СВЕТИЛЬНИК СВЕТОДИОДНЫЙ

Область техники
Заявляемая полезная модель относится к осветительным устройствам с применением полупроводниковых источников света и может быть использована в качестве стационарного светильника уличного или внутреннего промышленного освещения, а также применяться в качестве прожектора для освещения больших открытых пространств, таких как строительные площадки и стадионы.
Уровень техники
Известны решения светодиодных светильников (аналоги), содержащие по меньшей мере один корпус-радиатор из тянутого профиля с теплорассеивающими ребрами, торцевые крышки, светодиодные источники света, защитный светопрозрачный экран и блок питания, размещаемый внутри корпуса-радиатора:
- светильник уличный светодиодный, RU 106335 U1, F21S 13/00, 23.03.2011;
- светильник светодиодный, RU 114506 U1, F21S 8/00, 16.08.2011;
- светильник светодиодный, RU 118397 U1l, F21S 8/00, 02.02.2012;
- светильник уличный светодиодный, RU 123113 U1, F21S 13/10, 20.12.2012;
а также корпусы светодиодных светильников из тянутого профиля:
- корпус модульного уличного светильника, RU 127865 U1, F21S 8/00, 13.09.2012.
Данные аналоги содержат в поперечном сечении два закрытых контура: контур источников света, образованный профилем корпуса и защитным светопрозрачным экраном; и контур источников питания, сформированный непосредственно профилем корпуса светильника.
Недостатком приведенных аналогов является недостаточная эффективность корпусов светильников как радиатора: приблизительно одинаковое распределение материала корпуса (по сечению) в зоне источников света и вдали от них приводит к тому, что теплопроводящий материал на периферии «не работает» из-за большого теплового пути потока от источников света.
Известны решения светодиодных светильников (аналоги), содержащие по меньшей мере один корпус-радиатор из тянутого профиля с теплорассеивающими ребрами, торцевые крышки, светодиодные источники света и блок питания, размещаемый внутри корпуса-радиатора, несущую раму:
- модульный уличный светодиодный светильник, RU 163816 U1, F21S 8/00, F21S 13/00, 10.08.2016;
- модульный уличный светодиодный светильник, RU 173002 U1, F21S 8/00, 04.08.2017.
Недостатком данных решений является то, что объединение корпусов модульного светильника осуществляется за счет применения массивной несущей рамы, что увеличивает материалоемкость конструкции в целом и соответственно приводит к удорожанию изделия, а также то, что элемент крепления к несущим конструкциям предусмотрен только на несущей раме. Также недостаточно проработаны мероприятия по герметизации светильника - при протяженной длине светильника внутри отсека источника питания возможно образование конденсата из-за разности давлений внутри отсека и снаружи. К недостаткам относится и потребность в дополнительной механической обработке корпуса светильника для разделки отверстия в корпусе с целью укладки провода, соединяющего источник питания с платой со светодиодами.
Известно решение светильника светодиодного промышленного (RU 88769 U1, F21S 13/10, 20.11.2009), содержащий по меньшей мере один корпус-радиатор из тянутого профиля с теплорассеивающими ребрами, расположенными на боковых стенках светильника и наклоненных вниз, торцевые крышки, светодиодные источники света и защитный светопрозрачный экран. Данная полезная модель содержит в поперечном сечении две полости прямоугольной и трапециевидной формы, между которыми в пазы монтируется светодиодная плата.
Недостатком полезной модели является то, что отсутствует перегородка между полостями внутри корпуса для крепления светодиодной платы, (плата задвигается в паз). Это улучшает технологичность сборки, но сильно ухудшает характеристики теплоотвода от светодиодов, а, следовательно, снижается надежность светильника.
Наиболее близким аналогом является светильник светодиодный (RU 173797 U1, F21S 13/00, 12.09.2017), включающий, по меньшей мере, один выполненный в виде удлиненного пустотелого профиля из теплопроводящего материала корпус, имеющий замкнутую в поперечном сечении верхнюю полость, с установленным в ней блоком питания, и сформированную центральной полкой и примыкающими к ней двумя боковыми наклонными стенками с концевыми пазами, в которых установлен защитный прозрачный экран, нижнюю продольную полость с установленным в ней на центральной полке центральным светодиодным модулем, при этом корпус снабжен нижними боковыми стыковочными элементами, ребрами охлаждения, а также верхними элементами крепления, выполненными с возможностью закрепления светильника на опоре, центральная полка имеет центральный продольный полый выступ, выполненный в зоне размещения центрального светодиодного модуля, на боковых наклонных стенках в нижней продольной полости установлены светодиодные модули, а сами боковые наклонные стенки имеют попарно размещенные продольные полые выступы, выполненные в зоне установки светодиодных модулей, причем на одной паре продольных полых выступов размещены ребра охлаждения с верхними боковыми стыковочными элементами, а другие пары продольных выступов снабжены дополнительными ребрами охлаждения.
