СВЕТОДИОДНЫЙ СВЕТИЛЬНИК (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к осветительной технике, а именно к светодиодным светильникам, предназначенным для уличного, промышленного, бытового и архитектурно-дизайнерского освещения.
При организации искусственного освещения различных объектов и территорий в последнее время все большее предпочтение отдается светодиодным светильникам, имеющим ряд преимуществ в сравнении с традиционными источниками освещения люминесцентными лампами и лампами накаливания.
Известен светодиодный светильник (патент РФ №98532, кл. F21S 13/00, опубл. 20.10.2010 г.), содержащий корпус из теплопроводного материала, закрытый панелью из свегопрозрачного материала, в котором установлена печатная плата со светодиодами и блок питания, наружная поверхность корпуса выполнена оребренной. Внутренняя поверхность основания корпуса, на которой размещена печатная плата со светодиодами, имеет, по крайней мере, один клинообразный выступ, вытянутый в продольном направлении, при этом светодиоды объединены в, по крайней мере, две ветви последовательно соединенных светодиодов, распределенных по внутренней поверхности основания корпуса в шахматном порядке.
Корпус выполнен из прямоугольного или трапецеидального профиля с боковыми крышками, и снабжен элементами крепления светильника к опоре.
Светильник характеризуется сложностью изготовления, связанной с необходимостью приклеивания печатных плат к внутренней поверхности основания корпуса. Приклеивание печатных плат также снижает ремонтопригодность светильника. При выходе из строя обеих ветвей светодиодов светильник подлежит капитальному ремонту или утилизации, что сказывается на его потребительских свойствах. Кроме того, предложенная форма оребрения наружной поверхности основания корпуса не обеспечивает достаточно эффективного отвода тепла от корпуса.
В качестве прототипа (ближайшего аналога) выбран светильник уличный светодиодный (патента РФ №106335, кл. F21S 13/00, опубл. 10.07.2011 г.) включающий, по меньшей мере, один монолитный корпус, поверхность которого содержит пластины оребрения, установленные внутри корпуса, по меньшей мере, три светодиодных модуля со светодиодами, соединенными между собой, блок питания и защитное стекло.
Корпус состоит из верхней для блока питания и нижней дня светодиодных модулей полостей. Внутри обеих полостей корпуса выполнены направляющие для установки платы блока питания, плат светодиодных модулей и защитного стекла, а на наружной поверхности корпуса выполнены элементы для монтажа светильника в различных условиях эксплуатации и направляющие для присоединения следующих модулей.
Поверх каждого светодиода возможна установка оптических линз в зависимости от требуемых характеристик.
Известный уличный светильник имеет достаточно сложную в изготовлении и громоздкую конструкцию, кроме того выполнение верхней полости под установку блока питания закрытой приводит к излишнему нагреву блока питания при работе светодиодов. Предложенная конструкция корпуса светильника затрудняет отвод тепла от светодиодов, что приводит к снижению срока их службы.
Выполнение нижней полости корпуса для установки светодиодных модулей прямоугольной формы сужает границы распространения светового потока от светильника.
Задача, решаемая в настоящей полезной модели, заключается в улучшении теплофизических характеристик светодиодного светильника.
Решение поставленной задачи в светодиодном светильнике по первому варианту, содержащем 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, достигается тем, что корпус выполнен трапецеидальной формы, а блок питания размещен на внутренней поверхности основания корпуса, при этом, на основании корпуса установлен, по крайней мере, один термодатчик, связанный с блоком питания.
Кроме того, светодиодные линейки закреплены в пазах посредством прижимов.
Решение поставленной задачи в светодиодном светильнике по второму варианту, содержащем 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, при этом над каждыми светодиодом на светодиодной линейке установлена оптически прозрачная линза вторичной оптики, достигается тем, что корпус выполнен трапецеидальной формы, а блок питания размещен на внутренней поверхности основания корпуса, при этом на основании корпуса установлен, по крайней мере, один термодатчик, связанный с блоком питания.
Линза выполнена групповой и установлена одновременно на четыре соседних светодиода.
Для всех вариантов выполняется следующее.
Корпус выполнен из алюминия или его сплавов.
Центральные парные ребра корпуса попарно образуют в основании трапецеидальный паз по всей длине основания корпуса.
В качестве светопрозрачного материала панели использован монолитный поликарбонат.
Светодиодные линейки выполнены из фольгированного алюминия Ребра корпуса выполненными удлиненными и волнистыми. Использованы светодиоды одинакового или различного цвета свечения. Использованы светодиоды различной мощности.
