СВЕТОДИОДНЫЙ МОДУЛЬ

Полезная модель относится к осветительным устройствам со светодиодами и может быть использована как автономно, так и для замены люминесцентных ламп на светодиодный источник света путем установки в имеющуюся арматуру люминесцентных светильников без изменения конструкции корпуса этих светильников.
Известен, например, светодиодный светильник серии L-OFFICE (). Этот светильник предназначен для установки в офисных и других общественных помещениях (предприятия, учреждения, торговые центры и др., где установлены подвесные потолки типа Armstrong). Светильник состоит из корпуса, светорассеивающей крышки, светодиодного модуля, размещенного в корпусе, и блока питания. И хотя светильник обладает такими преимуществами, как малая толщина и малый вес, он имеет ряд недостатков. Этими недостатками являются:
- использование печатных плат для крепления светодиодов, что влечет за собой повышение трудоемкости при изготовлении светодиодного модуля;
- использование специально разрабатываемого корпуса, что увеличивает объем проектирования и, следовательно, повышает трудоемкость. Все эти недостатки приводят к повышению себестоимости изделия.
В последнее время для освещения помещений используют светильники, в которых люминесцентные лампы заменяют на светодиодные модули без изменения конструкции корпуса светильника. Это значительно снижает трудоемкость при изготовлении, монтаже и обслуживании, что, в свою очередь, снижает стоимость изделия.
Известен, например, светодиодный модуль и светильник, содержащий его, по патенту РФ №101771 (опубл. 27.01.2011). Светодиодный модуль содержит монтажную панель, имеющую участки, снабженные светодиодными группами, выполненными с возможностью подключения к блоку питания. Этот модуль предназначен для установки между корпусом и зеркальным растровым отражателем светильника ЛВО10. Преимуществом светодиодного модуля является то, что он может быть установлен в люминесцентном светильнике ЛВО10 без изменения конструкции корпуса этого светильника. Однако, техническое решение имеет ряд недостатков, а именно:
- сложность исполнения монтажной панели;
- при изготовлении модуля применяют печатные платы для крепления светодиодов, использование которых требует дополнительных материальных и трудовых затрат, что повышает стоимость изделия в целом;
- ограниченность использования светодиодного модуля. Конструктивное решение модуля таково, что он может быть использован для замены люминесцентных ламп только в светильниках ЛВО10.
Частично лишено этих недостатков техническое решение по патенту РФ №104277 (опубл. 10.05.2011). Техническое решение представляет собой светодиодную лампу для установки в корпусе люминесцентного светильника. Конструктивно, лампа выполнена в виде светодиодного модуля, имеющего основание, по форме и габаритным размерам соответствующее форме и габаритным размерам корпуса люминесцентного светильника. К этому основанию посредством стоек крепления оппозитно прикреплены соединенные между собой в последовательную электрическую цепь светодиодные платы. В состав модуля входит также источник питания и средства для удержания и фиксации его в рабочем положении.
Это техническое решение содержит наибольшее число существенных признаков, совпадающих с существенными признаками заявляемой полезной модели и является наиболее близким по технической сущности.
По сравнению с вышеприведенными аналогами, этот модуль обладает рядом преимуществ. Он более универсален и может быть использован в любых типах встраиваемых и накладных люминесцентных светильниках. Основание модуля может иметь любую форму, в зависимости от геометрической формы светильника, в котором модуль будет использован. Размещение плат над основанием обеспечивает достаточное охлаждение. Однако этот модуль имеет недостатки:
- использованием светодиодных плат, что значительно повышает трудоемкость и увеличивает стоимость изделия;
- сложность и ненадежность конструкции модуля. Этот недостаток обусловлен, главным образом, тем, что в известном решении светодиодные платы прикреплены к основанию с помощью стоек для крепления. И, хотя, как отмечалось выше, это обеспечивает хороший теплоотвод и охлаждение светодиодов, но приводит к увеличению габаритов модуля. Кроме того, если в качестве основания использован светорассеиватель люминесцентного светильника (как предусмотрено одним из вариантов решения), в этом случае на рассеивателе будут образовываться темные пятна;
- конструкция модуля позволяет использовать его только для замены люминесцентных ламп путем установки в имеющуюся арматуру люминесцентных светильников, модуль не может быть использован автономно.
