СВЕТОДИОДНЫЙ МОДУЛЬ С ДВОЙНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ ДЛЯ ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

Область техники
Заявленное решение относится к области светотехники и предназначено для использования в уличных осветителях с неизолированными от сети источниками питания.
Уровень техники
Как правило, в светодиодных источниках света, работающих на улице, особенно в условиях перепада температур, влажности и т.д. применяются классические источники питания (КИП) с преобразованием частоты и изолированные от сети с электрически гарантированной электрической прочностью более 1,5-3,7 кВ.
При повышении мощности осветителей стоимость, вес и сложность КИП возрастает. В светодиодных осветителях возможно применение существенно более простых секвентальных источников питания (СИП), но один из недостатков этих СИП является то, что они питаются непосредственно от сети переменного тока и на каждом элементе этого СИП имеется сетевое напряжение (неизолированный ИП).
В то же время, простота СИП привлекательна для применения в светодиодных источниках света, при обслуживании которых требуется обеспечить безопасность работы персонала.
Поскольку номенклатура мощностей осветительных устройств разная, то единичный светодиодный модуль с двойной электрической изоляцией, может быть использован в осветительном устройстве в количестве достаточном для достижения необходимой общей мощности.
Известна светодиодная лампа с неизолированным источником питания, содержащая светодиодный модуль включающий радиатор, диэлектрическую бакелитовую плату со светодиодами, оптическую систему (WO 2014089930, МКИ F21S 2/00, опубликована 19.06.2014),
Известна неизолированная светодиодная лампа, содержащая светодиодный модуль, включающий теплопроводную пластину, по существу, часть радиатора, источники излучения, соединенные проводниками с источником питания, и размещенные с возможностью теплообмена с радиатором, оптическая система в виде оптически прозрачной полусферы. Для исключения пробоя проводники источника питания расположены не ближе 4 мм от края платы (KR 1020160007998, МКИ F21V 25/00, опубликовано 21.01.2016).
Недостатком известного решения является рискованное механическое соединение секвентального источника питания с частью металлического радиатора и введение пластиковой вставки между платой источника питания и основным радиатором.
Техническим результатом заявленного решения является упрощение конструкции и повышение электробезопасности светодиодного модуля осветительных устройств, работающих от секвентального источника питания.
Раскрытие решения
Заявленное решение характеризуется следующей совокупностью признаков:
Оптический модуль, содержащий радиатор в виде металлической пластины, с поверхностью снабженной диэлектрическим слоем, например, диэлектрическим теплопроводным препрегом, и с отверстием диаметром d для размещения герметичного токоввода источника питания; источник излучения, размещенный с возможностью теплообмена с радиатором; оптическую систему, выполненную в виде линзы, снабженной средствами крепления к поверхности радиатора и силиконовой диэлектрической изоляцией по контуру.
Под источником излучения, в одном варианте следует понимать один или несколько светодиодов, смонтированных на печатной плате (РСВ), включающей слой изолятора и размещенной на диэлектрическом слое пластины радиатора. Для установки герметичного ввода и обеспечения электробезопасности плата имеет отверстие диаметром D, величина которого выбрана из неравенства:
D-d≥6 мм, где:
D - диаметр отверстия в пластине радиатора, мм,
d - диаметр отверстия в печатной плате, мм.
В другом варианте, под источником излучения следует понимать один или несколько СОВ - светодиодов (технология «Chip-On-Board»), имеющих подложку из диэлектрической керамики, которая в заявленном решении установлена на диэлектрический слой радиатора.
Для обоих вариантом предпочтительным является закрепление герметичного токоввода в пластине радиатора при помощи резьбового соединения.
Единичная сферическая линза оптической системы закреплена по периметру на диэлектрической поверхности радиатора при помощи профилированной диэлектрической силиконовой прокладки и может быть снабжена дополнительной диэлектрической силиконовой изоляцией, например, в виде эластичного диэлектрического силиконового кольца.
В случае использования нескольких регулярно размещенных светодиодов, линзы могут быть выполнены на единой оптической панели.
Для повышения электробезопасности плата источника излучения может быть снабжена контактным элементом, выполненным с возможностью подключения к индикатору пробоя, сигнализирующего о нарушении диэлектрической изоляции силикона или диэлектрического слоя радиатора.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показано сечение светодиодного модуля,
фиг. 2 - увеличенное изображение участка крепления линзы на радиаторе,
фиг. 3 - аксонометрическое изображение светодиодного модуля в разборе.
На указанных чертежах следующими позициями обозначены элементы заявленного устройства:
1. Пластина радиатора
2. Печатная плата
3. Источники излучения (светодиоды)
4. Линза оптической системы
5. Диэлектрическая силиконовая прокладка
5.1 - опорный участок прокладки на поверхности пластины радиатора
5.2 - углубление в профиле силиконовой прокладки
5.3 - калиброванный выступ в профиле силиконовой прокладки, гарантирующий зазор между линзой 4 и платой 2
6. Герметичный токоввод
7. Диэлектрический слой радиатора (препрег)
8. Кабели соединительные герметичного токоввода
9. Прижимное кольцо диэлектрической силиконовой прокладки
Осуществление полезной модели
На алюминиевую пластину радиатора 1, которая имеет диэлектрический слой 7 в виде препрега или другого материала, выдерживающего пробойное напряжение более 3750 В, устанавливается печатная плата 2 со светодиодами 3 и линза 4, которая прижимается к пластине радиатора 1 посредством профилированной диэлектрической силиконовой прокладки 5. В пластине радиатора 1 имеется резьба, по которой вворачивается нейлоновый изолирующий герметичный токоввод 6. До установки линзы 4, после припайки кабеля токоввода 6 к светодиодам 3, промежуток 7 между платой 2 и токовводом 6 заливают электроизолирующим силиконом. Плата 2 также имеет препрег, рассчитанный на пробойное напряжение величиной 3750 В. Таким образом, светодиоды 3 изолированы от внешней среды гермовводом 6 и диэлектрическим материалом прокладки 5, а между светодиодами 3 и пластиной радиатора 1 оказываются два слоя электрического изолятора в виде препрега, каждый с пробойным напряжением 3750 В. Если по каким-то причинам изоляция на плате 2 придет в негодность, то сетевое напряжение окажется на алюминиевой основе платы 2, но слой препрега 7 пластины радиатора 1 и диэлектрическая прокладки 5 обеспечат требуемую безопасность. Необходимо соблюдать условия, при которых слой меди на плате 2 должен быть не ближе 3 мм от края отверстия в плате 2.
Промышленная применимость
Полезная модель может быть реализована на основе существующих материалов и технологий сборки светодиодных ламп.