ЛАМПА СВЕТОДИОДНАЯ

Полезная модель относится к источникам света и может быть использована для прямой замены прожекторных ламп накаливания в прожекторах железнодорожного, воздушного, водного транспорта, а также в прожекторах общего назначения.
Известны источники света, предназначенные для использования в оборудовании железнодорожного транспорта от сети постоянного или переменного тока частоты 50 Гц, при номинальном напряжении изготавливаемые согласно ТУ 16-87. ИФМР 675000.003 ТУ:
- прожекторная лампа ПЖ 50-500-1 имеющая мощность 500 Вт и напряжение питания 50 В, изготавливающаяся в климатическом исполнении О категории 2 по ГОСТ 15150-69. Лампа имеет среднюю продолжительность горения 560 ч, и световой поток 11100 лм, который после 75% средней продолжительности горения будет составлять не менее 9000 лм;
- прожекторная лампа ПЖ 75-600 имеющая мощность 600 Вт и напряжение питания 75 В, изготавливающаяся в климатическом исполнении О категории 2 по ГОСТ 15150-69. Лампа имеет среднюю продолжительность горения 250 ч, и световой поток 13400 лм, который после 75% средней продолжительности горения будет составлять не менее 9000 лм;
- прожекторная лампа ПЖ 110-600 имеющая мощность 600 Вт и напряжение питания 110 В, изготавливающаяся в климатическом исполнении О категории 2 по ГОСТ 15150-69. Лампа имеет среднюю продолжительность горения 250 ч, и световой поток 13200 лм, который после 75% средней продолжительности горения будет составлять не менее 9000 лм;
- прожекторная лампа ПЖ 24-350 имеющая мощность 350 Вт и напряжение питания 24 В, изготавливающаяся в климатическом исполнении О категории 2 по ГОСТ 15150-69. Лампа имеет среднюю продолжительность горения 150 ч, и световой поток 9000 лм, который после 75% средней продолжительности горения будет составлять не менее 7500 лм.
Недостатками перечисленных прожекторных ламп являются низкая средняя продолжительность горения, активный спад светового потока после средней продолжительности горения, низкая световая отдача, неустойчивость к перепадам питающего напряжения, повышенная нагрузка на зрение за счет низкой цветовой температуры, а также отсутствие защиты от несанкционированного выкручивания.
Из выше сказанного следует, что описанные прожекторные лампы стали не эффективны в использовании, в связи с чем, взамен прожекторам, на основе описанных прожекторных ламп накаливания, стали применять светодиодные прожектора.
Известен модульный светодиодный прожектор, используемый в качестве источника света в световых приборах прожекторного типа, применяемым, преимущественно, для освещения железнодорожных путей и междупутий. Модульный светодиодный прожектор содержит защитный корпус, в котором установлены светодиодные модули, блок питания, каждый светодиодный модуль содержит оптическую систему со светодиодными секторами, включающими светодиоды, линзы и теплопроводящие печатные платы на основе алюминия, при этом светодиоды установлены в фокусе линз, введены дополнительно светодиодный модуль холодного резервирования и вертикальные и горизонтальные регуляторы положения оптической системы, а светодиодные модули размещены на несущем основании, выполненном в виде единой ровной детали или в виде сварной рамы на металлической основе с алюминиевыми теплоотводами, а преобразователь напряжения расположен либо непосредственно в корпусе радиатора модуля, либо в отдельном корпусе, каждый сектор дополнительно содержит съемные разборные фокусирующие сборки, индивидуальные для каждого светодиода, закрывающие пластины, причем фокусирующие сборки состоят из асферической линзы и держателя на основе из поликарбоната. (RU, 2510644, МПК F21S 13/00, опубл. 10.04.2014 г.)
Недостатками известного технического решения являются невозможность его использования без демонтажа прожекторного оборудования, невозможность использования режимов прожектора «тусклый» и «яркий» на локомотивах, без замены токоограничительных резисторов, что приводит к дополнительным временным и экономическим затратам.
