УСТРОЙСТВО И СПОСОБ СОЗДАНИЯ ЗАЩИТНОЙ ОБОЛОЧКИ СВЕТОДИОДНОЙ ЛАМЕЛИ
DEVICE AND METHOD FOR CREATING PROTECTIVE SHELL OF LED LAMELLA

Изобретение относится к области устройств для представления меняющегося информационного материала и может быть использовано для создания устройств демонстрации наружной видеорекламы. Изобретение предназначено для создания водозащищенных светодиодных ламелей уличных светодиодных видеоэкранов.
Из существующего уровня техники известно устройство светодиодных модулей со светодиодами поверхностного монтажа, в котором в качестве водонепроницаемого слоя использована прозрачная пленка (CN 101021982 A, G09F 9/33, 20.12.2006). Устройство содержит печатную плату с напаянными спереди светодиодами поверхностного монтажа, на поверхности платы размещается защитная пленка, а над пленкой размещена перфорированная крышка. Первым недостатком данного устройства является то, что водозащита обеспечивается для каждого светодиодного модуля в отдельности. Для обеспечения водозащиты соединительных проводов и вспомогательных электронных плат необходимо предусматривать дополнительные устройства. Вторым недостатком данной конструкции является слабая водозащита по краям печатных плат светодиодных модулей. Печатные платы могут в небольших количествах накапливать влагу, что может сказаться на сроке службы светодиодных модулей. Третьим недостатком данного устройства является необходимость крепления крышки с помощью болтов, что усложняет обеспечение водозащиты светодиодных модулей.
Из существующего уровня техники известно устройство светодиодных модулей со светодиодами поверхностного монтажа, в котором в качестве водонепроницаемого слоя использована прозрачная пленка (CN 203433750 U, G09F 9/33, 9.07.2013). Устройство содержит печатную плату с напаянными спереди светодиодами поверхностного монтажа, на поверхности платы размещается защитная пленка, а над пленкой размещена перфорированная крышка. Недостатком данного устройства является то, что водозащита обеспечивается для каждого светодиодного модуля в отдельности. Для обеспечения водозащиты соединительных проводов и вспомогательных электронных плат необходимо предусматривать дополнительные устройства.
Из существующего уровня известны способ и устройство водозащиты светодиодных модулей (US 20150128409 A1, F21V 31/4, 8.06.2012). Устройство включает в себя профиль, светодиодные модули, силиконовые прокладку и крышки с отверстиями для светодиодов. Первым недостатком данного устройства является то, что водозащита обеспечивается для каждого светодиодного модуля в отдельности. Для обеспечения водозащиты соединительных проводов и вспомогательных электронных плат необходимо предусматривать дополнительные устройства герметизации стыков между отдельными светодиодными модулями. Вторым недостатком данного устройства является то, что в качестве промежуточного слоя используется жидкий силиконовый герметик, который осложняет техническое обслуживание и ремонт светодиодных модулей.
Устройство и способ создания защитной оболочки светодиодной ламели направлены на решение задачи создания нового типа светодиодных видеоэкранов, состоящих из набора длинных (до 10 метров) светодиодных ламелей. Эти экраны будут обладать низким весом, простотой сборки и обслуживания.
Из существующего уровня техники известны длинные и узкие светодиодные элементы, используемые в медиафасадах, где отдельный светодиодный элемент содержит одну линию светодиодов, а длина светодиодного элемента не превышает 2-х метров. Каждый элемент содержит только одну цельную печатную плату со светодиодами. Цифровые схемы управления в медиафасадах обычно выносятся в специальные управляющие модули, что обеспечивает упрощение электроники светодиодных элементов. В медиафасадах используется в основном метод герметазациии с помощью заливки компаундом. Использование этого метода герметизации обусловлено небольшой стоимостью светодиодных элементов. При возникновении неисправности в светодиодном элементе можно просто заменить его на новый, а неисправный светодиодный элемент утилизировать.