Светодиоды выполнены с различной диаграммой направленности излучения. Светодиоды выполнены с одинаковой диаграммой направленности излучения. Светодиоды на светодиодных линейках размещены равномерно и соединены между собой последовательно токопроводящими дорожками.
Выполнение корпуса трапецеидальной формы обеспечивает более интенсивный отвод тепла от корпуса в окружающую среду, благодаря выполнению продольных боковых стенок наклонными.
Размещение блока питания на общем основании корпуса вместе со светодиодными линейками обеспечивает эффективный отвод тепла, не вызывая нежелательного нагрева блока питания.
Применение прижимов и линз вторичной оптики обеспечивает плотный контакт основания корпуса и светодиодных линеек, повышая теплопередачу между ними.
Термодатчик позволяет контролировать температуру корпуса при работе светильника. В случае повышение его температуры более 85°C сигнал от термодатчика передается на блок питания, блок питания уменьшает ток, питающий светодиоды, что приводит к уменьшению тепловыделения светодиодов и стабилизации их работы. После охлаждения светодиодов, а соответственно охлаждения корпуса, отмеченное термодатчиками, блок питания увеличивает ток, питающий светодиоды, повышая яркость их свечения. Тем самым обеспечивается оптимальный режим работы светильника, увеличивающий срок его службы.
Выполнение ребер корпуса волнистыми и удлиненными увеличивает площадь внешней поверхности корпуса, улучшая его теплоотдачу в окружающее пространство.
В полезной модели также обеспечиваются дополнительные технические результаты:
- выполнение корпуса светильника трапецеидальной формы расширяется область распределения светового потока от светильника, что повышает его потребительские свойства.
- применение линз вторичной оптики позволяет распределить светового потока от светодиодов в нужном направлении. Оптические линзы с различной диаграммой направленности коллимируют, рассеивают, сосредотачивают свет от светодиодов, позволяя сконструировать светильник согласно требованиям заказчика.
Применение в совокупности светодиодов разной мощности, разного цвета, с различной диаграммой направленности светового потока позволяет выпускать светильники широкого модельного ряда с различными светотехническими характеристиками.
При необходимости получения наиболее яркого светового потока применяют светодиоды большей мощности, например, белого цвета, количество размещенных в корпусе светодиодов увеличивают.
Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами: на фиг. 1 - светодиодный светильник по первому варианту (поперечный разрез), на фиг. 2 - светодиодный светильник по второму варианту (поперечный разрез), на фиг. 3 - общий вид светодиодного светильника по первому варианту.
Светодиодный светильник в соответствии с первым вариантом исполнения содержит теплопроводящий корпус 1, выполненный удлиненной формы с трапецеидальным поперечным сечением, образованным основанием и продольными боковыми стенками. Стенки выполнены наклонными под углом 45-60° к основанию. Корпус 1 выполнен из алюминия или его сплавов, например, из сплава 6060 DIN573.
К торцам продольных боковых стенок корпуса 1 присоединены съемные боковые крышки 2, например, посредством винтового соединения. Боковые крышки 2 выполнены из полимерного материала.
Наружная поверхность корпуса 1 для защиты от внешних воздействий окружающей среды покрыта антикоррозионным гальваническим покрытием, выполненным, например, анодированием.
Корпус 1 осуществляет функцию по поглощению и отводу тепла от светодиодов 3.
На наружной поверхности основания корпуса 1 выполнены продольные симметрично и равномерно расположенные ребра 4. Ребра 4 выполнены волнистыми и удлиненными относительно основания корпуса 1 для лучшего отвода тепла от корпуса 1.
Высота ребер 4 изменяется равномерно по дуге от одной боковой стенки до другой, при этом в центральной части основания высота ребер 4 больше.
Центральные ребра 4 попарно образуют в основании пазы по типу ласточкиного хвоста (трапецеидальные) по всей длине основания корпуса 1. Трапецеидальные пазы служат элементами крепления для установки на корпус 1 кронштейнов разных типов, обеспечивая универсальность светильника, который может крепиться как на столбе, так и на вертикальной или горизонтальной плоскостях.
В крайнем ребре 4 со стороны каждой боковой стенки корпуса 1 светильника выполнен паз 5 на всю длину ребра 4. Паз 5 выполнен с боковой стороны ребра 4, обращенной к центральной части основания корпуса 1 светильника. Пазы 5 обеспечивают крепление в них кожуха светильника, закрывающего основание корпуса 1 и защищающего его от воздействий окружающей среды.
В крайних ребрах 4 выполнены по одному отверстию с каждого края ребра 4 для подвешивания светильника к несущей поверхности.