Недостатками прототипа являются:
- невысокие характеристики теплоотвода от светодиодов, за счет отсутствия контакта с поверхностью корпуса-радиатора в зоне источников света на центральной светодиодной плате - расположены напротив U-образного паза, к тому же присутствует дополнительная тепловая нагрузка от боковых плат;
- повышенная материалоемкость корпуса светильника, обусловленная неоптимальным распределением материала корпуса по поперечному сечению, снижающего способности к эффективному отводу тепла от источников света;
- для закрепления светильника используются болты, устанавливаемые в верхние Т-образные пазы корпуса, что приводит к возникновению точечной нагрузки в месте крепления головки болта и, с учетом материала корпуса и толщины стенки в этом месте, при ее существенной величине в этой зоне возможно разрушение конструкции;
- конструкцией светильника не предусмотрено пространство для прокладки провода, соединяющего плату светодиодов с блоком питания. Данный факт усложняет сборку светильника, т.к. возникает необходимость в специальной укладке провода, а также приводит к необходимости дополнительной механической обработке корпуса-радиатора для выполнения ниши под провод.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение надежности.
Сущность полезной модели
Сущностью полезной модели является создание светильника светодиодного, включающего, по меньшей мере, один выполненный в виде удлиненного тонкостенного профиля из теплопроводящего материала, корпус-радиатор, имеющий замкнутую в поперечном сечении верхнюю полость, с установленной в ней платой блока питания, и разомкнутую, сформированную центральной полкой и примыкающими к ней двумя боковыми наклонными стенками с концевыми пазами, в которых установлен защитный светопропускающий экран, нижнюю продольную полость, с установленным на нижней поверхности центральной полки светодиодным модулем, при этом центральная полка имеет центральный продольный U-образный выступ, направленный вверх, к которому осуществляется крепление светодиодного модуля, на боковых поверхностях корпуса-радиатора выполнены продольные теплоотводящие ребра, направленные вверх, а на верхней поверхности имеются пазы для установки элементов крепления светильника к опоре, кроме того, светильник снабжен торцевыми крышками.
Технический результат в части повышения надежности достигается за счет выполнения центральной полки и боковых стенок корпуса-радиатора переменной толщины, увеличивающейся к местам их сочленения, что приводит к наибольшему сосредоточению материала корпуса в месте наибольшей концентрации теплового потока. Данное решение обеспечивает более эффективное отведение теплового потока от зоны источников света и передачи его на периферийные элементы корпуса-радиатора без образования тепловых барьеров. Это уменьшает возможность перегрева светильника, а, следовательно, повышается его надежность.
Этот же технический результат достигается за счет выполнения боковых внешних поверхностей корпуса-радиатора, включающих и ребра, с волнистой поверхностью, что позволяет увеличить площадь радиатора и дополнительно турболизировать воздушный поток, повышая эффективность радиатора. К тому же ребра радиатора выполнены чередующейся высоты, что позволяет исключить эффект теплового экранирования смежных ребер относительно друг друга, т.е. исключить ситуацию, когда ребра взаимно нагревают друг друга.
На повышение надежности направлены меры по комплексной герметизации светильника: использование уплотнительного материала в месте соединения экрана и корпуса; использование уплотнительных прокладок между торцевыми крышками и корпусом; использование гермоввода провода электропитания; исключение нарушения конструктивной целостности корпуса светильника крепежными элементами; применение в светильнике клапана выравнивания давления, который предотвращает образование конденсата внутри светильника, а также исключает попадание пыли через микротрещины.
