СВЕТОДИОДНЫЙ СВЕТИЛЬНИК

Предлагаемая полезная модель относится к светотехнике и может использоваться для построения различных светильников, как для уличного применения, так и для применения внутри помещений.
В настоящее время современные мощные светодиоды используются во всех областях осветительной техники благодаря высокой эффективности, долговечности, высокому качеству света, положительному влиянию, как на человека, так и на растения и животных, выращивающихся в условиях искусственного освещения.
Существенной сложностью при конструировании светодиодных светильников является необходимость создания и поддержания жестких температурных режимов работы светодиода (охлаждения).
Известны два наиболее распространенных способа охлаждения светодиодов и светодиодных модулей: принудительное, естественное (конвективное) и смешанное.
Одним из наиболее эффективных способов охлаждения является естественный или конвективный способ охлаждения. Так, при правильно рассчитанном корпусе с наличием пассивных охлаждающих элементов - профилей-радиаторов и конвекционных прорезей-отверстий светильник будет эффективно работать весь свой срок службы в заданных тепловых пределах. Такие светильники известны.
Известен светодиодный светильник RU 102748 U1 от 10.03.2011, в котором корпус, выполнен в виде полого профиля, по внешнему периметру которого имеются пластины оребрения. Профиль имеет верхнюю и нижнюю части, разделенные герметично теплопередающей перегородкой, при этом верхняя часть выполнена закрытой, а нижняя часть - только открытой. Внутри корпуса на теплопередающей перегородки снизу установлен светодиодный модуль - печатная плата со светодиодами, соединенными между собой, и блоком питания. К нижней части профиля снизу крепится прозрачный защитный экран. Недостатком светодиодного светильника является следующий фактор: так при попадании на его поверхность солнечной радиации, ввиду отсутствия у него внешнего кожуха сверху, он будет неуправляемо перегреваться и, как следствие, электронные компоненты могут существенно быстро выйти из строя. Кроме того, в данном случае, в светильнике внутренние конвекционные потоки горячего воздуха на выходе могут застаиваться, что также ведет к перегреву светильника.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому светильнику является светодиодный светильник RU 104281 U1 от 10.05.2011. Данный светильник, включает:
- по меньшей мере, один корпус, выполненный в виде полого профиля, по внешнему периметру которого имеются пластины оребрения, и имеющий верхнюю и нижнюю части, разделенные герметично теплопередающей перегородкой, при этом верхняя часть выполнена закрытой, а нижняя часть - только открытой;
- установленный внутри нижней части корпуса, снизу на теплопередающей перегородке, по меньшей мере, один светодиодный модуль - печатная плата со светодиодами, соединенными между собой, и блоком для их питания, установленным на или в верхней части;
- прикрепляемый снизу к нижней части профиля прозрачный защитный экран;
- и внешний кожух, крепящийся к верхней части, по меньшей мере, одного профиля, с образованием над верхней частью, по меньшей мере, одного профиля полого замкнутого пространства.
В данном корпусе светильника из-за отсутствия системы вентиляционных каналов и прорезей недостаточно эффективно распределяются и застаиваются (особенно при горизонтальном расположении светильника) внутренние конвекционные потоки горячего воздуха, из-за чего может возникнуть перегрев.
Кроме того, в указанных выше аналогах не герметизированы внутренние полости, в которых установлены светодиоды, и, как следствие, пыль и влага могут собираться на прозрачном защитном экране и поверхности линз светодиодов.
Предлагаемое настоящее техническое решение призвано устранить указанные выше недостатки.
Технический результат - эффективное распределение конвекционных потоков воздуха внутри светильника при использовании конструкции корпуса, содержащей по периметру систему жалюзи или прорезей.
Технический результат достигается тем, что светодиодный светильник в себя включает:
- по меньшей мере, один корпус, выполненный в виде полого профиля, по внешнему периметру которого имеются пластины оребрения, и имеющий верхнюю и нижнюю части, разделенные герметично теплопередающей перегородкой, при этом верхняя часть выполнена как закрытой, так и открытой, а нижняя часть - только открытой, при этом на профилях имеются пазы для возможности жесткого скрепления корпусов между собой с помощью крепежных элементов;
- установленный внутри нижней части корпуса на теплопередающей перегородке, по меньшей мере, один светодиодный модуль - печатная плата со светодиодами, соединенными между собой,
- блок питания светодиодов, установленный в межпрофильном (в пространстве между профилем и внешним кожухом) пространстве корпуса светильника;
- прикрепляемый к нижней части профиля прозрачный защитный экран;
- и внешний кожух, крепящийся в верхней части, по меньшей мере, одного профиля, с образованием над верхней частью, по меньшей мере, одного профиля незамкнутого куполообразного полого пространства;
Кроме того, в светильнике дополнительно имеются две торцевые заглушки, описывающие сечение, по меньшей мере, одного профиля с прикрепленным к ним в верхней их части внешним кожухом, при этом они герметизируют нижнюю часть, по меньшей мере, одного профиля, но имеют вентиляционные прорези (жалюзи) для верхней части, по меньшей мере, одного профиля и вентиляционные прорези (жалюзи) для полого пространства между верхней частью, по меньшей мере, одного профиля и прикрепленным внешним кожухом, а так же между самими профилями и внешним кожухом - в случае применения больше чем один профиль, а внешний кожух крепится в специальных крепежных местах в торцевых заглушках с соблюдением зазора между ребрами своей нижней части и верхней частью, по меньшей мере, одного профиля с образованием продольных вентиляционных каналов соответствующего сечения по всей длине профиля и внешнего кожуха.
