СВЕТИЛЬНИК СВЕТОДИОДНЫЙ

Полезная модель относится к области светотехники, а именно к осветительным устройствам со светодиодными источниками света, и применяется для освещения производственных, складских, торговых помещений.
Известен радиатор для светодиодной лампы (патент № 111247, МПК F21S8/00, опубл. 10.12.2011), содержащий корпус, на внешней боковой поверхности которого расположены продольно ориентированные ребра, при этом в теле ребра выполнен, по меньшей мере, один сквозной канал для прохода воздуха, причем сквозной канал выполнен в виде сквозной прорези, проходящей поперек ребра на всю его толщину, в случае, когда ребра имеют в поперечном сечении дугообразный профиль, ребра располагаются на боковой поверхности радиатора с закруткой, благодаря чему в вертикальном положении радиатора обеспечивается турбулентное движение восходящего потока воздуха в зазорах между ребрами, что улучшает условия теплоотвода.
Известен светодиодный светильник (патент № 159965, МПК F21S8/00, опубл. 27.02.2016), содержащий радиаторные пластины, образующие теплораспределительную поверхность и светодиодный модуль, причем радиаторные пластины соединены между собой посредством установки в верхнее и нижнее позиционные кольца и посредством нижнего выступа зафиксированы в пазах фиксирующего кольца, нижняя сторона каждой радиаторной пластины выполнена со скосом и отогнута под прямым углом, а внешняя сторона радиаторных пластин имеет выпукло-вогнутый контур, на отогнутые части радиаторных пластин установлен светодиодный модуль, при этом нижнее позиционное кольцо и фиксирующее кольцо соединены друг с другом крепежными элементами, а верхнее позиционное кольцо соединено с основанием кронштейна.
Известен светодиодный светильник (патент № 158660, МПК F21S4/00, F21V29/00, F21S13/00, F21Y101/00, F21W131/00, опубл. 20.01.2016), ближайший по технической сущности и принятый за прототип, содержащий основание-радиатор, источник питания, а также, по меньшей мере, один светодиодный модуль, прикрепленный к внутренней поверхности основания-радиатора, причем он дополнительно снабжен каркасной рамой, а основание-радиатор выполнено в виде пластины-основания, из листового металла, на внешней поверхности которого параллельно друг другу установлены вертикально ориентированные ламели, выполненные в виде изогнутых под углом тонкостенных пластин, при этом отгибаемая часть служит для крепления к основанию, а торцевая часть снабжена конвекционными отверстиями, источник питания установлен на приварные втулки основания, обеспечивающие наличие воздушного зазора между основанием и источником питания, в основании установлены клапан стабилизации давления и кабельный ввод, а светодиодный модуль закрыт защитным стеклом, при этом защитное стекло и основание соединены посредством каркасной рамы и крепежных элементов, на торцевых частях каркасной рамы закреплен кронштейн.
Техническая проблема заключается в создании светильника светодиодного с высокой теплоотдачей при одновременном повышении жёсткости конструкции.
Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель, заключается в повышении эффективности теплоотвода, как следствие, в повышении эффективности работы светильника.
При этом повышается яркость и дальность светового потока, необходимого для освещения больших пространств, достигается увеличение срока службы светильника.
Кроме того, заявляемый светильник обладает повышенной прочностью и надёжностью конструкции, как следствие, долговечностью работы.
Кроме того, достигается снижение материалоёмкости и габаритов светильника, а также снижение трудоёмкости изготовления, сборки и разборки светильника, как следствие, повышение ремонтопригодности.
Технический результат достигается за счёт исполнения корпуса светильника с ламелями на его внешней поверхности, имеющими в поперечном сечении дугообразный профиль, что позволяет увеличивать их площадь и, соответственно, увеличивается площадь теплоотдачи корпуса без увеличения его габаритных размеров. При этом ламели располагаются на внешней поверхности корпуса с закруткой, благодаря чему в рабочем положении подвешенного светильника обеспечивается турбулентное движение восходящего потока воздуха в зазорах между ламелями, что улучшает условия теплоотвода.
Также дополнительно достигается улучшение условий теплоотвода от источника питания и источника света за счёт надёжного теплового контакта между поверхностями теплообмена источника питания и корпуса.
