продольным рискам, и соединенных с центральной отогнутой парой дугообразных ребер с формированием симметричных замкнутых контуров между стойками и центральной парой ребер и центрального замкнутого контура, образованного корпусом-радиатором и профиль-пластиной, имеющей на внешней стороне продольные риски; источник питания, размещаемый на внешней стороне центрального замкнутого контура и фиксируемый винтами по продольным рискам профиль-пластины; боковые декоративные крышки с профилем, соответствующим профилю корпуса-радиатора и профиль-пластины.
Светильник по второму варианту имеет в своем составе как минимум один светодиод или светодиодный модуль с элементами крепления к теплопроводящему основанию, выполненный в том числе в виде светодиодной СОВ-матрицы (СОВ - chip on board, «чип на плате») или в виде СОВ-матрицы со встроенной оптикой; корпус-радиатор из теплопроводящего материала в виде тянутого симметричного профиля, в котором массивное теплопроводящее основание и направленные от основания ребра выполнены совместно, причем каждая последующая отогнутая пара дугообразных ребер, начиная с центральной, уменьшает сечение теплопроводящего основания на толщину ребра, при этом сами ребра выполнены с волнистой поверхностью, а также выполненную совместно с корпусом-радиатором пару вертикальных стоек, отходящих от теплопроводящего основания в противоположную сторону, на конце которых выполнены U-образные крепежные каналы с продольными рисками по внешней стороне для размещения в них ответных частей профиль-трубы с фиксацией винтами по продольным рискам, и соединенных с центральной отогнутой парой дугообразных ребер с формированием симметричных замкнутых контуров между стойками и центральной парой ребер и центрального замкнутого контура, образованного корпусом-радиатором и профиль-трубой, имеющей на внешней стороне перевернутый Т-образный паз; источник питания, размещаемый на внешней стороне центрального замкнутого контура и фиксируемый по Т-образному пазу профиль-трубы; боковые декоративные крышки с профилем, соответствующим профилю корпуса-радиатора и профиль-трубы.
Светильник по третьему варианту имеет в своем составе как минимум один светодиод или светодиодный модуль с элементами крепления к теплопроводящему основанию, выполненный в том числе в виде светодиодной СОВ-матрицы (СОВ - chip on board, «чип на плате») или в виде СОВ-матрицы со встроенной оптикой; корпус-радиатор из теплопроводящего материала в виде тянутого симметричного профиля, в котором массивное теплопроводящее основание и направленные от основания ребра выполнены совместно, причем каждая последующая отогнутая пара дугообразных ребер, начиная с центральной, уменьшает сечение теплопроводящего основания на толщину ребра, при этом сами ребра выполнены с волнистой поверхностью, а также выполненную совместно с корпусом-радиатором пару вертикальных стоек, отходящих от теплопроводящего основания в противоположную сторону, на конце которых выполнены U-образные крепежные каналы с продольными рисками по внешней стороне для размещения в них ответных частей профиль-пластины и профиль-трубы с фиксацией винтами по продольным рискам, и соединенных с центральной отогнутой парой дугообразных ребер с формированием симметричных замкнутых контуров между стойками и центральной парой ребер и центрального замкнутого контура, образованного корпусом-радиатором и совместно профиль-пластиной и профиль-трубой, имеющей на внешней стороне перевернутый Т-образный паз; источник питания, размещаемый на внешней стороне центрального замкнутого контура и фиксируемый винтами по продольным рискам профиль-пластины или по Т-образному пазу профиль-трубы; боковые декоративные крышки с профилем, соответствующим профилю корпуса-радиатора и профиль-пластины и корпусу-радиатору и профиль-трубы; крышку-заглушку профиль-трубы.