Кроме того, требуется, чтобы по периметру наружной плоскости внешнего кожуха, под сводом, имелись, по меньшей мере, две линии вентиляционных прорезей (система линейных продольных жалюзи), либо кожух был продольно перфорирован отверстиями.
Теплопередающая перегородка должна быть выполнена, либо заодно с профилем, либо герметично вставляться в выполненные для нее пазы между верхней и нижней частями профиля.
Предпочтительно чтобы зазор между нижними ребрами внешнего кожуха и верхней частью, по меньшей мере, одного профиля составлял 10-20 мм, а внутреннее пространство между внешним кожухом верхней частью, по меньшей степени одного профиля, был объемен для хорошего воздухообмена и достаточен для установки в этой полости, при необходимости, источника питания.
Также, в одной из двух торцевой заглушке имеется отверстие для вывода узла крепления светильника к опоре освещения или кронштейну и подвода электрических проводов внутрь корпуса - к блоку питания, а в верхней части профиля и теплопередающей перегородке имеется соответствующие герметизирующиеся в дальнейшем отверстия для подвода электрических проводов от светодиодного модуля со светодиодами к блоку питания.
По существу сечение верхней и нижней частей профиля вместе с теплопередающей перегородкой радиаторного типа представляют собой полости, усеченные с каких либо сторон плоскостями и оснащенные пластинами оребрения.
При использовании двух и более профилей между ними снизу, в продольной горизонтальной плоскости для эстетичности закрепляют плоскую пластину с оптимальной перфорацией.
Профиль светодиодного светильника преимущественно выполняют из алюминия либо из других эффективных теплопроводящих материалов, например, меди, тепло-рассеивающих пластиков и т.д.
Предлагаемая конструкция поясняется чертежами.
Фиг.1 - конструкция светодиодного светильника с двумя корпусами, выполненными в виде полого профиля,
Фиг.2 - торцевая заглушка, светодиодного светильника,
Фиг.3 - распределение конвекционных потоков в светодиодном светильнике с двумя корпусами, выполненными из полого профиля,
Светодиодный светильник, раскрытый на Фиг.1 состоит из следующих элементов:
Радиаторной технологической части (1) - корпуса из полого(ых) профиля(лей) - радиатора(ов), изготовленных из любого эффективного теплопроводящего материала и состоящих из двух частей по вертикали - нижней и верхней, разделенных между собой герметичной теплопередающей перегородкой (2), которые в количестве более одного соединяются между собой с помощью крепежных элементов, например, крепежных скоб (3) в цельную блочную конструкцию. Для дополнительного усиления теплопередачи перегородки от нижней секции к верхней возможно применение на ней (перегородке) сверху дополнительного радиатора (на фигурах не показан).
Нижняя часть (5) - световая камера, открытая по наружной плоскости и с торцов, служащая для установки блоков осветительных элементов (на фигурах не показаны), являющимися источниками повышенного выделения тепла, с последующей ее герметизацией защитным прозрачным экраном по нижней открытой плоскости и по торцам торцевой заглушкой (8).
Верхняя секция (4) - замкнутое полое пространство с открытыми торцами, закрывающееся, а возможно и герметизирующееся той же заглушкой (8), как и нижняя секция. По конфигурации сечения верхняя секция может быть как замкнутая, так и с разомкнутой крышей - вдоль по горизонтали в верхней ее части - для усиления конвекции и отвода тепла от теплопередающей перегородки вверх.
Навесных конструктивных элементов, прикрепляемых к конструкции корпуса с помощью резьбовых, клеевых или иных соединений и способов, создающих надежное прикрепление данных элементов к корпусу или его конструктивным элементам:
а). защитный прозрачный герметизирующий экран (7) - применяется любой прозрачный материал требуемой толщины и прочности для светопропускания и герметизации нижней секции, плоскостного или криволинейно-объемного форм-фактора, устанавливается в нижнюю секцию профиля радиатора по всей открытой продольной плоскости нижней секции и в ее габаритах после установки в секцию осветительных элементов, причем примыкание экрана к специально выступающим для него ребрам или плоскостям нижней секции по продольной плоскости герметизируется либо клеевыми мастиками (вклеивание), либо любыми прижимными элементами через эластичную прокладку (хомуты, скобы, прижимные рейки или рамки на резьбовом соединении), после чего, оставляя открытой нижнюю секцию только с торцов.
