СВЕТОВОЙ ПРИБОР НА СВЕТОДИОДАХ
ILLUMINATOR BUILT AROUND LEDS

Изобретение относится к светотехнике и может быть использовано в качестве осветительного устройства, монтируемого преимущественно на поверхности выполненного из теплопроводного материала элемента конструкции здания или сооружения.
В современных световых приборах, в которых используются мощные светодиоды, актуальной является задача отвода выделяющегося при работе светодиодов тепла, поскольку тепловые условия в значительной степени влияют на их светоотдачу и соответственно на световые характеристики светового прибора.
Известен световой прибор на светодиодах [US 6045240], в котором предусмотрены средства, обеспечивающие отвод выделяющегося при работе светодиодов тепла.
Рассматриваемое устройство содержит корпус, выходное отверстие которого закрыто защитным колпаком, изготовленным из светопроницаемого материала. Внутри корпуса размещена печатная плата, на внешней обращенной к выходному отверстию корпуса поверхности которой установлены светодиоды. Вблизи противоположной внутренней поверхности печатной платы помещен теплоотвод, изготовленный из теплопроводного материала, выполненный в виде пластины с гребенчатыми выступами, который примыкает своей плоской поверхностью к внутренней поверхности печатной платы. В печатной плате на участках, не занятых светодиодами, имеются сквозные отверстия, а на участках, расположенных под основаниями корпусов светодиодов, установлены прокладки из теплопроводного материала, охватывающие часть боковой поверхности отверстий и выходящие на внутреннюю поверхность печатной платы. Отверстия заполнены теплопроводным электроизоляционным веществом. Между печатной платой и теплоотводом размещен слой теплопроводного адгезива. Электрические выводы светодиодов контактируют с веществом, помещенным в отверстиях печатной платы, и с установленными в ней прокладками. Выделяющееся при работе светодиодов тепло через теплопроводное вещество в отверстиях, прокладки и слой теплопроводного адгезива отводится в теплоотвод, что способствует улучшению температурных условий работы светодиодов.
Однако рассматриваемое устройство сложно по конструкции, а также по технологии изготовления, так как требуется точное взаимное позиционирование используемых конструктивных элементов и материалов.
Известен световой прибор на светодиодах [RU 2202731], в котором обеспечивается отвод выделяющегося при работе светодиодов тепла. Указанный прибор является наиболее близким по конструкции к заявляемому изобретению и выбран в качестве ближайшего аналога.
Данный прибор содержит корпус, выходное отверстие которого закрыто защитным колпаком, изготовленным из светопроницаемого материала. Внутри корпуса размещены печатная плата со светодиодами и предназначенный для отвода тепла от светодиодов теплоотвод, выполненный в виде пластины из теплопроводного материала, в которой имеются сквозные отверстия. Теплоотвод расположен по отношению к выходному отверстию корпуса перед печатной платой со светодиодами, при этом в отверстиях теплоотвода помещены плотной посадкой боковые поверхности светодиодов, чем достигается их тепловой контакт с теплоотводом.
В рассматриваемом устройстве обеспечивается отвод тепла от корпусов светодиодов, однако отводимое тепло рассеивается внутри корпуса светового прибора, что не позволяет в значительной степени улучшить тепловые условия работы светодиодов.
Задачей заявляемого изобретения является улучшение тепловых условий работы входящих в состав светового прибора светодиодов.
Сущность изобретения заключается в том, что в световом приборе на светодиодах, содержащем корпус, выходное отверстие которого закрыто защитным колпаком, изготовленным из светопроницаемого материала, размещенные внутри корпуса печатную плату и электрически связанные с ней посредством контактных элементов светодиоды, а также предназначенный для отвода тепла от светодиодов теплоотвод, выполненный в виде пластины из теплопроводного материала, согласно изобретению печатная плата имеет сквозные отверстия, теплоотвод выполнен в виде сплошной пластины из теплопроводного материала и расположен по отношению к выходному отверстию корпуса после печатной платы, корпуса светодиодов имеют основания, выполненные из теплопроводного материала, светодиоды, печатная плата и теплоотвод установлены таким образом, что корпуса светодиодов проходят через отверстия в печатной плате, а основания корпусов светодиодов прилегают к поверхности теплоотвода, при этом теплоотвод является основанием корпуса светового прибора, помещаемым на поверхности установки светового прибора.