Теплоотводящий корпус-радиатор из теплопроводящего материала в виде тянутого симметричного профиля, в котором массивное теплопроводящее основание и направленные от основания ребра выполнены совместно, причем каждая последующая отогнутая пара дугообразных ребер, начиная с центральной, уменьшает сечение теплопроводящего основания на толщину ребра, при этом сами ребра выполнены с волнистой поверхностью, а также выполненную совместно с корпусом-радиатором пару вертикальных стоек, отходящих от теплопроводящего основания в противоположную сторону, на конце которых выполнены U-образные крепежные каналы с продольными рисками по внешней стороне для размещения в них ответных частей профиль-пластины и/или профиль-трубы с фиксацией винтами по продольным рискам, и соединенных с центральной отогнутой парой дугообразных ребер с формированием симметричных замкнутых контуров между стойками и центральной парой ребер.
Светильник по любому из вариантов, отличающийся тем, что содержит источник питания, имеющий в своем составе корпус из тянутого профиля с оребрением и загнутыми вверх ребрами по боковым сторонам, монтируемое в него основание также из тянутого профиля, на котором расположены базирующие элементы для размещения печатных плат с электронными компонентами и боковые крышки с крепежными элементами и возможностью установки стандартных гермовводов.
Данное решение также расширяет область использования светильника, поскольку с ростом мощности светильника увеличиваются не только габариты самого светильника, но также и габариты источника питания. Таким образом, появляется возможность использования разных типов и мощностей источников питания с унифицированным корпусом путем подбора длины его корпуса и основания. Значительно упрощается изготовление самого источника питания, поскольку монтаж печатных плат с электронными компонентами происходит в открытой зоне. Снижаются эксплуатационные расходы: при выходе из строя источника питания, легко заменяется печатная плата с электронными компонентами, корпусная часть подлежит повторному использованию. Корпус с оребрением и ребрами выступает в качестве радиатора отвода тепла от источника питания, ребра экранируют восходящий тепловой поток от светильника. Тем самым повышается надежность источника питания и светильника в целом.
Перечень чертежей
Сущность группы полезных моделей поясняется графическими материалами, представленными на Фиг. 1-21 (кабели и провода электропитания условно не показаны):
Фиг. 1 - теплопроводящий тянутый корпус-радиатор в изометрии;
Фиг. 2 - поперечное сечение корпуса-радиатора;
Фиг. 3 - монтажные элементы светильника: профиль-пластина и профиль-труба;
Фиг. 4 - поперечное сечение корпуса-радиатора совместно с профиль-пластиной;
Фиг. 5 - поперечное сечение корпуса-радиатора совместно с профиль-трубой;
Фиг. 6 - корпус-радиатор с отверстиями под световые модули и вывод кабеля электропитания световых модулей;
Фиг. 7 - светильник светодиодный в варианте 1 (подвесном или потолочном) с профиль-пластиной (вид в изометрии сверху);
Фиг. 8 - светильник светодиодный в варианте 1 (подвесном или потолочном) с профиль-пластиной, с двумя световыми модулями (вид в изометрии снизу);
Фиг. 9 - светильник светодиодный в варианте 1 (подвесном или потолочном) с профиль-пластиной, с двумя световыми модулями (вид спереди);
Фиг. 10 - светильник светодиодный в варианте 1 (подвесном или потолочном) с профиль-пластиной, с двумя световыми модулями (поперечное сечение);
Фиг. 11 - светильник светодиодный в варианте 1 (подвесном или потолочном) с профиль-пластиной, с двумя световыми модулями (вид сбоку);
Фиг. 12 - светильник светодиодный в варианте 1 (подвесном или потолочном) с профиль-пластиной (вид сверху);
Фиг. 13 - светильник светодиодный в варианте 3 (консольном) с профиль-пластиной и профиль-трубой (вид в изометрии сверху);
Фиг. 14 - светильник светодиодный в варианте 3 (консольном) с профиль-пластиной и профиль-трубой, с двумя световыми модулями (вид в изометрии снизу);
Фиг. 15 - светильник светодиодный в варианте 3 (консольном) с профиль-пластиной и профиль-трубой (вид сверху);
Фиг. 16 - светильник светодиодный в варианте 3 (консольном) с профиль-пластиной и профиль-трубой, с двумя световыми модулями (продольное сечение);
Фиг. 17 - светильник светодиодный в варианте 3 (консольном) с профиль-пластиной и профиль-трубой (поперечное сечение);
Фиг. 18 - светильник светодиодный в варианте 3 (консольном) с профиль-пластиной и профиль-трубой (вид сбоку со стороны профиль-трубы);
Фиг. 19 - светильник светодиодный в варианте 3 (консольном) с профиль-пластиной и профиль-трубой (вид сбоку со стороны профиль-пластины);
Фиг. 20 - светильник светодиодный в варианте 2 (консольном или подвесном или потолочном) с профиль-пластиной и профиль-трубой, с двумя световыми модулями (вид в изометрии снизу);
Фиг. 21 - источник питания светильника светодиодного (вид в изометрии с разнесенными компонентами, печатная плата с электронными компонентами, кабели и провода условно не показаны).
