Светодиодное осветительное устройство

Полезная модель относится к осветительной технике, а именно к светодиодным осветительным устройствам, и может быть использована в производстве светильников для различных целей наружного и внутреннего освещения, а также ламп с цоколем Эдиссона типа Е.
В настоящее время в качестве источников света все более широкое применение находят светодиодные источники излучения, имеющие ряд преимуществ перед люминесцентными лампами и лампами накаливания.
Известен светильник светодиодный (RU 118397, МПК F21S 8/00, опубл. 20.07.2012 г.), содержащий корпус с продольными ребрами с закрепленной в нем печатной платой, на которой размещены светодиоды с интегрированной первичной оптической системой, каждый из которых имеет вторичную оптическую систему, а также защитный экран. Светильник снабжен, по крайней мере, одним блоком питания и узлом крепления светильника в различных условиях эксплуатации. Корпус выполнен из теплопроводного материала и состоит из двух отсеков, один отсек - для размещения блока питания, второй отсек - для размещения светоизлучающих диодов. Пространство между вторичной оптической системой и защитным экраном, выполненным из металла, заполнено герметизирующим материалом.
Заливка светодиодов герметизирующим материалом (теплопроводящим компаундом) улучшает передачу тепла, выделяемого при работе светодиодов, к корпусу-радиатору, однако, не позволяет производить замену платы со светодиодами в процессе эксплуатации светильника. Установленный блок питания также не подлежит замене в процессе эксплуатации светильника.
Известен светильник уличный светодиодный (RU 106335, МПК F21S 13/00, опубл. 10.07.2011 г.), включающий, по меньшей мере, один корпус, поверхность которого содержит пластины оребрения, установленный внутри корпуса светодиодный модуль со светодиодами, соединенными между собой, блок питания и защитное стекло. Корпус выполнен монолитным и состоящим из верхней части для блока питания и нижней для светодиодных модулей полостей, имеющих перегородку. Внутри обеих частей корпуса выполнены направляющие для установки платы блока питания, плат светодиодных модулей и защитного стекла. Светодиодных модулей может быть, по меньшей мере, три. На наружной поверхности корпуса выполнены элементы для монтажа светильника
в различных условиях эксплуатации и направляющие для присоединения следующих модулей.
В уличном светодиодном светильнике не обеспечена возможность замены работающих элементов (блок питания, светодиодная панель) в процессе его эксплуатации без необходимости демонтажа светильника с несущей поверхности. Также не обеспечено достаточное охлаждение блока питания, помещенного в закрытую торцевыми крышками полость корпуса.
В качестве ближайшего аналога (прототипа) принят светодиодный осветительный модуль (RU 124768, МПК F21S 13/10, опубл. 10.02.2013 г.), выполненный в виде радиатора из корпуса-профиля с задней стенкой и двумя боковыми стенками с ребрами, содержащий минимум один светодиодный источник излучения, смонтированный на минимум одной монтажной плате, закрепленной во внутренних симметричных пазах корпуса-профиля, защитный оптически прозрачный экран, закрепленный в симметричных пазах. Корпус-профиль выполнен с перемычкой между боковыми стенками профиля с образованием замкнутой полости. На двух симметричных пазах внутренней полости, может быть закреплен блок питания. На внешней боковой стороне корпуса имеется паз, служащий для установки шипа другого рядом расположенного корпуса светильника, что позволяет объединить несколько модульных светильников в общую установку. Боковые крышки, закрепленные винтами крепления, могут быть выполнены как с герметичным вводом провода питания, так и с декоративной заглушкой.
В светодиодном осветительном модуле, как и в техническом решении, описанном в патенте RU 106335, не обеспечена возможность замены работающих элементов (блок питания, монтажная плата с источниками света) в процессе его эксплуатации без необходимости демонтажа модуля с несущей поверхности. Также не обеспечено достаточное охлаждение блока питания, помещенного в закрытую торцевыми крышками полость корпуса.
Техническая задача, на решение которой направлена настоящая полезная модель, заключается в создании светодиодного осветительного устройства, позволяющего создание на единой элементной базе осветительного устройства с различными светотехническими характеристиками, а также обеспечение возможности замены или дополнения элементов устройства в процессе его эксплуатации без необходимости демонтажа устройства с несущей поверхности.
Решение поставленной задачи в светодиодном осветительном устройстве, содержащем корпус, выполненный в виде замкнутого профиля с ребрами, в котором на наружных симметричных выступах установлены, по меньшей мере, одна плата с, по меньшей мере, одним источником света, и защитная светопрозрачная панель, а на симметричных выступах внутри корпуса установлен блок пускорегулирующего оборудования, достигается тем, что защитная светопрозрачная панель, плата и блок пускорегулирующего оборудования выполнены сменными, при этом плата и блок пускорегулирующего оборудования соединены посредством электрического разъемного соединения.
