Осветительное устройство с отражателем-радиатором излучающего диода
LIGHTING DEVICE WITH EMITTING DIODE RADIATOR REFLECTOR

Изобретение относится к охлаждающим устройствам, характеризующимся пассивными теплорассеивающими элементами, специально предназначенным для световых устройств или систем и может быть использовано для обеспечения теплового режима работы излучающих диодов и формирования диаграммы направленности источников излучения на их основе.
Известен «Корпус-радиатор светодиодного прожектора» (патент РФ на изобретение №2657288, МПК F21V 29/70, опубл. 13.06.2018, Бюл. №17), содержащий теплопроводный цилиндрический профиль, образованный внешней замкнутой стенкой и, по меньшей мере, одной внутренней замкнутой стенкой, образующей основную камеру, соединенными между собой радиальными стенками, вместе образующими периферийные внутренние камеры, стенки которых составляют сквозные вентиляционные каналы, и теплопроводной пластиной, запрессованной боковой поверхностью в полости основной камеры, при этом поверхность сопряжения теплопроводной пластины с поверхностью основной камеры выполнена с возможностью теплоотвода излишков тепла от платы светодиодов.
Недостатком этого технического решения является сложность конструкции и отсутствие в его составе оптического элемента, формирующего диаграмму направленности излучения.
Известен «Модуль светодиодного прожектора общего назначения и многомодульный светодиодный прожектор» (патент РФ на изобретение №2669387, МПК F21V 29/70, опубл. 11.10.2018, Бюл. №29), содержащий теплопроводный корпус-радиатор, экструдированный профиль которого образован внешней замкнутой стенкой и внутренней замкнутой стенкой основной камеры, соединенными между собой радиальными стенками, вместе образующими периферийные внутренние камеры, стенки каждой из которых составляют сквозные вентиляционные каналы корпуса-радиатора; теплопроводную пластину, запрессованную боковой поверхностью в основную камеру; плату светодиодов, установленную на поверхности упомянутой теплопроводной пластины, с возможностью теплообмена; оптическую систему; заднюю торцевую крышку, имеющую сквозные прорези, являющиеся продолжением вентиляционных каналов корпуса-радиатора. Многомодульный прожектор содержит два или более соединенных общим бандажом модулей, внешняя стенка корпуса-радиатора каждого модуля снабжена продольным фигурным пазом, например, Т-образной формы для размещения соединительного элемента, предназначенного для присоединения смежного светодиодного модуля с зазором, величина которого определена длиной соединительного элемента.
Недостатком этого технического решения является сложность конструкции, а также необходимость применения обособленного оптического элемента, формирующего диаграмму направленности излучения.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является «Полупроводниковое устройство с охлаждением» (патент РФ на изобретение №2546492, МПК F21V 29/00, опубл. 10.04.2015, Бюл. №10), содержащее печатную плату, множество светодиодов, расположенных на лицевой стороне печатной платы. В печатной плате выполнено множество проемов, позиционно расположенных в зазорах между находящихся над светодиодами линзами, в которых находятся теплопроводящие элементы в виде трубчатых элементов или трубок, запрессованных или припаянных к печатной плате. Теплопроводящие элементы в виде площадок расположены между светодиодами и трубками. Каждая трубка образует открытый проход без препятствий сквозь проемы между лицевой стороной и тыльной стороной подложки. Тепло, выделяющееся в светодиодах, кондуктивно передается трубкам, откуда оно рассеивается путем конвекции.
Недостатком этого технического решения является сложность его конструкции, обусловленная необходимостью запрессовки или паяния трубчатых элементов или трубок, к печатной плате, а также необходимость применения обособленных оптических элементов, формирующих диаграмму направленности излучения.
Технической задачей предлагаемого изобретения является упрощение конструкции при обеспечении эффективного теплоотвода и формирования диаграммы направленности излучения осветительного устройства на основе излучающего диода.
Технический результат заключается в повышения эффективности работы устройства и в упрощении его конструкции.
