СВЕТОДИОДНЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ
LED CONSTRUCTION ELEMENT

Изобретение относится к производству строительных материалов, а именно к светодиодным строительным элементам, преимущественно к автономной светодиодной брусчатке на солнечных панелях - батареях для мощения пешеходных дорожек, тротуаров, велосипедных дорожек, проездных путей на автозаправочных станциях (АЗС), нижнего подсвечивания территории загородных домов, развлекательных и торговых центров, а также для установки в бассейнах, фонтанах, ручьях и водоемах с частичным или полным погружением. Кроме этого, автономный светодиодный строительный элемент может быть использован для внутренней и внешней декоративной отделки интерьеров.
Известна проводимая светодиодная брусчатка, которая имеет корпус, выполненный из полимера с дробленым стеклом, светоизлучательную часть, выполненную с возможностью подсвечивать корпус изнутри, питающий кабель, соединенный с источником питания, размещенным снаружи брусчатки, при этом она содержит элемент жесткости, размещенный в корпусе, а светоизлучательная часть размещена на элементе жесткости (Патент RU №145358, E01F 9/00 от 20.09.2014).
Недостатком известного аналога является его ограниченные функциональные возможности из-за отсутствия автономности работы светодиодной брусчатки, так как ее светоизлучательная часть имеет питающий кабель, который необходимо подключить к внешнему источнику питания, не позволяет избежать сложной разводки электрических проводов по участку. Кроме того, недостатком является сложность монтажа питающего кабеля, который необходимо осуществить перед тем, как произвести укладку светодиодной брусчатки. Другим недостатком является отсутствия возможности стабильности работы изделия в условиях постоянно меняющихся значений при излучении светодиодов в независимости от естественной освещенности.
Известна тротуарная плитка, содержащая внутри светодиоды, связанные с основанием и установленные с возможностью выхода светового потока на поверхность, а также верхний защитный слой из светопроницаемого ударопрочного материала, при этом светодиоды расположены на плате, закрепленной на основании, снабженном внутренними нагревательными элементами, и закрытый сверху рассеивателем света, а между рассеивателем света и верхним защитным слоем светопроницаемого, ударопрочного и влагостойкого материала помещена пленка с нанесенным изображением или информационными символами (Патент RU №942396 E01F 9/00 от 20.05.2010).
Недостатком аналога является его ограниченные функциональные возможности, как и отмеченные выше по патенту №145358. Кроме того, ненадежное уплотнение полости корпуса при колебаниях температуры окружающего воздуха и давления жидкости, что нарушает прочность стыков крепежного элемента в виде металлического каркаса для соединения светящейся тротуарной плитки и панно, возникают трудности стабильности работы изделия в условиях постоянно меняющихся значениях при излучении светодиодов в зависимости от естественной освещенности.
Известна светодиодная брусчатка, имеющая полый корпус, выполненный из закаленного стекла, и крошку - основание, выполненное из пластмассы, на которой размещен светодиодный модуль, при этом светодиодный модуль содержит солнечную панель со светодиодами, соединенную с интеллектуальной панелью управления, батарейный отсек с аккумуляторной батарей, соединенный с переключателем питания интеллектуальной панели управления, причем интеллектуальная панель управления и батарейный отсек закреплены при помощи резьбовых крепежных элементов на пластмассовой крышке-основании, на которой при помощи силиконового герметика установлен полый корпус (Патент RU №102313236 А, МПК F215 9/03, F21V 23/04 от 11.01.2012).
Недостатком аналога является его ограниченные эксплуатационные возможности из-за низкой ремонтопригодности. При замене аккумуляторной батареи строительного элемента невозможно без нанесения повреждения снять пластмассовую крышку-основание, особенно в условиях эксплуатации светодиодной брусчатки при отрицательных температурах, когда пластмасса, из которой изготовлена крышка-основания, становится хрупкой, а также в условиях постоянно меняющихся значений температуры и давления жидкости в окружающей среде.
