СВЕТИЛЬНИК С ОТКРЫТОЙ АРХИТЕКТУРОЙ
LAMP WITH OPEN ARCHITECTURE

Изобретение относится к светотехнике и может быть использовано в качестве осветительного устройства, установленного на столбах (или других устройствах крепления) вдоль автомобильных и железных дорог, в пешеходных зонах, парковых зонах и на других объектах или закрепленного в различных помещениях к потолку, к стене и т.д.
Известна (является аналогом) электрическая лампа накаливания, см. патент РФ №2329564, которую можно установить в открытый корпус, закрепленный на столбе, и использовать в качестве светильника с открытой архитектурой. Особенность конструкции цоколя этой лампы позволяет выдерживать высокие внешние нагрузки (вибрации, воздушные потоки и т.д.). Однако светильник-аналог имеет ряд недостатков. К ним относятся:
- низкая надежность и долговечность, которые лимитирует материал тела накаливания;
- низкие световые характеристики, в первую очередь, освещенность;
- низкий КПД.
Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к заявляемому светильнику является световой прибор на светодиодах, см. патент РФ №2367842, который выбран в качестве прототипа.
Световой прибор состоит из корпуса, отверстие которого закрыто защитным колпаком из светопроницаемого материала, печатной платы, на которой установлены блоки питания, радиатора, который выполнен в виде пластины, светодиодов, каждый из которых соединен с контактным элементом и основанием из теплопроводного материала и других деталей. На радиаторе закреплены печатная плата с зазором между последней и радиатором и основанием светодиодов, для чего в печатной плате выполнены отверстия. Светодиоды электрически соединены с помощью контактных элементов. Световой прибор крепится к зданию, сооружению или другой конструкции с помощью конструктивного элемента, изготовленного из теплопроводного материала и имеющего опорную поверхность большую по размерам, чем опорная поверхность светового прибора, для теплоотдачи.
Светильник-прототип на светодиодах позволяет получить хорошую освещенность при малой мощности, но и обладает следующими недостатками:
- имеет большие габариты и массу, так как для хорошей теплоотдачи нужен конструктивный элемент, изготовленный из теплопроводного материала и имеющий большую опорную поверхность (большую по размерам, чем опорная поверхность светового прибора);
- имеет сложную конструкцию и технологию изготовления. Световой прибор имеет корпус, в который необходимо закрепить защитный колпак, большую по размерам печатную плату, в которой необходимо получить отверстия для установки светодиодов и к которой надо закрепить блоки питания. Каждый светодиод (количество светодиодов обычно измеряется десятками) при сборке надо ввести в указанное отверстие и индивидуально закрепить к радиатору с помощью дополнительной детали - основания, соединенного со светодиодом;
- защитный колпак корпуса, хотя и выполнен из светопроницаемого материала, снижает освещенность;
- световой прибор имеет неблагоприятные условия теплоотдачи. Тепло от светодиода передается: через стык светодиод-основание, через основание, через стык основание-радиатор, через радиатор, через стык радиатор-конструктивный элемент, через конструктивный элемент. И только с открытой поверхности конструктивного элемента тепло передается в окружающую среду. При этом открытая поверхность конструктивного элемента плоская, поэтому имеет малую площадь теплоотдачи.
Задачами изобретения являются снижение веса и габаритов светильника, снижение стоимости его изготовления, за счет упрощения конструкции и технологии изготовления, повышение освещенности, а также улучшение условий теплоотдачи.
Поставленная задача достигается тем, что в светильник с открытой архитектурой введен герметичный теплопроводящий компаунд, с помощью которого с одной стороны печатная плата соединена с радиатором, а другая ее сторона залита совместно с корпусами и контактными элементами светодиодов. В конструктивном элементе выполнено отверстие, предназначенное для установки печатной платы с радиатором, на поверхности радиатора, расположенной с противоположной стороны от поверхности, к которой присоединена печатная плата, выполнены выступающие ребра или стержни, а на конструктивном элементы выполнены ребра жесткости. Печатная плата герметично электрически соединена с блоками питания, а на конструктивном элементе закреплены блоки питания и базовые элементы. При этом конструктивный элемент может быть выполнен сборным. Кроме того, светильник с открытой архитектурой может быть снабжен дополнительным радиатором, который крепят на контурных участках печатной платы со стороны светодиодов с помощью герметичного теплопроводящего компаунда, которым залита указанная сторона печатной платы.
Изобретение поясняется прилагаемыми чертежами, где
- на фиг.1 показан общий вид светильника с открытой архитектурой;
- на фиг.2 показан вид А на фиг.1;
- на фиг.3 показан разрез Б-Б на фиг.2 (повернут и увеличен);
- на фиг.4 показан разрез В-В на фиг.1 (увеличен);
- на фиг.5 показан разрез В-В на фиг.1 для исполнения светильника с дополнительным радиатором (увеличен).
Светильники с открытой архитектурой могут быть установлены на столбах, подвешены в различных открытых и закрытых помещениях и т.д. Рассмотрим исполнение светильника, который устанавливается на столбе, имеющем трубу в виде установочного элемента. Внутри трубы проходит силовой провод. Такое исполнение светильника с открытой архитектурой, см. фиг.1 и 4, состоит из конструктивного элемента 1 с отверстием «Г» прямоугольной формы, в которое установлены соединенные между собой печатная плата 2 со светодиодами 3 и радиатор 4. При этом радиатор 4 закреплен к конструктивному элементу 1, например, с помощью винтов.
