СВЕТИЛЬНИК СВЕТОДИОДНЫЙ

Полезная модель относится к области светотехники, в частности к долговечным осветительным устройствам с использованием полупроводниковых устройств (светодиодов), и корпуса-радиатора в качестве несущего элемента, и может быть использована для промышленного освещения.
Известен светильник (патент № 150257, МПК F21S13/02, опубл. 10.02.2015), содержащий основание коробчатого типа, снабженное с одной стороны группой параллельных друг другу ребер охлаждения, крышкой с, по меньшей мере, одним отверстием на стороне противоположной группе ребер охлаждения и, по меньшей мере, одной светодиодной платой, расположенной в отверстии крышки, с установленными на ней, по меньшей мере, одним светодиодным элементом, светопропускающим элементом и одним оптическим элементом, блок питания, связанный со светодиодной платой, и, по меньшей мере, один поворотный кронштейн, подсоединенный к основанию и выполненный с фиксатором положения и с возможностью поворота относительно основания, причем светопропускающий элемент выполнен из поликарбоната, блок питания выполнен в виде отдельного уплощенного прямоугольного короба, прикрепленного с внешней стороны к ребрам охлаждения на основании, причем внутри короба блока питания расположен блок управления светильником и источник питания, связанный со светодиодной платой, стабилизатор и предохранитель.
Известен светодиодный светильник (патент № 150935, МПК F21S13/00, опубл. 10.03.2015), содержащий оребренный корпус из теплопроводного материала с установленными в нем защитной оптически прозрачной панелью, блоком питания и, по крайней мере, двумя светодиодными линейками, закрепленными в образованных на внутренней поверхности основания корпуса пазах, причем блок питания размещен на внутренней поверхности основания корпуса.
Известен светодиодный светильник (патент № 120190, МПК F21S13/00, опубл. 10.09.2012), ближайший по технической сущности и принятый за прототип, содержащий корпус-радиатор с источниками света, блок питания и узел крепления, причем известный светильник имеет разъемную модульную конструкцию, соединенную крепежными элементами, при этом верхняя часть корпуса-радиатора выполнена в виде вертикально ориентированных ребер, имеющих дугообразную форму, а нижняя часть выполнена в виде широкой плоской площадки, на которой крепятся печатные алюминиевые платы с блоками светодиодов, при этом светодиоды смонтированы на внешней торцевой поверхности корпуса и закрыты снаружи от воздействия окружающей среды линзой-рассеивателем, закрывающей только источники света.
Однако конструкции известных устройств не предусматривают возможность оперативного их ремонта непосредственно на месте их установки без полного демонтажа.
Техническая проблема заключается в создании светильника светодиодного модульной конструкции, обладающей высокой технологичностью легкостью, простотой сборки и разборки, установки и ремонта, при этом обладающего надежной и прочной конструкцией.
Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель, заключается в улучшении условий теплоотвода с поверхности драйвера и корпуса.
Увеличение отвода тепла с поверхности драйвера достигается за счет надежного теплового контакта между поверхностями теплообмена драйвера и корпуса, а также за счет высокоэффективного конвекционного охлаждения светодиодов, что происходит за счет ребристого корпуса, имеющего полусферическую площадь поверхности.
При этом повышается яркость и дальность светового потока, необходимого для освещения больших помещений.
Дополнительно достигается увеличение срока службы светодиодов и блока питания за счет повышения теплоотдачи внешней поверхности корпуса вследствие монолитной установки драйвера и печатной платы со светодиодами в корпусе-радиаторе. Соответственно все тепло распределяется равномерно на всю площадь корпуса.
Также светильник обладает повышенной прочностью и надежностью модульной конструкции за счет единого корпуса-радиатора и защитного экрана. За счет модульной конструкции достигается простота и оперативность сборки и разборки светильника.
