ВЗРЫВОЗАЩИЩЕННЫЙ СВЕТОДИОДНЫЙ СВЕТИЛЬНИК
EXPLOSION-PROOF LED LAMP

Назначение и область применения
Изобретение относится к светотехнике, а именно к взрывозащищенным осветительным приборам, и предназначено для эксплуатации в любых условиях как в помещениях, так и на открытых пространствах, для обеспечения общего освещения, в том числе в условиях сред с повышенным содержанием взрывоопасных и легковоспламеняющихся газов, пыли и влаги.
Предшествующий уровень техники
Известен «Светосигнальный огонь кругового обзора», содержащий корпус с защитным колпаком (рассеивателем), установленные в нем на держателе несколько групп светоизлучающих диодов, причем светодиоды выполнены группами на участках боковых граней полой пирамиды и ориентированы оптическими осями перпендикулярно указанным граням (Патент на изобретение RU №2153623, МПК F21S 2/00, F21S 8/10, F21W 111:06, F21W 101:12).
Известен также взрывозащищенный светодиодный светильник, состоящий из корпуса и рассеивателя, нескольких групп светоизлучающих диодов, при этом светодиоды выполнены группами на участках боковых граней полой пирамиды, установленной на держателе, и ориентированы оптическими осями перпендикулярно указанным граням, при этом применены бескорпусные светодиоды поверхностного монтажа, которые установлены на платах, причем габариты плат соответствуют габаритам боковых граней пирамиды, а держатель выполнен в виде полой конструкции, основанием соединенной с установочным диском, причем пирамида, держатель и диск выполнены в виде модуля (Заявка на полезную модель №2012144493, МПК F21S 8/00, F21S 8/08, F21S 8/10).
Известен защищенный световой прибор на мощных светодиодах (Патент на изобретение RU №2392538, МПК F21V 13/14), который имеет также взрывозащищенное исполнение, содержащий защищенную оболочку в виде корпуса из теплопроводного материала с оптически прозрачным защитным колпаком, с установленным внутри компактным светодиодным излучателем на мощных светодиодах, собранных в тепловом контакте на плоских лепестках, образующих полый многогранник-радиатор охлаждения, находящийся в тепловом контакте с одним или несколькими дополнительными радиаторами охлаждения, один из которых разделяет защищенную оболочку прибора на два изолированных между собой отсека. Один из них выполнен взрывонепроницаемым с установленными в нем средствами токоподвода и электронным преобразователем питающей сети, собранным на плате, залитой теплопроводным компаундом.
Известен взрывобезопасный светодиодный светильник (Патент на полезную модель RU №101149, МПК F21V 15/00), снабженный светоизлучающим элементом, включающим взрывозащищенное основание корпуса сопряженное со светопрозрачным плафоном, с образованием замкнутого объема и установленным в нем на основании светодиодным излучателем, а также блок питания, соединенный со светодиодным излучателем средствами токоподвода. Светильник выполнен в металлическом корпусе с выходным отверстием, перекрытым прозрачным поликарбонатом с собранными в нем светодиодами и имеющем изолированный отсек, в котором установлен блок электропитания и управления, залитый электроизоляционным полимерным компаундом, и кабельный ввод для подключения светильника к питающей сети. Данное решение по совокупности существенных признаков может быть принято в качестве прототипа.
Основным недостатком вышеуказанных известных устройств является низкий уровень ремонтопригодности, вследствие невозможности осуществления замены вышедшего из строя элемента конструкции (драйвера, светодиодного элемента и т.п.) в полевых условиях без повреждения корпусных и каркасных конструкций светильника, что существенно снижает эксплуатационные характеристики оборудования, а также низкая эксплуатационная надежность, обусловленная низкой эффективностью отвода тепла в окружающую среду, невозможность обеспечения требования эксплуатации в условиях большого диапазона эксплуатационных температур разброс, которого обычно составляет от -60 до + 60°С.
Сущность изобретения
Техническая проблема, решаемая заявленным изобретением, заключается в предложении конструкции взрывозащищенного светодиодного светильника простого в эксплуатации и с улучшенными теплофизическими характеристиками.
Технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в повышении эксплуатационных характеристик, заключающихся в повышении срока службы светильника за счет повышения ремонтопригодности конструкции и эффективности отвода тепла, с возможностью применения в конструкции светодиодов повышенной мощности.
