СВЕТИЛЬНИК СВЕТОДИОДНЫЙ

Полезная модель относится к области светотехники, а именно к устройствам освещения с использованием полупроводниковых источников света, и предназначена для уличного, промышленного или бытового освещения.
Известен светильник светодиодный (патент RU № 134614, МПК F21S13/00, опубл. 20.11.2013), содержащий корпус, закрепленный в корпусе источник света, источник питания, причем корпус выполнен в виде основания и радиально ориентированных теплоотводящих пластин, изготовленных как единое целое, при этом теплоотводящие пластины выполнены изогнутыми, светильник дополнительно снабжен закрепленной на нижней части корпуса насадкой для формирования светового потока и/или защитных углов, выполненной круглой в плане формы.
Известен светодиодный светильник (патент RU № 154281, МПК F21S8/00, опубл. 20.08.2015), содержащий корпус-радиатор, печатную плату из теплопроводящего материала, на которой размещены светодиоды, а также блок питания с электропроводкой, соединенной с печатной платой, и защитный экран в виде круглой мультилинзы, выполненной из оптически прозрачного материала и закрепленной в корпусе-радиаторе при помощи прижимного кольца, причем он дополнительно содержит узел регулирования фокусного расстояния и точного позиционирования мультилинзы, при этом указанный узел размещен в корпусе-радиаторе и состоит из сменной подложки, выполненной в виде круга из теплопроводящего материала, и центрирующих втулок, имеющих верхнюю и нижнюю части, причем в сменной подложке и на печатной плате, размещенной на ней, выполнены центральные отверстия, в которых размещена электропроводка блока питания, а также соосные установочные отверстия, в которые установлена верхняя часть центрирующих втулок, а на круглой мультилинзе выполнены соответствующие установочные выступы, в которые установлена нижняя часть центрирующих втулок.
Известен светильник светодиодный промышленный (патент RU № 197367, МПК F21S8/00, F21V29/00, опубл. 23.04.2020), содержащий вертикально ориентированный полый корпус и направленные излучающей стороной вниз светодиоды, размещенные на плате, закрепленной в корпусе с обеспечением теплоотвода от основания платы с внешним горизонтальным кольцом, источник питания и радиатор с радиально ориентированными теплоотводящими пластинами, с элементами крепления светодиодного светильника, причем корпус состоит из литых цилиндрических элементов: отсека размещения платы светодиодов, драйверного отсека с торцевой крышкой, при этом герметизированная торцевая крышка в верхней части выполнена в виде волнообразной гребенки, при этом отсек размещения платы светодиодов имеет внизу кольцевую гребенку соосную с внешним горизонтальным кольцом, при этом отсек размещения платы светодиодов и драйверный отсек пространственно разнесены и соединяются между собой посредством герметизируемого резьбового соединения.
Известен светильник светодиодный (патент RU № 203381, МПК F21S8/04, F21V29/77, опубл. 02.04.2021), ближайший по технической сущности и принятый за прототип, содержащий корпус в виде основания-радиатора, на который установлены светодиодный модуль и источник питания, при этом на внешней поверхности корпуса расположены вертикально ориентированные ламели в виде тонкостенных пластин, причем корпус имеет полусферическую форму, при этом ламели расположены на корпусе веерно от центра к периферии и имеют изогнутую форму, причем на поверхности корпуса выполнена сквозная кольцевая прорезь, расположенная под местом углового изгиба ламелей.
Техническая проблема заключается в создании модульного светильника светодиодного, обеспечивающего равномерное распределение светового потока, кроме того обладающего простотой сборки и разборки, установки и ремонта, и имеющего надежную и прочную конструкцию.
Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель, заключается в равномерном распределении светового потока.
Технический результат достигается за счет выполнения корпуса кольцевой формы, образованной из круглого основания, и внешнего кольцеобразного контура, который соединен с указанным основанием посредством радиаторных ребер, при этом радиаторные ребра с внутренней стороны корпуса выполнены с дугообразным изгибом от края основания до соответствующего края кольцеобразного контура корпуса.
Кроме того, достигаются упрощение и оперативность сборки и разборки светильника за счет фиксирования корпусных деталей друг с другом быстроразъемным соединением, т.е. за счет фиксирования сборки линз с корпусом посредством замкового крепления, состоящего из защелок и пазов.