Во всех вышеперечисленных аналогах общим недостатком является крепление светодиодов с применением печатных плат. Крепление светодиодов выполнено традиционным способом, когда светодиоды посредством вертикально или горизонтально выполненных выводов припаяны на текстолит или на печатную плату с алюминиевым основанием. При монтаже светодиода отверстия в плате для его установки должны по форме и размерам точно соответствовать выводам светодиодов. При горизонтально расположенных выводах их предварительно формуют с получением изгиба, выполнение которого допускается на определенном расстоянии от корпуса светодиода. Все эти требования повышают сложность, трудоемкость и стоимость изделия в целом.
Задачей заявляемой полезной модели является разработка конструкции светодиодного модуля и достижение комплексного технического результата:
повышение технологичности светодиодного модуля путем упрощения конструкции и повышения ее надежности;
- снижение трудозатрат при изготовлении светодиодного модуля и при его монтаже;
- обеспечение возможности автономного использования модуля.
Указанный технический результат в светодиодном модуле, содержащем основание, светодиоды, источник питания и средства для фиксации и удержания светодиодного модуля в рабочем положении, согласно полезной модели достигается тем, что светодиоды скоммутированы между собой посредством горизонтально выполненных выводов с образованием, по меньшей мере, одной светодиодной цепочки, которая соединена с источником питания, размещенном на задней стенке основания, при этом светодиоды размещены на передней стенке основания, зафиксированы на ней посредством теплопроводного клеящего материала и защищены одной общей светоотражающей пластиной, внешний контур которой согласован с внешним контуром упомянутой стенки, причем пластина имеет отверстие для каждого светодиода.
Размещение источника питания на задней стенке основания позволяет использовать светодиодный модуль как автономно, так и устанавливать его в качестве замены люминесцентных ламп в люминесцентных светильниках.
Выполнение коммутирования светодиодов между собой посредством горизонтально выполненных выводов позволяет исключить необходимость применения печатных плат, что сказывается на сложности изготовления модуля и на уменьшении габаритов модуля.
Фиксация светодиодов с помощью теплопроводного клеящего материала обеспечивает простоту и легкость монтажа скоммутированных между собой светодиодов и, кроме того, выполняет функцию теплоотвода.
Использование светоотражающей пластины, размещенной поверх светодиодов и имеющей отверстия для каждого светодиода, причем внешний контур пластины согласован с внешним контуром передней стенки основания модуля, позволяет дополнительно зафиксировать светодиоды и надежно защитить соединение светодиодов между собой.
Кроме того, согласно полезной модели, основание выполнено цельнометаллическим.
Помимо этого, согласно полезной модели, выводы светодиодов скоммутированы посредством пайки с последующей изоляцией места пайки.
Кроме того, согласно полезной модели, светодиоды равномерно размещены по площади передней стенки основания. Выполнение светодиодов равномерно размещенными по площади передней стенки основания позволяет обеспечить равномерность освещения.
Кроме того, в качестве светоотражающей пластины использована светоотражающая самоклеющаяся пленка.
Кроме того, согласно полезной модели, средства для фиксации и удержания светодиодного модуля в рабочем положении выполнены в виде отверстий, или магнитов, или узлов крепления, при этом вид и форму указанных средств определяют условиями использования светодиодного модуля.
Кроме того, согласно полезной модели, светодиодный модуль дополнительно содержит аккумулятор.
Такое новое техническое решение всей своей совокупностью существенных признаков позволяет создать светодиодный модуль, который обеспечит существенное упрощение конструкции и повысит надежность светодиодного модуля, который может быть установлен как автономно, так и в корпус люминесцентного светильника, а также снизит трудозатраты при изготовлении и монтаже.
При проведении заявителем патентного поиска заявляемая совокупность существенных отличительных признаков полезной модели не обнаружена. Поэтому эту полезную модель можно считать новой.
Сущность полезной модели и возможность ее реализации поясняется примером конкретного выполнения, показанном на фиг.1, где приведен вид спереди светодиодного модуля, фиг.2, где приведен вид сзади этого модуля и фиг.3, на которой схематично показана схема соединения светодиодов. Позициями обозначены:
1 - светодиодный модуль,
2 - основание,
3 - передняя стенка основания 2,
4 - светодиоды,
5 - проводник,
6 - задняя стенка основания 2,
7 - источник питания светодиодного модуля,
8 - отверстия для фиксации светодиодного модуля,
9 - выводы светодиода,
10 - место пайки (олово),
11 - термоусадочная трубка - изолятор,
12 - теплопроводящий клеящий материал,
13 - светоотражающая пластина с отверстиями 14.
Следует отметить, что на чертежах для большей ясности представлены только те детали, которые необходимы для понимания сущности полезной модели; сопутствующее оборудование, хорошо известное специалистам в данной области, на чертежах не представлено.
