СВЕТОДИОДНЫЙ СВЕТИЛЬНИК

Полезная модель относится к области светотехники, в частности к осветительным приборам на светодиодах универсального назначения с распределенной по длине яркостью, и может быть использована в качестве стационарного светильника уличного или внутреннего освещения массового применения.
Известны светильники светодиодные, включающие корпус различной конструкции, внутри которого установлена печатная плата со светодиодами, помещенными за светопропускающим защитным экраном, источник питания (патенты RU: №83587 U1, МПК F21S 13/10, от 20.01.2009, опуб. 10.06.2009 г.; №85784 U1, МПК H05В 37/02, от 20.03.2009, опуб. 10.08.2009 г.; №88769 U1, МПК F21S 13/10, от 09.07.2009, опуб. 20.11.2009 г.; №90165 U1, МПК F21S 4/00, F21V 14/00, от 07.09.2009, опуб. 27.12.2009 г.; №92513 U1, МПК F21S 13/10, от 28.12.2009, опуб. 20.03.2010 г.; №92714 U1, МПК F21S 13/10, от 28.12.2009, опуб. 27.03.2010 г.).
Однако, известные светильники сложны в изготовлении из-за необходимости выполнения на наружной поверхности корпуса оребрения, выполняющего функцию радиаторов по отводу тепла от корпуса. Наличие оребрения на корпусе усложняет конструкцию, приводит к увеличению их массы, габаритов и как следствие увеличивается стоимость светильников. Срок службы таких светильников ограничен в результате их перегрева. Это связано с тем, что отвод тепла из внутреннего объема корпуса осуществляется посредством оребрения, установленного на наружной поверхности корпуса. Кроме того, данная форма радиаторов со временем подвержена загрязнению, попадающему на оребренную поверхность, что приводит к ухудшению отвода тепла от корпуса и негативно сказывается на сроке службы светодиодов, установленных внутри корпуса. Кроме того, наличие большого количества оребрения на поверхности светильников, сказывается на возможности длительной работы в агрессивных средах.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является светодиодный модуль, содержащий корпус, выполненный из светопропускающей оболочки с торцевыми заглушками, обеспечивающими герметичность корпуса, внутри которого установлен теплоотводящий элемент в виде воздуховода для обеспечения отвода тепла из светильника в процессе его работы, на внешней поверхности которого размещены печатная плата для сборки светодиодов и дополнительный источник питания (Патент RU №2437128 C1, МПК G02B 6/00 (2006.01), от 17.06.2010, опуб. 17.06.2010).
Недостатком известного модуля является сложность в герметизации (что усложняет процесс производства светильников), так как необходимо обеспечить герметичное прилегание торцевых заглушек, как к внешней поверхности корпуса, так и к находящемуся внутри корпуса воздуховоду. Выполнение воздуховода из полого металлического профиля, например, из алюминиевого сплава не позволяет эксплуатировать изделие в агрессивной среде из-за того что на внутренней части воздуховода, сообщающейся с окружающей средой, происходит окисление алюминия. Наличие окисления приводит к выходу из строя воздуховода, что уменьшает срок службы модуля. Необходимость использования воздуховодов увеличивает габариты изделия в целом, что приводит к его удорожанию. За счет того, что полость воздуховода сообщается с внешней средой, внутренняя поверхность воздуховода подвергается загрязнению, что приводит к снижению эффективности отвода тепла от светильника, перегреву модуля в процессе его эксплуатации и, как следствие, к снижению срока службы модуля в целом.
Задачей полезной модели является увеличение срока службы светодиодного светильника, удешевление и упрощение его конструкции, уменьшение габаритов, возможность эксплуатации в агрессивных средах, а также повышение эффективности отвода тепла от светильника в процессе его эксплуатации путем исключения возможности перегрева устройства от работы его элементов.
Указанная задача достигается тем, что в светодиодном светильнике, содержащем корпус, выполненный из светопропускающей оболочки с торцевыми заглушками, обеспечивающими герметичность корпуса, внутри которого установлен теплоотводящий элемент для отвода тепла из светильника в процессе его работы, печатная плата со светодиодами, дополнительный источник питания, согласно заявленной полезной модели, в качестве теплоотводящего элемента используют радиаторный профиль, установленный внутри корпуса, профиль и размеры которого соответствуют профилю и размерам внутренней поверхности корпуса для увеличения площади и создания плотного контакта радиаторного профиля с данной поверхностью, при этом печатная плата со светодиодами размещена на радиаторном профиле.
