СВЕТИЛЬНИК СВЕТОДИОДНЫЙ ВЗРЫВОЗАЩИЩЕННЫЙ МОЩНОСТЬЮ ДО 120 Вт

Полезная модель относится к осветительной технике, основанной на светодиодах, и может найти применение в конструкции взрывозащищенного светильника со светодиодными элементами мощностью до 120 Вт.
Известен аналог - взрывозащищенный светодиодный светильник - патент РФ №2533951, 27.11.2014, состоящий из корпуса и рассеивателя, нескольких групп бескорпусных светоизлучающих диодов, выполненных на платах, соответствующих габаритам боковых граней полой пирамиды, установленной на держателе, выполненном в виде полой конструкции, основанием соединенной с установочным диском, отличающийся тем, что вершина пирамиды выполнена усеченной с образованием отверстия и по внешнему периметру установочного диска выполнены отверстия.
Недостатком аналога является наличие ряда признаков, ограничивающих мощность взрывозащищенного светодиодного светильника. Основным признаком является отсутствие эффективного теплообменника, что является причиной низкой эффективности охлаждения светильника и ограничивает его мощность. Вторым ограничивающим признаком является невозможность осуществления электромонтажа питания светильника без демонтажа светильника с места установки. При этом возможно осуществлять электромонтаж светильника, только держа его в руках или пользуясь специальными приспособлениями. Для светильника повышенной мощности этот недостаток является также значительным, так как такой светильник обладает повышенной массой и осуществление электромонтажа на весу в большинстве случаев очень трудоемко.
Известен аналог - светодиодный взрывозащищенный светильник с интенсивным теплоотводом - патент Китая №203099396, 31.07.2013, выбранный в качестве прототипа, содержащий прижимной фланец, рассеиватель, монтажную плату со светодиодами, корпус с теплообменником в виде колец, расположенных вокруг корпуса, в котором размещена монтажная плата со светодиодами, взрывозащищенный корпус блока питания, блок питания, крышку корпуса блока питания, монтажную коробку и взрывозащищенную крышку монтажной коробки.
Недостатком прототипа является наличие ряда признаков, ограничивающих мощность взрывозащищенного светодиодного светильника. Первым признаком является отсутствие надежного крепления рассеивателя к корпусу. Светодиодный светильник повышенной мощности имеет светодиодную плату большей площади и, следовательно, увеличенные габариты рассеивателя света. Поэтому для обеспечения взрывобезопасности светильника необходима увеличенная прочность крепления рассеивателя к корпусу, так как расчетная нагрузка на рассеиватель от воздействия газов при взрыве с увеличением его диаметра возрастает пропорционально квадрату его диаметра. В аналоге рессеиватель прижимается фланцем. При взрыве рассеиватель, изготовленный из поликарбоната, материала с относительно малым модулем упругости, деформируется и выскользнет из такого соединения. А для обеспечения абсолютной жесткости с целью исключения деформации необходимо значительно увеличивать толщину рассеивателя, что негативно скажется на его оптических свойствах и на габаритах светильника. Вторым признаком является отсутствие крепления светильника, которое обеспечило бы электромонтаж питания без демонтажа светильника. Третьим признаком является отсутствие мощного блока питания на 120 Вт, который бы поместился в отсеке блока питания без значительного увеличения диаметра светильника.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в увеличении мощности взрывозащищенного светодиодного светильника до 120 Вт.
