СВЕТОДИОДНАЯ ЛАМПА

Полезная модель относится к области светотехники, в частности к осветительным приборам и предназначена преимущественно для использования в производственных светильниках широкого применения, в частности в светильниках для освещения производственных помещений, улиц, дорог, автомагистралей, площадей, дворовых территорий и т.д.
Уровень техники
В последнее время широкое распространение получили световые приборы на светодиодах, которые имеют высокую степень защиты от воздействия окружающей среды и предназначены для эксплуатации в открытом пространстве, например, для уличного освещения населенных пунктов и дорог. 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 безинерционность делает светодиоды незаменимыми в случаях, когда необходимо высокое быстродействие. Сверхминиатюрность и встроенное светораспределение определяют другие, не менее важные достоинства светильника на светодиодах - компактность, вес, плоскость и удобство в установке.
Известен «Светильник уличный светодиодный», представляющий собой светильник, закрепленный на опоре, и содержащий корпус с источником света, установленным внутри корпуса, и блок питания, при этом вся поверхность корпуса является охлаждающим радиатором, выполненным в виде пластин оребрения, установленных с трех сторон по периметру корпуса. Источник света выполнен в виде светодиодного модуля (см. пат. РФ на полезную модель №83587, МПК F21S 13/10 (2006.01), опубл. 10.06.2009).
Недостатком известного уличного светодиодного светильника является его жесткое крепление на опоре, что не позволяет делать его быструю замену, в случае если источник света перегорит или будет поврежден. Поскольку светодиодный модуль покрыт защищающей, оптически прозрачной эпоксидной смолой, он является неремонтопригодным при выходе из строя линейки светодиодного модуля.
Известна «Светодиодная лампа», (аналог), включающая печатную плату со светодиодами, модуль светодиодного излучателя, радиатор, полый цилиндрический корпус с электронным блоком, содержащим систему управления с управляющим элементом, преобразователем напряжения и элементами, стабилизирующими ток контактную систему, связывающую через электронный блок источник внешнего напряжения с печатной платой со светодиодами, отличающаяся тем, что на печатной плате рядом со светодиодами установлен датчик температуры, связанный с управляющим элементом системы управления, на радиаторе неподвижно установлен прозрачный рассеиватель, закрывающий сверху печатную плату со светодиодами. Контактная система светодиодной лампы выполнена с цоколем (см. пат. РФ на полезную модель №80285, МПК H01L 33/00 (2006.01), опубл. 27.01.2009).
Недостатком такой конструкции светодиодной лампы являются низкие эксплуатационные характеристики светодиодной лампы: необходимость в большом теплорассеивающем радиаторе, небольшая мощность излучения светодиодного модуля, неремонтопригодность и, как следствие, недолговечность работы.
Задача, положенная в основу настоящей полезной модели, заключается в создании светодиодной лампы с малым потреблением электроэнергии, повышенными светотехническими параметрами и эксплуатационными характеристиками, с высоким коэффициентом использования мощности (cos φ>0,97) и малым пусковым током.
Техническим результатом при ее использовании является уменьшение нагрева лампы при сохранении технических параметров (светового потока, срока службы), хорошая ремонтопригодность, возможность направлять световой поток в заданном направлении и его 100% использование. Увеличение КПД источника света и снижение нагрузок на электрические сети.
Указанный технический результат, достигаемый при осуществлении настоящей полезной модели, заключается в улучшении условий охлаждения источников света и расширении функциональных возможностей и потребительских качеств за счет использования мощных высокоэффективных светодиодов, преобразователя электрического тока с функцией корректора мощности (cos φ>0,97), а также благодаря использованию оригинальной системы крепления корпуса преобразователя электрического тока к панели-радиатору, что позволяет примененять светодиодную лампу в стандартных светильниках без изменения их конструкции.
Задача, положенная в основу настоящей полезной модели, с достижением технического результата, решается тем, что источник света закреплен на панели-радиаторе, задняя поверхность которой выполнена ребристой и является охлаждающим радиатором; источник света выполнен в виде светодиодного модуля, в котором светоизлучающие элементы объединены, по меньшей мере, в несколько параллельных линеек и содержат от 12 до 32 (и более) последовательно соединенных мощных светодиодов, при этом каждый из светодиодов крепится за счет пайки контактных площадок к контактам печатной платы. Печатная плата изготовлена на металлической пластине из алюминия, которая для улучшения теплоотвода от светодиодного модуля жестко закреплена на панели-радиаторе через теплопроводящую пасту с высокой степенью теплопроводности.
На печатной плате со светодиодами установлен термодатчик (терморезистор), который позволяет защитить светодиодный модуль от перегрева и выхода его из стоя.
Светодиодный модуль защищен оптической линзой, выполненной из оптически-прозрачного полимера (оптический поликарбонат), которая крепится к панели-радиатору через герметичную температуре - и влагостойкую прокладку из силиконового герметика и винтов. Форма защитной оптической линзы позволяет фокусировать световой поток в заданном направлении и геометрии и эффективно его распределять по освещаемой поверхности. Использование в качестве внешней защиты светодиодов защитной линзы позволяет исключить механическое повреждение светодиодов, запыление и обеспечивает полную пылевлагозащиту излучающего светодиодного модуля.