Также достигается высокоэффективное конвекционное охлаждение светодиодов, за счёт наличия и расположения ламелей на корпусе светильника.
При этом повышение прочности и надёжности достигаются за счёт компактного размещения источника света внутри корпуса, а источника питания – на его внешней поверхности, и прочного взаимного соединения.
Заявляемое устройство поясняется на фигурах:
фиг. 1 – общий вид светильника в разборе;
фиг. 2 – вид сбоку светильника;
фиг. 3 – вид в разрезе А-А фигуры 2;
фиг. 4 – вид сверху светильника;
фиг. 5 – вид С-С фигуры 4.
Заявляемое устройство состоит из следующих элементов:
1 – светодиодный модуль;
2 – корпус;
3 – сборка линз;
4 – уплотнитель;
5 – рым-болт;
6 – герметичный кабельный ввод;
7 – источник питания;
8 – клапан выравнивания давления;
9 – кольцевая прорезь.
Светильник имеет конструкцию в виде тела вращения, выполненного на основе двух основных формообразующих деталей: корпус 2, выполненный в виде основания-радиатора, и источник питания 7.
Корпус 2 служит основным опорным элементом светильника, на который устанавливаются остальные его составляющие: источник питания 7 и источник света, в качестве которого используется светодиодный модуль 1.
Корпус 2 имеет полусферическую форму, образованную из вертикально ориентированных радиаторных рёбер – ламелей, расположенных на его внешней поверхности, веерно от центра корпуса 2 к периферии, и выполненных в виде пластин, имеющих изогнутую дугообразную форму.
Дугообразная форма ламелей образована за счёт плавного углового изгиба ламелей (фиг. 5), благодаря которому ламели позволяют наиболее равномерно рассеивать тепло.
Каждая ламель выполнена в виде тонкостенной пластины с плавным уменьшением высоты от основания корпуса 2 к периферии, и резким скосом к краю светильника.
Кроме того, ламели выполнены с переменной толщиной, плавно увеличивающейся к периферии светильника.
За счёт выполнения ламелей изогнутой, криволинейной формы происходит закручивание горячего воздуха, поступающего от светодиодного модуля 1 (платы со светодиодами).
Такое геометрическое выполнение и расположение ламелей по всей внешней поверхности корпуса 2 обеспечивают эффективный теплоотвод от источника питания 7 и охлаждение всего светильника естественным обдувом воздуха, тем самым увеличивая продолжительность работы светильника и срок его службы.
Кроме того, каждые две соседниеламели, расположенные со стороны периферии корпуса 2, объединены попарно в единую ламель, расположенную со стороны основания корпуса 2. При этом каждая объединённая пара ламелей расположена через одну ламель. Таким образом, количество ламелей вдоль периферии корпуса 2 превышает их количество со стороны основания корпуса 2. Такая конфигурация ламелей позволяет дополнительно повысить прочностные свойства корпуса 2 при снижении трудоёмкости и материала изготовления, и без снижения теплоотводящих свойств.
На внешней поверхности корпуса 2 вдоль всей периферии светильника, непосредственно под местом углового скоса ламелей выполнена единая сквозная кольцевая прорезь 9 (фиг. 4).
Скошенные края ламелей, выполненные с максимально допустимой толщиной, удерживают кольцевую часть корпуса 2, которая выходит за пределы кольцевой прорези 9, образуя внешний диаметр светильника.
Указанная кольцевая часть корпуса 2 представляет собой соединение двух кольцеобразных элементов, образующих между собой угол, который в частном случае представляет собой прямой угол, или тупой угол.
Данная конструкция корпуса позволяет дополнительно увеличить площадь ламелей, тем самым увеличивая всю поверхность теплоотвода.
Кроме того, скошенный край ламелей формирует наклонную поверхность периферийной части светильника, которая, в свою очередь, образует воронкообразную часть корпуса 2.
Воронкообразная часть корпуса 2, образованная ламелями, выступает за пределы плоскости сборки линз 3, что влияет на турбулизацию воздуха.
Воронкообразная часть корпуса 2 в процессе работы светильника направляет потоки воздуха на ламели, которые принимают воздух и проводят его вдоль своей дугообразной поверхности, тем самым закручивая их, и создавая эффект турбины. Кроме того, воздух, проходя всю траекторию, соприкасается с максимальной площадью ламели, тем самым, увеличивается общая площадь теплоотдачи.