В частном случае выполнения изобретения на поверхность оснований корпусов светодиодов нанесен слой теплопроводного адгезива.
В частном случае выполнения изобретения контактный элемент каждого светодиода выполнен в виде пластины с сформированными на ней контактными участками, имеющей центральное сквозное отверстие, помещенной на боковой поверхности корпуса светодиода поверх его основания, при этом корпуса светодиодов проходят через отверстия в печатной плате таким образом, что контактные элементы светодиодов расположены со стороны печатной платы, обращенной к теплоотводу, а печатная плата скреплена с теплоотводом с обеспечением ее прижатия к контактным элементам светодиодов и прижатия светодиодов к теплоотводу.
В заявляемом изобретении благодаря наличию теплоотвода, выполненного в виде сплошной пластины из теплопроводного материала, и прилеганию к его поверхности оснований корпусов светодиодов, выполненных из теплопроводного материала, достигается тепловой контакт указанных конструктивных элементов, что обеспечивает отвод выделяющегося при работе светодиодов тепла. В качестве указанных материалов может быть использован, например металл, теплопроводная керамика и прочее.
Принципиально важным является то, что конструктивно указанная сплошная теплоотводящая пластина является основанием корпуса заявляемого светового прибора, помещаемым на поверхности элемента конструкции, на которой устанавливается прибор. За счет этого отводимое тепло рассеивается во внешней среде, что является значительно более эффективным, чем рассеяние тепла внутри корпуса светового прибора. Благодаря эффективному рассеянию отводимого тепла в значительной степени улучшаются тепловые условия работы входящих в состав прибора светодиодов, что способствует повышению их светоотдачи. При этом, чем более теплопроводным является материал, из которого изготовлен элемент конструкции, на поверхности которого устанавливается прибор, тем более эффективным будет отвод тепла. Следует отметить, что основные строительные материалы, наиболее часто применяемые в строительной практике при возведении конструктивных элементов зданий и сооружений, такие как бетон, кирпич, металл, обладают хорошей теплопроводностью, что открывает широкие перспективы использования заявляемого светового прибора. Кроме того, для улучшения теплоотвода следует обеспечить надежный тепловой контакт между основанием прибора и поверхностью установки, который будет тем больше, чем более ровной является поверхность установки и чем плотнее основание прибора прилегает к ней.
Таким образом, техническим результатом, достигаемым при реализации заявленного изобретения, является значительное улучшение тепловых условий работы входящих в состав светового прибора светодиодов, что благоприятно сказывается на световых характеристиках прибора.
В случае, когда на поверхность оснований корпусов светодиодов нанесен слой теплопроводного адгезива, при прилегании оснований корпусов светодиодов к поверхности теплоотвода обеспечивается хороший тепловой контакт указанных конструктивных элементов и механическое закрепление светодиодов на поверхности теплоотвода.
В случае, когда контактный элемент каждого светодиода выполнен в виде пластины с сформированными на ней контактными участками, имеющей центральное сквозное отверстие, помещенной на боковой поверхности корпуса светодиода поверх его основания, при этом корпуса светодиодов проходят через отверстия в печатной плате таким образом, что контактные элементы светодиодов расположены со стороны печатной платы, обращенной к теплоотводу, а печатная плата скреплена с теплоотводом с обеспечением ее прижатия к контактным элементам светодиодов и прижатия светодиодов к теплоотводу, достигается плотное прилегание оснований корпусов светодиодов к поверхности теплоотвода, что обуславливает хороший тепловой контакт указанных элементов, а также надежную фиксацию взаимного положения печатной платы, светодиодов и теплоотвода.
