СВЕТИЛЬНИК СВЕТОДИОДНЫЙ И ТЕПЛООТВОДЯЩИЙ ПРОФИЛЬ В КАЧЕСТВЕ ЕГО КОРПУСА
LED LANTERN AND HEAT-REMOVING PROFILE AS ITS CASING

Область техники
Заявляемое как группа изобретений (светильник и его корпус) устройство относится к осветительным приборам на твердотельных полупроводниковых источниках света (расположенных в ряд или полосой), основу которых составляет корпус, выполненный в виде экструдированного профиля. Предназначено для освещения преимущественно внутренних помещений, торговых залов, коридоров и т.п., где традиционно обычно применяются люминесцентные лампы дневного света.
Уровень техники
На сегодняшний день существует достаточно много решений светодиодных светильников на основе профиля:
- патент RU 2476764 C1, МПК F21S 8/00 от 12.09.2011;
- патент RU 131450 U1, МПК F21S 8/00 от 27.11.2012;
- патент RU 128918 U1, МПК F21S 8/00 от 19.03.2012;
- патент RU 127865 U1, МПК F21S 8/00 от 13.09.2012;
- патент RU 124768 U1, МПК F21S 13/10 от 03.04.2012;
- патент RU 123109 U1, МПК F21S 8/00 от 15.06.2012;
- патент RU 118398 U1, МПК F21S 13/00 от 02.02.2012;
- патент RU 118397 U1, МПК F21S 8/00 от 02.02.2012;
- патент RU 116604 U1, МПК F21S 8/00 от 03.02.2012;
- патент RU 116201 U1, МПК F21S 8/00 от 15.08.2011;
- патент RU 114506 U1, МПК F21S 8/00 от 16.08.2011;
- патент RU 94663 U1, МПК F21S 4/00 от 22.03.2010;
- патент RU 106335 U1, МПК F21S 13/00 от 23.03.2011;
- патент RU 102748 U1, МПК F21S 13/00 от 28.09.2010;
- патент RU 99854 U1, МПК F21S 13/00, F21S 4/00, F21V 7/20, F21V 17/04, F21V 19/00 от 28.07.2010;
- патент RU 90165 U1, МПК F21S 4/00, F21V 14/00 от 07.09.2009;
- патент RU 67693 U1, МПК F28F 1/10, F28F 3/00, H01L 33/00, F21S 8/00, от 26.04.2007;
- US 2007/0047229 A1, МПК F21V 5/00 от 01.03.2007.
Из них в качестве аналогов нас будут интересовать решения, близкие по компоновочному решению: теплоотводящий профиль в качестве корпуса светильника имеет замкнутый контур, в котором размещен источник питания; световые(ой) модули(ь) размещены на одной из стенок этого замкнутого контура; световые(ой) модули(ь) защищены светопрозрачным экраном, крепление которого осуществляется по симметричным пазам корпуса светильника; с противоположных концов светильник закрывается крышками:
- патент RU 90165 U1, МПК F21S 4/00, F21V 14/00 от 07.09.2009;
- патент RU 102748 U1, МПК F21S 13/00 от 28.09.2010;
- патент RU 106335 U1, МПК F21S 13/00 от 23.03.2011;
- патент RU 94663 U1, МПК F21S 4/00 от 22.03.2010;
- патент RU 114506 U1, МПК F21S 8/00 от 16.08.2011;
- патент RU 116201 U1, МПК F21S 8/00 от 15.08.2011;
- патент RU 124768 U1, МПК F21S 13/10 от 03.04.2012;
- патент RU 127865 U1, МПК F21S 8/00 от 13.09.2012;
- патент RU 67693 U1, МПК F28F 1/10, F28F 3/00, H01L 33/00, F21S 8/00, от 26.04.2007 (в этом решении контур замыкается непосредственно самой платой светового модуля);
- патент RU 94663 U1, МПК F21S 4/00 от 22.03.2010 (здесь крепление светопрозрачного экрана дополнительно осуществляется винтами);
- патент RU 131450 U1, МПК F21S 8/00 от 27.11.2012 (в этом решении светопрозрачный экран отсутствует, защита от внешних воздействий осуществляется с помощью герметизирующего материала - компаунда.
Причем решения по документам RU 106335 U1, RU 114506 U1, RU 127865 U1, RU 124768 U1 позволяют получить устройства с модульным принципом построения, т.е. предусматривают возможность масштабирования светильника.