Корпус-радиатор светильника выполнен методом экструзии, при этом для данного технического решения не требуется дополнительная механическая обработка, например, для выполнения отверстия для прокладки провода, соединяющего плату блока питания и светодиодный модуль, т.к. внутри светильника есть достаточные для прокладки провода зазоры между корпусом-радиатором и торцевыми крышками, выполненными для этих целей объемными и имеющими при этом плотное, через уплотнительную прокладку, примыкание к корпусу только по внешнему контуру светильника. При этом, торцевые крышки имеют базирующие выступы по местам их плотного примыкания к корпусу, что значительно облегчает сборку светильника, повышает его технологичность и обеспечивает герметичность внутренних полостей.
Также предусмотрена возможность выполнения источника питания по открытой архитектуре, без использования корпуса в виде платы с электронными компонентами, размещаемой и базируемой с использованием направляющей полки, монтируемой по соответствующим продольным пазам верхней замкнутой полости корпуса-радиатора.
Для потолочного, настенного и консольного подвеса светильника на верхней поверхности корпуса-радиатора выполнены симметричные прямоугольные горизонтально расположенные продольные пазы, предназначенные для использования стандартных DIN-реек.
Применение DIN-рейки дает возможность использования светильника в накладном или подвесном, при помощи рым-болтов, варианте. При этом распределение и передача внешней нагрузки происходит по продольным пазам равномерно по всей длине корпуса.
Для установки светильника на столбчатую опору возможно использование специального крепления на консоль, выполненного в виде прямоугольной пластины, на верхней поверхности которой размещен укороченный профиль трубы с одной глухой стенкой, имеющий на внешней стороне перевернутый Т-образный паз для крепления к консоли столба при помощи болтов.
При необходимости регулирования освещенности и достижения требуемого значения уровня освещенности возможно использование модульного принципа светильника, заключающегося в объединении нескольких светильников при помощи объединяющих планок регулируемого поворотного кронштейна. Объединяющие планки имеют отгибные пластины, соразмерные по ширине DIN-рейке, в количестве соответствующему количеству объединяемых светильников, и расположенные на расстоянии друг от друга для организации надежного крепления. Отгибные пластины размещаются в продольных пазах корпуса светильника. Фиксация и надежное крепление отгибных пластин происходит при помощи резьбового соединения болтов к гайкам-клепкам, вмонтированным в отгибные пластины, что исключает нарушение конструктивной целостности корпуса светильника.
Перечень чертежей
Фиг. 1 - Светильник светодиодный (вид в изометрии сверху);
Фиг. 2 - Светильник светодиодный (вид в изометрии снизу);
Фиг. 3 - Светильник светодиодный (вид в изометрии снизу, защитный светопропускающий экран условно не показан);
Фиг. 4 - Светильник светодиодный (вид сверху, спереди, снизу; защитный светопропускающий экран условно не показан);
Фиг. 5 - Светильник светодиодный (поперечный разрез А-А; электронные компоненты платы источника питания условно не показаны);
Фиг. 6 - Светильник светодиодный (вид слева);
Фиг. 7 - Светильник светодиодный (вид справа);
Фиг. 8 - Светильник светодиодный (продольный разрез Б-Б; электронные компоненты платы источника питания условно не показаны);
Фиг. 9 - Корпус-радиатор светильника (вид сбоку);
Фиг. 10 - Светильник светодиодный с креплением по DIN-рейкам (вид в изометрии сверху);
Фиг. 11 - Светильник светодиодный с креплением по DIN-рейкам и рым-болтами (вид в изометрии сверху);
Фиг. 12 - Светильник светодиодный с креплением на консоль (вид в изометрии сверху);
Фиг. 13 - Два светильника светодиодных объединенных по модульному принципу с помощью объединяющих планок регулируемого поворотного кронштейна (вид в изометрии сверху);
Фиг. 14 - Узел крепления светильника светодиодного к отгибным пластинам объединяющих планок поворотного кронштейна в продольном разрезе;
Фиг. 15 - Три светильника светодиодных объединенных по модульному принципу с помощью объединяющих планок регулируемого поворотного кронштейна (вид в изометрии сверху);
Фиг. 16 - Четыре светильника светодиодных объединенных по модульному принципу с помощью объединяющих планок регулируемого поворотного кронштейна (вид в изометрии сверху);
Фиг. 17 - Пять светильников светодиодных объединенных по модульному принципу с помощью объединяющих планок регулируемого поворотного кронштейна (вид в изометрии сверху);
Фиг. 18 - Торцевая крышка с уплотнительной прокладкой светильника светодиодного (вид изнутри).