Наиболее близким аналогом (прототипом) является светодиодный строительный элемент, характеризующийся тем, что имеет корпус, в полости которого размещен светодиодный модуль и крышку, при этом светодиодный модуль содержит солнечную панель, в которой выполнены отверстия для размещения светодиодов, батарейный отсек, контроллер, а также основание, установленное на крышке корпуса, в нижней части корпуса выполнена дополнительная полость, в которой установлены основание, а также крышка с возможностью обеспечения герметичности светодиодного модуля, причем солнечная панель и основание соединены между собой посредством стоек, которые имеют концевые крепежные элементы, установленные в соосные отверстия, выполненные в солнечной панели и основании, в крышке выполнены глухие отверстия, в которые установлены нижние концевые элементы стоек, батарейный отсек и контроллер размещены между солнечной панелью и основанием светодиодного модуля, в батарейном отсеке установлен накопитель электроэнергии, соединенный с контроллером, который в свою очередь соединен с солнечной панелью, основание и стойки выполнены из диэлектрического материала, а корпус и крышка выполнены из светопрозрачного ударопрочного материала (Патент RU №169707, E01F 9/00, Е01С 17/00 от 19.03.2017).
Основным недостатком прототипа является его низкая надежность, связанная с недостаточным уплотнением между соприкасающимися стенками корпуса и крышки основания, которая закреплена без прижатия плотного и только с помощью силиконового герметика, который при длительной эксплуатации стареет, и появляются трещины в условиях постоянно меняющейся температуры окружающей среды, т.е. происходит деформация швов, так как температура меняется от плюсовой до минусовой в несколько раз резких периодов, в частности при длительной эксплуатации изделия в агрессивной среде, а также возникающего давления воды снаружи от нагрева до замерзания в лед в периоды смены переходных процессов года. Все это в целом отрицательно сказывается на расположение внутри элемента со светодиодами и самого светодиодного модуля, а также и других элементов в работе, т.е. отсутствует достаточная надежность и долговечность, это значит, создает большие проблемы в обслуживании и требует усовершенствования самого основания с крышкой и с креплением к корпусу. Кроме того, возможность попадания конденсата и влаги внутрь корпуса при нарушении связи стыков крепежа, а значит, не обеспечивает работу в условиях, которые отмечены выше. Другим недостатком является то, как отмечено в прототипе, светодиодный модуль является не отделимой частью от корпуса (свободным элементом), а значит, затруднено его замена, ремонт, демонтажа и монтажа в производственных условиях эксплуатации брусчатки. Кроме того, отсутствует блок управления в целом и варьирования мощности излучения светодиодов в зависимости от естественной освещенности и управляемости при длительной работы в ночное время, т.е. связи от светового дня, начала сумерек и ночи, значит, не учитывает определения точного времени и точного времени восхода-захода солнца с расходом энергии на освещения при использовании накопителя электроэнергии (аккумуляторная батарея).
Задачей настоящего изобретения является создание соединительного светодиодного строительного элемента из различных устройств, который обеспечивает точную соосную посадку светодиодного модуля с нижней крышкой на выступающие боковые внутренние стенки по периметру нижней части полости корпуса в виде паза-ограничителя, предотвращает светодиодный модуль от сдвига за счет прижатия нижней из диэлектрического материала крышки посредством упоров также из диэлектрического материала, размещенной вертикальной П-образной рамки с нижним закрепленным на торцах выступающим прижимным прямоугольным в виде диэлектрической прокладки в виде кольца, и ускоряет выполнения надежной сборки светодиодного строительного элемента, и созданная конструкция не подвержена повреждению со швами, надежность в эксплуатации в условиях постоянно меняющихся значений температуры и давления воды.
Технический результат заявленного изобретения заключается в обеспечении повышения точности соединения всех элементов в конструкции, а также длительной прочности, надежности и долговечности соединений светодиодного строительного элемента, простоты выполняемых монтажных и демонтажных работ.
