СВЕТОДИОДНЫЙ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЙ ПРОЖЕКТОР МОДУЛЬНОГО ТИПА ("СЭП-60-М")

Полезная модель относится к светотехнике, в частности к осветительным устройствам на светодиодах и предназначена для освещения площадных объектов, удаленных от источника света на расстоянии до 70 метров, для целеуказания световым лучом объектов, удаленных от источника света на расстоянии более 70 метров, для уличного и магистрального освещения, а также может быть использована аварийно-спасательными подразделениями МЧС России в районах чрезвычайных ситуаций, особенно техногенного характера, вызванных авариями на предприятиях с химическими опасными производствами, при наличии в воздухе взрывоопасных и легковоспламеняющихся веществ.
Известно декоративное осветительное устройство, содержащее корпус, выполненный из прозрачного для оптического излучения материала, установленные внутри корпуса светоизлучающие диоды и преобразователь напряжения питания, разъемный соединитель, подключенный к входу преобразователя напряжения питания, отличающийся тем, что оно снабжено регулятором интенсивности свечения светоизлучающих диодов, вход и выход которого подключен соответственно к выходу преобразователя напряжения питания и к светоизлучающим диодам, в качестве светоизлучающих диодов использованы светоизлучающие диоды с различными цветами свечения, а корпус выполнен из материала, рассеивающего оптическое излучение. (Свид. на ПМ 34694)
Известно осветительное устройство, содержащее корпус с помещенными в нем источником света на основе светодиодов и отражателем, прозрачную крышку, отражатель выполнен в виде совокупности индивидуальных отражателей, число которых равно числу светодиодов, а каждый светодиод установлен на оптической оси и в фокусе индивидуального отражателя, внутри которого расположена линза, соосная со связкой светодиодно-индивидуального отражателя и с фокусом, совпадающим с фокусом соответствующего индивидуального отражателя, основания индивидуальных отражателей выполнены в форме шестигранников. Отражатель выполнен из полимерного материала. Боковые параболические поверхности индивидуальных отражателей изнутри покрыты материалом с высоким коэффициентом отражения. (Свид. на ПМ 34693)
Недостаток известных устройств состоит в возможности перегрева светодиодов при эксплуатации их при повышенных температурах окружающего воздуха, а также низкая эксплуатационная надежность и сравнительно высокая стоимость.
Известен источник света на основе светодиодов, содержащий светящий элемент, выполненный в виде сборки светодиодов, блок формирования рабочего тока светодиодов и элемент обеспечения электрического контакта с питающей электрической сетью. Блок формирования рабочего тока светодиодов выполнен в виде отдельного модуля, а источник света дополнительно снабжен электрическим разъемом в виде двух ответных частей, одна из которых установлена в электрической цепи между элементом обеспечения электрического контакта с питающей электрической сетью и светящим элементом, а другая - соединена с модулем. (Свид. на ПМ 19132)
Недостатком известного является ограниченная область применения.
Известен светильник, в корпусе которого установлены светодиоды, соединенные с блоками питания, подключенные к питающей сети переменного напряжения, и снабженные силовым преобразователем переменного тока в постоянный ток для светодиодов. Светодиоды выполнены в виде, по меньшей мере, двух секций световодов, каждая из которых соединена с блоком питания, содержащим последовательно соединенные силовой преобразователь и балластные дроссели, выполненные в виде, по меньшей мере, двух балластных дросселей, включенных параллельно через нормально замкнутый контакт. Термодатчик и секции светодиодов установлены на радиаторе охлаждения. (Пат. RU 2313199)
Недостатком известного является сложность конструкции.
Известно осветительное устройство, содержащее корпус, установленную в корпусе монтажную пластину с полупроводниковыми светоизлучающими элементами и электрическую цепь для подвода электропитания к полупроводниковым светоизлучающим элементам, включающую преобразователь электрического тока. Осветительное устройство выполнено встраиваемым, при этом в качестве корпуса использован корпус типового встраиваемого галогенового или лампового светильника. В качестве полупроводниковых светоизлучающих элементов использованы светодиоды или светоизлучающие кристаллы. Корпус закрыт прозрачной пластиной, выполненной из стекла или из полимерного материала. (Свид. на ПМ 37180)
Указанное устройство обладает следующими недостатками: конструкция устройства не позволяет производить эффективный теплоотвод; расположение источника питания усложняет процесс эксплуатации устройства.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемой Полезной модели и выбранный в качестве прототипа является светильник уличный светодиодный, закрепляемый на опоре, содержащий корпус с источником света, установленным внутри корпуса и блок питания. Вся поверхность корпуса является охлаждающим радиатором, выполненным в идее пластин оребрения, установленных с трех сторон по периметру корпуса, источник света выполнен в виде светодиодного модуля, в котором светоизлучающие элементы объединены, по меньшей мере, в четыре параллельные линейки последовательно соединенных сверхмощных светодиодов, при этом каждый светодиод крепится не только за счет пайки контактных выводов, но и за счет пайки теплоотводящей пятки светодиода к специальным электрически нейтральным контактам печатной платы. Печатная плата изготовлена на металлической пластине из алюминия, жестко закрепленной на корпусе, к которой с помощью предварительно пропитанной смолами стеклоткани прикреплена медная фольга. Светодиодный модуль покрыт защищающей оптически прозрачной эпоксидной пленкой. (Пат. RU на ПМ 83587)
Конструкция корпуса наиболее близкого прототипа трудоемка в изготовлении и при сборке, требует большей материалоемкости. Отвод тепла от светодиодов на радиатор осуществляется конструктивно от светодиодов, что обуславливает низкую эффективность теплоотвода, недостаточную равномерность освещенности светового пятна. Помимо этого отсутствие встроенного источника питания усложняет процесс эксплуатации устройства.
