СВЕТИЛЬНИК СВЕТОДИОДНЫЙ ПРОМЫШЛЕННЫЙ
INDUSTRIAL LED LIGHTING FIXTURE

Область техники
Изобретение относится к области осветительных приборов на твердотельных полупроводниковых источниках света и предназначено для освещения преимущественно промышленных и производственных объектов.
Уровень техники
Известен ряд решений светодиодных светильников для промышленности. Широкий круг задач освещения в этой сфере заставляет производителей идти по пути создания масштабируемых изделий, т.е. изделий, которые максимально бы перекрывали достаточно неоднородный спектр задач освещения производственных площадей и при этом позволяли бы снизить издержки на создание специализированных светильников за счет универсальной платформы. В конструктивном отношении такие решения возможно разбить на два подмножества: светильники с корпусом(ами) на основе экструдированного профиля и модульные светильники. В первом случае необходимый световой поток обеспечивается в основном за счет нужной длины профиля и количеством профилей (в ортогональном направлении), во втором - количеством модулей.
Так, для первого случая известны решения:
- патент RU 127865 U1, F21S 8/00, 13.09.2012;
- патент RU 117571 U1, F21S 4/00, 15.12.2011;
- патент RU 112340 U1, F21S 4/00, 11.08.2011;
- патент RU 107572 U1, F21S 13/00, 26.04.2011;
- патент RU 123113 U1, F21S 13/10, 15.06.2012.
В качестве их представителя приведем описание решения компании ООО «Ледел» (www.ledel.ru), - линейка светодиодных светильников для промышленности и уличного освещения (патенты RU 104281 U1, F21S 8/00, 30.12.2010; RU 88769 U1, F21S 13/10, 09.07.2009), масштабируемых за счет длины корпуса и соответственно длины (количества) световых модулей (все остальные детали унифицированы). Кроме того, светильники могут объединяться в группы. Недостатками указанных решений являются: наращивание светильника в длину ограничено вытянутой диаграммой направленности, а при объединении светильников в поперченном направлении, помимо прочего, падают теплорассеивающие способности радиатора. Кроме того, при размещении светильника под углом (обычно на консоли) условия отвода тепла также ухудшаются, поскольку верхняя часть светильника принимает воздух, уже нагретый нижней частью, а выполнение вертикальных прорезей охлаждения в профиле нетехнологично. Таким образом, использование профиля как основы корпуса светильника неизбежно влечет за собой анизотропию свойств светового прибора, что затрудняет его масштабирование в двух направлениях.
Известны решения, относящиеся и ко второму подмножеству:
- патент RU 130371 U1, F21S 13/00,18.01.2013;
- патент RU 127864 U1, F21S 4/00, 21.09.2012;
- патент RU 94310 U1, F21S 8/00, H01L 33/00, Н05В 33/00 11.03.2010;
- WO 2012100418 A1, F21V 17/00, F21V 29/00, F21V 23/00, F21V 19/00, F21V 5/04, F21S 8/00, F21V 31/04, F21Y 101/02, F21W 131/103, 02.08.2012;
- патент CN 201661928 U, F21S 8/00, F21V 19/00, F21V 23/00, F21V 5/04, F21V 29/00, F21V 9/10, H01L 33/00, Н05В 37/02.
Для указанных решений характерно наличие элементарных модулей, интегрированных в световой прибор посредством специальной конструкции. Она также может быть выполнена заедино с элементарными модулями, например, как в решении промышленного светильника LuxON WebStar компании ООО «ЛюксОН» (bttp://www.luxon.su/products/industrial-lighting/webstar/). Светильник с шестью модулями, расположенными в форме звезды, объединенными набором теплорассеивающих ребер и общим отсеком источника питания. Масштабируется светильник регулировкой количества модулей (наличием/отсутствием световых модулей в соответствующих отсеках модулей). Данное решение лишено недостатков решений линейных светильников, имеет лучшие условия рассеивания тепла за счет вертикальных прорезей. Однако светильник, имеющий монолитный корпус, при использовании меньшего количества модулей становится менее экономически оправданным, поскольку возрастает материалоемкость прибора. Кроме того, при такой компоновке перегревается отсек источника питания, который, воспринимая тепло от всех шести модулей, не имеет сквозных вырезов. Слишком малые размеры прорезей приводят к тому, что поперечные ребра экранируют и нагревают друг друга, не успевая отдавать тепло проходящему воздуху. В тех случаях, когда интегрирующая конструкция выполнена отдельно от модулей, масштабирование и конфигурация светильника ограничивается как раз ею же.
За прототип заявляемого изобретения принято решение по патенту RU 104281 U1, F21S 8/00, 30.12.2010.
Техническая задача заявляемого изобретения состоит в разработке решения светового прибора, которое позволяло бы конфигурировать его под различные нужды освещения с минимальными издержками на производство. При этом должны быть учтены дополнительные требования с учетом эксплуатации в промышленных условиях (взрывозащита, повышенные температуры, пылевлагозащита и др.).