Также простота и оперативность сборки и разборки светильника, а также высокая прочность и надежность конструкции достигаются за счет модульного исполнения светильника.
Дополнительно достигается улучшение условий теплоотвода от источника света за счет надежного теплового контакта между поверхностями теплообмена источника света и корпуса.
При этом за счет наличия и расположения радиаторных ребер на корпусе светильника достигается высокоэффективное конвекционное охлаждение светодиодов.
Повышение прочности и надежности конструкции светильника достигаются за счет компактного размещения источника света внутри корпуса, а источника питания – c внешней его стороны, и их прочного взаимного соединения.
При этом повышается яркость и дальность светового потока, необходимого для освещения больших пространств, достигается увеличение срока службы светодиодов и источника питания.
Кроме того, достигается снижение материалоемкости и габаритов светильника, а также снижение трудоемкости изготовления, сборки и разборки светильника, как следствие, повышение ремонтопригодности.
Заявляемое устройство поясняется на фигурах:
фиг. 1 – общий вид светильника в разборе;
фиг. 2 – вид светильника сбоку;
фиг. 3 – вид светильника в разрезе А-А фигуры 2;
фиг. 4 – вид светильника сверху;
фиг. 5 – разрез С-С фигуры 4.
Заявляемое устройство состоит из следующих элементов:
1 – светодиодный модуль;
2 – корпус светильника;
3 – сборка линз;
4 – уплотнитель;
5 – винты крепления источника питания к корпусу;
6 – винты крепления светодиодного модуля к корпусу;
7 – шайбы из полиамида между винтами 6 и светодиодным модулем;
8 – контровочные шайбы между винтами 5 и источником питания;
9 – герметичный кабельный ввод;
10 – источник питания (драйвер);
11 – клапан выравнивания давления;
12 – кольцо подвеса.
Светильник имеет разъемную модульную конструкцию, выполненную на основе формообразующих деталей: корпус 2, выполненный в виде основания-радиатора, и источник питания 10.
Основным несущим элементом светильника является корпус 2, на который устанавливаются детали светильника: источник питания 10 (драйвер) и источник света, в качестве которого служит светодиодный модуль 1.
Корпус 2 служит радиатором охлаждения для светодиодного модуля 1.
Корпус 2 имеет кольцевую форму, образован из плоского круглого (дискообразного) основания и внешнего кольцеобразного контура, который соединен с основанием через радиаторные ребра (или ламели).
Корпус 2 выполнен цельнолитым из ударопрочного теплопроводящего материала, а именно, из сплава алюминия посредством литья под давлением.
Радиаторные ребра расположены между основанием и кольцеобразным контуром корпуса 2, внахлест на основание корпуса 2 с его верхней стороны.
Радиаторные ребра выполнены в виде тонкостенных пластин с переменной толщиной - с плавным увеличением к основанию корпуса 2.
Радиаторные ребра ориентированы вертикально, расположены радиально от центра корпуса 2 к его периферии.
Радиаторные ребра выполнены с плавным увеличением высоты от основания корпуса 2 к периферии. При этом с верхней стороны корпуса 2 (со стороны источника питания 10) радиаторные ребра имеют вид прямоугольных пластин со скругленным углом, а с внутренней стороны корпуса 2 (со стороны, направленной вниз при эксплуатации устройства) радиаторные ребра выполнены с дугообразным изгибом от края основания до соответствующего края кольцеобразного контура корпуса 2.
Форма радиаторных ребер позволяет наиболее равномерно рассеивать тепло, при этом они могут быть выполнены в виде пластин разной формы, например, прямоугольной, трапециевидной, треугольной, многоугольной, или любой другой искривленной формы.
Такое геометрическое выполнение и расположение радиаторных ребер в корпусе 2 позволяет обеспечить эффективный теплоотвод и охлаждение всего светильника естественным обдувом воздуха, тем самым увеличивая продолжительность работы светильника и срок его службы.
Кроме того, радиаторные ребра в составе корпуса 2 выполняют функцию ребер охлаждения, т.е. обеспечивают эффективное охлаждение светодиодного модуля 1.
Кольцеобразный контур вместе с круглым основанием образует с одной своей внутренней стороны (которая также является нижней стороной в подвешенном состоянии светильника) углубление для размещения светодиодного модуля 1, а с другой своей – внешней стороны (которая является верхней стороной в подвешенном состоянии светильника) – пространство для установки источника питания 10. Такая конструкция корпуса 2 позволяет исключить перегрев светильника.