Указанный технический результат достигается в конструкции светодиодного строительного элемента, характеризующийся тем, что имеет корпус, в полости которого размещен светодиодный модуль и крышку, при этом светодиодный модуль содержит солнечную панель, в которой выполнены отверстия для размещения светодиодов, батарейный отсек, а также основание, установлено на нижней части корпуса, в нижней части корпуса выполнена дополнительная полость, в которой установлено основание для герметичности с креплением, стойки, которые имеют концевые выступающие крепежные элементы, глухие отверстия в корпусе, в батарейном отсеке установлен накопитель энергии, соединенный с солнечной панелью, основание и стойки выполнены из диэлектрического материала, а корпус и основание выполнены из светопрозрачного ударопрочного материала, согласно изобретения, основание выполнено в виде крышки, перекрывающей по всему периметру нижние торцы корпуса, в центре крышки выполнено сквозное отверстие в котором закреплен механизм изменения зазора с креплением к нему под крышкой П-образной рамки установленной над нижней прямоугольной крышки светодиодного модуля, торцы рамки которой снабжены прижимным кольцом в виде прямоугольной диэлектрической прокладки относительно размеров боковых выступающих стенок корпуса и в виде паза-ограничителя, на которые снизу укладывают нижние кромки крышки светодиодного модуля, причем ширина последней несколько больше чем верхняя часть элемента, скрепленного светодиодного модуля между собой посредством стоек, которые имеют концевые крепежные элементы и светодиодный модуль перекрывает свободно поперечное сечение полость корпуса, при этом основание в виде крышки ниже торцов корпуса выполнено свободно с креплением по ее углам посредством крепления быстросъемных фиксирующих соединений винтами впотай со сквозными отверстиями в основании в виде крышки, установленные в соосные глухие отверстия в корпусе, при этом со стороны основания в виде крышки, нижняя часть торца корпуса имеет кольцевую выемку паза-ограничителя, в котором расположено прокладочная кольцевая выступающая ограничительная круглая прокладка из пластичного материала в виде резинового шнура по ходу углубления выемки паза-ограничителя и скрепления его внутри герметизирующим слоем герметика для ударопрочного и влагостойкого материала основания в виде крышки.
Кроме того, механизм изменения зазора выполнен в виде винтовой пары с уплотнением.
Кроме того, в качестве системы светорегулирования применен блок управления и варьирования сдатчиком освещения переключателя свечения светодиодов.
Кроме того, блок управления и варьирования мощности излучения светодиодов может быть снабжен индивидуальным интерфейсом беспроводной связи для точного регулирования светового потока и времени восхода-захода солнца с применением GPS.
Кроме того, контур светодиодов может быть одиночным или двойным контуром в верхней части светодиодного модуля и связан с источником питания через блок управления с возможностью включения группы светодиодов.
Кроме того, для оповещения водителей транспортных средств, о наличии пешеходов движущихся, по варианту выполнения, по пешеходному переходу, посредством мигания динамического светового сигнала в качестве источника излучения используются светодиоды, покрытые разной цветной мозаики свечения, связанные с источником питания и с блоком управления включения и выключения, при этом строительный элемент снабжен датчиком, встроенным в «зебру» в крайнюю полосу пешеходной дорожки.
Кроме того, П-образная вертикальная рамка, закрепленная к механизму изменения зазора, обращена нижними концами с возможностью вертикально-поступательного перемещения вблизи боковых стенок внутри корпуса в пределах рабочего положения по ширине полости корпуса, при этом концы ее фиксируют плотно прижатия кромки нижней крыши светодиодного модуля в сторону выступающим боковым стенкам корпуса в виде паза-ограничителя.
Конструкция светодиодного строительного элемента поясняется чертежами.
Фиг. 1 изображает предлагаемый светодиодный строительный элемент.
Фиг. 2 изображает узел корпуса выемки с нижнего торца для установки в нее круглой прокладки в виде выступающего резинового шнур, покрытого сверху герметиком креплением винта с корпусом.