Перечень позиций на чертежах
1 - Корпус-радиатор светильника;
2 - Основание теплопроводящее корпуса-радиатора;
3 - Ребро корпуса-радиатора;
4 - Стойка вертикальная корпуса-радиатора;
5 - U-образный канал корпуса-радиатора для размещения профиль-пластины и/или профиль-трубы;
6 - Узел крепления боковых крышек;
7 - Профиль-пластина;
8 - Профиль-труба;
9 - Риски продольные базирования крепежных элементов;
10 - Отверстие для монтажа световых модулей;
11 - Отверстие для ввода проводов электропитания светового модуля;
12 - Источник питания;
13 - Гермоввод источника питания;
14 - Винт крепления источника питания к профиль-пластине;
15 - Винт крепления профиль-пластины к корпусу-радиатору;
16 - Крышка боковая;
17 - Отверстие для прокладки кабеля электропитания;
18 - Модуль световой;
19 - Винт крепления модуля светового;
20 - Винт крепления крышки боковой;
21 - Крышка боковая под профиль-трубу;
22 - Заглушка профиль-трубы;
23 - Уплотнитель заглушки профиль-трубы;
24 - Профиль основной источника питания;
25 - Основание электронных компонентов источника питания;
26 - Крышка боковая источника питания.
Осуществление полезной модели Светодиодный светильник осуществляется следующим образом. Исходя из конкретной светотехнической задачи (необходимая освещенность, требуемая диаграмма направленности) подбираются:
- необходимое количество светодиодов или световых модулей 18, в том числе комплектуемых первичной или вторичной оптикой (далее по тексту - световые модули), в том числе мощные светодиоды, и в том числе светодиоды, выполненные по технологии «chip on board» в виде СОВ-матриц;
- под выбранное количество световых модулей 18 подбирается соответствующая длина тянутого теплопроводящего корпуса-радиатора 1, а также тип и количество источников питания 12.
Световые модули 18 при работе выделяют тепло, передаваемое на массивное теплопроводящее основание 2 корпуса-радиатора 1, которое равномерно «растягивается» по всей его площади и беспрепятственно передается на ребра 3 пропорциональными частями соответственно перепаду толщины сечения теплопроводящего основания 2 и далее «снимается» с корпуса-радиатора неравномерным по сечению восходящим воздушным потоком. Изогнутые дугообразные ребра 3 усиливают эффект турбулизации воздушного потока, тем самым ускоряя съем тепла со светильника. Профиль-пластина 7 и/или профиль-труба 8 опосредованно участвуют в отводе тепла и в большей степени выполняют несущие функции, причем не по всей длине корпус-радиатора 1, а там, где в них есть необходимость, что снижает расход материала на реализацию светильника экструдированного типа. Источник питания 12 вынесен на расстоянии от теплопроводящего основания 2 посредством вертикальных стоек 4 и профиль-пластины 7 и/или профиль-трубы 8, которые выполнены раздельно от корпуса-радиатора 1. Это позволяет снизить тепловую нагрузку на источник питания, а также обеспечить свободный доступ к теплопроводящему основанию 2 при монтаже световых модулей 18 и непосредственно к самому источнику питания в случае обслуживания светильника и замены вышедшего из строя источника питания как компонента с меньшим ресурсом, чем у световых модулей. Замкнутые контуры между стойками 4 и ребрами 3 обеспечивают необходимую жесткость конструкции и не позволяют стойкам 4 «раскрываться» от нагрузки внешних воздействий при закреплении светильника на подвес или консоль. Боковые крышки 16 и 21 выполнены в соответствии с сечением корпуса-радиатора 1 и профиль-пластины 7 и/или профиль-трубы 8. Крышки выполнены сквозными для свободной циркуляции воздушных потоков по сечению корпус-радиатора 1. Продольные риски 9 на корпусе-радиаторе 1 и профиль-пластине 7 значительно облегчают монтаж крепежных элементов 14, 15.