Заявляемое устройство поясняется на фигурах:
фиг. 1 - общий вид;
фиг. 2 - вид сбоку;
фиг. 3 - вид Б фиг. 2 (вид сверху);
фиг. 4 - вид А-А фиг. 2 (продольный разрез);
фиг. 5 - вид В фиг. 4.
Заявляемое устройство состоит из следующих элементов:
1 - печатная плата со светодиодами;
2 - оптический блок (цельная оптика в виде сборки линз);
3 - защитный экран (закаленное стекло);
4 - корпус-радиатор;
5 - уплотнитель для герметизации;
6 - прижимное кольцо;
7 - подложка для драйвера;
8 - драйвер (блок управления);
9 - контровочные винты;
10 - компаунд;
11 - кольцо подвеса.
Заявляемый светильник светодиодный показан на фиг.1 в разборе и рассматривается ориентированным основанием вверх, а своей сферической поверхностью вниз и содержит корпус-радиатор 4, выполненный из теплопроводящего материала, с источниками света, узел крепления к потолку помещений, причем имеет разъемную модульную конструкцию, соединенную крепежными элементами.
В качестве источников света используются полупроводниковые устройства (светодиоды).
Корпус-радиатор 4 служит основным несущим элементом светильника, а также радиатором охлаждения для печатной платы 1 со светодиодами, и драйвера 8.
Корпус-радиатор 4 представляет собой единую литую деталь в виде полусферы. При этом вся сферическая поверхность корпуса-радиатора 4 образована из вертикально ориентированных ребер охлаждения (радиаторных ребер) в виде пластин, имеющих дугообразную форму, и параллельных друг другу. Следует понимать, что дугообразная форма ребер охлаждения является предпочтительной для наиболее равномерного рассеивания тепла, при этом ребра охлаждения могут быть выполнены в виде пластин разной формы, например, прямоугольной, трапециевидной, треугольной, многоугольной на виде сбоку и любой другой искривленной формы.
При этом через центр корпуса-радиатора 4 проходит дополнительное ребро, перпендикулярное остальным параллельным друг другу ребрам, что придает необходимую прочность всей конструкции.
При этом толщина каждого ребра плавно уменьшается от основания к краю, дальнему от основания корпуса-радиатора 4.
Форма светильника основана на форме корпуса-радиатора 4.
Расположение радиаторных ребер по всей внешней сферической поверхности корпуса-радиатора 4 обеспечивает эффективный теплоотвод от драйвера 8 и охлаждение всего светильника.
Такое геометрическое выполнение и расположение радиаторных ребер позволяет обеспечить максимально эффективное охлаждение светодиодов естественным обдувом воздуха, тем самым увеличивая продолжительность работы светильника и срок его службы.
При этом корпус-радиатор 4 имеет нижнее основание в виде круглой плоской площадки, на которой крепится печатная плата 1 со светодиодами.
В центре основания расположена специально отведенная ниша для установки в нее драйвера 8, представляющего собой блок управления.
Предварительно драйвер 8 устанавливается на подложку 7 из пленки. Провода от драйвера 8 выводятся из корпуса-радиатора 4 для подключения к внешнему источнику питания.
При этом корпус-радиатор 4 имеет сквозные отверстия для выводов проводов от драйвера к внешнему источнику питания.
Электрический контакт драйвера 8 со светодиодами на печатной плате 1 и с питающей электросетью осуществляется через провода, соединенные путем припайки.
После установки драйвера 8 в корпус-радиатор 4 ниша заливается компаундом. При этом драйвер 8 оказывается полностью утопленным во внутреннее пространство корпуса-радиатора 4 и изолирован от соприкосновения с оптическим блоком 2 со светодиодами.
При мощности светильника более 100W тепло от светодиодов может интенсивно передаваться на драйвер 8, что приведет к его нежелательному нагреву. Для исключения этого драйвер 8 изолирован от соприкосновения с печатной платой 1 со светодиодами путем отведения в специальную нишу.
При этом драйвер 8 надежно фиксируется и герметизируется внутри корпуса-радиатора 4 посредством заливки компаунда.