Из выше сказанного следует, что техническое решение такого типа оправдывает себя только при установке его на транспортное средство при производстве этого транспортного средства. Избежать демонтажа прожекторного оборудования позволяет использование светодиодных прожекторных ламп прямой замены прожекторных ламп накаливания. Однако на данный момент такое техническое решение отсутствует.
В связи с этим ближайшим аналогом заявленной полезной модели является полезная модель КНР (CN 202302899 U, 04.07.2012), в которой описана светодиодная лампа большой мощности, которая содержит, по меньшей мере, один светодиод, плату для установки светодиода, корпус лампы и цоколь лампы. Средство для охлаждения платы содержит радиатор, жестко соединенный с нижней частью платы посредством первой опоры. Кроме того, средство для охлаждения платы дополнительно содержит, по меньшей мере, один вентилятор. Преимуществом светодиодной лампы большой мощности является то, что в процессе охлаждения платы пластины радиатора со светодиодами, контактирующие с воздухом, обдуваются воздухом от вентилятора, который улучшает циркуляцию воздуха по периферии пластин радиатора. Благодаря двойному охлаждению (радиатор и вентилятор) обеспечивается возможность изготовления лампы с уменьшенным объемом, небольшим весом и хорошей излучающей способностью светодиодных ламп.
Недостатками известного технического решения являются невозможность его использования в прожекторах для прямой замены прожекторных ламп накаливания в связи с тем, что известное техническое решение не имеет фокусирующий цоколь, оптическая ось не совпадает с направлением оптического излучения прожектора, площадь излучающей поверхности больше допустимой, что не позволяет получить кривую силы света, удовлетворяющую стандартам, отсутствует возможность использования режимов «тусклый» и «яркий», отсутствует защита от несанкционированного выкручивания.
Технический результат заключается в повышении эффективности прожектора за счет увеличения срока службы и повышения световой отдачи источника света.
2
Технический результат достигается за счет того, что лампа светодиодная прожекторная состоит из фокусирующего цоколя, в котором закреплен теплопроводящий стержень с оребрением имеющий полость, в которой закреплен интеллектуальный драйвер питания светодиодной матрицы и вентилятора, позволяющий лампе светодиодной прожекторной работать от сети постоянного и переменного тока с напряжением 40-90 вольт и иметь режимы работы «тусклый», «средний», «яркий», «повышенная яркость». На конце теплопроводящего стержня с оребрением размещен теплоотвод с оребрением, который с помощью теплоотводящих трубок крепится к кузову транспортного средства и дополнительному теплоотводу с оребрением. Светодиодная матрица, с вторичной оптикой, соединена с интеллектуальным драйвером питания светодиодной матрицы и вентилятора и размещена на теплоотводе с оребрением таким образом, что ее оптическая ось составляет перпендикуляр к оси сечения лампы светодиодной прожекторной, излучающая поверхность светодиодной матрицы имеет поперечный размер не более 14 мм и площадь не более 154 мм. На ребристой части теплоотвода с оребрением закреплен вентилятор, соединенный с интеллектуальным драйвером питания светодиодной матрицы и вентилятора. К интеллектуальному драйверу питания светодиодной матрицы и вентилятора подключены датчик напряжения питания лампы светодиодной прожекторной, датчик тока питания светодиодной матрицы и датчик температуры теплоотводявдей поверхности светодиодной матрицы. Лампа светодиодная прожекторная имеет антивандальные фиксаторы, предотвращающие несанкционированное выкручивание лампы светодиодной прожекторной из патрона без ключа. Для дистанционного изменения положения светодиодной матрицы относительно фокуса параболоидного отражателя прожектора и изменения кривой силы света прожектора, лампа светодиодная прожекторная дополнена электроприводом. Светодиодная матрица состоит из кристаллов светодиодов, которые отличаются между собой цветовой температурой и спектром, что позволяет изменять цветовую температуру излучаемого прожектором света.