Светильник по первому варианту осуществляется следующим образом.
На теплопроводящем основании 2 производится разделка глухих отверстий 10 под крепление световых модулей 18 и сквозные отверстия 11 для подвода электропитания к световым модулям 18.
Световой(ые) модуль(и) 18 через термоинтерфейс устанавливаются на теплопроводящее основание 2 корпуса-радиатора 1 и фиксируются винтами по предварительно разделанным отверстиям. Далее производится распайка проводов электропитания и оставляется вывод кабеля для соединения с выводом от гермоввода 13 источника питания 12. Сквозные отверстия 11 на теплопроводящем основании 2 с проводами электропитания светового(ых) модуля(ей) герметизируются герметиком. Источник питания имеет также гермоввод 13 для подключения к электросети.
После этого производится монтаж профиль-пластины 7 путем вставки в ответные U-образные каналы 5 корпуса-радиатора 1 и фиксирование ее винтами 15 по специально предусмотренным для этих целей продольным рискам 9 корпуса-радиатора 1. Вывод кабеля от световых модулей 18 соединяется с выводом источника питания 12. Последний монтируется на профиль-пластине 7 и фиксируется винтами 14 по продольным рискам 9.
Далее монтируются боковые крышки 16, фиксируются винтами 20 по узлам крепления 6 корпуса-радиатора 1. Провод укладывается в отверстие 17 боковой крышки 16.
Монтаж светильника в подвесном варианте осуществляется за крепежные элементы (болты, винты, рым-болты), устанавливаемые по продольным рискам 9 профиль-пластины 7.
Светильник по второму варианту осуществляется аналогичным образом с той лишь разницей, что вместо профиль-пластины 7 в корпус-радиатор 1 вкладывается профиль-труба 8. Источник питания 12 может быть закреплен за Т-образный паз профиль-трубы 8.
Светильник по третьему варианту осуществляется также аналогичным образом, при этом в корпус-радиатор 1 вкладывается и профиль-пластина 7, и профиль-труба 8. Источник питания 12 закрепляется на профиль-пластине 7 винтами 14. Монтаж светильника на консоль осуществляется по профиль-трубе 8, фиксация производится болтами через гайки, располагаемые в Т-образном пазу профиль-трубы 8. Для исключения попадания влаги в консоль через профиль-трубу 8 последняя закрывается заглушкой 22, в которой предусмотрен уплотнитель 23 кабеля электропитания. Светильник закрывается боковыми крышками 16 и 18 со стороны профиль-пластины 7 и профиль-трубы 8 соответственно.
Источник питания содержит основание 25, на которое монтируются печатные платы с электронными компонентами по предусмотренными базирующим элементам. После монтажа основание 25 вставляется в корпус 24 источника питания и герметично закрывается крышками 26 с гермовыводами 13 под кабели электропитания. Корпус 24 с оребрением и отогнутые вверх ребра по боковыми его сторонам учувствуют в активном рассеянии тепла, выделяемого при работе электронных компонентов источника питания. Кроме того, отогнутые вверх ребра экранируют восходящий тепловой поток от корпуса-радиатора 1 светильника.
При выходе из строя электронных компонентов источника питания 12 (являются компонентами с наименьшим ресурсом из всех частей светильника) последний легко демонтируется без разборки самого светильника. Далее демонтируются крышки 26 с корпуса 24 источника питания, вытаскивается из корпуса 24 основание 25 с вышедшими из строя электронными компонентами. После чего происходит их замена и работы повторяются в обратном порядке. После монтажа источника питания 12 на профиль-пластину 7 или профиль-трубу 8 и соединения с выводами от световых модулей светильник снова готов к работе.