Решение технической задачи в светильнике светодиодном взрывозащищенном мощностью до 120 Вт, содержащем рассеиватель, монтажную плату со светодиодами, корпус в виде тела вращения с теплообменником, имеющим образованные кольцами и расположенные вокруг оси корпуса каналы, которые формируют теплообменную часть для удаления нагретого светодиодами воздуха, блок питания и монтажную коробку, достигается тем, что рассеиватель выполнен в виде тела вращения, имеет выпуклую и вогнутую стороны и установлен изнутри корпуса выпуклой стороной наружу, удерживаясь в нижней части корпуса за счет того, что его наружный диаметр больше диаметра отверстия в нижней части корпуса, в которое он установлен, изнутри корпуса рассеиватель прижат к корпусу диском, имеющим наружную резьбу, обеспечивающую его резьбовое соединение с корпусом, причем диск имеет цилиндрическую выступающую в сторону вогнутой стороны рассеивателя часть, а на торцевой поверхности выступающей цилиндрической части диска размещена монтажная плата со светодиодами таким образом, что она находится в камере, образованной рассеивателем и диском, над диском закреплены два блока питания, один над другим, сверху корпус закрыт крышкой корпуса, разделяющей камеру блоков питания и монтажную коробку, выполненную заодно с крышкой корпуса и имеющую сверху крышку, монтажная коробка имеет входное и выходное отверстия для подвода жгутов электропитания, оси которых перпендикулярны оси корпуса, имеется кронштейн для крепления светильника к потолку, имеющий форму П-образной скобы, горизонтальная пластина которой содержит крепежные отверстия для присоединения кронштейна к потолку, а каждая из двух вертикальных пластин которой имеет открытый с одной стороны паз, через который проходят оси входного и выходного отверстий монтажной коробки, отверстие для крепления светильника к кронштейну винтами и дугообразный паз для фиксации светильника винтами под разными углами относительно кронштейна.
Рассеиватель может быть выполнен из поликарбоната толщиной 12 миллиметров, выпуклая и вогнутая его стороны имеют форму поверхности в виде эллипсоида вращения, а выпуклая сторона рассеивателя, являющаяся наружной по отношению к камере монтажной платы со светодиодами, в месте сопряжения с корпусом переходит от эллипсоидной формы поверхности в коническую и сопрягается с конической поверхностью отверстия корпуса, а после конической поверхности выпуклая сторона рассеивателя заканчивается цилиндрической поверхностью.
Рассеиватель может быть выполнен из боросиликатного стекла и в месте сопряжения с корпусом светильника иметь фланец, который сопряжен с проточкой в корпусе светильника.
На фиг. 1 изображен светодиодный взрывозащищенный светильник мощностью до 120 Вт в разрезе с рассеивателем из поликарбоната.
На фиг. 2 изображен светодиодный взрывозащищенный светильник мощностью до 120 Вт в разрезе с рассеивателем из боросиликатного стекла.
На фиг. 3 изображен общий светодиодного взрывозащищенного светильника мощностью до 120 Вт.
На фиг. 4 изображен вид сверху на светодиодный взрывозащищенный светильник мощностью до 120 Вт, крышка корпуса условно скрыта.
На фиг. 5 изображен вид сверху на светодиодный взрывозащищенный светильник мощностью до 120 Вт, крышка корпуса и блоки питания условно скрыты.
Светильник светодиодный содержит рассеиватель 1, монтажную плату 2 со светодиодами 3, корпус 4 в виде тела вращения с теплообменником 5, имеющим образованные кольцами 6 и расположенные вокруг оси корпуса 4 каналы 7, которые формируют теплообменную часть для удаления нагретого светодиодами 3 воздуха, блок питания 8 и монтажную коробку 9, рассеиватель выполнен в виде тела вращения, имеет выпуклую 10 и вогнутую 11 стороны, и установлен изнутри корпуса 4 выпуклой стороной 10 наружу, удерживаясь в нижней части корпуса 4 за счет того, что его наружный диаметр больше диаметра отверстия 12 в нижней части корпуса 4, в которое он установлен, изнутри корпуса 4 рассеиватель 1 прижат к корпусу 4 диском 13, имеющим наружную резьбу 14, обеспечивающую его резьбовое соединение с корпусом 4, причем диск 13 имеет цилиндрическую выступающую в сторону вогнутой стороны 11 рассеивателя 1 часть 15, а на торцевой поверхности 16 выступающей цилиндрической части 15 диска 13 размещена монтажная плата 2 со светодиодами 3 таким образом, что она находится в камере 17, образованной рассеивателем 1 и диском 13, над диском 13 закреплены два блока питания 8, один над другим, сверху корпус 4 закрыт крышкой 18 корпуса 4, разделяющей камеру блоков питания 19 и монтажную коробку 9, выполненную заодно с крышкой 18 корпуса 4 и имеющую сверху крышку 20, монтажная коробка 9 имеет входное 21 и выходное 22 отверстия для подвода жгутов электропитания, оси которых перпендикулярны оси корпуса, имеется кронштейн 23 для крепления светильника к потолку, имеющий форму П-образной скобы, горизонтальная пластина 24 которой содержит крепежные отверстия 25 для присоединения кронштейна 24 к потолку, а каждая из двух вертикальных пластин 26 которой имеет открытый с одной стороны паз 27, через который проходят оси входного 21 и выходного 22 отверстий монтажной коробки 9, отверстие 28 для крепления светильника к кронштейну 23 винтами 29 и дугообразный паз 30 для фиксации светильника винтами 31 под разными углами относительно кронштейна 23.