Кроме того, в частных случаях выполнения светодиодного осветительного устройства выполняется.
Плата с защитной светопрозрачной панелью могут быть выполнены монолитно.
На поверхность платы, соприкасаемой с корпусом, нанесена теплопроводящая паста.
Внутренние боковые поверхности полости корпуса снабжены продольными параллельными выступами.
Поверхность выступов может быть выполнена с насечками.
Блок пускорегулирующего оборудования расположен в индивидуальном корпусе.
Корпус для установки блока пускорегулирующего оборудования выполнен в виде полой коробки с герметично задвигаемой крышкой, установленной на плоском основании.
К торцам профиля корпуса разъемно присоединены крышки.
Преимущественно в центральной части крышек выполнено сквозное отверстие.
Каждая крышка с внутренней стороны выполнена с, по крайне мере, четырьмя выступами прямоугольной уплощенной формы.
По крайней мере, одна торцевая крышка может быть выполнена с симметричными выступами для установки платы со светодиодами.
Конструкция осветительного устройства технологична и функциональна: наличие симметричных выступов (направляющих) дает возможность быстро производить сборку и разборку плат со светодиодами, блока пускорегулирующего оборудования и защитной светопрозрачной панели. Кроме того, разъемное электрическое соединение платы со светодиодами и блока пускорегулирующего оборудования обеспечивает возможность производить замену указанных элементов в процессе эксплуатации осветительного устройства без его демонтажа с несущей поверхности.
Электрическое разъемное соединение выполнено в виде быстросъемной проводки с высокой степенью защиты от попадания пыли и влаги IP-65, что обеспечивает надежность электрического соединения элементов осветительного устройства, исключая возможность попадания на контакт пыли и влаги.
Предложенная полезная модель обеспечивает возможность расширения модельного ряда выпускаемых светильников и возможность изготовления в течение 1-2 дней осветительного устройства с заданной диаграммой направленности светового потока, требуемой мощности, цветораспределения путем его сбора из комплектующих элементов.
Благодаря возможности установки и при необходимости замены светодиодов различной мощности, цвета, распределения светодиодов на плате, а также подбору различной формы защитного светопрозрачного экрана с индивидуальными линзами (над каждым светодиодом), либо общей линзы расширяется модельный ряд светодиодных светильников.
Предлагаемая конструкция корпуса осветительного устройства позволяет оптимально использовать источники света различной мощности для различных температурных условий эксплуатации. Для отведения тепла от работающих светодиодов большой мощности в осветительном устройстве предусмотрено большое количество выступов на наружной поверхности корпуса, выступов на внутренней поверхности, выполняющих функцию ребер охлаждения, наличие отверстий в торцевых крышках и установку корпуса для блока пускорегулирующего оборудования с зазором относительно выступов на внутренней поверхности корпуса, обеспечивающих движение воздуха внутри корпуса.
Расположение платы со светодиодами на торцевой крышке позволяет создавать обширные светоизлучающие поверхности, световой поток от которых может быть направлен в любом направлении, поперечном оси устройства.
Благодаря наличию теплоопроводящей пасты между корпусом осветительного устройства и платы со светодиодами, а также плотному прилеганию платы к корпусу, улучшается отвод тепла от светодиодов на корпус, которое рассеивается через выступы (ребра) корпуса в окружающую среду. Тем самым повышается долговечность и надежность работы светильника.
Предлагаемое светодиодное осветительное устройство легко адаптируется для различных целей освещения, характеризуется повышенной технологичностью конструкции, унификацией сборочных единиц, снижением трудоемкости сборки и удешевлением производства и ремонтопригодностью без демонтажа всей конструкции.
Таким образом, в настоящей полезной модели достигается возможность создания светоизлучающего устройства технологичного в изготовлении, позволяющего создание на единой элементной базе осветительных устройств различной конфигурации.
Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами: на фиг. 1 - общий вид корпуса светодиодного осветительного устройства, на фиг. 2 - общий вид корпуса, на фиг. 3 - общий вид корпуса с блоком пускорегулирующего оборудования и платой, на фиг. 4 - корпус блока пускорегулирующего оборудования, на фиг. 5 - торцевая крышка (вид снаружи), на фиг. 6 - торцевая крышка (вид сзади), на фиг. 7 - торцевая крышка с выступами для крепления платы со светодиодами, на фиг. 8 - торцевая крышка с выступами для крепления платы со светодиодами (вид сзади), на фиг. 9 - декоративная торцевая крышка, на фиг. 10 - общий вид собранного осветительного устройства с прикрепленными декоративными элементами, на фиг. 11 - общий вид собранного осветительного устройства с прикрепленными декоративными элементами (вид снизу), на фиг. 12 - общий вид светодиодного осветительного устройства с декоративными торцевыми крышками и защитной светопрозрачной панелью выпуклой формы.
Представленный вариант выполнения светодиодного осветительного устройства приведен прежде всего в целях иллюстрации и не должны быть истолкован как ограничение объема притязаний.
Светодиодное осветительное устройство содержит корпус 1, представляющий собой замкнутый профиль удлиненной прямоугольной формы.
Корпус 1 выполнен методом экструзии из алюминия или его сплавов, либо из полимерного высокопрочного материала с высокой степенью теплопроводности.
Корпус 1 выполняет несущую функцию для установленного в нем оборудования и функцию радиатора охлаждения.
На верхней наружной поверхности корпуса 1 образованы продольные Т-образные пазы 2, обеспечивающие крепление в них крепежных элементов (болтов, винтов), а также элементов несущих конструкций, подвесного и иного оборудования. Т-образные пазы 2 также выполняют функцию ребер охлаждения, отводя тепло, выделяемое при работе светодиодами, в окружающую среду.
Каждая наружная боковая сторона корпуса 1 снабжена продольным Т-образным пазом 3, образованным преимущественно в центральной части боковой стороны. Т-образный паз 3 боковых сторон также обеспечивает установку в них крепежных элементов несущих конструкций, подвесного и иного оборудования.
Нижняя наружная поверхность корпуса 1 снабжена, по крайней мере, одной парой симметричных продольных Г-образных выступов 4, обеспечивающих установку в них, по крайней мере, одной платы 5 с, по крайней мере, одним светодиодным источником света. Плата 5 может быть выполнена монолитно или раздельно с защитной светопрозрачной панелью 6 (рассеиватель). Отдельная защитная светопрозрачная панель 6 устанавливается в Г-образные выступы 4 одновременно вместе с платой 5.
Плата 5 выполнена из алюминия или его сплавов.
Над каждым светодиодом может быть установлена собирающая или рассеивающая линза или оптический отражатель защитной светопрозрачной панели 6.
На поверхность платы 5, соприкасаемой с корпусом 1, нанесена теплопроводящая паста, которая исключает образование воздушного зазора между платой 5 и корпусом 1, тем самым обеспечивается улучшенный отвод тепла от светодиодов через плату 5, теплопроводящую пасту, корпус 1 и выступы 2 и 3 на корпусе. Между платой 5 и корпусом 1 может быть установлен термоэлектрический модуль, работающий на основе эффекта Пельтье (на чертежах не показан), который может выполнять функцию отвода части тепла от платы 5, либо осуществлять выработку электрической энергии за счет разности температур между платой 5 и корпусом 1.
Платы 5 со светодиодами могут быть выполнены разной длины, что позволяет комплектовать один корпус 1 несколькими платами, как с одинаковыми светотехническими характеристиками светодиодов и защитной светопрозрачной панели 6, так и с совершенно разными характеристиками.
Пар Г-образных выступов 4 может быть и больше, при этом выступы 4 образованы один над другим. В этом случае одна пара выступов 4 служит для установки платы 5 с источниками света, а втора пара выступов - для установки светопрозрачной защитной панели 6.
Защитная панель 6 выполнена из светопрозрачного стекла или полимерного материала, например, монолитного поликарбоната, различных форм и цветов. Светопрозрачная панель 6 защищает светодиоды от воздействий внешней окружающей среды и учувствует в распределении светового потока от светодиодов.
Светодиоды могут быть расположены как равномерно, так и неравномерно по поверхности платы 5 в зависимости от требуемой диаграммы направленности светового потока. Светодиоды соединены между собой последовательно в, по крайней мере, одну ветвь, подключаемую к блоку пускорегулирующего оборудования 7. В ветви светодиодов могут быть включены светодиоды как одинакового, так и различного цвета. Для формирования заданных зон освещения ветви светодиодов могут
быть выполнены на светодиодах с одинаковой диаграммой направленности излучения или с разной диаграммой направленности излучения. В конструкции осветительного устройства могут быть применены светодиоды различной мощности.
Применение в совокупности светодиодов разной мощности, разного цвета, с различной диаграммой направленности светового потока позволяет выпускать осветительное устройство широкого модельного ряда с различными светотехническими характеристиками.