Количество светодиодов в светодиодной ламели в десятки раз превосходит количество светодиодов в светодиодных элементах медиафасада, и стоимость такого элемента возрастает также в десятки раз. Объем данных и потребность в передаче цифрового управляющего сигнала на расстояния в несколько метров требуют размещения в светодиодной ламели более сложных электронных плат. Поэтому важное значение приобретает возможность простого технического обслуживания и ремонта электронных плат, входящих в состав светодиодной ламели. Из-за больших габаритов светодиодных ламелей и технологических ограничений производства сложной электроники приходится размещать набор из нескольких светодиодных модулей внутри ламели, поэтому необходимо обеспечить влагозащиту всей электроники ламели целиком, а не только каждого светодиодного модуля в отдельности.
Одной из основных технических проблем создания длинных светодиодных ламелей является сложность обеспечения водозащиты электроники. Метод заливки компаундом не подходит в данных условиях, так теряется ремонтопригодность ламели. При использовании герметизирующих элементов ограниченной длины приходится решать проблему герметизации стыков между этими элементами. При герметизации отдельных светодиодных модулей возникает необходимость в обеспечении герметизации разъемов с большим количеством контактов, что сложно и дорого.
Задачами, на решение которых направлено данное изобретение, являются:
обеспечение водозащиты электроники светодиодных ламелей; обеспечение водозащиты контактов и сигнальных цепей светодиодной ламели; упрощение процесса герметизации светодиодной ламели; снижение времени и стоимости герметизации светодиодной ламели.
Поставленные задачи решаются следующим образом.
Устройство защитной оболочки светодиодной ламели состоит из водонепроницаемого профиля (8), светопрозрачной водонепроницаемой пленки (7) и перфорированных крышек (5, 6). Светодиодные модули (2) размещаются на поверхности водонепроницаемого профиля (8), который обеспечивает водозащиту задней стороны светодиодных модулей (2). Спереди водонепроницаемый профиль (8) с установленными светодиодными модулями (2) покрыт цельной светопрозрачной водонепроницаемой пленкой (7), обеспечивающей защиту передней стороны всех светодиодных модулей (2). Светопрозрачная водонепроницаемая пленка (7) приклеена по бокам водонепроницаемого профиля (8) с помощью водонепроницаемого клея. Таким образом, вокруг группы светодиодных модулей (2) и другой электроники формируется непрерывная водонепроницаемая оболочка. Светопрозрачная водонепроницаемая пленка (7) может приклеиваться на передние, боковые или задние поверхности водонепроницаемого профиля (8). Для защиты от повреждений спереди на светопрозрачную водонепроницаемую пленку (7) установлены перфорированные крышки (5, 6), отверстия (3) которых располагаются напротив светодиодов (1) светодиодных модулей (2). Перфорированные крышки (5, 6) могут фиксироваться на поверхности светодиодных модулей (2) с помощью боковых защелок, которые охватывают водонепроницаемый профиль (8) с двух сторон. Отверстия (3) перфорированных крышек (5, 6) могут иметь фаски (4) с передней стороны для увеличения углов излучения света светодиодами (1). Передняя поверхность перфорированных крышек (5, 6) может покрываться светопоглощающим покрытием, которое усиливает контрастность изображения. Водонепроницаемый профиль (8) может иметь различную форму(фиг.9). Водонепроницаемый профиль (8) может содержать внутренние полости для размещения электронных элементов и электронных плат и может иметь боковые фланцы для наклейки светопрозрачной водонепроницаемой пленки (7). Светодиоды (1) светодиодных модулей (2) могут размещаться внутри отверстий (3) перфорированных крышек (5), растягивая светопрозрачную водонепроницаемую пленку (7), или могут размещаться сзади поверхности перфорированных крышек (6), не растягивая светопрозрачную водонепроницаемую пленку (7).
