СВЕТОДИОДНЫЙ СВЕТИЛЬНИК (УСТРОЙСТВО В ЦЕЛОМ), КОРПУС-РАДИАТОР СВЕТОДИОДНОГО СВЕТИЛЬНИКА (ЧАСТЬ ЦЕЛОГО), УЗЕЛ КРЕПЛЕНИЯ (ЧАСТЬ ЦЕЛОГО)

Полезная модель относится к области светотехники, в частности к долговечным осветительным устройствам с использованием полупроводниковых устройств (светодиодов) в качестве непосредственно источников света как таковых, и корпуса-радиатора как его составной части в качестве несущего элемента и может быть использовано для уличного и промышленного освещения.
Уровень техники
В последнее время широкое распространение получили светильники на светодиодах, которые имеют высокую степень защиты от воздействия окружающей среды и предназначены для эксплуатации как открытом пространстве, например, для уличного освещения населенных пунктов и дорог, так и в закрытых помещениях. Кроме высокой световой отдачи, малого энергопотребления, светодиоды обладают целым рядом других уникальных свойств. Благодаря нетепловой природе излучения светодиодов они обусловливают высокий срок службы, низкое питающее напряжение, гарантируют высокий уровень безопасности, а безинерционность делает светодиоды незаменимыми в случаях, когда необходимо высокое быстродействие.
Известен «Светильник уличный светодиодный», который является прототипом, представляющий собой светильник, закрепленный на опоре, и содержащий корпус с источником света, установленным внутри корпуса, и блок питания, при этом вся поверхность корпуса является охлаждающим радиатором, выполненным в виде пластин оребрения, установленных с трех сторон по периметру корпуса. Источник света выполнен в виде светодиодного модуля (см. пат. РФ на полезную модель №83587, МПК F21S 13/10 (2006.01), опубл. 10.06.2009).
Недостатком известного уличного светодиодного светильника является его жесткое крепление на опоре, что не позволяет делать его быструю замену, в случае если источник света перегорит или будет поврежден, и ограниченная область использования (для уличного освещения).
Известен «Корпус светодиодного светильника» (см. патент на полезную модель РФ №94663, МПК F21S 4/00 (2006/01), опубл. 27.05.2010), выполненный из алюминиевого профиля с ребрами радиатора в качестве боковых стенок и пазами для крепления светодиодного модуля и защитного стекла.
Недостатком известного корпуса светодиодного светильника является то, что блок питания крепится во внутренней части корпуса светильника, что снижает его ремонтопригодность без демонтажа светильника, также то, что ребра радиатора, обеспечивающие теплоотвод, расположены только на двух боковых поверхностях светильника, что может не обеспечивать достаточный теплоотвод при подключении мощных светодиодов.
Известен «Светильник светодиодный уличный» (см. патент на полезную модель РФ №91408, МПК МПК F21S 13/10 (2006/01), опубл. 10.02.2010), который закрепляется на опоре через опорную трубку, удерживающую корпус с источником света. Светильник содержит кронштейн, через который выполнено крепление опорной трубки светильника к опоре, а крепление опорной трубки светильника и кронштейна выполнено в двух местах: в одном месте постоянным креплением, а в другом месте - с возможностью смены положения угла излучения путем изменения наклона светильника за счет изменения крепления его на кронштейне.
Недостатком известного узла крепления светильника является то, что угол наклона светильника нельзя изменить плавно и установить точный угол наклона в зависимости от необходимости направления светового потока, т.к. угол наклона может изменяться только дискретно в зависимости от расположения отверстий для крепления светильника. Кроме того, изменения угла наклона не технологично, поскольку требует необходимости развернуть крепежные болты, которые могут со временем подвергнуться коррозии, изменить угол наклона светильника и снова закрутить крепежные болты.
Задача, положенная в основу настоящей группы полезных моделей, заключается в создании светодиодного светильника, корпуса светодиодного светильника и узла крепления светодиодного светильника с улучшенными условиями охлаждения источников света за счет формы корпуса светильника и выполнением его модульной конструкции, что обеспечивает его высокую технологичность и ремонтопригодность без демонтажа всей конструкции.
Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель «Светодиодный светильник, корпус-радиатор светодиодного светильника и узел крепления светодиодного светильника», заключается в создании конструкции светодиодного светильника с высокоэффективным конвекционным охлаждением светодиодов и высокой технологичностью сборки, установки и ремонта.
Как известно, чем меньше температура светодиода, тем выше его светоотдача (отдаваемый световой поток на единицу потребляемой светодиодом мощности) и меньше деградация (уменьшение светового потока светодиода с течением времени). Указанный технический результат достигается применением ребристого корпуса из полого цилиндрического профиля из алюминиевого сплава, имеющего большую площадь поверхности в котором светодиоды смонтированы на внешней торцевой поверхности корпуса и закрыты снаружи от воздействия окружающей среды линзой-рассеивателем, закрывающей только источники света.
Светодиодный светильник выполнен в двух вариантах исполнения (уличный и промышленный) и имеет модульную конструкцию. Светодиодный светильник состоит из трех основных разъемных модулей: корпус-радиатор; блок питания и узел крепления, которые соединяются друг с другом крепежными элементами и на этапе монтажа или ремонта могут отсоединяться друг от друга без демонтажа всего устройства.
Блок питания светильника расположен сбоку от корпуса-радиатора, что защищает его от «паразитной» тепловой нагрузки.