Сущность изобретения
Сущность изобретения состоит в решении элементарных модулей, из которых набирается светильник нужной конфигурации и мощности, причем для их объединения в общем случае не требуется специальных конструкций, а требуемая диаграмма направленности обеспечивается сочетанием светового модуля и плафона. В подавляющем большинстве случаев производителю для выполнения заказа достаточно поставлять необходимое количество элементарных модулей, укомплектованных световыми модулями под диаграмму направленности (т.е. тип, количество твердотельных полупроводниковых источников света, смещение относительно линз модульной оптики плафона).
Технический результат: возможность получения светильника любой конфигурации путем составления нужного количества элементарных модулей, возможность масштабирования светильника как в продольном, так и поперечном направлениях без ущерба для теплорассеивающих характеристик светильника, снижение стоимости, снижение эксплуатационных издержек, повышение надежности светильника.
Технический результат достигается тем, что светильник имеет законченный самостоятельный в конструктивном отношении модуль, который может использоваться, в том числе и в единственном экземпляре. Корпус самостоятельного модуля по периметру снабжен крепежной окантовкой, объединенной с центральной частью группами продольных и поперечных ребер с образованием отверстий между ними.
Соединение модулей между собой осуществляется через отверстия в боковых сторонах модуля болтовым соединением. Масштабирование (без ограничения) осуществляется как в горизонтальном, так и вертикальном направлении путем присоединения модулей по боковым сторонам в зависимости от требуемой обстановки освещения. Это позволяет осуществлять освещение площадей как коридорного типа (т.е. реализует преимущество линейных светильников на основе профиля), так и площадей с равномерным пятном засвета. Кроме того, в формировании необходимой диаграммы направленности участвует и ударопрочный светопропускающий плафон (выполнен в антивандальных, пылезащитных и взрывозащитных целях) с линзами модульной оптики, расположенными в фокусе источников света светового модуля или со смещением относительно них. При этом развитые вертикальные прорези обеспечивают циркуляцию воздуха радиатора каждого модуля для светильника любой конфигурации и исключают взаимное экранирование ребер охлаждения модуля.
Для повышения надежности осветительной установки и снижения ее стоимости в каждом из самостоятельных модулей устанавливается блок питания, который набран также по модульному принципу из нескольких источников питания, устанавливаемых в нишу (ниши) источников питания. Снижение стоимости обусловлено тем, что цена (себестоимость) источника питания определяется его мощностью: чем выше мощность, тем больше стоимость источника. Таким образом, необходимую мощность на выходе можно получить условно не одним «дорогим» источником, а, например двумя источниками двухкратной меньшей мощностью каждый. При этом это положительно сказывается на надежности осветительной установки: выход из строя источника питания блока питания приводит к падению светового потока осветительной установки, а не полному ее выключению. Кроме того, это позволяет использовать несколько источников энергоресурсов: к примеру, каждый из самостоятельных модулей можно запитать штатным переменным напряжением и резервным источником постоянного напряжения. В случае отключения штатного источника переменного напряжения осветительная установка, набранная из самостоятельных модулей, будет продолжать работать, что необходимо на стратегических объектах и ряде специальных производств.
Также, к примеру, использование в каждом законченном самостоятельном модуле блока из двух источников питания повышает надежность светильника, при отказе одного из них световой поток падает, однако светильник продолжает светить с приемлемым уровнем освещенности, при этом эффективность работы самих твердотельных источников света возрастает, поскольку на меньших токах они работают лучше; тепловыделения в этом случае также сокращаются. Это увеличивает надежность осветительной установки и дает преимущество для работы при повышенных температурах (например, в литьевых цехах), светильник дополнительно снабжается термостатами, и при достижении критической температуры один из источников выключается, при допустимых температурах светильник снова начинает работать на полную мощность.
Модульность также позволяет осуществлять регулирование освещенности путем подачи питания на необходимое в конкретной ситуации количество модулей (к примеру, дежурное, аварийное и рабочее освещение). Использование в промышленности сетей преимущественно с трехфазным напряжением 380 В в сочетании конфигурации светильника с тремя модулями (с возможностью подачи по одной фазе на модуль) упрощает осуществление системы регулирования освещения.
Каждый модуль светильника может иметь взрывозащищенное исполнение, реализуемое тем, что корпус и светопропускающий экран выполнены толстостенными, выдерживающими внутренний взрыв без деформирования, защита обеспечивается зазором между корпусом и экраном; и (или) реализуемое тем, что блок питания и световой модуль заливаются компаундом, что позволяет эксплуатировать осветительный прибор во взрывоопасных зонах и помещениях.
Наличие крепежных отверстий по боковым сторонам каждого модуля и центрального узла крепления каждого модуля предусматривает использование широкого набора способов крепления: непосредственно на трубе, в подвесе на крюк, в подвесе на тросах, посредством крепежных скоб по боковым сторонам модулей в любом удобном месте.
Таким образом, охват различных случаев освещения объектов промышленности достигается следующим.
Мощность светового потока подбирается добавлением необходимого количества самостоятельных модулей. Требуемая диаграмма направленности формируется сочетанием светового модуля и ударопрочного светопропускающего плафона.