Фиг. 3 изображает узел механизма управления, выполненный в виде винтовой пары с П-образной вертикальной рамкой с крепежным прямоугольным кольцом.
Светодиодный строительный элемент имеет корпус 1, в полости которого свободно размещен (раздельно) собранный и закрепленный светодиодный модуль 2 имеющем в своем составе нижнюю диэлектрическую крышку 3, основание выполнено в виде крышки 4, перекрывающей по всему периметру нижние торцы корпуса 1.
Светодиодный модуль 2 содержит в себе солнечную панель 5, в которой выполнены отверстия для размещения светодиодов 6, батарейный отсек 7, блок управления 8 варьирования мощности излучения светодиодного модуля 2 в зависимости от естественной освещенности. Кроме этого, блок управления 8 связан по линии связи с датчиком освещения 9 естественной освещенности и влияющий на работу в целом на режиме. Датчик освещения 9 установлен внутри в верхней части корпуса 1, кроме того, блок управления 8 в своем составе может содержать и варьирования мощности излучения индивидуальным интерфейсом (не показано) беспроводной связи для точного регулирования светового потока и времени восхода-захода солнца с приемником GPS (не показано для упрощения).
По варианту выполнения, светодиодный строительный элемент, в частности, для оповещения водителей транспортных средств о наличии пешеходов, движущихся по пешеходному переходу, посредством мигания динамического светового сигнала в качестве источника излучения используются светодиоды, покрытые разной цветовой мозаики (например, красной и желтой) свечения, связанные с источником питания и с блоком управления включения и выключения, при этом он снабжен сенсорным датчиком (не показан), встроенным в «зебру» крайней полосы пешеходной дорожки.
На внутренних стенках корпуса 1 в своей средней части полости прямоугольного периметра (контура) выполнены выступающие боковые опорные стенки 10 в виде ограничителя-выступа, необходимого для укладки на него кромок нижней диэлектрической крышки 3 светодиодного модуля 2 свободно в собранном виде, крышка 3 выполнена плоской и скреплена по всем четырем углам стойками 11 с кольцевыми крепежными элементами, и свободно устройство закреплено в светодиодный модуль 2, по сравнению с прототипом. При этом основание выполнено в виде крышки 4, имеет круглое отверстие в центре, в котором размещен механизм 12 изменения зазора с выполненным в виде установленной П-образной вертикальной рамкой 13, торцы которой имеют прижимное прямоугольное кольцо 14 (элемент) в виде прямоугольной диэлектрической прокладки относительно вблизи боковых выступающих опорных стенок 10 внутри корпуса 1 в виде паза-ограничителя по периметру, на которые укладывают нижние кромки нижней крышки 3 светодиодного модуля 2 в сборе, причем ширина крышки 3 несколько больше верхней части скрепленной светодиодного модуля 2 стойками 11 с кольцевыми крепежными элементами.
П-образная вертикальная рамка 13 с прижимным элементом 14 (кольцо) крепится к подвешенному механизму изменения, например, механизм изменения, выполнен в виде винта 12 к основанию в виде крышки 4 с уплотнением, что обеспечивает подъем или опускание П-образной вертикальной рамки 13 с креплением ею нижних прямоугольных торцов прижимным кольцом 14 по периметру выступающих ограничителей-выступов 10, кольцо 14 которое прижимает (закрепляет) нижнюю крышку 3 светодиодного модуля 2 неподвижно.