Источник питания 10 установлен с внешней стороны корпуса 2 по центру его основания, а остальную периферийную часть основания занимают вертикально ориентированные радиаторные ребра (которые также являются ребрами охлаждения), соединяющие основание с кольцеобразным контуром корпуса 2.
Для установки источника питания 10 на основании корпуса 2 расположены бобышки, которые служат для ограничения воздействия тепла от корпуса 2 на источник питания 10.
При этом источник питания 10 крепится к корпусу 2 с помощью винтов 5 и контровочных шайб 8.
В состав цельнолитого корпуса 2 входит круглое основание, кольцеобразный контур, радиаторные ребра и бобышки для источника питания 10.
С внутренней стороны корпуса 2 установлен светодиодный модуль 1, который жестко закреплен на корпусе 2 с помощью винтов 6 и шайб 7.
На корпус 2 со светодиодным модулем 1 посредством замковых соединений (на защелках) установлена сборка линз 3.
Между сборкой линз 3 и светодиодным модулем 1 установлен уплотнитель 4.
Светодиодный модуль 1 со сборкой линз 3 утоплен в корпусе 2, т.е. полностью закрыт по периферии кольцеобразным контуром корпуса 2.
Светодиодный модуль 1 содержит печатную плату с напаянными на нее светодиодами, направленными излучающей стороной вниз.
Плата светодиодного модуля 1 установлена с обеспечением теплоотвода от ее основания за счет нанесения на одну ее сторону термопасты при соединении с корпусом 2.
Сборка линз 3 представляет собой оптическую деталь, или мультилинзу для светодиодного модуля 1, изготавливается посредством литья под давлением.
Сборка линз 3 выполнена с кольцевыми отсеками для светодиодов со стороны светодиодного модуля 1.
При этом на печатной плате светодиодного модуля 1 напаяны светодиоды, расположение которых соответствует кольцевым светодиодным отсекам в сборке линз 3.
При наложении сборки линз 3 на светодиодный модуль 1, светодиоды располагаются в закольцованных отсеках сборки линз 3 (фиг. 3). Т.е. форма сборки линз 3 позволяет распределять светодиоды в поясе на плате в заранее определенном количестве и в определенных местах (по поясам). При этом обеспечивается возможность максимально гибко распределять светодиоды на плате, регулировать их количество в каждом поясе сборки линз 3 под разные задачи (изменение себестоимости / светового потока / изменение мощности и т.п.), при этом не меняя саму сборку линз 3.
Сборка линз 3 установлена сверху на светодиодный модуль 1, при этом фиксируется непосредственно к корпусу 2.
Сборка линз 3 выполняет защитную функцию светильника – защищает от внешних воздействий печатную плату, и одновременно рассеивает свет от светодиодов.
Крепление сборки линз 3 к корпусу 2 осуществляют с помощью специальных замковых, или защелкивающихся креплений (фиг. 4), которые состоят из защелок, расположенных на сборке линз 3, и ответных пазов в основании корпуса 2.
Защелки выполнены в виде выступов от края сборки линз 3, а ответные пазы корпуса 2 – с возможностью фиксации в них данных выступов.
Пазы выполнены в виде сквозных отверстий в основании корпуса 2. Поперечный размер пазов меньше размера поперечного сечения защелок в самой широкой их части для обеспечения возможности захода защелок в пазы с усилием и затем прочного удержания защелок в пазах.
Пазы выполнены по всему периметру основания корпуса 2, а защелки выполнены выступающими от края сборки линз 3 с внутренней ее стороны.
При этом диаметр сборки линз 3 выполнен больше диаметра светодиодного модуля 1. За счет этого сборка линз 3 полностью закрывает светодиодный модуль 1, при этом края сборки линз непосредственно примыкают к основанию корпуса 2.
Защелки имеют крючкообразную форму, которая позволяет им зацепляться в пазах корпуса 2.
Защелки и пазы распределены равномерно по всему периметру сборки линз 3 и основания корпуса 2, соответственно, их расположение и количество совпадает друг с другом.
Количество таких защелкивающихся креплений может быть от 4 до 16.
Сборка линз 3 и защелки на сборке линз 3 выполнены в виде единой цельнолитой детали из ударопрочного поликарбоната.