На фиг. 1 представлена изометрия лампы светодиодной прожекторной, на фиг. 2 - блок-схема взаимодействия элементов лампы светодиодной прожекторной, на фиг. 3 - лампа светодиодная прожекторная в рабочем состоянии, установленная в патрон прожектора.
Лампа светодиодная прожекторная (фиг. 1) состоит из фокусирующего цоколя 6, в котором закреплен теплопроводящий стержень 5, имеющий полость, в которой закреплен интеллектуальный драйвер питания 1 светодиодной матрицы 3 и вентилятора 2. На тыльной стороне теплопроводящего стержня 5 имеется оребрение способствующее дополнительному охлаждению светодиодной матрицы 3, но не препятствующее распространению света. На конце теплопроводящего стержня с оребрением 5 закреплен теплоотвод с оребрением 7, на котором размещена светодиодная матрица 3 с вторичной оптикой 4, таким образом, что ее оптическая ось составляет перпендикуляр к оси сечения лампы. На ребристой стороне теплоотвода 7 установлен вентилятор 2. Теплопроводящий стержень с оребрением 5 в месте крепления с теплоотводом с оребрением 7 имеет срез, для избежание экранирования света излучаемого светодиодной матрицей.
Лампа светодиодная прожекторная работает следующим образом (фиг. 2). Напряжение на интеллектуальный драйвер питания 1 поступает из патрона, в который вставлена лампа светодиодная прожекторная. Интеллектуальный драйвер питания 1 светодиодной матрицы 3 и вентилятора 2 анализирует напряжение питания лампы светодиодной прожекторной при помощи датчика напряжения 8, и тем самым определяет напряжение питающей сети и режим работы лампы светодиодной прожекторной (тусклый, средний, яркий, повышенная яркость). Ток питания светодиодной матрицы 3 задается интеллектуальным драйвером питания 1 светодиодной матрицы 3 и вентилятора 2 в зависимости от режима работы лампы светодиодной прожекторной (тусклый, средний, яркий, повышенная яркость) и контролируется датчиком тока 9, тем самым организуется обратная связь. Интеллектуальный драйвер питания 1 светодиодной матрицы 3 и вентилятора 2 имеет датчик температуры 10, имеющий тепловой контакт с теплоотводящей поверхностью светодиодной матрицы 3. При приближении температуры теплоотводящей поверхности светодиодной матрицы 3 к максимальной рабочей, интеллектуальный драйвер питания 1 светодиодной матрицы 3 и вентилятора 2, включает вентилятор 2 обдувающий теплоотвод с оребрением 7. При дальнейшем повышении температуры теплоотводящей поверхности светодиодной матрицы 3, интеллектуальный драйвер питания 1 светодиодной матрицы 3 и вентилятора 2 увеличивает обороты вентилятора 2. При достижении температуры теплоотводящей поверхности светодиодной матрицы 3 максимальной рабочей, интеллектуальный драйвер питания 1 светодиодной матрицы 3 и вентилятора 2 ограничивает ток питания светодиодной матрицы 3, тем самым защищает ее от перегрева и выхода из строя. При снижении температуры теплоотводящей поверхности светодиодной матрицы 3 ниже максимальной рабочей, интеллектуальный драйвер питания 1 светодиодной матрицы 3 и вентилятора 2 повышает ток питания светодиодной матрицы 3 до номинального, в зависимости от режима работы (тусклый, средний, яркий, повышенная яркость). При дальнейшем снижении температуры теплоотводящей поверхности светодиодной матрицы 3, интеллектуальный драйвер питания 1 светодиодной матрицы 3 и вентилятора 2 снижает обороты вентилятора 2 вплоть до его полной остановки.