Воронкообразная часть корпуса 2 образует угол подачи потока воздуха, позволяющий воздуху при входе через кольцевую полость 9 проходить по всей дугообразной поверхности ламели, создавая турбулентное движение воздуха при работе светильника.
На корпусе 2 дополнительно расположены цилиндрические втулки – бобышки, которые могут быть выполнены отдельными или за одно целое с ламелями. Втулки служат площадкой для установки источника питания 7. При этом данные втулки обеспечивают дополнительную жёсткость ламелей и прочность корпуса 2.
Предпочтительно, корпус 2, включая ламели и втулки, выполнен цельнолитым из ударопрочного теплопроводящего материала, в частности, из сплава алюминия, посредством литья под давлением, и служит основными несущим элементом светильника.
Сверху на указанные втулки корпуса 2 установлен источник питания 7, который представляет собой источник стабилизированного тока для питания светодиодного модуля 1, и может быть разным по размеру и модификации.
Источник питания 7 установлен в герметичный корпус-радиатор цилиндрической, либо иной формы, и залит компаундом для герметичной фиксации в собственном корпусе.
Источник питания 7 фиксируется к корпусу 2 светильника посредством закручивания винтов в резьбовые отверстия во втулках. При этом втулки обеспечивают наличие воздушного зазора между корпусом 2 и источником питания 7, таким образом, источник питания 7 (драйвер) находится на расстоянии от корпуса 2, и не примыкает непосредственно к корпусу 2, т.е. не находится с ним в плотном тепловом контакте. За счёт вынесения источника питания 7 на расстояние от корпуса 2 достигается эффективная теплоотдача от источника питания 7.
С внутренней стороны корпуса 2 установлен светодиодный модуль 1, представляющий собой сборку из печатной платы с напаянными на неё светодиодами, и крепится к корпусу 2 с помощью винтов.
На светодиодный модуль 1 устанавливается сборка линз 3, которая представляет собой оптическую деталь, или мультилинзу. Сборка линз 3 изготавливается посредством литья под давлением, крепится к корпусу 2 с помощью винтов.
Светодиодный модуль 1 также плотно прилегает к корпусу 2 и имеет собственный радиатор.
При этом светодиодный модуль 1 содержит собственный радиатор, а источник питания 7 – свой.
Для герметичного ввода кабеля от источника питания 7 к светодиодному модулю 1 используется герметичный кабельный ввод 6, который устанавливается в корпус 2 посредством резьбового соединения.
Для герметизации светодиодного модуля 1 используется уплотнитель 4, который представляет собой деталь низкой твёрдости (например, из силиконовой резины), и устанавливается между корпусом 2 и сборкой линз 3.
Светильник устанавливается и фиксируется к тросу или другой светотехнической арматуре для подвеса к потолку помещения посредством рым-болта 5.
Рым-болт 5 представляет собой фиксирующий кольцеобразный элемент, служащий для крепления светильника к внешней арматуре, и устанавливается в корпус источника питания 7 посредством резьбового соединения.
В корпусе 2 установлен клапан 8 выравнивания давления, способный пропускать молекулы газа и задерживать молекулы жидкости. Клапан 8 выравнивания давления служит для выравнивания разности давления, которое неизбежно образуется между окружающей средой и герметичным светодиодным отсеком светильника в процессе его работы. Благодаря описанному исполнению клапана исключается возможность проникновения жидкости через уплотнитель 4. Клапан 8 выравнивания давления устанавливается в корпус 2 через резьбовое соединение и содержит в себе мембрану, которая не пропускает молекулы воды, но пропускает воздух, что предотвращает запотевание светильника.
Дополнительно, корпус 2 вдоль нижнего своего края по всему диаметру содержит ряд опорных трапециевидных выступов для установки светильника в нерабочем его состоянии на какую-либо поверхность, для исключения повреждения поверхности сборки линз (например, от царапин).
При этом указанные выступы служат дополнительным радиатором светильника.
Форма и конструкция корпуса 2 светильника спроектированы так, что минимизирован такой негативный процесс, как оседание пыли на корпус 2 светильника в процессе его работы. Это достигается путём минимизации площади горизонтальных поверхностей и глубоких полостей, труднодоступных для естественных потоков воздуха.