При этом обеспечивается прочность и надежность фиксации защелок в пазах корпуса 2 при обеспечении возможности быстрой замены деталей светильника в случае необходимости ремонта светильника.
При этом дополнительно повышается жесткость и устойчивость корпуса 2 к нагрузкам, что приводит к повышению надежности конструкции светильника.
Защелки изготовлены из упругого, но деформируемого материала, такого как поликарбонат. Это позволяет деформируемой части защелок вернуться к своим исходным размерам после завершения приложения усилия при защелкивании, и попадания защелок в пазы корпуса 2.
Такое защелкивающееся крепление обеспечивает надежное примыкание сборки линз 3 к корпусу 2, которое пользователь может легко собрать и разобрать без использования дополнительных инструментов.
Светодиодный модуль 1 с нанесенной на одну сторону термопастой, крепится к корпусу 2 винтами. Термопаста обеспечивает лучшую передачу тепла от светодиодного модуля 1 корпусу 2.
Уплотнитель 4 представляет собой упругую деталь, служит для герметизации светодиодного модуля 1, и устанавливается между светодиодным модулем 1 и сборкой линз 3 в специальном пазу, вырезанном по периметру с внутренней стороны сборки линз 3. Сборка линз 3 плотно прижимает уплотнитель 4 к корпусу 2, образуя герметичное соединение.
В качестве винта 5 крепления источника питания 10 к корпусу 2 используется винт М6х20 в количестве от 2 до 10.
В качестве винта 6 крепления светодиодного модуля 1 к корпусу 2 используется винт М3х8 в количестве от 2 до 10.
В качестве шайбы 7 из полиамида между винтом 6 и светодиодным модулем 1 используется шайба М3 в количестве от 2 до 10.
В качестве контровочной шайбы 8 между винтом 5 и источником питания 10 используется шайба М6 в количестве от 2 до 10.
Герметичный кабельный ввод 9 служит для герметичного ввода кабеля от источника питания 10 к светодиодному модулю 1.
Источник питания 10 представляет собой источник стабилизированного тока для питания светодиодного модуля 1, и заключен в герметичный корпус, установленный сверху на корпусе 2.
Клапан выравнивания давления 11 представляет собой деталь, способную пропускать молекулы газа и задерживать молекулы жидкости. Клапан выравнивания давления 11 служит для выравнивания разности давления, которое неизбежно образуется между окружающей средой и герметичным светодиодным отсеком светильника в процессе его работы, благодаря чему исключается возможность проникновения жидкости через уплотнительные прокладки.
Светодиодный модуль 1 при нагреве естественно расширяет воздух, который, образуясь в лишнем количестве, выходит через клапан выравнивания давления 11. Когда светильник выключают, светодиодный модуль 1 начинает остывать, происходит обратная реакция, т.е. воздух начинает всасываться через клапан выравнивания давления 11.
Клапан выравнивания давления 11 устанавливается на корпусе 2 светильника путем закручивания в корпус 2 под определенным усилием.
Кольцо-подвеса 12 или рым-болт представляет собой элемент, служащий для крепления светильника на трос для подвеса к потолку помещения. Кольцо-подвеса 12 устанавливается вертикально сверху на источник питания 10, и фиксируется с ним посредством резьбового соединения.
Процесс сборки/разборки светильника осуществляют следующим образом.
Первоначально светодиодный модуль 1 крепится к внутренней стороне корпуса 2 посредством винтового соединения. При этом предварительно на поверхность светодиодного модуля 1 наносят термопасту для заполнения зазора между светодиодным модулем 1 и корпусом 2. Стороной с термопастой светодиодный модуль 1 прижимается к основанию корпуса 2.
Затем сверху на корпус 2 со светодиодным модулем 1 устанавливают сборку линз 3, которую фиксируют непосредственно к корпусу 2. При этом сборка линз 3 полностью закрывает светодиодный модуль 1, имеющий меньший диаметр, а края сборки линз оказываются примыкающими непосредственно к основанию корпуса 2.
При этом предварительно, для обеспечения герметичного соединения, в паз сборки линз 3 устанавливают уплотнитель 4. Сборку линз 3 вместе с уплотнителем 4 прижимают по краям основания корпуса 2, с которым сборка линз 3 фиксируется посредством защелкивающегося крепления.