Заявленный технический результат достигается применением взрывозащищенного светодиодного светильника, содержащего светоизлучающий элемент, включающий взрывозащищенное основание корпуса, сопряженное со светопрозрачным плафоном, с образованием замкнутого объема и установленным в нем на основании, по меньшей мере, одним светодиодным излучателем, а также блок питания, соединенный со светодиодным излучателем средствами токоподвода, отличающийся от прототипа тем, что блок питания выполнен в виде съемного модуля, изолированного от корпуса основания светоизлучающего элемента и снабжен отдельным корпусом, соединенным с внешней поверхностью основания корпуса светоизлучающего элемента разъемным соединением, причем корпус блока питания снабжен съемной крышкой.
В предпочтительном варианте осуществления, заявленного изобретения, соединение основания корпуса светоизлучающего элемента и корпуса блока питания выполнено резьбовым и снабжено кронштейном. При этом, корпус блока питания, предпочтительно, выполнен взрывозащищенным
В одном из возможных вариантов осуществления, заявленного изобретения, корпус блока питания может быть снабжен средствами токопередачи, совместимыми с блоком питания и токовводами светоизлучающего элемента.
В другом варианте осуществления корпус блока питания может быть снабжен, по меньшей мере, двумя средствами токопередачи, совместимыми, по меньшей мере, с двумя светоизлучающими элементами.
В еще одном возможном варианте осуществления блок питания может быть дополнительно снабжен нагревательным элементом.
Согласно заявленному изобретению, в одном из возможных вариантов осуществления светодиодный излучатель может быть снабжен съемным держателем, снабженным средствами крепления к основанию корпуса светоизлучающего элемента.
В возможном варианте осуществления заявленного изобретения основание корпуса светоизлучающего элемента может быть дополнительно снабжено взрывонепроницаемым дыхательным клапаном, а, светопрозрачный плафон выполнен в виде съемной крышки, соединенной с основанием корпуса посредством взрывозащищенного резьбового соединения.
В другом возможном варианте осуществления изобретения взрывонепроницаемый дыхательный клапан может быть снабжен взрывобезопасным зазором между конструктивными элементами, с обеспечением возможности предотвращения передачи взрыва в атмосферу. При этом, в еще одном возможном варианте осуществления изобретения светоизлучающий элемент может быть дополнительно снабжен, по меньшей мере, одним съемным средством вторичной оптики, размещаемым в пространстве между крышкой с светопрозрачным плафоном и светодиодным излучателем светоизлучающего элемента
Согласно заявленному изобретению, светодиодный излучатель, предпочтительно, снабжен съемным держателем, снабженным средствами крепления к основанию корпуса.
При этом, в возможном варианте осуществления, держатель снабжен смежными с корпусными резьбовыми средствами крепления.
При этом, по любому из возможных вариантов осуществления заявленного изобретения основание корпуса может быть снабжено взрывонепроницаемым электрическим соединителем светодиодного излучателя с блоком питания, выполненный с обеспечением возможности быстроразъемного соединения средствами токоввода с одним светодиодным излучателем. При этом светодиодный излучатель может быть выполнен в виде единичного светодиода, либо в виде модульной конструкции или набора светодиодов.
Краткое описание чертежей.
Заявленное решение изобретения поясняется чертежами, где:
фиг.1 - сечение взрывозащищенного светодиодного светильника;
фиг.2 - примеры конструктивного исполнения взрывонепроницаемого дыхательного клапана: а) в виде втулки с соосно установленным валом; б) в виде втулки, заполненной спрессованными частицами ударопрочного материала; в) в виде втулки заполненной спрессованной проволокой из ударопрочного материала;
фиг.3 - пример реализации подключения к светоизлучающим элементам блока питания снабженного множественным средствами токопередачи.
При этом, на чертежах указаны следующие позиции:
1 - светоизлучающий элемент;
2 - блок питания
3 - светодиодный излучатель (светодиод),
4 - держатель светодиодного излучателя,
5 - основание корпуса светоизлучающего элемента,
6 - крышка корпуса светоизлучающего элемента;
7 - светопрозрачный плафон;
8 - взрывонепроницаемый дыхательный клапан;
9 - корпус блока питания
10 - крышка корпусной коробки блока питания;
11 - вторичная оптика;
12 - резьбовое крепление светодиодного излучателя с держателем к основанию
13 - кронштейн;
14 - средства токопередачи, в виде клеммного блока;
15 - резьбовое крепление блока питания к корпусной коробке;
16 - электрический соединитель светодиодного излучателя с блоком питания;
17 - взрывозащищенная резьбовое соединение крышки и основания
18 - линия проводной связи (токопровод)
19 - нагревательный элемент
20 - взрывонепроницаемое электрическое соединение блока питания со светодиодным элементом.