За прототип принят наиболее близкий из перечисленных аналогов:
- патент RU 124768 U1, МПК F21S 13/10 от 03.04.2012;
содержащий светодиодный осветительный модуль, корпус которого выполнен в виде радиатора из корпуса-профиля с задней стенкой и двумя боковыми стенками, с ребрами минимум на боковых стенках, содержащий минимум один светодиодный источник излучения, смонтированный на минимум одной монтажной плате, закрепленной во внутренних симметричных пазах корпуса-профиля, защитный оптически прозрачный экран, закрепленный в симметричных пазах, отличающийся тем, что корпус-профиль выполнен с перемычкой между боковыми стенками профиля с образованием замкнутой полости.
Недостатком прототипа по отношению к заявляемому решению является повышенное число компонентов изделия, как следствие - трудоемкость самой сборки, а также более сложная форма теплоотводящего профиля, что негативно отражается на его стоимости как в части затрат на материал, так и в части подготовки производства и непосредственно производства. Так для сборки защитных крышек с корпусом требуется 8 винтов, в предлагаемом решении - нужно всего 2 с креплением к пазам, также используемым и для крепления плат световых модулей. В прототипе используются уплотнительные элементы, в предлагаемом решении - они отсутствуют, защита от попадания влаги обеспечивается конструкцией профиля и защитного светопрозрачного экрана.
Платы в заявляемом решении крепятся винтами, чем производится их прижим к радиатору, что улучшает передачу тепла на корпус, в отличие от случая, когда платы устанавливаются в пазы, как в прототипе.
В отличие от прототипа требуемая освещенность достигается увеличением количества светильников, а не световых модулей, поскольку в последнем случае при объединении модулей в светильник ухудшается способность радиатора отдавать тепло (поскольку, во-первых, исключается зазор между световыми модулями, во-вторых, они экранируют друг друга), что вынужденно компенсируется усложнением конструкции радиатора - добавлением большего количества ребер сложной конфигурации и растет масса радиатора, что негативно сказывается на цене осветительного прибора. Поэтому в случае освещения больших площадей, к примеру - торговых залов, выгоднее не увеличивать мощность каждой световой точки (поскольку рассматриваются решения на основе профиля, то здесь под увеличением мощности световой точки понимается наращивание модулей в поперечном направлении с присоединением модулей друг к другу, потому как в продольном направлении мощность регулируется длиной профиля) с формированием соответствующей диаграммы направленности (помимо прочего требуется еще и специальная оптика),а увеличивать количество самих световых точек, во-первых, с более простой оптикой, и во-вторых, - с меньшей массой и более простой конструкцией осветительного прибора в целом. При этом требуемую диаграмму направленности для каждой отдельной световой точки в случае использования отдельных светильников также можно подобрать, но не оснащением каждого светодиода своей оптикой, как в случае прототипа с применением коллекторов, а совмещением этой оптики со светопрозрачным экраном, выполненного, как и корпус, также экструдированным способом. И тогда, учитывая, что освещенность регулируется количеством светильников, отпадает необходимость в комбинированной оптике в рамках одного светильника, что и позволяет выполнять оптику способом экструзии. Это в разы снижает стоимость изделия.
Снизить стоимость изделия позволяет и отказ от ребер охлаждения. При использовании светового прибора в помещении их эффективность резко падает - они экранированы от вертикальных потоков воздуха и начинают работать либо на улице при ветре, либо при значительном увеличении температуры, когда начинается более эффективное тепловое излучение энергии. В заявляемом решении для увеличения площади вертикально обдуваемой поверхности теплоотводящего профиля последняя выполнена рифленой - и при этом дополнительно: снижается вес, придается продольная жесткость светильнику.
Техническая задача заявляемого решения:
- создание наиболее простой в конструктивном и технологическом отношениях конструкции изделия, как можно наименьшей материалоемкости, с сохранением требуемых эксплуатационных характеристик для своей области применения.
Сущность изобретения
Основные идеи заявляемого решения были приведены в разделе «уровень техники» в сравнении с решением по прототипу.
Сущность заявляемого изобретения состоит в особенностях конструкции устройства:
Теплоотводящий профиль выполнен в виде замкнутого профиля коробчатого сечения с рифлеными (обводненными) боковыми и задней стенками, причем по задней стенке выполнен паз C наружной стороны в виде симметричных направленных друг другу Г-образных элементов для элементов крепления светильника в подвесном, потолочном и настенном вариантах. С противоположной стороны по передней стенке также выполнен паз, центральный U-образный, направленный вовнутрь замкнутого контура, который одновременно служит для крепления световых модулей - винтами в поперечномотносительно паза направлении, и боковых крышек - винтами, в продольном по отношению к пазу направлении. По передней стенке также выполнены симметричные пазы в виде П-образных элементов открытыми наружу, направленных друг от друга и не выходящих за габарит поперечного сечения профиля, для крепления светопрозрачного экрана, находящиеся внутри боковых габаритов короба, что в купе с тем, что ответные элементы светопрозрачного экрана имеют загнутые концы с креплением к пазам с наружной стороны замкнутого профиля, исключает попадание воды внутрь отсека светового модуля при эксплуатации изделия в подвесном и потолочных вариантах.