б). торцевые заглушки (8), описывают конфигурацию сечений профилей-радиаторов, изготавливаются из любого прочного материала (металл, пластик и т.д.), рассчитанного на требуемую статическую и динамическую нагрузку, с предусмотренной в них нижней площадкой полного прилегания через уплотнительную эластичную прокладку в торцы нижней(их) секции(ий) профилей-радиаторов для полной герметизации нижних секций с торцов и верхней площадкой, прилегающей к торцам верхней секции профилей-радиаторов (без их герметизации), а также с выполненной в них системой прорезей (жалюзей) (9), позволяющих для усиления теплоотвода от теплопередающей перегородки световой камеры осуществлять постоянную естественную продольную вентиляцию как внутреннего полого пространства верхней(их) секции(ий), так и межпрофильногопространства (снаружи) группы профилей-радиаторов (в случае применения профилей-радиаторов больше одного):
- за счет возникновения эффекта конвекции, подъема теплого воздуха внутри корпуса и его интенсивного «выдувания» через систему вытяжных жалюзи при подключении к электрической сети и выделении тепла работающими осветительными элементами - светодиодами в нижней секции,
- за счет движения и проникновения внутрь корпуса воздушных масс более холодного окружающего воздуха через систему приточных жалюзи,
- естественного атмосферного давления, с учетом установки светильников на высотах от 6 м и более от освещаемых поверхностей.
Так же система прорезей или жалюзи препятствует свободному проникновению в вентилируемые внутренние полости профилей-радиаторов и межпрофильное пространство атмосферных осадков, пыли, листвы, тем самым не нарушая теплопередачу.
в). солнцезащитный внешний кожух (10) - изготавливается из любого прочного материала (металл, пластик и т.д.), который рассчитан на требуемую динамическую нагрузку и представляет собой кожух в виде «свода» (плоскостного или более объемного) по всей длине корпуса светильника и в его габаритах. Основная задача - защита от чрезмерного нагревания радиаторных элементов профилей корпуса прямыми солнечными лучами в дневное время, создание и оптимизация распределения и движения конвекционных потоков внутри корпуса светильника. Устанавливается на корпус путем закрепления своих боковых торцевых краев в посадочных местах в торцевых заглушках, смонтированных на профилях, с возможностью дополнительной фиксации данного соединения любым удобным видом крепления (резьбовое, клеевое и т.д.) и создает куполообразное, вытянутое вдоль профилей, внутреннее пространство внутри корпуса светильника (в случае применения профилей - радиаторов больше одного). Продольные нижние кромки солнцезащитного кожуха не соприкасаются с радиаторной частью профилей, соблюдая требуемый зазор (11) между ней и кожухом для дополнительного «краевого» воздухообмена межпрофильного (подсводного) пространства корпуса светильника. Поверхность солнцезащитного кожуха перфорируется системой прорезей или жалюзи (9) в соответствии с требуемыми расчетными значениями воздухообмена для более интенсивной вентиляции «подсводного» пространства.
г). пластина-шибер - изготавливается из любого технологически подходящего материала и представляет собой пластину с перфорацией в виде прорезей или жалюзи. Жестко (в соприкосновении) устанавливается в нижней или средней части корпуса светильника в межпрофильном пространстве путем фиксации в продольной горизонтальной плоскости любым доступным способом между ребрами радиаторов соседних профилей (только в случае применения профилей-радиаторов больше одного). Основная задача - декоративное закрытие снизу межпрофильного пространства корпуса светильника, в котором располагается блок питания и электропроводка, не препятствуя снизу подсосу более холодного воздуха внутрь корпуса и, тем самым, не ухудшая его теплотехнические свойства, функция дополнительного мини-радиатора - в случае изготовления из металла, препятствие свободному проникновению в межпрофильное пространство корпуса снизу грязи и пыли. Возможно не устанавливать.
Преимущества конструкции корпуса светильника.
- Данная принципиальная конструкция выполненная в едином блоке профилей-радиаторов, с указанными навесными конструктивными элементами, позволяет существенно улучшать, а так же управлять параметрами гарантированного отвода выделяемого осветительными элементами излишнего тепла от профилей-радиаторов, с возможностью снижения материалоемкости основного и самого дорогостоящего элемента корпуса светильника - профилей-радиаторов.
- Появляется большая вариативность изготовления конструкций светильников за счет большой глубины запаса по теплоотводу корпусов благодаря максимальному использованию естественной и возможности дополнительного создания дополнительной принудительной вентиляции (конвекции) практически во всех элементах корпуса светильника, а так же оптимальная величина теплоотвода в конкретном светильнике может устанавливаться или регулироваться путем избирательного изменения (увеличения-уменьшения) проходного сечения верхней секции профилей-радиаторов и межпрофильного пространства с помощью изменения количества и площади сечения жалюзи, применяемых в торцевых заглушках, солнцезащитной рубашке, пластине-шибере и крыше верхней секции. Т.о. конструкция светильника абсолютно удовлетворяет требованиям унификации и стандартизации для серийного производства.
- Конструкция корпуса светильника позволяет беспрепятственно проникать потокам воздуха в свою внутреннюю полость практически с любой стороны, т.е. полностью проветриваемая и является менее напряженной с позиции аэродинамических нагрузок, что повышает ее прочность и удовлетворяет применению менее мощного кронштейна крепления светильника к опоре на высоте.