Каждый светодиод, см. фиг.4, состоит из корпуса 5, который закреплен на печатной плате 2, контактных элементов 6 и оптического элемента 7. Печатная плата 2 соединена с радиатором 4 с помощью герметичного теплопроводящего компаунда 8, а на противоположной стороне платы этим же компаундом 8 залита поверхность платы совместно с корпусами 5 и контактными элементами 6 светодиодов. При этом оптические элементы 7 светодиодов компаундом не залиты.
Для повышения площади теплоотдачи на свободной поверхности радиатора 4 выполнены выступающие ребра или стержни. В рассматриваемой конструкции, см. фиг.1, 2 и 4, на свободной поверхности радиатора выполнены расположенные в несколько рядов стержни «Д».
На конструктивном элементе 1, см. фиг.2, закреплены промышленным образом загерметизированные блоки питания 9, которые герметично электрически соединены проводами 10 с печатной платой и имеют провода с герметичным соединительным элементом 11 для подвода электрического тока. Конструктивный элемент 1 имеет ребра жесткости «Е», см. фиг.2, и 4.
Для рассматриваемого исполнения светильника на его конструктивном элементе 1, см. фиг.2 и 3, закреплены два базовых элемента 12, выполненных в виде скоб. С одной стороны скоба 12 жестко закреплена винтом 13 на конструктивном элементе 1, а с другой стороны закреплена винтом 14 с контргайкой 15 с возможностью прижатия установочного элемента (трубы) столба, на который устанавливается светильник. В скобы ввинчиваются фиксирующие винты 16 с контргайками 17. Возможны и другие исполнения базовых элементов для установки светильника на трубе столба.
Возможно исполнение светильника с открытой архитектурой, которое имеет дополнительный радиатор для увеличения площади поверхности теплоотдачи. Для этого исполнения увеличивается ширина конструктивного элемента, основного радиатора и печатной платы. Дополнительный радиатор 18 имеет O-образную форму и крепится компаундом на контурных участках печатной платы, см. фиг.5. Дополнительный радиатор может иметь выступающие ребра или стержни, а может и не иметь. Выступающие ребра могут играть роль отражающих элементов. На фиг.5 показан дополнительный радиатор с ребрами «Ж».
Основной особенностью рассматриваемого светильника является его открытая архитектура, то есть отсутствует традиционный корпус с крышкой и деталями (прокладками) для его герметизации. Нет защитных стекол и т.д.
Установка и работа светильника с открытой архитектурой. Сначала соединяется силовой провод, проходящий в трубе столба, с соединительным элементом 11 светильника, см. фиг.2. Затем светильник крепится на трубе столба, для чего труба вставляется в базовые элементы 12 светильника, см. фиг.2 и 3. С помощью винтов 16 и контргаек 17 светильник базируется вдоль оси трубы, далее с помощью винтов 14, которые стопорятся контргайками 15, светильник крепится на трубе. При включении электрического тока светильник будет освещать намеченный объект. Открытая архитектура светильника не будет влиять на его работоспособность, так как все его элементы и провода герметичны. Открытая архитектура светильника не будет задерживать осадки. Высокая температура летом также не будет влиять на его работоспособность (теплоотдачу), так как светильник не работает, когда светит солнце.
По сравнению со световым прибором на светодиодах (прототипом) светильник с открытой архитектурой имеет следующее преимущества.
1) Он имеет более простую конструкцию и более простую и дешевую технологию изготовления, так как для него не нужен состоящий из 2-х частей корпус с соединительными и герметизирующими деталями. Отсутствует стекло и элементы корпуса для его установки, закрепления и герметизации. Существенно упрощается конструкция печатной платы, в которой нет отверстий под светодиоды, а также технология ее изготовления. Конструктивно более сложный радиатор в заявляемом светильнике изготавливается отливкой.
2) Заявляемый светильник неоспоримо имеет меньшие габариты и массу.
3) Заявляемый светильник при равной мощности позволяет создать лучшую освещенность намеченного объекта. Это объясняется тем, что в световом приборе (прототипе) световой поток проходит через защитный колпак корпуса, выполненный из светопроницаемого материала и снижающий освещенность, а в заявляемом светильнике нет корпуса с защитным колпаком. Кроме того, при заливке компаундом печатной платы со светодиодами оптические элементы последних компаундом не заливаются.
4) Заявляемый светильник создает более благоприятные условия для теплоотдачи, так как он, во-первых, имеет открытую архитектуру, которая позволяет со всех сторон передавать тепло в окружающую среду. Во-вторых, в световом приборе (прототипе) от источника тепловыделения до радиатора теплу приходится преодолевать большее расстояние с большим числом стыков, чем в заявляемом светильнике. В-третьих, площадь поверхности теплоотдачи в заявляемом светильнике значительно больше площади теплоотдачи в световом приборе (прототипе). В-четвертых, печатная плата в заявляемом светильнике залита теплопроводным компаундом, который также повышает площадь поверхности теплоотдачи. Кроме того, заявляемый светильник может иметь дополнительный радиатор, который способствует более эффективному тепловыделению.