При этом в зависимости от профиля внутренней поверхности корпуса радиаторный профиль может быть выполнен в виде двутавровой балки.
При этом в зависимости от профиля внутренней поверхности корпуса радиаторный профиль может быть выполнен круглой формы.
При этом в зависимости от профиля внутренней поверхности корпуса радиаторный профиль может быть выполнен квадратным или прямоугольным.
При этом радиаторный профиль может быть выполнен из алюминиевого сплава.
При этом дополнительный источник питания может быть размещен на радиаторном профиле.
При этом печатная плата может быть выполнена из алюминия или текстолита.
При этом торцевые заглушки выполнены из термопластичного полимерного материала.
Установка радиаторного профиля внутри корпуса светильника с размещением на нем печатной платой со светодиодами способствует значительному упрощению конструкции светильника за счет ее унификации, уменьшению габаритов, упрощению процесса производства, что приводит к удешевлению светильников в целом.
Выполнение поверхностей радиаторного профиля, размеры которых соответствуют геометрии внутренней поверхности корпуса, приводит к созданию плотного контакта профиля с внутренней поверхностью корпуса и одновременно к увеличению поверхности контакта или площади соприкосновения поверхностей профиля с корпусом, что способствует эффективному отводу тепла из светильника в процессе его эксплуатации, в результате чего исключается возможность его перегрева и одновременно создается оптимальный тепловой режим работы светодиодов, что позволяет увеличить период его действия и тем самым обеспечить заявленный изготовителем светодиодов срок службы.
Выполнение радиаторного профиля различных форм и размеров, например, в виде двутавровой балки, круглой формы, квадратного или прямоугольного профиля, зависит от модификации выпускаемых светильников с целью увеличения поверхности контакта, обеспечивающей эффективный отвод тепла из светильника в процессе его эксплуатации и создания оптимального теплового режима работы светодиодов, продлевающих срок его службы.
Выполнение радиаторного профиля из алюминиевого сплава, печатной платы из алюминия или текстолита, заглушек из термопластичного полимерного материала способствует уменьшению габаритов светильника, удешевлению стоимости светильников и возможности эксплуатации их в агрессивных средах, а также исключению возможности перегрева элементов светильника в процессе его работы в силу их технических свойств и характеристик.
Предлагаемый светодиодный светильник иллюстрируется чертежами, где:
- на фиг. 1 представлен светодиодный светильник, общий вид;
- на фиг. 2 - сечение Α-A на фиг. 1, показаны поверхности контакта радиаторного профиля с корпусом;
- на фиг. 3 показан профиль светодиодного светильника круглой формы в сечении;
- на фиг. 4 показан прямоугольный профиль светодиодного светильника в сечении.
В состав светодиодного модуля входит:
1 - корпус из светопроницаемого материала
2 - торцевые заглушки
3 - радиаторный профиль
4 - печатная плата
5 - светодиоды
6 - блок питания или блок стабилизации (опция)
7 - кабель
Светодиодный светильник состоит из корпуса 1. Корпус может быть выполнен в виде трубки или профиля квадратного, прямоугольного, круглого или иного сечения из светопроницаемого материала. В качестве светопроницаемого материала могут быть использованы: поликарбонат, полиметилметакрилат, стекло или другой подобный материал, пропускающий свет, что позволяет эксплуатировать светильники в агрессивной среде из-за отсутствия окисления. По торцам корпуса 1 установлены торцевые заглушки 2, служащие для герметизации корпуса 1 (фиг. 1). Внутри корпуса 1 установлен теплоотводящий элемент в виде радиаторного профиля 3, выполненного, например, из алюминиевого сплава. В разрезе радиаторный профиль 3 может быть различным, например, в виде двутавровой балки (фиг. 2), круглой формы (фиг. 3), квадратным или прямоугольным (фиг. 4) или иного вида. На фигурах 3-4 показаны профили светодиодного светильника круглой формы и прямоугольного сечения, но не ограничивающие все возможные варианты. Поверхность радиаторного профиля 3 соответствует профилю внутренней поверхности корпуса 1, а размеры профиля 3 выполнены такими, что обеспечивают наибольшую площадь его соприкосновения с внутренней поверхностью корпуса 1. Крепление радиаторного профиля 3 осуществляется за счет сил трения путем его плотного прилегания к внутренней поверхности корпуса 1. В зависимости от геометрии и размеров взаимодействующих поверхностей радиаторного профиля 3 и корпуса 1 создается наибольшая площадь соприкосновения данных поверхностей. На внешней поверхности радиаторного профиля 3 закреплена печатная плата 4 с