Дополнительно на боковой стороне корпуса 2 может быть выполнена площадка для нанесения информации о светильнике, либо установки шильдика с такой информацией.
Светодиодный светильник работает следующим образом.
Закрепляют светильник на опоре/тросе в рабочем положении, используя рым-болт 5.
При подключении светильника к электросети, источник питания 7 подает напряжение на светодиоды светодиодного модуля 1, которые начинают излучать свет, освещая окружающее пространство.
При этом происходит выделение тепла, которое равномерно распределяется по всей площади корпуса 2, а затем через кольцевую прорезь 9 передается на ламели, выполняющие теплоотводящую функцию.
Изогнутая конфигурация ламелей обеспечивает восходящий тепловой воздушный поток. При этом восходящие потоки теплого воздуха свободно проходят в зазорах между ламелями.
Воздушные потоки, выходящие из межконцевого пространства ламелей, имеют разную температуру, тем самым создают циркуляцию воздушных потоков, приводящую к турбулизации потока воздуха, что ускоряет отвод тепла от корпуса 2.
Таким образом, за счёт конфигурации и расположения ламелей на корпусе 2 происходит следующий процесс движения воздуха:
- воздушные массы, нагретые корпусом 2, поднимаются вверх, «утягивая» за собой через кольцевую прорезь 9 более прохладный воздух ниже светильника. Основная масса этого воздуха, за счёт воронкообразной нижней части корпуса 2 проходит через кольцевую сквозную прорезь 9 в корпусе 2 и далее через ламели. Результатом этого становится более эффективное рассеивание тепла и эффект небольших завихрений поднимающихся воздушных потоков.
Таким образом, эффективность рассеивания тепла в корпусе 2 с дугообразными ламелями и кольцевой прорезью 9 значительно повышается по сравнению со подобными светильниками, известными уровня техники, содержащими корпус с прямолинейными ламелями и без вентиляционных отверстий.
Таким образом, улучшение условий теплоотвода достигается за счёт совокупности конфигурации ламелей дугообразной формы и сквозной прорези в корпусе 2, расположенной непосредственно под угловым изгибом ламелей.
Светильник светодиодный обладает мощностью до 150-200 Вт.
Для мощности 150 В светильник имеет массу – не более 3,2 кг, для мощности 200 В – не более 3,5 кг.
Заявляемый светильник светодиодный имеет следующие преимущества:
– обеспечение долговечности светильника за счёт герметичности конструкции;
– равномерное распределение светового потока при максимальной светоотдаче и сниженном потреблении мощности;
– повышение теплоотдачи за счёт расположения ламелей по всей внешней поверхности корпуса светильника, как следствие, повышение времени работы светильника;
– возможность использования как в сухих помещениях, так и в помещениях с повышенной влажностью;
– снижение массогабаритных параметров светильника (компактность);
– отсутствие необходимости во внешнем источнике питания.
– эргономичность и простота конструкции, удобство установки.
Кроме того, за счёт повышения теплоотдачи от внешней поверхности светильника всё тепло соответственно распределяется равномерно на всю площадь корпуса 2, за счёт чего достигается увеличение срока службы светодиодов и источника питания 7.
За счёт эффективного охлаждения корпуса 2 исключается перегрев светильника, тем самым достигается повышение его эксплуатационных характеристик.
Более эффективное охлаждение позволяет устанавливать более мощные светодиоды, тем самым обеспечивая более мощный световой поток и яркость освещения.
Светильник светодиодный является компактным, удобным в эксплуатации, обеспечивает необходимую яркость светового потока, позволяет упростить монтаж за счёт сниженной массы конструкции и удобного крепёжного элемента.
Наличие и конфигурация ламелей, выполняющих дополнительную функцию рёбер жёсткости, позволяет увеличить жёсткость конструкции.
Светильник не имеет защитного стекла, благодаря чему увеличивается величина светового потока.
Геометрическая форма радиаторных рёбер рассчитана таким образом, чтобы минимизировать массово-габаритные характеристики при установленной мощности.
Заявляемый светильник светодиодный может быть использован для внутреннего и наружного освещения, в частности, для промышленного, уличного, бытового и архитектурно-дизайнерского освещения.
Полезная модель может быть изготовлена в условиях отечественной промышленности, с использованием известных технологических процессов и стандартного оборудования.