Конструкция оптической линзы выбрана таким образом, чтобы равномерно распределить световой поток и обеспечить освещение определенной поверхности, в т.ч. и в виде прямоугольника с заданным соотношением сторон.
Выполнение источника света в виде светодиодного модуля, в котором светоизлучающие элементы объединены, по меньшей мере, в три (и более) параллельные линейки последовательно соединенных светодиодов, обеспечивает равномерную освещенность и высокую надежность.
Выходные цепи преобразователя гальванически развязаны от питающей сети, что обеспечивает отсутствие опасных уровней напряжения на корпусе лампы даже в случае случайного замыкания питания светодиодного модуля на корпус.
Стабилизация преобразователя выполнена по току, протекающему через светодиодный модуль. В преобразователе реализованы защиты от короткого замыкания, обрыва нагрузки и перегрева светодиодного модуля.
Сущность полезной модели раскрывается следующими рисунками:
Фиг.1 - общий вид светодиодной лампы
Фиг.2 - вид сверху
Фиг.3 - вид сбоку
Фиг.4 - вид спереди
Фиг.5 - блок светодиодов с оптической линзой
Светодиодная лампа выполнена в виде двухмодульной разъемной конструкции и содержит один (или несколько 1) светодиодных модулей с защитной линзой 1, панель-радиатор 2, преобразователь электрического тока со стабилизатором 3, узел крепления 4 преобразователя электрического тока к панели-радиатору, гибкий электрический кабель 5, цоколь лампы 6 (контактная система).
Светодиодный модуль (фиг.5) состоит из следующих элементов: светодиоды (7), термодатчик (8), оптическая линза (9), печатная плата (10).
Панель-радиатор 2 изготовлена из алюминия методом экструзии под давлением и имеет с задней стороны ребристую поверхность для увеличения площади охлаждающей поверхности, на которой также закреплен узел крепления 4 преобразователя электрического тока к панели-радиатору. Передняя сторона панели-радиатора выполнена ровной с выфрезерованным углублением, предназначенным для установки в нее светодиодного модуля 1 с защитной оптической линзой. На панели-радиаторе может располагаться один (или несколько) светодиодных модулей.
Узел крепления преобразователя электрического тока представляет собой одну скобу (или несколько) п-образной формы, выполненные из упругой нержавеющей стали и позволяющие прочно фиксировать и удерживать на панели-радиаторе преобразователь электрического тока.
Преобразователь электрического тока 3 изготовлен из алюминия или ударопрочного пластика, имеет цилиндрическую форму и включает в себя:
- сетевой фильтр электромагнитных помех,
- высокочастотный преобразователь с функцией корректора мощности,
- стабилизатор тока с функциями защиты от короткого замыкания, обрыва и перегрева светодиодов светодиодного модуля.
Преобразователь имеет модификацию, в которой реализована функция снижения уровня мощности на 20-70% от номинальной путем подачи модулированного электрического сигнала по питающим проводникам.
Панель-радиатор со светодиодным модулем и преобразователь электрического тока соединены гибким электрическим кабелем 5. На внешнем конце преобразователя тока расположен цоколь лампы 6, выполненный с ним как единый блок. Цоколь лампы имеет унифицированный размер, позволяющий использовать светодиодную лампу в различных конструкциях светильников.
Контактная система светодиодной лампы имеет два варианта исполнения. Вместо цоколя в лампе может быть предусмотрен кабель (или кабель с вилкой), позволяющий подключать лампу непосредственно к источнику электропитания.
Гибкий электрический кабель имеет достаточную длину, чтобы преобразователь электрического тока 3 можно было закреплять на панели-радиаторе без натяжения и вынимать его в случае необходимости. Способ крепления преобразователя электрического тока при помощи скоб позволяет ориентировать светодиодный модуль в нужной плоскости и управлять направлением освещения.
Светодиодный модуль 1 содержит как минимум 12 светодиодов, соединенных последовательно и размещенных на печатной плате с основой из алюминия. Такое соединение светодиодов на плате обусловлено необходимостью снижения тока проходящего через питающие провода и дорожки печатной платы, а, следовательно, уменьшить их сечение.
Нами разработана двухмодульная конструкция лампы, которая позволяет оперативно производить замену лампы в светильнике путем ввертывания цоколя преобразователя тока в патрон светильника и фиксации на нем в заданной ориентации панели-радиатора со светодиодным модулем.
Из-за бросков напряжения, неизбежно возникающих в протяженных линиях электропитания, наиболее уязвимой частью светодиодных ламп является преобразователь тока, который обладает высокой ремонтопригодностью. Такая конструкция лампы позволяет продлить срок службы с минимальными затратами на ее обслуживание и восстановление.
Все металлические детали светодиодной лампы покрыты антикоррозионными покрытиями, железные - высокотемпературной порошковой эмалью, алюминиевые - химическим анодированием, крепежные элементы светодиодной лампы изготовлены из нержавеющей стали.