МОДУЛЬ СВЕТОИЗЛУЧАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА (УСТРОЙСТВО В ЦЕЛОМ), КОРПУС-РАДИАТОР МОДУЛЯ СВЕТОИЗЛУЧАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА (ЧАСТЬ ЦЕЛОГО)

Полезная модель относится к области светотехники, в частности к долговечным осветительным устройствам с использованием полупроводниковых устройств (светодиодов) в качестве непосредственно источников света как таковых, и корпуса-радиатора как его составной части в качестве несущего элемента и может быть использовано для уличного и промышленного освещения. Полезная модель предназначена для наружного освещения различного функционального назначения (утилитарного, архитектурно-художественного, светорекламного и другого), а также для освещения различных производственных, складских и других помещений.
В последнее время широкое распространение получили светильники на светодиодах, которые имеют высокую степень защиты от воздействия окружающей среды и предназначены для эксплуатации как на открытом пространстве, например, для уличного освещения населенных пунктов и дорог, так и в закрытых помещениях. Кроме высокой световой отдачи, малого энергопотребления, светодиоды обладают целым рядом других уникальных свойств. Благодаря нетепловой природе излучения светодиодов они обусловливают высокий срок службы, низкое питающее напряжение, гарантируют высокий уровень безопасности, а безынерционность делает светодиоды незаменимыми в случаях, когда необходимо высокая готовность системы освещения.
Известен светодиодный светильник, содержащий корпус-радиатор, поперечное сечение которого выполнено как замкнутая фигура, предполагающий расположение источника питания внутри замкнутого объема, ограниченного корпусом и торцевыми панелями (Патент на полезную модель №131450, МПК F21S 8/00, опубл. 20.08.2013 г.).
Недостатками данной модели являются:
- размещение источника питания в замкнутом объеме при ограниченной площади теплообмена с внешней средой (только в месте непосредственного контакта источника питания и корпуса светильника);
- взаимное тепловое влияние светодиодного модуля и источника питания через корпус светильника. При использовании источников питания и светодиодных модулей большой мощности данное влияние может сказаться на сроке службы обоих составных частей светильника.
Известен модуль светоизлучающего устройства, содержащий плату с источником света, пускорегулирующие элементы и корпус, выполненный в форме прямоугольного профиля с постоянным поперечным сечением по длине. Платы закреплены на торцевой поверхности, а на боковых сторонах выполнены ребра в виде равнобедренных треугольников. (Патент на полезную модель №130039, МПК F21S 8/00, опубл. 10.07.2013 г.).
Недостатками данной модели являются:
- ограниченные возможности теплоотвода от излучателя и ограниченность вариантов конструктивной сборки светоизлучающего устройства из модулей, а также трудоемкость сборки светоизлучающего устройства с большим количеством светодиодных излучателей;
- относительно высокое тепловое сопротивление от светодиодного излучателя до теплоотводящей поверхности корпуса из-за высокого теплового сопротивления слоя диэлектрика печатной платы, а так же сложность герметизации светодиодных излучателей в предложенной конструкции светоизлучающего модуля. Перегрев светоизлучателей приводит к спаду светового потока и ускоренной деградации кристалла светодиода. Как следствие - сокращение срока службы. Нарушение герметичности приводит к попаданию влаги на токопроводящие поверхности, что приводит к их короткому замыканию и прекращению функционирования всего устройства.
Известен модуль светоизлучающего устройства, содержащий плату с источником света, пускорегулирующие элементы и корпус, выполненный в форме прямоугольного профиля с постоянным поперечным сечением по длине. Платы закреплены на торцевой поверхности, а на боковых сторонах выполнены ребра с взаимнокомплементарными пазами и фиксирующими выступами. (Патент на полезную модель №114505, МПК F21S 8/00, опубл. 27.03.2012 г.).
Недостатками данной модели являются:
ограниченность применения из-за сложной конструкции корпуса, ограниченной возможности теплоотвода, невозможности размещения в габаритах светильника согласующей и пускорегулирующей аппаратуры.
Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое устройство, является:
- увеличение срока службы светодиодов и источника питания за счет отсутствия их взаимного теплового воздействия;
- создание конструкции светодиодного светильника с хорошим конвекционным охлаждением светодиодов и высокой технологичностью сборки, установки и ремонта;
- создание модуля светоизлучающего устройства, позволяющего использовать его со светодиодными модулями различной мощности;
- создание на единой элементной базе светильников различной конфигурации.