В случае использования полупроводниковых источников света повышенной мощности последние располагаются вне зоны полостей источников питания (контакт напрямую на корпус), что устраняет недостатки компоновки «плата над источником питания» и создает более благоприятные условия отвода тепла. На формировании равномерного пятна засвета это сказывается слабо, поскольку расстояния между источниками света небольшие, а корпус как радиатор используется более эффективно и условия работы источников питания улучшаются.
Признаки, характеризующее заявляемое изобретение:
1. Использование единого законченного самостоятельного модуля;
2. Масштабирование светильника в продольном и поперечном направлениях путем последовательного добавления самостоятельных модулей;
3. Отсутствие специальных конструкций для крепления модулей между собой;
4. Компоновка корпуса: по периметру корпуса - крепежная окантовка, объединенная с центральной частью (отсеки источников питания и светового модуля) группами продольных и поперечных ребер с образованием отверстий между центральной частью и периферийной;
5. Решение по электропитанию каждого модуля: блок питания из нескольких источников питания, размещаемых в центральной части корпуса самостоятельных модулей в специальных(ной) нишах(е) в целях повышения надежности и снижения стоимости светильника, хотя может использоваться и один источник питания, т.е. минимум одна ниша и минимум один источник питания в нише.
6. Твердотельные полупроводниковые источники света повышенной мощности располагаются по зонам контакта платы и корпуса, т.е. вне зоны зазора между источником питания и платы, что обусловлено стремлением снизить материалоемкость корпуса и получить больше света с меньшей площади, облегчить режим работы источников питания.
Перечень чертежей
Изобретение поясняется следующими графическими материалами, представленными на фиг.1-8:
Фиг.1 - Светильник светодиодный промышленный из 4-х модулей (вид в аксонометрии снизу, крепежные элементы условно не показаны);
Фиг.2 - Самостоятельный модуль светильника светодиодного промышленного - далее модуль (вид в аксонометрии снизу);
Фиг.3 - Модуль (вид в аксонометрии снизу, плафон условно не показан);
Фиг.4 - Модуль (вид в аксонометрии снизу, плафон и световой модуль условно не
показаны);
Фиг.5 - Модуль (вид сбоку);
Фиг.6 - Модуль (вид в аксонометрии сверху);
Фиг.7 - Модуль (вид снизу с применением модульной оптики);
Фиг.8 - Светильник светодиодный промышленный (вид в аксонометрии снизу, иллюстрация).
Перечень позиций, указанных на чертежах
1 - Самостоятельный модуль светильника светодиодного промышленного (далее модуль);
1-1 - Корпус модуля;
1-1-1 - Центральная часть корпуса модуля;
1-1-1-1 - Ниши расположения источников питания;
1-1-1-2 - Ввод кабеля питания, узел подвеса;
1-1-2 - Периферийная часть корпуса модуля (окантовка);
1-1-2-1 - Крепежные узлы, в том числе и для крепления модулей между собой;
1-1-3 - Теплорассеивающие ребра модуля;
1-2 - Светопропускающий плафон модуля;
1-2-1 - Модульная оптика плафона модуля;
1-3 - Световой модуль.
Осуществление изобретения
Изобретение осуществляется следующим образом. Исходя из требуемой задачи освещения объекта подбираются характеристики одной светоточки: требуемая величина светового потока, диаграмма направленности. Требуемый световой поток обеспечивают необходимым количеством самостоятельных модулей 1, объединяемых либо друг с другом, либо посредством дополнительных металлоконструкций по крепежным узлам 1-1-2-1. Необходимая диаграмма направленности обеспечивается подбором характеристик светового модуля 1-3 и ударопрочного светопропускающего плафона 1-2, выполненного в том числе совместно с линзами 1-2-1 модульной оптики. Установка светильника осуществляется на подвес по узлам 1-1-1-2 самостоятельных модулей либо по узлам 1-1-2-1 через крепежные скобы или иные крепежные элементы. Ввод силового кабеля осуществляется через отверстие 1-1-1-2. При наличии трехфазной сети электропитания каждая фаза распределяется на один самостоятельный модуль. Разводка кабелей электропитания по самостоятельным модулям 1 осуществляется в распределительных коробках. При подаче напряжения блок источников питания, размещаемых в нишах 1-1-1-1 самостоятельного модуля, преобразует его и подает на световой модуль 1-3, в результате чего последний начинает испускать свет. Тепло рассеивается корпусом 1-1, содержащим ребра 1-1-3, которые объединяют его центральную часть 1-1-1 с периферийной 1-1-2 (окантовка). При выходе из строя одного из источников питания блока питания (в случае использования как минимум двух источников питания) световой поток падает до приемлемого уровня, и светильник продолжает работать. При эксплуатации светильника при повышенных температурах самостоятельные модули светильника снабжаются термостатами, и при превышении рабочей температуры на корпусе самостоятельного модуля происходит отключение одного (или ряда) источника питания самостоятельного модуля, при этом осуществляется переход на пониженные токи и температура на корпусе падает; при достижении установленного уровня на отключенный источник питания подается напряжение и светильник начинает работать в штатном режиме.