Герметичность полости корпуса 1 обеспечивается основанием в виде крышки 4 посредством равномерного обжатия нижних торцов корпус 1 по всему его периметру, в торцах (стенках) которых выполнен с указанным пазом 15, в котором закреплена выступающая по профилю периметра торцов нижних стенок корпуса 1 кольцевая пластичная уплотнительная резина 16, выполненную в виде круглого жгута, резина, которая сверху покрыта герметиком и равномерно обжимается и вдавливается в паз 15. Герметик может быть применен, типа ABRO RED «RTV Silicone Gasket Maker». Герметик для прокладки силиконовый высокотемпературный, водостойкий красный. Предназначен для ремонта, как с прокладкой, так и без нее. Легко принимает любую форму, быстро застывает, не подвержен растрескиванию. После застывания сохраняет прочность и эластичность, устойчив к любым жидкостям. При этом герметичность основания в виде крышки 4 к корпусу дополнительно обеспечивается прижатием винтами 17 впотай вкручиванием в глухие отверстия 18 корпуса 1, соответственно, П-образная вертикальная рамка 13 прижимным одновременно кольцом 14 удерживает плотно нижнюю крышку 3 светодиодного модуля 2 в рабочем положении в поперечном сечении в полости корпуса 1. Таким образом, фиксируется в целом светодиодный модуль 2 через нижнюю крышку 3, уложенную плотно кромками по периметру выступов0ограничителей стенок 10 (пазов). При такой общей связи всех элементов (сочетании) в пространстве корпуса и с наружи самого основания в виде крышки, герметичность светодиодного строительного элемента имеет хорошую надежность в эксплуатации, а также при монтаже и демонтаже.
Как и по прототипу, накопитель электроэнергии представляет собой аккумуляторную батарею-никель-металлогидродный (Ni - МН) аккумулятор. Накопитель электроэнергии может быть суперконденсатор, например 120F(2,3V), обеспечивающий эксплуатацию без обслуживания предлагаемой светодиодной брусчатки в течение заданного расчетного времени. Как уже известно, светодиодный элемент выполнен в виде светодиодной тротуарной плитки (брусчатки), однако, конструкция ее может обеспечить удобный доступ к элементам светодиодного модуля со специальной системой гидроизоляции и уплотнений, выдерживающего элемента высокие ударные нагрузки и не подвержены старению при воздействии сложных погодных условий. Специальная система гидроизоляции и уплотнений позволяет добиться пыле- и влаго-защиты по наибольшему классу.
В конструкции элемента может быть применена система индивидуального регулирования светодиодного строительного элемента с использованием, например GPS приемник для определения синхронизации времени (не показано для упрощения). Принцип работы данной системы заключается в том, что она содержит блок управления приемника и связи датчика освещенности, а так же как контроллер может управлять устройством. Точно зная время заката и рассвета для конкретного места установки, автоматика светодиодного модуля подберет наиболее оптимальный режим его работы.
Таким образом, достигается экономия накопленной электроэнергии, так как брусчатка работает на полную мощность только когда это необходимо. Благодаря различию фаз дня и ночи в работе брусчатки это будет достаточно эффективно в работе, т.е. в зависимости восхода-захода солнца.
Здесь не описывается подробно конкретные условия эксплуатации, так как основная задача состояла решить на сегодняшний день в первую очередь герметичность корпуса и отдельно закрепленного собранного светодиодного модуля в полости корпуса по отношению к прототипу и обеспечить более высокий уровень надежности в течение всего срока эксплуатации.
Следует отметить также наиболее ответственный участок - это упоминание о пешеходном переходе, по варианту выполнения, где дублирующую роль источника излучения играют светодиоды, покрытые разной цветовой мозаики (не показано для упрощения) свечения для оповещения водителей транспортных средств о наличии пешеходов.
В настоящее время наиболее слабым звеном в таких элементах являются блоки питания и необходимо учитывать источник питания (емкость его) самой конструкции. Все это положительно сказывается на надежности и возможности влияния в целом, когда обе части корпус и основание, выполненное в виде крышки, имеют возможность между собой повышенную плотность соединения за счет наличия обжатия кольцевой выступающей резиновой прокладки, в также наличия регулируемой П-образной вертикальной рамки, на торце которой закреплено прижимающее кольцо для удержания светодиодного модуля в надлежащем закрепленном положении, а значит, тем самым, повысить надежность работы автоматики, размещенной в полости корпуса 1. Новый подход к новым разработкам светодиодного строительного элемента обеспечивает применение при температуре от -40° до +60°С, а верхняя плоскость имеет шероховатость, а также внутренняя полость корпуса, которого образует в целом объемный элемент мозаического решения заданного рисунка.