На фиг.1 представлен чертеж заявляемого устройства в разрезе; на фиг.2 представлен пример монтажа заявляемого устройства.
Световой прибор содержит (фиг.1) корпус 1, выходное отверстие которого закрыто защитным колпаком 2, изготовленным из светопроницаемого материала, выполненным, в частности, в виде рассеивателя с рифлениями на внутренней поверхности. Внутри корпуса 1 помещена печатная плата 3, светодиоды 4, электрически связанные с печатной платой 3, и теплоотвод 5, выполненный в виде пластины, изготовленной из теплопроводного материала. Каждый светодиод 4 имеет корпус, основание 6 которого изготовлено из теплопроводного материала. В печатной плате 3 выполнены сквозные отверстия (не показаны), размеры которых согласованы с размерами боковой поверхности корпусов светодиодов 4. Теплоотвод 5 расположен по отношению к закрытому колпаком 2 выходному отверстию корпуса 1 после печатной платы 3 и является основанием корпуса 1, помещаемым на поверхности установки светового прибора. Внутри корпуса 1 на печатной плате 3 помещены элементы блока питания 7 светодиодов 4.
Светодиоды 4 снабжены контактными элементами 8, посредством которых осуществляется электрическая связь светодиодов 4 с печатной платой 3. Каждый контактный элемент 8 выполнен в виде пластины с сформированными на ней контактными участками, в частности в виде диэлектрической пластины с сформированными на ней участками металлизации (не показаны), с помощью которых осуществляется связь электрических контактов (не показаны) светодиода 4 с расположенными на печатной плате 3 электрическими проводниками (не показаны). Каждая пластина 8 имеет центральное сквозное отверстие (не обозначено), сквозь которое проходит корпус светодиода 4, при этом пластина 8 помещена на боковой поверхности корпуса светодиода 4 поверх его основания 6.
Светодиоды 4, печатная плата 3 и теплоотвод 5 установлены внутри корпуса 1 таким образом, что боковые поверхности корпусов светодиодов 4 проходят через сквозные отверстия в печатной плате 3, а основания 6 корпусов светодиодов 4 прилегают к поверхности теплоотвода 5. При этом контактные элементы (пластины) 8 светодиодов 4 расположены со стороны печатной платы 3, обращенной к теплоотводу 5. Печатная плата 3 скреплена с теплоотводом 5 с помощью крепежных элементов, в частности с помощью винтов (не обозначены), которые прижимают печатную плату 3 к контактным элементам 8 светодиодов 4, обеспечивая при этом прижатие светодиодов 4 к теплоотводу 5, чем достигается плотное прилегание оснований 6 корпусов светодиодов 4 к поверхности теплоотвода 5, обуславливающее надежный тепловой контакт между светодиодами 4 и теплоотводом 5.
Устройство работает следующим образом.
Световой прибор монтируют (фиг.2) на поверхности 9 конструктивного элемента 10 здания или сооружения, изготовленного из теплопроводного материала, например, на поверхности стены. При этом световой прибор устанавливают таким образом, что основание 5 корпуса 1 прибора плотно прилегает к поверхности 9. При включении светового прибора на светодиоды 4 подается электропитание от блока питания 7, и они излучают свет. Рассеиватель 2 формирует требуемое угловое распределение света. Тепло, выделяемое при работе светодиодов, за счет теплового контакта оснований 6 корпусов светодиодов 4 с поверхностью теплоотвода 5, отводится в теплоотвод 5 и рассеивается во внешней среде - в материале конструктивного элемента 10. Благодаря эффективному теплоотводу и рассеянию отводимого тепла обеспечиваются благоприятные тепловые условия работы светодиодов 4, что положительно сказывается на световых характеристиках светового прибора.