Следует отметить, что прилагаемые чертежи иллюстрируют только один из возможных вариантов выполнения изобретения и не может рассматриваться в качестве ограничения его содержания, которое включает и другие варианты осуществления.
Осуществимость изобретения.
Как следует из представленного на чертеже фиг. 1 примера осуществления заявленного изобретения, взрывозащищенный светодиодный светильник состоит из сопряженных светоизлучающего элемента 1 и блока питания 2, каждый из которых выполнен в самостоятельном корпусном исполнении. При этом, светоизлучающий элемент 1 снабжен взрывозащищенным основанием 5 корпуса элемента и крышкой 6, снабженной светопрозрачным плафоном 7, выполненное, например, из боросиликатного стекла, образующих замкнутую полость, в которой на основании 5 закреплен разъемным соединением светодиодный излучатель 3, снабженный держателем 4. Крепление 12 светодиодного излучателя к основанию, согласно представленному на чертеже фиг.1 примеру осуществления, выполнено резьбовым и осуществлено посредством крепления держателя 4 к ответным элементам крепления 12, расположенным на смежных поверхностях основания 5 корпуса. Светодиодный излучатель может представлять собой как единичный светодиод, закрепленный на держателе, так и модульную конструкцию, либо набор светодиодов, образующих плоскостную (панель) или пространственную (объемную) структуру, закрепленную на держателе. Светодиодный излучатель снабжен средствами токоввода, выполненными в виде взрывонепроницаемым электрическим соединением 20 включающими электрические соединители 16, например, в виде клемм или разъемной контактной площадки, обеспечивающих его быстроразъемное соединение с блоком питания 2.
В представленном на чертеже фиг.1 примере осуществления заявленного изобретения, светоизлучающий элемент 1 и блок питания 2 (драйвер) светодиодного излучателя 3 конструктивно разнесены и снабжены отдельными корпусами, образуя модульную структуру конструкции светильника, где корпус светоизлучающего элемента, состоит из основания 5 и сопряженной с ними крышки 6 со светопрозрачным плафоном 7, а корпус 9 драйвера снабжен разъемно сопряженной с ним крышкой 10. Сформированные таким образом модули: светоизлучающего элемента и блока питания, соединены между собой электрически, посредством электрических линий связи, например, проводной связи 18 (токопровод), и могут быть размещены на расстоянии до 100 м один от другого, либо сопряжены друг с другом, образуя комплектное изделие. Как следует из представленного на чертеже фиг. 1 примера осуществления для их объединения может быть применен, например, кронштейн 13, обеспечивающий возможность крепления светильника по месту его эксплуатации с заданным углом наклона. Таким образом, данное техническое решение обеспечивает с одной стороны изоляцию драйвера от теплового воздействия светодиодного излучателя, с другой стороны обеспечивает модульность сборки светильника, т.е. присоединение к одному драйверу двух и более светоизлучающих элементов (фиг.3), что приводит к возможности обслуживания с помощью одного блока питания сети светоизлучающих элементов, а также упрощению обслуживания оборудования и повышению его ремонтопригодности, за счет возможности быстрой замены блока питания (драйвера) в полевых условиях. Данный эффект достигается за счет размещения блока питания 2 (драйвера) во внутренней полости корпуса 9 и его механического крепления к корпусу посредством разъемного соединения, например, резьбового крепления 15, в качестве которого, например, может быть использовано винтовое крепление, а также быстроразъемного электрического соединение блока питания с светодиодным излучателем (при любом варианте размещения драйвера: территориально удаленном или компактом). Быстроразъемное соединение блока питания со светодиодным излучателем осуществляется посредством средств токопередачи например, подводом токопровода от клеммного блока 14 блока питания к электрическим соединителям светодиодного излучателя 16 посредством взрывонепроницаемого соединения 20. Возможность выполнения блока питания закрепленным съемным образом в изолированном корпусе, снабженным съемной крышкой 10, конструктивно и электрически соединенным разъемным образом со светоизлучающим элементом, обеспечивает возможность замены или ремонта блока питания в полевых условиях без необходимости демонтажа светильника полностью, что существенно повышает удобство эксплуатации устройства, его ремонтопригодность и срок службы.