Светодиодный модуль 1 (фиг.1) содержит основание 2, которое выполнено цельнометаллическим из металла, например, из жести. В данном примере основание имеет форму и габаритные размеры, соответствующие форме и габаритным размерам корпуса люминесцентного светильника, в который будет установлен светодиодный модуль 1. Однако основание может иметь любую геометрическую форму, которая зависит и определяется условиями использования модуля. На передней стенке 3 основания 2 равномерно размещены светодиоды 4, соединенные между собой последовательно в светодиодные цепочки. В данном примере реализации полезной модели показаны две светодиодные цепочки, однако, их количество не ограничено приведенным примером.
На задней стенке 6 (фиг.2) основания 2 помещен источник питания 7 светодиодного модуля. Основание 2 имеет отверстия 8 для фиксации модуля 1 в корпусе люминесцентного светильника. В данном примере показаны средства для удержания и фиксации модуля 1 в корпусе люминесцентного светильника (на чертеже светильник не показан), имеющего соответствующие выступы для размещения их в указанных отверстиях 8. Однако, эти средства фиксации могут быть выполнены и в другой форме, например, в виде магнитов или узлов крепления, конструкция которых будет зависеть и определяться условиями использования светодиодного модуля.
Светодиоды 4 (фиг.3) имеют горизонтально выполненные полностью выпрямленные (без каких-либо изгибов) выводы 9. Смежные светодиоды соединены между собой с помощью проводников 5, которые спаяны с выводами, а место пайки 10 заизолировано с использованием термоусадочной трубки 11. Светодиоды 4 размещены на передней стенке 3 основания 2, и каждый светодиод прикреплен к стенке 3 с помощью теплопроводного клеящего материала 12. В качестве такого материала может быть использован, например, теплопроводящий клей АлСил-5, «Радиал», Output384 и др., или теплопроводящая клеепереносящая лента 8810 или 8940. Светодиоды 4 защищены одной общей светоотражающей пластиной 13, внешний контур которой согласован с внешним контуром упомянутой стенки. Пластина имеет отверстие 14 для каждого светодиода.
Светодиодный модуль может содержать аккумулятор (на фиг. не показан), к которому он будет подключен в случае отключения питания и выполнять при этом функцию источника аварийного освещения.
Предлагаемое техническое решение используют, например, следующим образом. Светодиодные цепочки, собранные из светодиодов 4, размещают на передней стенке 3 основания 2, и каждый светодиод фиксируют с помощью клея на указанной стенке. Выделяемое светодиодами тепло через теплопроводящие подложки светодиодов передается на жестяное основание, что позволяет достичь хорошего дальнейшего теплоотведения в воздушное пространство и удержать температуру светодиода значительно ниже критической (85°С), что, в свою очередь, позволяет добиться долговечности модуля. Светодиодные цепочки посредством проводников 5 соединяют с источником питания 7. Поверх светодиодных цепочек размещают светоотражающую пластину 13, имеющую отверстие 14 для каждого светодиода. При этом учитывают, что внешний контур пластины должен быть согласован с внешним контуром передней стенки 3 основания 2. Пластина может быть выполнена, например, из светоотражающей пленки Oracal или заменена на светоотражающую краску. Подготовленный таким образом модуль устанавливают в корпусе люминесцентного светильника с помощью средств фиксации, которые имеют вид и форму, зависящие от условий эксплуатации светодиодного модуля. Кроме того, модуль 1 может быть использован самостоятельно, так как имеет размещенный на задней стенке основания источник питания, а светодиоды надежно защищены и дополнительно зафиксированы светоотражающей пленкой 13.
Для питания и управления светодиодами использован драйвер, разработанный заявителем.
Таким образом, создана простая и надежная конструкция светодиодного модуля без использования дорогостоящих вспомогательных элементов. Заявляемый светодиодный модуль легко и просто изготавливается, надежен в эксплуатации, позволяет уменьшить габариты и улучшить тепловой режим. Модуль может работать как автономно, с использованием открытой конструкции, так и будучи установленным в качестве замены люминесцентных ламп в люминесцентных светильниках.
Модуль был разработан, изготовлен и прошел опытную эксплуатацию на предприятии заявителя.
Изготовление модуля промышленным способом не вызывает затруднений, предполагает использование освоенных материалов и стандартного оборудования, что свидетельствует о соответствии заявляемого технического решения критерию патентоспособности «промышленная применимость».