Это достигается тем, что осветительное устройство с отражателем-радиатором излучающего диода, содержащее множество излучающих диодов, расположенных на наружной стороне поверхности печатной платы, согласно изобретению снабжено креплениями на наружной стороне поверхности печатной платы, каждый отражатель-радиатор выполнен в виде металлического монокорпуса с произвольной формой профиля внешней поверхности и содержит зеркальную оптическую систему, образованную профилем внутренней поверхности монокорпуса, при этом на поверхности сопряжения монокорпуса с участком печатной платы расположены паз и крепления, соединяющиеся с соответствующими креплениями на наружной стороне поверхности печатной платы.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1-3 показано устройство отражателя-радиатора: на фиг. 1 - вид сбоку; на фиг. 2 - вид в разрезе А-А; на фиг. 3 - вид со стороны печатной платы, на фиг. 4 показан вид фрагмента топологии наружной стороны поверхности печатной платы, предназначенной для установки излучающих диодов и отражателей-радиаторов.
Осветительное устройство с отражателем-радиатором излучающего диода выполнено в виде металлического (например, из алюминиевого сплава) монокорпуса 1 отражателя-радиатора с произвольной формой профиля внешней поверхности (на фиг. 1-3 показана цилиндрическая форма), содержащего зеркальную оптическую систему 2, образованную профилем внутренней поверхности монокорпуса 1 отражателя-радиатора, которая имеет вид параболоида вращения. Поверхность сопряжения 3 монокорпуса 1 отражателя-радиатора с участком печатной платы содержит крепления 4, например, в виде двух углублений с внутренней резьбой, и паз 5. Топология наружной стороны поверхности печатной платы (фиг. 4) содержит токоведущие дорожки 6 из металла, границу места установки 7 излучающего диода, контактную площадку 8, выполненную из металла, границу места установки 9 монокорпуса 1 отражателя-радиатора, кондуктивно сопрягаемый с контактной площадкой 8 участок поверхности 10 печатной платы, как минимум, совпадающий с границей места установки 9 монокорпуса 1 отражателя-радиатора, крепление 11, обеспечивающее соединение монокорпуса 1 отражателя-радиатора с печатной платой, при этом крепления 11 могут быть выполнены, например, в виде двух отверстий, чтобы обеспечивать винтовое соединение монокорпуса 1 отражателя-радиатора с печатной платой через крепления 4 в виде углублений с внутренней резьбой.
Осветительное устройство с отражателем-радиатором излучающего диода работает следующим образом.
Монокорпус 1 отражателя-радиатора посредством креплений 4 и 11, например, винтовым соединением устанавливается на участок печатной платы, на котором способом поверхностного монтажа смонтирован излучающий диод. Поверхность сопряжения 3 образует кондуктивный контакт с участком поверхности 10 печатной платы, кондкутивно связанным с контактной площадкой 8, в свою очередь кондуктивно сопряженной с находящимся в границе места установки 7 теплоотводом кристаллодержателя излучающего диода за счет паяного соединения, и таким образом, образуется устойчивый канал теплообмена, эффективность которого обеспечивается наличием внешней и внутренней поверхностей площадей монокорпуса 1 отражателя-радиатора, при этом паз 5 монокорпуса 1 отражателя-радиатора обеспечивает отсутствие электрического и механического контактов с участками печатной платы, на которых находятся токоведущие дорожки 6.
Аксиальное размещение излучающего диода и основания монокорпуса 1 отражателя-радиатора на поверхности участка печатной платы, обеспечивающее нахождение излучающей поверхности излучающего диода в фокальной плоскости зеркальной оптической системы 2, образованной профилем внутренней поверхности монокорпуса 1 отражателя-радиатора, создает условия для формирования диаграммы направленности излучения осветительного устройства в соответствии с параметрами зеркальной оптической системы 2.
Использование осветительного устройства с отражателем-радиатором излучающего диода позволяет повысить эффективность работы устройства за счет объединения функций теплоотвода и формирования диаграммы направленности осветительного устройства с помощью одного функционального элемента, что упрощает конструкцию устройства.