При этом необходимо правильно сориентировать сборку линз 3 относительно корпуса 2, чтобы совместить пазы корпуса 2 с защелками сборки линз 3, далее приложить небольшое давление на сборку линз 3 в районе защелок, и зафиксировать вхождение защелок в пазы корпуса 2 до характерного щелчка.
При приложении усилия на сборку линз 3, защелки на сборке линз 3 деформируются и с усилием заходят в ответные пазы в основании корпуса 2, плотно фиксируясь в нем. Сборка линз 3 оказывается плотно прилегающей по краю к основанию корпуса 2, при этом герметично закрывая светодиодный модуль 1.
Благодаря подобному креплению повышается скорость сборки и разборки светильника и улучшается ремонтопригодность, по сравнению с традиционным креплением с помощью винтов, либо клея.
Затем с внешней стороны корпуса 2 на бобышки устанавливают источник питания 10 посредством винтов.
На источник питания 10 устанавливают кольцо подвеса 12, за который светильник подвешивают к потолку промышленного помещения.
В случае необходимости ремонта, разборки светильника, нажимают на выступающие части защелок на сборке линз 3 с внешней стороны корпуса 2, заставляя их выйти из пазов, тем самым легко снимают сборку линз 3 с корпуса 2. Затем откручивая винты, снимают светодиодный модуль 1.
Светильник не содержит защитного стекла, благодаря чему увеличивается величина светового потока и уменьшается вес.
Крепление и снятие сборки линз 3 с корпуса 2 возможно осуществлять без специализированного инструмента.
Корпус 2 спроектирован путем минимизации площади горизонтальных поверхностей и глубоких полостей, труднодоступных для естественных потоков воздуха. Таким образом минимизирован такой негативный процесс, как оседание пыли на корпус светильника в процессе работы и забивание полостей мусором при эксплуатации.
Также, за счет выполнения внешнего контура конструкции корпуса 2 в виде кольца улучшается теплоотдача светильника.
Кроме того, конструкция светильника обладает необходимой герметичностью и обеспечивает защиту светильника от влаги и пыли.
Конструкция источника питания 10 предусматривает надежный подвесной крепеж – кольцо подвеса 12, который используется для подвеса всего светильника. Благодаря такому решению отсутствуют дополнительные узлы крепления, за счет чего оптимизируется масса светильника и его стоимость.
Эффективность рассеивания тепла в корпусе 2 с радиаторными ребрами и вентиляционным пространством между основанием и кольцеобразным контуром корпуса 2 значительно повышается по сравнению с известными светильниками без вентиляционных отверстий.
Таким образом, улучшение условий теплоотвода достигается за счет совокупности конфигурации радиаторных ребер и вентиляционного пространства в корпусе 2 между радиаторными ребрами.
Кроме того, повышение теплоотдачи от поверхности светильника достигается за счет распределения тепла равномерно на всю площадь корпуса 2. Источник питания 10 за счет своей установки на бобышки на корпусе 2 не передает свое тепло корпусу 2, а охлаждается самостоятельно. За счет этого достигается увеличение срока службы светодиодов и источника питания 10.
Таким образом, за счет исключения перегрева светильника 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 обладает мощностью: 230 Вт.
Масса не более: 4,5 кг.
Габаритные размеры: 350*200 мм.
Заявляемый светильник светодиодный имеет следующие преимущества:
обеспечение долговечности работы светильника, компактности и прочности конструкции;
равномерное распределение светового потока при максимальной светоотдаче и сниженном потреблении мощности;
повышение теплоотдачи за счет расположения охлаждающих ребер по всей окружности 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;
эргономичность и простота конструкции, удобство установки.
Светильник светодиодный является компактным, удобным в эксплуатации, обеспечивает необходимую яркость светового потока, позволяет упростить монтаж за счет сниженной массы конструкции и удобного крепежного элемента.
Наличие и конфигурация радиаторных ребер позволяет увеличить жесткость конструкции.
Геометрическая форма радиаторных ребер рассчитана таким образом, чтобы минимизировать массово-габаритные характеристики при установленной мощности.
Светильник предназначен для освещения производственных, складских, промышленных, торговых помещений, спортивных сооружений.
Полезная модель может быть изготовлена в условиях отечественной промышленности, с использованием известных технологических процессов и стандартного оборудования.