равномерно распределенными по всей ее длине светодиодами 5 и дополнительный источник питания, например, в виде блока питания или блока стабилизации 6, который устанавливается в качестве опции. Светильник может как содержать в своей конструкции дополнительный источник питания или стабилизатор 6, так и не содержать. Если используют дополнительный источник питания, то он может располагаться внутри светильника, так и снаружи. У дополнительного источника питания срок эксплуатации меньше и для его замены требуется разбирать светильник, что приводит к сокращению срока его службы. Поэтому для увеличения срока службы светильника дополнительный источник питания лучше устанавливать снаружи, чтобы можно было менять его без потерь. В примере конкретного выполнения в качестве дополнительного источника питания используют блок питания 6 установленный внутри светильника на радиаторном профиле 3. Печатная плата 4 может быть изготовлена из алюминия или текстолита, в зависимости от типа и мощности устанавливаемых светодиодов и может иметь различную конфигурацию для обеспечения необходимой компоновки применительно к корпусу 1 светильника. Блок питания или блок стабилизации 6 соединен с печатной платой 4 с одной стороны, с другой стороны соединен с кабелем 7, проходящим через отверстие в торцевой заглушке 2 к внешнему источнику питания (не показан). Торцевые заглушки 2 соответствуют профилю корпуса 1 и могут быть выполнены из любого материала, например, из поликарбоната, полипропилена, силиконовой резины или другого термопластичного полимерного материала. Размеры заглушек 2 и отверстия для ввода кабеля 7 выбираются исходя из требований герметичности сборки и эксплуатации светильника.
Светодиодный светильник работает следующим образом.
При включении светодиодного светильника от внешнего источника питания (не показан) ток по кабелю 7 проходит через заглушку 2 внутрь корпуса 1 и поступает на блок питания или блок стабилизации 6. После преобразования в блоке 6 ток поступает на печатную плату 4 и светодиоды 5, они загораются. Свет от светодиодов 5 проникает через светопроницаемый материал корпуса 1. В процессе работы от светодиодов 5 исходит тепло. Температура радиаторного профиля 3, на котором расположены светодиоды 5, повышается и оказывается выше температуры корпуса 1. За счет плотного соприкосновения поверхности радиаторного профиля 3 с внутренней поверхностью корпуса 1, тепло от радиаторного профиля 3 передается на корпус 1 светильника и далее в окружающую среду, то есть происходит отвод тепла от радиаторного профиля 3. Объем отводимого тепла от светодиодов 5 зависит от конфигурации сечения радиаторного профиля 3, теплопроводности используемого материала для профиля 3 и корпуса 1, а также площади соприкосновения его с корпусом 1. Геометрические размеры и конфигурация радиаторного профиля 3 определяются исходя из условий эксплуатации светильника, мощности установленных светодиодов 5, теплопроводности материала радиаторного профиля 3 и корпуса 1. При правильном выборе размеров и материалов радиаторного профиля 3 и корпуса 1 достигается снижение массы светильника в сравнении с аналогичными по назначению известными светильниками. Радиаторный профиль 3 может быть изготовлен из стандартных профилей, выпускаемых промышленностью, что значительно снижает стоимость готовой продукции. Светильник имеет простую конструкцию и позволяет обеспечить гибкость конфигурирования при производстве. При выборе материала корпуса 1 учитывается агрессивность воздействий окружающей среды, условия эксплуатации светильника, что позволяет использовать его в агрессивной среде, в условиях повышенной влажности и в помещениях с высоким содержанием пыли. Максимальная поверхность контакта радиаторного профиля 3 с внутренней поверхностью корпуса 1 светильника способствует эффективному отводу тепла из светильника в процессе его эксплуатации, что создает оптимальный тепловой режим работы светодиодов и продлевает срок службы светодиодов.
Таким образом, использование предлагаемой конструкции радиаторного профиля обеспечивает стабильный температурный режим работы светильника и исключает возможность его перегрева от работы его элементов, что и увеличивает срок службы светильника в целом. Кроме того, подобная конструкция позволяет легко изменять (увеличивать или уменьшать) длину светильника, а унификация элементов способствует снижению затрат на изготовление различных модификаций светильников, удешевлению и упрощению конструкции, а также уменьшению габаритов светильников и возможность эксплуатации в агрессивных средах. Простая геометрия корпуса позволяет легко удалять грязь со светильника и не способствует оседанию инородных частиц.