Ребра охлаждения как таковые отсутствуют, по сути, ими являются элементы конструкции теплоотводящего профиля.
Жесткость изделию - изделие тонкостенное, вытянутое в продольном направлении, придает замкнутый контур (от общей потери устойчивости) и рифленая поверхность наружных стенок (от местной потери устойчивости).
В качестве источников излучения световых модулей, или модуля, используются твердотельные полупроводниковые источники света или источник света, выполненные(ый) в том числе и по технологии «чип на плате» («chip on board») или монохромного света с использованием удаленного люминофора, нанесенного на внутреннюю поверхность экрана.
В качестве дополнительной оптики для получения требуемой кривой силы света (КСС) используется продольная (экструдированная) оптика, выполненная совместно со светопрозрачным экраном.
Защитный светопрозрачный экран используется рифленый, прозрачный, полупрозрачный, непрозрачный, матовый, светорассеивающий, выполненный способом экструзии как совместно с дополнительной оптикой, так и без нее из ударопрочного материала - например поликарбоната.
Закрывается профиль с противоположных концов боковыми крышками, с креплением, как уже было указано, к центральному пазу по передней стенке всего одним винтом на крышку.
Технический результат: наиболее простая конструкция осветительного прибора с минимальными габаритами в поперечнике и минимальной массой.
Перечень чертежей
Сущность изобретения поясняется чертежами на фиг.1-12:
Фиг.1 - светильник, вид в аксонометрии;
Фиг.2 - корпус светильника (профиль), фрагмент, вид в аксонометрии по задней стенке профиля;
Фиг.3 - корпус светильника (профиль), фрагмент, вид в аксонометрии по передней стенке профиля;
Фиг.4 - светильник, фрагмент, вид в аксонометрии по задней стенке профиля;
Фиг.5 - светильник, фрагмент, вид в аксонометрии по светопрозрачному экрану;
Фиг.6 - светильник, фрагмент, вид в аксонометрии по передней стенке профиля, светопрозрачный экран, условно не показан;
Фиг.7 - светильник, вид сбоку;
Фиг.8 - светильник, вид сбоку со стороны гермоввода;
Фиг.9 - светильник, поперечное сечение, без дополнительной оптики;
Фиг.10 - светильник, поперечное сечение, с дополнительной оптикой;
Фиг.11 - светильник, поперечное сечение, с дополнительной оптикой;
Фиг.12 - профиль, поперечное сечение.
Перечень позиций, указанных на фигурах:
1. Корпус в виде теплоотводящего профиля;
1.1. Паз для крепления светильника к внешним конструкциям;
1.2. U-образный паз для крепления боковых крышек и световых модулей;
1.3. П-образные симметричные пазы для крепления светопрозрачного экрана;
2. Световой модуль;
3. Светопрозрачный экран;
3.1. Элемент дополнительной оптики светопрозрачного экрана;
4. Источник питания;
5. Гермоввод;
6. Боковые крышки;
7. Винты.
Осуществление изобретения
Устройство осуществляется следующим образом:
В корпус 1 в U-образный паз 1.2 с помощью винтов 7 устанавливаются световые модули 2. Источник(и) питания 4 размещается внутри замкнутого контура профиля 1 с фиксацией на силиконовый клей, двухстороннюю монтажную ленту или иным способом. Светопрозрачный экран 3 крепится к корпусу 1 по П-образным пазам 1.3. Корпус 1 закрывается боковыми крышками 6 с креплением каждой одним винтом 7 по U-образному пазу 1.2. Ввод кабеля питания осуществляется через одну из боковых крышек 6 гермовводом 5. Подвес светильника, установка на потолок или стену осуществляется по пазу 1.1. Требуемая КСС обеспечивается комбинацией твердотельных полупроводниковых источников света световых модулей, или модуля, и дополнительной оптикой 3.1 на светопрозрачном экране 3 либо без нее. В случае с удаленным люминофором последний наносится на внутреннюю поверхность экрана, а источники света используются монохромного типа.