Рассеиватель 1 может быть выполнен из поликарбоната толщиной 12 миллиметров, как показано на рисунке 1. Выпуклая 10 и вогнутая 11 его стороны имеют форму поверхности в виде эллипсоида вращения, а выпуклая 10 сторона рассеивателя 1, являющаяся наружной по отношению к камере 17 монтажной платы 2 со светодиодами 3, в месте сопряжения с корпусом 4 переходит от эллипсоидной формы поверхности 31 в коническую 32 и сопрягается с конической поверхностью отверстия 12 корпуса 4, а после конической 32 поверхности выпуклая сторона 10 рассеивателя 1 заканчивается цилиндрической поверхностью 33.
Рассеиватель 1 может быть выполнен из боросиликатного стекла, как показано на рисунке 2. В месте сопряжения с корпусом 4 светильника рассеиватель 1 имеет фланец 34, который сопряжен с проточкой в корпусе 4 светильника.
Рассмотрим пример конкретной реализации светодиодного светильника. Ключевой характеристикой предлагаемого устройства является то, что повышенная мощность светильника достигается во взрывобезопасном варианте с типом взрывозащиты d по ГОСТ 12.2.020-76. Светодиодные светильники большой мощности существуют, но, как правило, не во взрывобезопасном исполнении. Тип d означает наличие взрывонепроницаемой оболочки и температурный класс Т6, что позволяет использовать светильник в зонах максимальной степени взрывоопасности. Корпус 4, диск 13, крышка 18 корпуса с монтажной коробкой 9 и крышка монтажной коробки 20 изготавливаются методом литья под давлением из алюминиевого сплава. На корпусе 4 имеется три кольца 6, которые выполнены с корпусом 4 одной деталью. Поверхности колец 6 являются теплообменными поверхностями теплообменника 5. Кольца 6 соединены между собой и корпусом 4 перемычками 35, как показано на рисунке 3, для обеспечения целостности конструкции. Диск 13 фиксируется в корпусе 4 благодаря наличию в корпусе 4 внутренней резьбы, путем вкручивания диска 13 во внутреннюю резьбу корпуса 4. Светодиоды 3 монтажной платы 2 имеют питание от блоков питания 8, которые являются драйверами, преобразующими напряжение питающей сети в напряжение питания светодиодов и поддерживающими постоянство тока питания светодиодов 3. Блоки питания 8 закреплены к бобышкам 36 крышки диска 13 винтами 37. Блоки питания 8 рассчитаны на потребляемую мощность 60 Вт каждый. Два блока питания выбрано вместо одного из-за отсутствия блоков питания на 120 Вт с подходящими габаритными размерами. Один блок питания мощностью 120 Вт не удалось бы эффективно разместить в устройстве, ведь одновременно с компоновочным решением остается требование обеспечения взрывозащищенности светильника. Рассеиватель 1 в варианте из поликарбоната выполнен литьем под давлением, он служит для рассеивания света, испускаемого светодиодами 3, а также обеспечивает формирование герметичного внутреннего объема светильника и обеспечивает его взрывобезопасность. Рассеиватель 1 может быть выполнен из боросиликатного стекла. Варианты корпуса 4 под рассеиватель 1 из поликарбоната и под рассеиватель 1 из боросиликатного стекла отличаются только местом сопряжения корпуса 4 с рассеивателем 1. Оба варианта корпуса 4 изготовлены из одинаковых отливок. Отличие их заключается в последующей токарной обработке. Для варианта корпуса 4 под рассеиватель из поликарбоната в корпусе точится коническая поверхность для сопряжения с конической поверхностью 32 рассеивателя 1. Часть внешней поверхности рассеивателя 1 выполнена конической для упрощения обработки сопрягаемой с ней поверхности корпуса 4. Получить токарной операцией коническую поверхность просто, а вот получить внутреннюю поверхность, являющуюся частью поверхности эллипсоида вращения задача уже совсем другого уровня сложности, даже при обработке на станке с ЧПУ. Для варианта корпуса 4 под рассеиватель 1 из боросиликатного стекла в корпусе 4 выполняется проточка под фланец 34 рассеивателя 1. Контакты рассеивателя 1 с корпусом 4 и рассеивателя 1 с диском 13 осуществляются через слой герметика для обеспечения герметичности. Диск 13 имеет отверстия 38 для перераспределения давления газов при взрыве между камерами с целью уменьшения давления в камере 17 монтажной платы 2 со светодиодами 3 для исключения разрушения рассеивателя 1.