При необходимости получения наиболее яркого светового потока применяют светодиоды большей мощности, например, белого цвета, количество размещенных на плате светодиодов увеличивают, добиваясь максимального световыделения осветительного устройства.
Все выступы 2 и 3 наружной поверхности корпуса 1, кроме функции по креплению к ним крепежных и соединительных элементов, выполняют также роль элементов, отводящих в окружающую среду тепло, выделяющееся при работе светодиодов.
Количество и размеры выступов (ребер) 2 и 3 корпуса 1 могут быть различными, в зависимости от мощности и количества применяемых светодиодов и особенностей конструкции осветительного устройства. Возможен вариант выполнения выступов в виде декоративного рельефа.
Боковые наружные поверхности корпуса 1 могут содержать выступающие элементы или пазы 8, обеспечивающие соединение корпуса 1 осветительного устройства с аналогичными корпусами 1 для наращивания мощности или создания различных кривых силы света напрямую или посредством применения соединительного элемента, либо с различными декоративными элементами (фиг. 10, 11).
Внутренние боковые поверхности полости корпуса 1 снабжены продольными параллельными выступами 9, расположенными преимущественно на одинаковом расстоянии друг от друга. Выступы 9 являются ребрами охлаждения: повышают теплоотвод от корпуса 1 и служат элементами крепления во внутренней полости корпуса 1 блока пускорегулирующего оборудования 7. Поверхность выступов 9 может быть выполнена с насечками (волнистой). Наличие насечек повышает поверхность теплоотвода.
Электрический вывод платы 5 с источниками света разъем но соединен с электрическим выводом блока пускорегулирующего оборудования 7. Разъемное соединение (на чертежах не показано), соединяющее плату 5 с источниками света и пускорегулирующее оборудование 7, выполнено с высокой степенью защиты от
попадания пыли и влаги IP-65. Блок пускорегулирующего оборудования 7 расположено в индивидуальном корпусе 10, устанавливаемом во внутреннюю полость корпуса 1 осветительного устройства путем фиксации между выступами 9, образованными во внутренней полости корпуса 1.
Корпус 10 для установки блока пускорегулирующего оборудования 7 (блок питания и другие элементы) выполнен в виде полой коробки 11 с герметично задвигаемой крышкой 12, установленной на плоском основании 13 так, что площадь основания 13 больше площади поперечного сечения коробки 11, что позволяет его устанавливать внутрь полости корпуса 1 между выступами 9 боковых сторон. При этом размер коробки 11 подбирается такой, что при установке ее с основанием 13 в корпус 1 осветительного устройства, между коробкой 11 и выступами 9 внутренней поверхности корпуса 1 должно оставаться расстояние, обеспечивающие движение воздуха внутри корпуса 1. Корпус 10 для установки блока пускорегулирующего оборудования 7 выполнен из высокопрочного теплопроводного полимерного материала методом литья, или из алюминия или его сплавов методом экструзии.
Корпус 10 для установки блока пускорегулирующего оборудования 7 размещают в полости корпуса 1 ближе к верхней его поверхности, таким образом, обеспечивается лучший отвод тепла, выделяемого при работе пускорегулирующего оборудования 7, на корпус 1, которое через выступы 2 и 3 на наружной поверхности корпуса 1 отводится в окружающую среду.
К торцам профиля корпуса 1 разъемно присоединены крышки 14. Торцевые крышки 14 выполнены методом литья под давлением или прессования из полимерного материала, имеющего высокую степень прочности и теплопроводности. Преимущественно в центральной части крышек 14 выполнено сквозное отверстие 15, обеспечивающее конвекцию воздуха внутри корпуса 1 осветительного устройства, с целью охлаждения установленного в нем оборудования.
Каждая крышка 14 с внутренней стороны выполнена с, по крайне мере, четырьмя выступами 16 прямоугольной уплощенной формы. Указанные выступы 16 задвигают с небольшим натягом в пазы, образованные между выступами 9 боковых сторон внутренней полости корпуса 1. В крышке 14 выполнены, по крайней мере, четыре отверстия 17, обеспечивающие надежное ее крепление к корпусу 1 светильника посредством крепежных элементов.
Наличие насечек на выступах 9 полости корпуса 1 также повышает трение между выступами 9 и установленных между ними крепежными элементами 16 торцевых
крышек 14 и корпуса 10 блока пускорегулирующего оборудования 7, повышая сцепление.