На внутренней поверхности основания корпуса 1 образованы т-образные пазы 6, в которые установлены светодиодные линейки 7 со светодиодами 3. Светодиодные линейки 7 выполнены в виде печатных плат с равномерно расположенными по всей их площади точечными источниками света - светодиодами 3. Печатные платы выполнены из фольгированного алюминия.
Светодиодные линейки 7 закреплены в т-образных пазах 6 посредством 2-3 прижимов (на чертежах непоказаны). Прижимы представляют собой металлические скобы малой толщины, которые фиксируют светодиодные линейки 7, не позволяя им смещаться по высоте т-образных пазов 6 основания, что обеспечивает эффективный отвод тепла от светодиодов 3 к корпусу 1.
Количество светодиодов 3 на светодиодных линейках 7 может варьироваться в зависимости от требуемой освещенности.
Светодиоды 3 на светодиодных линейках 7 размещены равномерно и соединены между собой последовательно токопроводящими дорожками в, по крайней мере, две ветви. Светодиодные линейки 7 со светодиодами 3 подключены к блоку питания параллельно.
В частных вариантах исполнения в ветви светодиодов 3 могут быть включены светодиоды 3 как одинакового, так и различного цвета. Для формирования заданных зон освещения ветви светодиодов 3 могут быть выполнены на светодиодах 3 с одинаковой диаграммой направленности излучения или с разной диаграммой направленности излучения. В конструкции светильника могут быть применены светодиоды 3 различной мощности.
Светильник оснащен защитной оптически прозрачной панелью 8, выполненной из свегопрозрачного стекла или полимерного материала, например, монолитного поликарбоната. Панель 8 закреплена в пазах наклонных боковых стенок корпуса 1. Часть поверхности панели 8 выполнена непрозрачной и служит для нанесения сведений о предприятии-изготовителе и основных технических характеристиках светильника.
Толщина панели 8 варьируется от 1 до 5 мм. Прозрачная панель 8 защищает светильник от воздействий внешней окружающей среды и вандализма.
В корпусе размещен блок питания (на чертежах не показан), установленный со стороны выхода питающего кабеля. Блока питания размещен под непрозрачной частью защитной панели 8. Блок питания выполнен в виде драйвера, обеспечивающего оптимальный режим работы светодиодов 3 в широком диапазоне напряжения питания: от 120 до 270 В. Блок питания является стабилизатором тока, обеспечивает защиту от колебаний питающего напряжения, предохраняя светодиоды 3 и корпус 1 светильника от перегрева.
К внутренней поверхности основания корпуса 1 присоединен, по крайней мере, один термодатчик (на чертежах не показан), фиксирующий температуру корпуса 1 при работе светильника, связанный с блоком питания.
Устройство светодиодного светильника по второму варианту аналогично конструкции светильника по первому варианту. Отличие заключается в том, над каждыми четырьмя светодиодами на светодиодной линейке 7 установлена оптически прозрачная групповая линза 9 вторичной оптики, формирующая кривую силу света. Могут быть применены как концентрические, так и рассеивающие линзы 9 в зависимости от требуемой диаграммы направленности светового потока от светодиодов 3. В конструкции светильника с линзами 9 вторичной оптики прижимы не применяются, благодаря тому, что сами линзы 9 выполняют роль прижимов.
Светодиодный светильник по каждому из вариантов работает следующим образом.
При подключении светильника к электрической сети блок питания подает напряжение на ветви светодиодов 3, обеспечивая их рабочим напряжением. Светодиоды 3 начинаю излучать мощный световой поток.
В процессе работы светильника светодиоды 3 выделяют тепло, которое отводится благодаря теплопроводящему материалу корпуса 1. Эффективность отвода тепла с поверхности корпуса 1 обеспечена наличием на его наружной поверхности удлиненных волнистых ребер 4. Для предотвращения перегрева светодиодов 3, приводящего к сокращению срока их службы, при достижении температурой корпуса 1 максимально допустимого значения (более 85°C), отмеченного термодатчиками, блок питания уменьшает ток, питающий светодиоды 3, что приводит к уменьшению тепловыделения светодиодов 3 и стабилизации их работы. После охлаждения светодиодов 3, а соответственно охлаждения корпуса 1, отмеченное термодатчиками, блок питания увеличивает ток, питающий светодиоды 3, повышая яркость их свечения.
При выходе из строя одной из светодиодных линеек 7 со светодиодами 3 работу светильника обеспечивают остальные функционирующие светодиодные линейки 7 со светодиодами 3 до ее замены.
Устройство может быть изготовлено в условиях отечественной промышленности, с использованием известных технологических процессов и стандартного оборудования.