Теплообменник 5 может содержать более трех колец 6, если требуется увеличенная поверхность теплообмена при необходимости увеличения теплосъема, например при использовании светильника в жарком климате.
В процессе работы светодиоды 3 выделяют тепло, которое через диск 13 передается на корпус 4 и уносится потоком воздуха естественного конвективного теплообмена с теплоотводящих поверхностей теплообменника 5. Естественный конвективный теплообмен в данном случае противопоставляется принудительной конвекции, которая используется, например в радиаторах компьютерных процессоров. Там применяется радиатор, выполненный в виде ребер, который обдувается вентилятором. Так как применение принудительной конвекции в устройстве светодиодного светильника нецелесообразно, выбрана схема с кольцевым теплообменником 5, выполненным одной деталью с корпусом 4.
Технический результат полезной модели, заключающийся в повышении мощности взрывозащищенного светодиодного светильника, достигается благодаря наличию следующих признаков.
Во-первых, рассеиватель установлен изнутри корпуса выпуклой стороной наружу, удерживаясь в нижней части корпуса за счет того, что его наружный диаметр больше диаметра отверстия в нижней части корпуса, в которое он установлен, и изнутри корпуса рассеиватель прижат к корпусу диском, который имеет цилиндрическую часть, выступающую в сторону вогнутой стороны рассеивателя. Перечисленные признаки позволяют увеличить мощность светильника с сохранением безопасности его использования в случае взрыва в его внутреннем объеме. Форма и способ крепления рассеивателя позволяют при увеличении мощности светодиодов сохранить целостность рассеивателя в случае взрыва во внутреннем объеме светильника.
Во-вторых, благодаря наличию в корпусе двух блоков питания, расположенных один над другим. Наличие двух блоков питания позволяет обеспечить необходимую мощность электропитания, а их расположение позволяет обеспечить отсутствие необходимости увеличения размеров корпуса, что привело бы к увеличению удельного давления взрывной ударной волны при взрыве во внутреннем объеме светильника и к повышению опасности разрушения светильника при взрыве, что сделало бы его не взрывобезопасным.
В-третьих, благодаря использованию конструктивной схемы с кольцевым теплообменником, размещенном на корпусе. Данный признак позволяет обеспечить работоспособность светодиодов при увеличении их мощности. Так как с увеличением мощности светодиодов возрастает их теплоотдача, то при наличии неэффективного теплообменника функционирование светильника невозможно из-за того, что светодиоды при перегреве выходят из строя.
Таким образом, только наличие совокупности перечисленных признаков позволяет осуществить увеличение мощности взрывобезопасного светодиодного светильника до 120 Вт.
Дополнительным преимуществом светильника является наличие кронштейна для крепления светильника к потолку, имеющего форму П-образной скобы, горизонтальная пластина которой содержит крепежные отверстия для присоединения кронштейна к потолку, а каждая из двух вертикальных пластин которой имеет открытый с одной стороны паз, через который проходят оси входного и выходного отверстий монтажной коробки, отверстие для крепления светильника к кронштейну винтами и дугообразный паз для фиксации светильника винтами под разными углами относительно кронштейна.