Светопрозрачная водонепроницаемая пленка (7) наносится на поверхность светодиодной ламели с помощью устройства нанесения пленки (10), содержащего рулон со светопрозрачной водонепроницаемой пленкой (11), и устройство прижима пленки (12) к поверхностям водонепроницаемого профиля (8), на которые происходит наклейка. Перед нанесением светопрозрачной водонепроницаемой пленки (7) на поверхности профиля размещают светодиодные модули (2), после чего производится движение устройства нанесения пленки (10) вдоль водонепроницаемого профиля (8) от одного конца водонепроницаемого профиля (8) к другому. При движении светопрозрачная водонепроницаемая пленка (7) разматывается из рулона (11), а устройство прижима пленки (12) прижимает светопрозрачную водонепроницаемую пленку (7) к поверхностям водонепроницаемого профиля (8), в местах соприкосновения светопрозрачной водонепроницаемой пленки (7) с поверхностями водонепроницаемого профиля (8), посредством клеевого слоя (9) происходит склейка. Существует различные варианты исполнения устройства: может двигаться устройство нанесения пленки (10) вдоль водонепроницаемого профиля (8), а водонепроницаемый профиль (8) будет зафиксирован, может двигаться водонепроницаемый профиль (8) относительно устройства нанесения пленки (10), а устройство нанесения пленки (10) будет зафиксировано. Может использоваться автоматическое или ручное устройство нанесения пленки (10). При использовании ручного устройства нанесения пленки (10) оператор двигает устройство нанесения пленки (10) вдоль водонепроницаемого профиля (8). Светопрозрачная водонепроницаемая пленка (7) может иметь сплошной клеевой слой (9), в этом случае поверхность светодиодных модулей (8) может покрываться тонким антиадгезионным покрытием, которое будет препятствовать приклеиванию светопрозрачной водонепроницаемой пленки (7) к светодиодному модулю (2) и будет защищать поверхность светодиодных модулей (2) от воздействия воды при проколе светопрозрачной водонепроницаемой пленки (7). Клеевой слой (9) также может наноситься устройством нанесения пленки (10) с помощью входящего в его состав устройства нанесения клея. Устройство нанесения пленки (10) может содержать ножи, и при движении устройства нанесения пленки (10) края светопрозрачной водонепроницаемой пленки (7) будут срезаться этими ножами.
Краткое описание чертежей
Светодиодная ламель состоит из светодиодных модулей (2), водонепроницаемого профиля (8), светопрозрачной водонепроницаемой пленки (7) и перфорированных крышек (5, 6). Светодиодные модули (2) представляют собой печатные платы с напаянными спереди светодиодами (1). Водонепроницаемый профиль (8) может иметь различную форму (фиг. 9). Клеевые слои (9) могут размещаться на передних, боковых и задних поверхностях. Светодиодные модули (2) размещены на поверхности водонепроницаемого профиля (8). Водонепроницаемый профиль (8) со светодиодными модулями (2) спереди покрыт цельной светопрозрачной водонепроницаемой пленкой (7), которая приклеена по бокам водонепроницаемого профиля (8), а над пленкой размещены перфорированные крышки (5, 6). Светодиоды (1) могут располагаться внутри перфорированных крышек с квадратными отверстиями (5) или сзади перфорированных крышек с круглыми отверстиями (6), в этом случае отверстия (3) снабжаются фасками (4) для увеличения углов излучения света светодиодами (1). На фигурах также изображено устройство нанесения пленки (10) на светодиодную ламель, содержащее рулон со светопрозрачной водонепроницаемой пленкой (11) и устройство прижима пленки (12).
Список фигур
1. Светодиодный модуль.
2. Светодиодная ламель в сборе со светодиодами, входящими в отверстия перфорированной крышки.
3. Светодиодная ламель со светодиодами, входящими в отверстия перфорированной крышки, разнесенный чертеж.
4. Светодиодная ламель в сборе со светодиодами, размещенными сзади перфорированной крышки.
5. Светодиодная ламель со светодиодами, размещенными сзади перфорированной крышки, разнесенный чертеж.
6. Разрез светодиодной ламели с наклейкой пленки на передние поверхности водонепроницаемого профиля.
7. Разрез светодиодной ламели с наклейкой пленки на боковые поверхности водонепроницаемого профиля.
8. Разрез светодиодной ламели с наклейкой пленки на задние поверхности водонепроницаемого профиля.
9. Варианты формы водонепроницаемого профиля светодиодной ламели.
10. Устройство нанесения пленки на светодиодную ламель, вид сверху.
11. Устройство нанесения пленки на светодиодную ламель, вид снизу.
Список элементов, изображенных на фигурах
1. Светодиод.
2. Светодиодный модуль.
3. Отверстие для светодиода в крышке.
4. Фаска на отверстии для светодиода.