Предлагаемая полезная модель Светодиодный энергосберегающий прожектор модульного типа направлена на расширение арсенала существующих энергосберегающих осветительных устройств на основе светоизлучающих элементов, в качестве которых применяются светодиоды различной мощности, обеспечивающие нормативные характеристики светильника в различных условиях эксплуатации и повышение срока службы при его эксплуатационной надежности, однако, в отличие от прототипов, заявляемая полезная модель изготовлена исключительно на отечественных (российских) комплектующих, в числе которых применяются светодиоды мощностью 10 Ватт.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении полезной модели, заключается в многовариантности использования конструкции без изменения управляющей системы при одновременном достижении равномерности освещенности освещаемых площадных или точечных объектов, в повышении технологичности изготовления светильника, в уменьшении материалоемкости и трудоемкости сборки и, как следствие, итоговой цены изделия.
Технический результат достигается тем, что прожектор, закрепляемый на опоре, содержит корпус с источником света, установленного внутри корпуса, источник света выполнен в виде светодиодно-оптического модуля, в котором объединены светоизлучающие элементы, закрепленные на основе, изготовленной из алюминиевой пластины.
Новизна состоит в том, что конструкция прожектора дает возможность получения нескольких преимуществ при производстве и эксплуатации по сравнению с прототипами и аналогами.
Во-первых, предусмотрена возможность применения в комплекте одного изделия нескольких быстро снимаемых и устанавливаемых (в зависимости от потребности) вариантов коллиматоров (рассеивающих либо фокусирующих линз), позволяющих получать различные углы рассеивания светового потока с целью оперативной подготовки прожектора к использованию по предназначению.
Во-вторых, в конструкции прожектора применяются комплектующие изделия российского производства, что в разы удешевляет стоимость конечного образца и ускоряет процесс производства и поставки потребителям.
В-третьих, система пассивного охлаждения прожектора, конструкция и используемые комплектующие элементы позволяют без применения мощного теплоотвода эксплуатировать в изделии 10 Ваттные и большей мощности светодиоды без опасности получения ожогов при прикосновении к корпусу (температура корпуса не превышает 60 градусов Цельсия). В аналогичных светодиодных изделиях, использующих светодиоды мощностью более 3 Ватт, устанавливаются достаточно мощные и тяжелые алюминиевые радиаторы.
В-четвертых, исходя из получаемой величины светового потока, расход электроэнергии прожектора на шести 10 Вт светодиодах на порядок ниже, чем у галогеновой лампы равной с ними по получаемому световому потоку: соответственно 65 и 700 Вт.
В-пятых, имеется возможность монтажа полного комплекта светодиодной сборки и органа управления ею в существующие корпуса прожекторов (промышленно выпускаемых или продаваемых на территории России) без каких-либо фронтальных доработок крепежных элементов конструкции.
Отличительной особенностью прожектора является то, что он содержит корпус с источником света, установленным внутри корпуса, источник света выполнен в виде светодиодно-оптического модуля, в котором объединены светоизлучающие элементы, закрепленные на алюминиевой монтажной основе, отличающейся тем, что на ней установлены 6 светодиодов мощностью 10 ватт каждый, генерирующие излучение белого цвета, при этом светодиоды объединены рядами в две линейки последовательно, причем каждый светодиод крепится к монтажной пластине винтовым соединением, светодиоды соединены между собой проводниками тока, на внутренней стороне корпуса прожектора закреплен стабилизатор тока, каждый светодиод закрыт сменным коллиматором, обеспечивающим направление светового потока.
В комплект прожектора входят три комплекта коллиматоров. Первый комплект - коллиматоры заливающего света (с круговым углом рассеивания 60-100°) для площадного освещения объектов на расстоянии от 10 до 70 метров от источника света (освещение дворовых территорий, детских площадок и т.п.), второй комплект - коллиматоры заливающего света (с овальным углом рассеивания 45° на 60-75; для площадного освещения объектов на расстоянии от 10 до 70 метров от источника света (освещение дорог, придомовых площадок и т.п.), третий комплект - коллиматоры направленного света (луч) (с углом рассеивания менее 15) для точечного освещения объектов, находящихся на удалении более 70 метров от источника света (освещение стадионов с вышек и целеуказание).