2
Лампа светодиодная прожекторная в действии изображена на фигуре 3. При помощи фокусирующего цоколя 6 лампа светодиодная прожекторная размещается в патроне таким образом, что светодиодная матрица 3 оказывается в фокусе параболоидного отражателя прожектора 12 и ее оптическая ось совпадает с оптической осью параболоидного отражателя прожектора 12. Излучающая поверхность светодиодной матрицы 3 имеет поперечный размер не более 14 мм и площадь не более 154 мм, что позволяет получить светораспределение соответствующее стандарту [ГОСТ 12.2.056-81 Система стандартов безопасности труда. Электровозы и Тепловозы колеи 1520 мм. Требования безопасности. С. 25]. Теплоотвод с оребрением 7 и теплопроводящий стержень с оребрением 5 имеет такую форму, при которой лучи света 11 отразившиеся от параболоидного отражателя прожектора 12 по минимуму экранируются лампой светодиодной прожекторной. Вторичная оптика 4 установленная на светодиодную матрицу 3 защищает ее от механических повреждений, загрязнения и позволяет получить светораспределение при котором лучи света 13 излучаемые светодиодной матрицей 3 попадают на парабол оидный отражатель прожектора 12 и отразившись от него распространяются параллельно оптической оси прожектора в виде лучей света 11, при этом не попадая обратно на лампу светодиодную прожекторную, что позволяет снизить потери света.
Если лампа светодиодная прожекторная эксплуатируется при средней температуре окружающей среды ниже 0°С вентилятор может отсутствовать. Если лампа светодиодная прожекторная эксплуатируется при средней температуре окружающей среды свыше 30°С, для более эффективного охлаждения, теплоотвод с оребрением может быть дополнен теплоотводящими трубками, один конец которых имеет тепловой контакт с теплоотводом с оребрением, другой с корпусом транспортного средства или дополнительным теплоотводом с оребрением. Наличие интеллектуального драйвера питания светодиодной матрицы и вентилятора и датчиков тока питания светодиодной матрицы, температуры светодиодной матрицы, напряжения питания лампы светодиодной прожекторной позволяет лампе светодиодной прожекторной работать от сети постоянного и переменного тока с напряжением 40-90 вольт, что делает лампу светодиодную прожекторную универсальной, а также продлить срок службы вентилятора и светодиодной матрицы. Возможность прямой замены прожекторной лампы накаливания на лампу светодиодную прожекторную, без изменений конструкции прожектора, позволяет избежать дополнительных затрат.
По сравнению с известными решениями, предлагаемое позволяет использовать лампу светодиодную прожекторную для прямой замены прожекторных ламп накаливания в прожекторах с разным напряжением питания, без изменения конструкции прожектора и цепи питания прожектора, за счет использования интеллектуального драйвера питания светодиодной матрицы и вентилятора. Увеличить среднюю продолжительность горения источника света, увеличить световую отдачу и предотвратить активный спад светового потока за счет использования светодиодной матрицы и интеллектуального драйвера питания светодиодной матрицы и вентилятора, а также повысить безопасность движения и снизить зрительную утомляемость за счет использования режимов работы лампы светодиодной прожекторной «тусклый», «средний», «яркий», «повышенная яркость» и за счет возможности использования светодиодных матриц состоящих из кристаллов светодиодов, которые отличаются между собой цветовой температурой и спектром. Защитить светодиодную матрицу и вентилятор от бросков тока и напряжения, а также от перегрева, за счет использования теплоотводящего стрежня с оребрением, теплоотводящих трубок, интеллектуального драйвера питания светодиодной матрицы и вентилятора, датчика тока питания светодиодной матрицы, датчика температуры светодиодной матрицы, датчика напряжения питания лампы светодиодной прожекторной. Предотвратить несанкционированное выкручивание лампы светодиодной прожекторной из патрона за счет использования антивандальных фиксаторов. Тем самым предлагаемое техническое решение приводи к повышению эффективности прожектора.