5. Перфорированная крышка с квадратными отверстиями.
6. Перфорированная крышка с круглыми отверстиями.
7. Светопрозрачная водонепроницаемая пленка.
8. Водонепроницаемый профиль.
9. Клеевой слой.
10. Устройство нанесения пленки.
11. Рулон со светопрозрачной водонепроницаемой пленкой.
12. Устройство прижима пленки.
Устройство защитной оболочки светодиодной ламели состоит из водонепроницаемого профиля (8), светопрозрачной водонепроницаемой пленки (7) и перфорированных крышек (7). Светодиодные модули (2) размещаются на поверхности водонепроницаемого профиля (8), который обеспечивает водозащиту задней стороны светодиодных модулей (2). Спереди водонепроницаемый профиль (8) с установленными светодиодными модулями (2) покрыт цельной светопрозрачной водонепроницаемой пленкой (7), обеспечивающей защиту передней стороны всех светодиодных модулей (2). Светопрозрачная водонепроницаемая пленка (7) приклеена по бокам водонепроницаемого профиля (8) с помощью водонепроницаемого клея. Таким образом, вокруг группы светодиодных модулей (2) и другой электроники формируется непрерывная водонепроницаемая оболочка. Светопрозрачная водонепроницаемая пленка (7) может приклеиваться на передние, боковые или задние поверхности водонепроницаемого профиля (8). Для защиты от повреждений спереди на светопрозрачную водонепроницаемую пленку (7) установлены перфорированные крышки (5, 6), отверстия (3) которых располагаются напротив светодиодов (1) светодиодных модулей (2). Перфорированные крышки (5, 6) могут фиксироваться на поверхности светодиодных модулей (2) с помощью боковых защелок, которые охватывают водонепроницаемый профиль (8) с двух сторон. Отверстия (3) перфорированных крышек (5, 6) могут иметь фаски (4) с передней стороны для увеличения углов излучения света светодиодами (1). Передняя поверхность перфорированных крышек (5, 6) может покрываться светопоглощающим покрытием, которое усиливает контрастность изображения. Водонепроницаемый профиль (8) может иметь различную форму (фиг. 9). Водонепроницаемый профиль (8) может содержать внутренние полости для размещения электронных элементов и электронных плат и может иметь боковые фланцы для наклейки светопрозрачной водонепроницаемой пленки (7). Светодиоды (1) светодиодных модулей (2) могут размещаться внутри отверстий (3) перфорированных крышек (5), растягивая светопрозрачную водонепроницаемую пленку (7), или могут размещаться сзади поверхности перфорированных крышек, (6), не растягивая светопрозрачную водонепроницаемую пленку (7).
Устройство нанесения пленки (10) представляет собой раму, содержащую рулон со светопрозрачной водонепроницаемой пленкой (11), и устройство прижима пленки (12) к поверхностям водонепроницаемого профиля (8). Устройство нанесения пленки может быть реализовано в виде автоматического станка или в виде ручного инструмента. Автоматический станок нанесения пленки может снабжаться приводом для движения светодиодной ламели. Ручной инструмент нанесения пленки может снабжаться ручками для удобства использования. В состав устройства нанесения пленки (10) может входить устройство нанесения клея, состоящее из емкости с клеем и валиков для нанесения клеевых слоев (9). Устройство нанесения пленки (10) может содержить ножи, для срезания краев светопрозрачной водонепроницаемой пленки.
Устройства изготавливаются следующим образом.
Светодиодный модуль (2) изготавливается следующим образом: сначала изготавливается печатная плата стандартным промышленным методом, затем на печатную плату припаиваются светодиоды (1) и другие электронные компоненты. Светодиодные модули (2) могут покрываться антиадгезионным водоотталкивающим покрытием, с помощью напыления антиадгезионного раствора на поверхность светодиодных модулей (2).
Водонепроницаемые профили (8) изготавливаются из алюминия методом экструзии алюминия. Светопрозрачная водонепроницаемая пленка изготавливается с помощью экструзии полиуритана. Пленка может изготавливаться с нанесением клеевого слоя или без него.