Верхняя и боковые стороны крышки 14 выполнены, повторяющими по форме выступы на верхней 2 и боковых 3 наружных поверхностях корпуса 1 светильника. Это обеспечивает возможность установки крепежных элементов на корпусе 1 без демонтажа крышек 14. Нижняя часть торцевой крышки 14 выполнена сплошной, что обеспечивает фиксацию платы 5 в Г-образных выступа 4 корпуса 1.
Торцевые крышки 14 могу иметь несколько вариантов исполнения, отличительные особенности которых описаны ниже.
Торцевая крышка 14 по одному из вариантов выполнена с возможностью установки на ней платы с источниками излучения и светопрозрачной защитной панели, предназначена для создания светового потока, исходящего с торца корпуса 1 осветительного устройства. На лицевой стороне торцевой крышки расположены симметричные «Г»-образные выступы 18 для крепления платы со светодиодами.
Торцевая декоративная крышка 14 предназначена для улучшения внешнего вида светильника, привязки дизайна светильника к окружающей архитектуре. Может быть выполнена глухой выпуклой формы (фиг. 9), либо со сквозным отверстием увеличенного размера.
Торцевая декоративная крышка 14 может содержать выступающие элементы или пазы, обеспечивающие соединение корпуса 1 осветительного устройства с аналогичными корпусами 1 для наращивания мощности или создания различных кривых силы света напрямую или посредством применения соединительного элемента, либо с различными декоративными элементами (фиг. 10, 11).
Также, в одной из торцевых крышек 14 выполнено отверстие для подвода электрического провода внутрь корпуса 1 к блоку пускорегулирующего оборудования 1.
Монтаж осветительного устройства прост и технологичен.
Изменение конфигурации осветительного устройства путем добавления или замены блока пускорегулирующего оборудования 7, платы 5 со светодиодами, защитной панели 6 может быть произведено в процессе эксплуатации без демонтажа его с несущей поверхности.
Снимают торцевую крышку 14, блок пускорегулирующего оборудования 7 электрически отсоединяют от платы 5 со светодиодами, затем вытаскивают путем выдвигания корпуса 10 блока пускорегулирующего оборудования 7 из корпуса 1 осветительного устройства. В коробку 11 устанавливают новое оборудование, затем
устанавливают корпус 10 обратно в полость корпуса 1 осветительного устройства и подключают его к плате 5 со светодиодами. Данные операции осуществляются обслуживающим персоналом без демонтажа осветительного устройства с несущей поверхности. Подобным образом производится замена платы 5 со светодиодами. В осветительное устройство, как на стадии изготовления, так и на стадии эксплуатации могут быть установлены любые другие дополнительные блоки (управления, регулировки, замера, хранения и передачи информации и т.д.), что позволяет существенно расширить возможность применения данных осветительных устройств в различных сферах жизни человека.
Тепло, выделяемое при работе светодиодов, отводится через плату 5 и теплопроводящую пасту на корпус 1, либо отводится через термоэлектрический модуль, работающий на основе эффекта Пельтье (в случае его установки в устройстве). Конструкция корпуса 1 обеспечивает эффективный отвод тепла от корпуса 1 в окружающую среду за счет развитой наружной и внутренней поверхностей (большое количество выступов различной формы), выдавливанию тепла из внутренней полости корпуса 1 и его выдуванию за счет отверстий 15, образованных в торцевых крышках 14.
Осветительное устройство в зависимости от условий эксплуатаций и может быть доукомплектовано как на стадии сборки, так и на стадии эксплуатации следующими элементами и оборудованием: датчик движения, датчик звука, оптико-акустический датчик, датчик освещенности, видео-камера, блок солнечных панелей, блок ветрогенератора, блок дистанционного управления, блок таймерного дистанционного управления, блок автономного аккумуляторного питания, термоэлектрический модуль, работающий на основе эффекта Пельтье.
Осветительное устройство выполнено не защищенным от пыли и влаги (не герметичное соединение элементов, наличие сквозного отверстия 15 в боковых крышках 14) для повышения охлаждающей способности корпуса 1. Выделение тепла в окружающее пространство осуществляется посредством воздухообмена с выступами на наружной 2 и 3 и внутренней 9 поверхностях корпуса. Однако, для повышения надежности работы и долговечности осветительного устройства блок пускорегулирующего оборудования 7, плата 5 со светодиодами и защитной панелью 6 выполнены с высокой степенью защиты от пыли и влаги (IP-65, 68).
Предлагаемое светодиодное осветительное устройство обладает повышенной надежностью в эксплуатации, технологично в производстве, может быть изготовлено в
условиях отечественной промышленности с использованием известного оборудования, материалов и технологий.