В предлагаемой конструкции источник питания может располагаться в отдельном от корпуса-радиатора отсеке, который крепится к боковым ребрам корпуса-радиатора, имеющим самую низкую температуру среди всех частей радиатора. Взаимное тепловое воздействие светодиодов и источника питания нейтрализуется за счет того, что в разработанной конструкции отсутствует прямой контакт радиатора, на котором установлены светодиоды, с источником питания.
В предлагаемой конструкции устройства слой диэлектрика, на котором крепится светодиодный излучатель, имеет маленькую толщину и располагается исключительно под теплопроводящими проводниками. Это существенно снижает тепловое сопротивление. А в светодиодных матрицах вообще отсутствует слой диэлектрика, т.к. все кристаллы распаяны на керамической подложке, которая обладает более высокой теплопроводностью по сравнению с традиционной печатной платой. Герметизация светодиодных излучателей может обеспечиваться за счет дополнительных компонентов - линз, которыми дополнительно может комплектоваться модуль светоизлучающего устройства.
Хорошее конвекционное охлаждение светодиодов обеспечивается за счет отверстий в основании радиатора и формы корпуса-радиатора.
Высокая технологичность сборки обеспечивается минимальным количеством составных деталей (корпус-радиатор и светодиодный модуль) и их простейшими сборочными операциями с помощью винтовых соединений.
Конструкция модуля светоизлучающего устройства позволяет оптимально использовать корпус со светодиодными платами или матрицами различной мощности (до 300 Вт), для чего необходимо только выбрать длину корпуса (профиля с постоянным поперечным сечением по длине) с теплоотдачей, соответствующей тепловыделению применяемых источников света.
Различная конфигурация светильников обеспечивается различной длиной корпуса-радиатора (алюминиевого профиля).
Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель, заключается в создании модуля светоизлучающего устройства с высокоэффективным конвекционным охлаждением светодиодных модулей и высокой технологичностью сборки, установки и ремонта.
Для получения заявленного технического результата предлагается модуль светоизлучающего устройства, имеющий разъемную конструкцию, и состоящий из корпуса-радиатора (I) и светодиодного модуля (II), представляющего собой плату с напаянными светодиодами, как минимум одну (Фиг. 1), или светодиодную матрицу, как минимум одну (Фиг. 2).
Корпус-радиатор (I) выполнен в форме продольного профиля из теплопроводного материала (алюминия или его сплавов) с постоянным поперечным сечением по длине. Поперечное сечение профиля представляет собой несколько вертикально ориентированных ребер охлаждения (3) разной формы на широкой плоской площадке (основание радиатора (1). Площадка имеет утолщение в месте крепления светодиодной матрицы, предназначенное для быстрого и равномерного распределения тепла по корпусу.
Боковые стенки корпуса-радиатора (2), образующие внешний контур поперечного сечения профиля и несущие функцию опоры для источника питания, закруглены во внутрь и выполнены в виде нескольких граней. Ребра охлаждения в средней части поперечного сечения профиля имеют Г-образную форму и служат опорным/несущим элементом для узла консольного крепления (7).
Корпус-радиатор имеет сквозные отверстия (5) в площадке для крепления светодиодного модуля и в боковых стенках корпуса (6), служащие каналами для прокладки кабелей и способствующие лучшему охлаждению корпуса.
Условные обозначения:
1) Основание радиатора
2) Боковые стенки радиатора
3) Ребра охлаждения
4) Утолщение основания радиатора
5) Отверстие в боковой стенке
6) Отверстие в основании радиатора
7) Г-образные элементы консольного крепления
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами, на которых показаны примеры реализации предложенного устройства и корпус-радиатор. Эти материалы объясняют техническое решение, но не ограничивают объем защиты полезной модели.
Фиг. 1 - Модуль светоизлучающего устройства с платами с напаянными светодиодами
Фиг. 2 - Модуль светоизлучающего устройства со светодиодными матрицами
Фиг. 3 - Корпус-радиатор.
Форма корпуса-радиатора в виде продольного незамкнутого профиля позволяет технологично производить очистку профиля от загрязнения струей воды в случае, если модуль светоизлучающего устройства используется для уличных светильников.
Группа полезных моделей связана между собой настолько, что образует единый изобретательский замысел.
Полезные модели: Модуль светоизлучающего устройства (устройство в целом);
Корпус-радиатор модуля светоизлучающего устройства (часть целого) содержат совокупность существенных признаков, необходимую и достаточную для достижения указанных технических результатов его использования.
Из уровня техники не известны технические решения с заявленными совокупностями существенных признаков независимых пунктов формулы группы полезных моделей, что подтверждает соответствие группы полезных моделей условию патентоспособности - новизна.