За счет заливки драйвера 8 компаундом 10, происходит равномерное распределение тепла от драйвера 8 по всему корпусу-радиатору 4, т.к. место соприкосновения драйвера 4 с компаундом 6 и корпусом-радиатором 4 становится монолитным.
В процессе сборки светильник рассматривается ориентированным своей сферической поверхностью вниз, которая при эксплуатации направлена вверх, т.е. сборка светильника происходит последовательно снизу-вверх: драйвер-плата-оптика-стекло.
Сверху на основание корпуса-радиатора 4 устанавливаются печатная плата 1 со светодиодами, затем – оптический блок 2, представляющий собой цельную оптику в виде сборки линз.
Оптический блок 2 выполнен в виде сборки линз для формирования кривой силы света (КСС), который, в свою очередь, закрывается защитным экраном 3.
В светильнике светодиодном используются светодиодные модули, инвертированные во внутреннюю полость корпуса-радиатора 4.
На печатную плату 1 со светодиодами устанавливается оптический блок 2 для создания КСС. Оптические блоки 2 могут иметь любой угол рассеивания и быть любых размеров. Оптические блоки 2 могут быть концентрированными и глубокими.
В альтернативном варианте выполнения светильник не содержит оптический блок 2. В таком случае светильник имеет косинусный вид рассеивания, т.е. рассеивание света происходит за счет естественного свечения источников света (светодиодов).
В таком случае порядок сборки светильника следующий: корпус-радиатор 4, драйвер 8, печатная плата 1 со светодиодами, уплотнитель для герметизации 5, защитный экран (закаленное стекло) 3, прижимное кольцо 6.
Внутрь полости корпуса-радиатора 4, за светодиодными модулями встраивается электрическая схема (инвертор).
Светодиоды могут быть установлены на печатной плате 1 в виде модулей, каждый из которых содержит набор светодиодов. Количество светодиодных модулей может быть любое, причем установлены они могут быть в любых соотношениях при любом количестве рядов.
Светильник содержит электрические выводы или разъемы для подключения к сети, инвертору, источнику питания или иметь иной ввод потребления электроэнергии.
Печатная плата 1 и оптический блок 2 закрепляются с внутренней стороны корпуса-радиатора 4 с помощью крепежных элементов, преимущественно, винтов.
В альтернативном варианте выполнения, печатная плата 1 и оптический блок 2 последовательно вкручиваются в полость корпуса-радиатора 4 посредством нарезанной по их внешним радиусам резьбы.
Затем в канал, образованный по периметру основания корпуса-радиатора 4, по краям прилегания защитного экрана 3 устанавливается уплотнитель 5 для герметизации, сверху на который устанавливается защитный экран 3.
В качестве защитного экрана 3 используется боросиликатное закаленное стекло, которое с помощью прижимного кольца 6 и винтов закрепляется с внутренней стороны корпуса-радиатора 4 над печатной платой 1.
В альтернативном варианте выполнения, защитный экран 3 фиксируется прижимным кольцом 6 путем его накручивания на корпус-радиатор 4.
Прижимное кольцо 6 для более надежного удерживания защитного экрана 3 содержит расположенные по его периметру клипсы (зажимы), преимущественно, в количестве шести.
Корпус-радиатор 4 выполнен цельнолитым из сплава алюминия с полимерным покрытием. Печатная плата 1 преимущественно выполнена из алюминия.
На прижимном кольце 6 и на корпусе-радиаторе 4 нарезана резьба М250.
Прижимное кольцо 6 фиксируется к корпусу-радиатору 4 двумя контровочными винтами 9.
Фиксирование контровочными винтами 9 предотвращает произвольное выкручивание прижимного кольца 6, что также повышает надежность сборки модульной конструкции светильника.
Модульные блоки светильника расположены и зафиксированы с возможностью полного их отсоединения от корпуса-радиатора 4.
Светодиоды на печатной плате 1 охлаждаются за счет выполнения поверхности корпуса-радиатора 4 ребристой.