Фиг. 19 - Торцевая крышка (вид в изометрии).
Перечень позиций на чертежах
1 - Корпус-радиатор светильника;
2 - Замкнутая полость корпуса-радиатора;
3 - Разомкнутая полость корпуса-радиатора;
4 - Центральная полка;
5 - U-образный центральный выступ центральной полки корпуса-радиатора;
6 - Ребро корпуса-радиатора;
7 - Пазы крепления защитного светопропускающего экрана;
8 - Защитный светопропускающий экран;
9 - Узел крепления торцевых крышек;
10 - Продольные пазы корпуса-радиатора для базирования крепежных элементов;
11 - Продольные пазы для базирования направляющей полки источника питания;
12 - Плата источника питания;
13 - Съемная направляющая полка;
14 - Винт крепления источника питания к профиль-пластине;
15 - Крышка торцевая;
16 - Винт крепления крышки торцевой;
17 - Гермоввод торцевой крышки для прокладки провода электропитания;
18 - Светодиодный модуль;
19 - Светодиоды;
20 - Винт крепления светодиодной платы;
21 - DIN-рейка;
22 - Рым-болт;
23 - Элемент крепления на консоль;
24 - Объединяющая планка;
25 - Поворотный кронштейн;
26 - Отгибные пластины;
27 - Уплотнительный материал;
28 - Клапан выравнивания давления;
29 - Уплотнительная прокладка;
30 - Гайка-клепка;
31 - Провод подключения к сети электропитания;
32 - Провод соединения платы источника питания и светодиодного модуля;
33 - Базирующие выступы торцевых крышек.
Осуществление полезной модели
Полезная модель осуществляется следующим образом.
Плата источника питания 12 монтируется на съемную направляющую полку 13. Затем в замкнутую полость 2 корпуса-радиатора 1 в продольные пазы базирования 11 устанавливается съемная направляющая полка 13 с платой источника питания 12. В разомкнутой полости 3 к нижней поверхности центральной полки 4 крепится светодиодный модуль 18, фиксируемый винтами 20 в зоне U-образного центрального выступа 5 центральной полки. Далее происходит подключение светодиодного модуля 18 и платы источника питания 12 при помощи провода 32. Для обеспечения пылевлагозащищенности в специально выполненную канавку в зоне крепления защитного светопропускающего экрана 8 корпуса-радиатора 1 укладывается уплотнительный материал 27. Разомкнутая полость 3 корпуса-радиатора 1 с зафиксированной светодиодной платой 18 закрывается защитным светопропускающим экраном 8 путем вставки в пазы крепления 7.
Перед монтажом торцевых крышек 15 на одну из них устанавливается клапан выравнивания давления 28 и гермоввод 17, через который выводится провод 31 от платы источника питания 12 для подключения к сети электропитания. Затем по внешнему контуру примыкания торцевых крышек 15 к светильнику укладывается уплотнительная прокладка 29 по базирующим выступам 33. После чего торцевые крышки 15 монтируются по базирующим выступам 33 на светильник и фиксируются винтами 16.
После завершения монтажа основных элементов светильника, осуществляется монтаж, в зависимости от варианта применения, элемента крепления светильника (DIN-рейка 21, рым-болт 22, элемент крепления на консоль 23) к опоре путем вставки в пазы базирования крепления 10.
При необходимости объединения нескольких светильников используются объединяющие планки 24 поворотного кронштейна 25. В таком случае монтаж крепления осуществляется следующим образом: отгибные пластины 26 двух объединяющих планок 23 вставляются в пазы базирования крепления 10 необходимого количества объединяемых светильников с разных сторон и фиксируются болтами по соответствующим гайкам-клепкам 30, вмонтированных в отгибные пластины на расстоянии, равном длине поворотного кронштейна 25.
Светильник работает следующим образом. При подключении светильника к электросети, источник питания 12 преобразует входное напряжение и подает его на светодиодный модуль 18, светодиоды 19 начинают излучать свет, освещая окружающее пространство, при этом происходит выделение тепла, которое воспринимается центральной полкой 4 корпуса-радиатора 1, передается на остальные части корпуса и рассеивается в пространстве преимущественно за счет продольных теплорассеивающих ребер 6.