Как следует из представленного на чертеже фиг.1 примера осуществления, светодиодный излучатель 3 механически прикреплен непосредственно к основанию 5 корпуса светильника посредством крепления держателя 4 излучателя к основанию резьбовым креплением 12, в качестве которого, например, может быть использовано винтовое крепление. При этом, электрическое соединение светодиодного излучателя с блоком питания осуществляется при помощи соединителя 16 через взрывонепроницаемое соединение 20, что в совокупности с возможностью демонтажа крышки 6 по взрывозащищенному резьбовому соединению 17 с основанием 5, обеспечивает возможность быстрого отключения светодиодного излучателя от блока питания, за счет использования быстроразъемных электрических соединений, и замены светодиодного излучателя 3 или его компонентов в полевых условиях без демонтажа светильника, существенно повышая тем самым ремонтопригодность конструкции и ее срок службы. Очевидным образом, процесс сборки светильника после демонтажа его конструктивных элементов или замены светодиодного излучателя также моет быть осуществлен в полевых условиях, без применения специальных средств для ее осуществления.
Пространство под стеклом светопрозрачного плафона 7, кроме размещения в нем светодиодного излучателя, также допускает размещение и вторичной оптики 11, которая также выполнена съемной (на чертежах не показано) и может быть отсоединена для обеспечения доступа к светодиоду. Соединение может быть винтовым, в виде защелок, крепления в паз, либо в виде любого иного, известного в данной области техники разъемного крепления. Возможность установки съемных элементов вторичной оптики позволяет оптимизировать распределение света, обеспечивая получение различных типов кривых распределения света без изменения конструкции корпуса и плафона светильника, что повышает гибкость решения технических задач, эксплуатационные характеристики, оказывает влияние на повышение эффективности теплообмена и срока службы изделия.
Основание взрывозащищенного корпуса светоизлучающего элемента, согласно представленному примеру осуществления, может быть снабжено взрывонепроницаемым дыхательным клапаном 8, выполненным, например, из ударопрочного материала (пластика, металла и т.п.), обеспечивающим в нормальном режиме работы свободную циркуляцию воздуха и выравнивание давления внутри и снаружи корпуса, а в случае поджига взрывоопасной смеси внутри светильника, препятствующего распространению взрыва в окружающую среду. Для достижения данного результата без существенного увеличения габаритов светильника и усложнения его конструкции, в представленном на чертежах фиг. 1 и 2 вариантах осуществления, взрывонепроницаемый дыхательный клапан может быть выполнен, например, состоящим, по меньшей мере, из расположенных друг относительно друга, с экспериментально определенным взрывобезопасным зазором, предотвращающим передачу взрыва в атмосферу, двух частей конструкции. Например, в частных вариантах осуществления (но не ограничиваясь ими) изобретений, взрывонепроницаемый дыхательный клапан может быть выполнен, например, в виде втулки и вала (фиг. 2а), или втулки, заполненной спрессованными частицами ударопрочного материала (фиг. 2б), либо втулки заполненной спрессованной проволокой из ударопрочного материала (фиг. 2в). При этом втулка может быть выполнена съемной и присоединяться к корпусу посредством резьбового соединения, предпочтительно, взрывозащищенного, или быть интегрированной в корпус.
Применение взрывонепроницаемого дыхательного клапана в конструкции светоизлучающего элемента и взрывозащищенного светодиодного светильника препятствует выпадению конденсата или изморози внутри взрывозащищенного светодиодного светильника за счет постоянного удаления теплого воздуха и влаги, и, соответственно, способствует выравниванию давления, влажности и температуры воздуха снаружи и внутри светильника, обеспечивая тем самым повышение эффективности отвода тепла, с возможностью применения в конструкции светодиодов повышенной мощности и увеличение срока службы изделия в целом, за счет снижения риска разрушения светильника или выхода его из строя из-за коррозии, вызванной нарушением режима эксплуатации(чрезмерной влажности, давления и т.п.).
Согласно представленному на чертеже фиг.1 примеру осуществления, блок питания 2 дополнительно снабжен нагревательным элементом 19, что позволяет существенно расширить возможности эксплуатации светильника, за счет возможности применения светодиодного светильника в неограниченном диапазоне отрицательных температур. В качестве нагревательного элемента может быть использован любой известный из данной области техники нагреватель, например, ТЭН.
Таким образом, выполнение конструкции светильника и светоизлучающего элемента сборно-разборным, модульным и снабженным дыхательным клапаном, обеспечивает существенное повышение эксплуатационных характеристик изделия, за счет повышения срока службы изделия и его ремонтопригодности, а также повышения эффективности теплоотвода.