Светильник устанавливается и фиксируется на потолке торговых центров и других промышленных помещений посредством узла крепления, в качестве которого используется кольцо подвеса 11.
Кольцо подвеса 11 закреплено вертикально в центральной верхней точке сферической поверхности корпуса-радиатора 4 на специальной плоской прямоугольной площадке, образованной в верхней части сферической поверхности корпуса-радиатора 4.
Площадка является частью элемента, образующего нишу для драйвера 8, и утопленного в корпус-радиатор 4 и предназначен для лучшей теплоотдачи от инвертора, а также упрочнения конструкции светильника с целью закрепления его к потолку с помощью кольца подвеса 11.
Главным преимуществом при сборке/разборке, ремонте светильника, является то, что оптический блок 2 и печатная плата 1 легко отсоединяются от корпуса-радиатора 1 путем откручивания прижимного кольца 6 с помощью резьбы (даже при работающем светильнике).
Также сам светильник легко подвешивается и снимается с помощью кольца подвеса 11.
Светильник светодиодный является компактным, удобным в эксплуатации, позволяет увеличить яркость светооптического блока, упростить монтаж за счет сниженной массы конструкции и увеличить за счет герметичности его долговечность, может быть использован как в сухих помещениях, так и в помещениях с повышенной влажностью.
Драйвер 8 выполнен компактной формы, не содержит коробку для платы драйвера.
Светильник светодиодный обладает мощностью от 50 до 230 Вт, может применяться для освещения закрытых помещений различного функционального назначения, в частности, торговых центров, развлекательных площадок, закрытых спортивных стадионов, складских, торговых, производственных помещений.
Светильник позволяет создавать равномерное контрастное освещение, максимально комфортное для проведения различных мероприятий.
Вес светильника составляет от 3 до 9,5 кг, что делает светильник одним из наиболее легких, при этом мощных промышленных светильников.
Заявляемый светильник светодиодный имеет следующие преимущества:
снижение массогабаритных параметров светильника (компактность);
легкость и оперативность установки, разборки и ремонта светильника;
повышение теплоотдачи за счет расположения охлаждающих ребер по всей внешней поверхности корпуса светильника, как следствие, повышение времени работы светильника;
равномерное распределение светового потока при увеличении его мощности;
повышение взрывозащищенности светильника за счет герметизации драйвера 8 от агрессивного воздействия среды заливкой всего драйвера 8 компаундом 10 (исключается возможность искрения или нагрева драйвера, как следствие воспламенения взрывоопасной атмосферы за счет заливки компаундом, что особенно важно в местах массового скопления людей);
обеспечение вандалоустойчивости светильника за счет герметизации драйвера 8 заливкой компаундом 10, при этом дополнительно корпус-радиатор 4 светильника служит жесткой оболочкой;
Достигается повышение эксплуатационных характеристик светильника за счет исключения перегрева печатной платы 1, улучшения температурного режима работы светодиодов, повышения эффективности отвода тепла от печатной платы 1.
Более эффективное охлаждение светового блока позволяет устанавливать более мощные светодиоды, тем самым обеспечивая более мощный световой поток и яркость освещения.
Достигается повышение технологичности фиксации модульных блоков в корпусе-радиаторе 4, что упрощает и ускоряет сборку светодиодного светильника.
Наличие и конфигурация радиаторных ребер позволяет увеличить жесткость конструкции.
Геометрическая форма радиаторных ребер рассчитана таким образом, чтобы минимизировать массово-габаритные характеристики при установленной мощности.
Достоинствами заявленного устройства является эргономичность и простота конструкции, удобство установки, сниженный вес, компактность, максимальная светоотдача при сниженном потреблении мощности.
Заявляемая полезная модель может быть использована для внутреннего освещения промышленных помещений.
Устройство может быть изготовлено в условиях отечественной промышленности, с использованием известных технологических процессов и стандартного оборудования.