При сборке светодиодной ламели на водонепроницаемый профиль (8) устанавливаются светодиодные модули (2) и другие электронные платы. С помощью устройства нанесения пленки (10), которое содержит рулон светопрозрачной водонепроницаемой пленки (11) и устройство прижима пленки (12) к поверхностям водонепроницаемого профиля (8), светопрозрачная водонепроницаемая пленка (7) наклеивается на поверхности водонепроницаемого профиля (8). Спереди устнавливаются перфорированные крышки (5, 6), которые фиксируются по бокам водонепроницаемого профиля (8) с помощью защелок, входящих в состав перфорированных крышек (5, 6).
Узлы устройства нанесения пленки (10) могут изготавливаться методом 3D печати, из пластика или металла. Также при изготовлении узлов устройства нанесения пленки могут применяться другие стандартные промышленные методы производства. После изготовления узлов устройство нанесения пленки (10) собирается методом отверточной сборки.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
При подведении тока к светодиодным модулям (2) светодиоды (1) излучают свет, который проходит через светопрозрачную водонепроницаемую пленку (7) и отверстия для светодиодов (3) в перфорированных крышках (5, 6). Вода и пыль не могут проникнуть через оболочку, состоящую из светопрозрачной водонепроницаемой пленки (7), водонепроницаемого профиля (8) и водонепроницаемого клеевого слоя (9), и нарушить работу светодиодных модулей (2) и других электронных плат, входящих в состав светодиодной ламели.
Светодиоды (1) светодиодных модулей (2) могут размещаться в отверстиях для светодиодов (3) перфорированной крышки (5), растягивая светопрозрачную водонепроницаемую пленку (7), или могут размещаться сзади поверхности перфорированной крышки (6), не растягивая светопрозрачную водонепроницаемую пленку (7), в этом случае для увеличения углов излучаемого светодиодами (1) света отверстия для светодиодов (3) перфорированных крышек (6) могут иметь фаски (4) с передней стороны отверстий для светодиодов (3).
Передняя поверхность перфорированных крышек (5, 6) может покрываться светопоглощающим покрытием, которое усиливает контрастность изображения за счет поглощения падающего на поверхность перфорированной крышки (5, 6) солнечного света. Перфорированные крышки (5, 6) защищают светопрозрачную водонепроницаемую пленку (7) и светодиодные модули (2) от повреждений при попадании внешних объектов на переднюю поверхность светодиодной ламели.
Светопрозрачная водонепроницаемая пленка (7), изготовленная из полиуретана, обладает большой прочностью и устойчивостью к растягиванию, проколам и ультрафиолетовому излучению. На поверхность светодиодных модулей (2) может наноситься дополнительное защитное покрытие из антиадгезионного водоотталкивающего материала, которое препятсвует приклейке светопрозрачной водонепроницаемой пленки (7) со сплошным клеевым слоем к поверхности светодиодного модуля (2), а также может препятствовать воздействию воды на светодиоды (1) и печатные платы светодиодных модулей (2) при проколах светопрозрачной водонепроницаемой пленки (7).
Светопрозрачная водонепроницаемая пленка (7) наносится на поверхность светодиодной ламели с помощью устройства нанесения пленки (10), содержащего рулон со светопрозрачной водонепроницаемой пленкой (11), и устройство прижима пленки (12) к поверхностям водонепроницаемого профиля (8), на которые происходит наклейка. Для нанесения светопрозрачной водонепроницаемой пленки (7) производится движение устройства нанесения пленки (10) вдоль водонепроницаемого профиля (8) от одного конца водонепроницаемого профиля (8) к другому. При движении светопрозрачная водонепроницаемая пленка (7) разматывается из рулона (11), а устройство прижима пленки (12) прижимает светопрозрачную водонепроницаемую пленку (7) к поверхностям водонепроницаемого профиля (8), в местах соприкосновения светопрозрачной водонепроницаемой пленки (7) с поверхностями водонепроницаемого профиля (8), посредством клеевого слоя (9) происходит склейка. Клеевой слой (9) также может наноситься устройством нанесения пленки (10) с помощью входящего в его состав устройства нанесения клея. Устройство нанесения пленки (10) может содержать ножи, и при движении устройства нанесения пленки (10) края светопрозрачной водонепроницаемой пленки (7) будут срезаться этими ножами.