Выбор монтажной основы в виде пластины и размещение на ней светодиодно-оптической системы обеспечивает простоту исполнения всей конструкции при достижении равномерности освещения освещаемой площади (либо объекта), что обусловлено интегральным распределением светового потока, получаемого от всех светодиодов.
Применение в конструкции 10 Ваттных светодиодов холодных белых, генерирующих излучение белого цвета, в совокупности с теплоотводными элементами, обеспечивает устойчивый теплоотвод от светодиодов и получение светового потока необходимого качества, что обуславливается высоким коэффициентом использования излучения светодиодов (до 98%). Монтажная основа позволяет настолько эффективно отводить тепло от работающих светодиодов, что, даже при температуре окружающего воздуха равной 40°С, температура корпуса составляет не более 60°С.
Последовательное соединение светодиодов обеспечивает наиболее эффективную работу светодиодно-оптической системы прожектора.
Стабилизатор тока (драйвер), размещенный на внутри корпуса, вырабатывает постоянный стабилизированный ток 350 мА.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 - представлен общий вид прожектора в стандартном корпусе с лицевой стороны, на фиг.2 - вид прожектора с открытой крышкой и светодиодно-оптической системой, на фиг.3 - вид обратной стороны монтажной основы с показом системы пассивного охлаждения светодиодов и управляющего устройства (стабилизатора тока) со сглаживающим резистором, на фиг.4 - представлен общий вид прожектора с тыльной стороны, на фиг.5 - представлен работающий в темноте прожектор.
Светодиодный энергосберегающий прожектор модульного типа (фиг.1) содержит корпус 1 с источником света 2, установленный внутри корпуса 1. Источник света выполнен в виде светодиодно-оптического модуля, в котором объединены светоизлучающие элементы, закрепленные на металлической монтажной основе 3 (фиг.2). Светодиоды 4 соединены проводниками тока 5. На внутренней стороне корпуса прожектора 1 размещен стабилизатор тока (драйвер) 6 (фиг.3). Каждый светодиод устанавливается на пассивную систему охлаждения (радиаторы) 7 и накрывается коллиматором (линзой) 8 (фиг.3). Корпус прожектора 1 имеет крепление (скобу) 9 для установки на объекте (фиг.4). Питание осуществляется кабелем 10 от сети 220 В (фиг.4).
Устройство собирается следующим образом.
Сначала собирают светодиодно-оптический модуль 2 на плоскую монтажную основу 3, при помощи винтового соединения закрепляют светодиоды 4. Затем производят соединение светодиодов 4 проводниками тока 5, согласно полярности. На внутренней стороне корпуса прожектора размещают стабилизатор (драйвер) тока 6. Стабилизатор (драйвер) 6 тока соединяют с цепью светодиодов 4 согласно полярности. Светодиоды 4 закрывают коллиматорами (линзами) 8. Далее монтажную основу 3 устанавливают в корпус светильника 1 и закрепляют при помощи винтов.
Прожектор работает следующим образом.
При подключении прожектора к питающей сети переменного тока, ток поступает на стабилизатор (драйвер) тока 6. За счет стабилизированного тока происходит свечение соединенных в цепь светодиодов 4. Направление светового потока светодиодов 4 происходит через коллиматоры (линзы) 8 на освещаемую поверхность. За счет интегрального распределения светового потока, получаемого от всех светодиодов 4, достигается равномерность освещения освещаемой площадки.
Работающий прожектор, закрепленный на опоре, в зависимости от предназначения и используемых коллиматоров, создает либо равномерно освещенную поверхность (площадку) либо направленный луч.
Проведенные эксперименты с применением прожектора подтвердили надежность эксплуатации всего изделия при реальной климатической обстановке (при температуре от плюс 40 градусов до минус 42 градуса, при реальных осадках) в зимнее и летнее время года. Компактность и малый вес позволяет их легко транспортировать и перемещать по объекту, монтировать в удобных для потребителя местах. Уровень энергопотребления по сравнению со светильниками, работающими на галогеновых лампах, ниже 10,1 раза. Рабочая температура не превышает 60 градусов Цельсия (при температуре воздуха 20 градусов Цельсия).
Учитывая, что предлагаемое устройство обладает электробезопасностью, ударопрочностью, неприхотливостью в эксплуатации и простотой монтажа, оно с успехом при необходимости может быть использовано не только для уличного и магистрального освещения, заливающей декоративной подсветки зданий, но и для освещения производственных площадей предприятий химической промышленности, на которых хранятся и используются в ходе производственных циклов взрывоопасные и легковоспламеняющиеся вещества, а также применяться аварийно-спасательными подразделениями в районах чрезвычайных ситуаций, вызванных авариями техногенного характера при наличии в воздухе химически опасных веществ.