Светодиодный строительный элемент (брусчатка) работает следующим образом.
Соединение двух элементов корпуса 1 и основание, выполненное в виде крышки 4 с помощью винтов и механизма изменения зазора над светодиодным модулем 2, как одно целое устройство (элемент), обеспечивает плотное прилегание, как нижней крышки 3 светодиодного модуля 2 в пространстве корпуса к боковым выступающим опорным стенкам (пазам), так и закрывая нижнюю торцевую часть по всему периметру нижней части корпуса 1 за счет наличия кольцевой выступающей в сторону выемки 15 (паза) вблизи нижних концов (торцов) корпуса 1 и плоской крышкой 4, равномерно обжимая посредством крепления винтами 17 для соединения с глухими отверстиями 18 корпуса 1. Система полностью автономна. В течение светового дня встроенная солнечная панель 5 заряжает «никель-металлгидридный» (Ni - МН) аккумулятор, благодаря которому в темное время суток светодиодная брусчатка или пешеходная дорожка на проезжей части автотранспорта будет работать экономно в течение заданного времени.
При этом устройство в целом фиксирует все части элементов от смещения и П-образной вертикальной рамки 13 с прижимным кольцом 14 (прямоугольной формы), а также четырьмя винтами 17 крепления, и выполнены из материала, не подвергающегося воздействию изменяемой среды, когда кольцевая сама резина в виде шнура 16 дополнительно сверху покрыта новым герметизирующим слоем герметика описанным выше. Возможные промежуточная щель может дополнительно, с внешней стороны стенок корпуса 1, обеспечена заливочным герметиком (пастой).
Предлагаемая совокупность признаков сообщает заявленному устройству новые свойства, позволяющие решить поставленную задачу.
Заявляемый светодиодный строительный элемент обладает новизной по сравнению с прототипом, отличаясь от него тем, что:
1. Светодиодный модуль закреплен свободно в полости корпуса и может легко обеспечить монтаж и демонтаж, а снизу закрыт съемным основанием, выполненным в виде крышки о скреплением винтами прижатием к корпусу по всему его периметру.
2. Светодиоды могут быть выполнены с покрытием разной цветовой мозаики свечения и корпус снабжен встроенным в него датчиком освещения.
3. Блок управления может иметь индивидуальный интерфейс беспроводной связи, т.е. расширяет общие функциональные возможности в каждом устройстве и возможность точной регулировки светового потока светодиодами.
4. Использование экономного ночного режима, снижающего мощность емкости батареи при накоплении солнечной энергии, в частности, в периоды использования движения пешеходов по тротуарам и пешеходным переходам общего назначения.
5. Проведение регламентных, ремонтных и профилактических работ эксплуатирующей организаций в светлое время суток.
Таким образом, высокая технологичность и производительность сборки светодиодного модуля, легко производить монтаж и демонтаж светодиодного блока в целом без нарушения стенок корпуса. Данный новый герметик хорошо совместим с уплотняющей резины (прокладка в виде круглого шнура) имеет хорошую адгезию к внутренним поверхностям паза и к поверхности крышки (перекрытия), связанной по периметру креплением винтами нижних торцов корпуса - это одно целое устройство позволяет сохранить герметичность полоти корпуса и обеспечить надежность работы светодиодного модуля в автономном режиме при длительном времени эксплуатации в агрессивной среде по сравнению с прототипом без повреждения.
Все в совокупности и оригинальность предлагаемого изобретения и обуславливает достижение поставленной цели и более высокий уровень надежности в течение всего срока эксплуатации для подобных объектов строительства брусчатки, благодаря его хорошей сборности при простоте выполняемых монтажных работ.
Предлагаемое изобретение соответствует критерию «промышленная применимость», по сколько осуществима с использованием известных технических средств по технологии разработки конструкции.