Светодиодный светильник (уличный) - вариант 1 отличается тем, что в качестве крепежного узла имеет регулируемое консольное крепление, на котором установлены 2 жидкостных указателя уровня. Уличный светодиодный светильник согласно принятым нормативам (ГОСТ 8045-82) должен освещать только площадь под собой и не слепить боковым светом. Поэтому необходима точная ориентация светильника в пространстве. Жидкостные указатели уровня позволяют быстро и точно установить светильник независимо от точности установки кронштейна столба. Один уровень позволяет выставить светильник горизонтально, а второй (при помощи регулируемого консольного крепления наклонить его под углом 5 градусов согласно требованиям ГОСТ, что обеспечивает в т.ч. слив дождевой воды. Кроме этого, линзы светодиодов рассчитаны именно на этот угол 5 градусов.
Корпус светодиодного светильника (вариант для улицы) одновременно является:
1. Основным элементом светильника, на котором установлены светодиодные модули и к которому крепятся навесные элементы - блок питания и крепежный узел.
2. Радиатором для охлаждения светодиодов.
3. Блоком для разводки кабелей, соединяющих блок питания и светодиодные модули.
Корпус-радиатор светильника имеет внутри сквозные отверстия, которые одновременно служат каналами для прокладки кабелей и элементами крепления для установки крепежного узла консольного типа и корпуса блока питания.
Корпус-радиатор выполнен из алюминиевого сплава методом экструзии и имеет удлиненную форму сложной конфигурации. Нижняя часть корпуса радиатора выполнена в виде широкой плоской площадки, на которой крепятся печатные платы с блоками светодиодов (светодиодными модулями).
Верхняя часть корпуса-радиатора выполнена в виде вертикально ориентированных ребер. Для уличного светодиодного светильника (вариант 1) ребра корпуса-радиатора расположены симметрично относительно оси светильника имеют дугообразную форму и различны по размеру. В центральной части светильника ребра имеют больший размер, а ближе к бокам - меньший. Для промышленного светодиодного светильника (вариант 2) ребра корпуса-радиатора расположены на одинаковом расстоянии друг от друга, направлены строго вертикально и имеют 2 размера - высокое и низкое, чередуясь между собой. Такое расположение ребер дает возможность лучшему охлаждению радиатора в закрытом помещении и облегчает конструкцию светильника.
Боковые части корпуса-радиатора выполнены в виде защитных ребер, которые обеспечивают направление светового потока и не дают слепить людей. В варианте 1 (корпус-радиатор уличного светодиодного светильника) защитные ребра имеют такой угол раскрытия, который обеспечивает освещение с углом раскрытия 165 градусов, что соответствует требованиям ГОСТ, в варианте 2 (корпус-радиатор промышленного светильника) защитные ребра расположены перпендикулярно плоской части корпуса и также обеспечивают освещение с углом раскрытия 165 градусов.
Корпус-радиатор обеспечивает свою основную функцию - охлаждение источников света, а так же служит силовым конструктивным элементом, к которому крепится модуль блока питания светодиодов и крепежный узел (регулируемое консольное крепление).
Внутри корпуса-радиатора конструктивно сделаны сквозные каналы, которые, с одной стороны, служат для механического крепления к корпусу-радиатору навесных элементов - блок питания и регулируемое консольное крепление (для этого в канале нарезается резьба соответствующего диаметра), с другой стороны, - для прокладки питающих кабелей от одного элемента светильника к другому, например, от блока питания до платы со светодиодами. Подобная конструкция оптимальна как с точки зрения массового производства, так и с точки зрения герметизации изделия в целом. Для надежной герметизации канала достаточно использовать малогабаритную прокладку из силикона на местах входа-выхода из него. Использование силовых метрических болтов с шайбой или переходных резьбовых втулок обеспечивает надежную герметизацию.
Корпус-радиатор уличного светодиодного светильника имеет 3 сквозных канала (центральный канал используется для размещения кабеля 220 В, а боковые для размещения проводов, идущих от блока питания к светодиодным модулям. Корпус-радиатор промышленного светодиодного светильника имеет 2 сквозных канала, по которым проходят провода от блока питания к светодиодным модулям.
УЗЕЛ КРЕПЛЕНИЯ (регулируемое консольное крепление) состоит из 2-х частей, соединенных цилиндрическим шарниром: несущей части в виде трубы или стакана, позволяющей светильнику вращаться по оси на кронштейне опоры и плоской части (крышки), к которой непосредственно крепится корпус светильника.
Установка светильника производится следующим образом.
Светильник несущей частью консольного крепления вешается на трубу Г-образного кронштейна опоры, которая имеет угол наклона к горизонту, например 15°, и выставляется с помощью горизонтального жидкостного указателя уровня и фиксируется на трубе кронштейна 6-ю болтами. Затем в другой плоскости с помощью вертикального жидкостного указателя уровня и цилиндрического шарнира светильник выставляется под углом 5 градусов и окончательно фиксируется 2-мя болтами в рабочем положении.
Перечень элементов
1 - блок питания
2 - корпус радиатора с печатными платами и светодиодными блоками
3 - регулируемое консольное крепление
4 - горизонтальный жидкостной указатель уровня
5 - вертикальный жидкостной указатель уровня
6 - плоская часть корпуса
7 - печатная алюминиевая плата
8 - блок светодиодов
9 - сквозные кабельные каналы
10 - силовая кабельная втулка с резьбой
11 - ребра
12 - защитные ребра
13 - болт с шайбой крепления к кронштейну
14 - болт с шайбой крепления шарнира
15 - кронштейн опоры
16 - поворотный кронштейн
17 - крышка
18 - внешний цилиндр шарнира
19 - внутренний цилиндр шарнира
20 - стакан
21 - регулируемый П-образный кронштейн
Сущность полезной модели раскрывается следующими рисунками:
Фиг.1 - общий вид светодиодного светильника (вид снизу) - 1 вариант
Фиг.2 - вид сбоку светодиодного светильника - 1 вариант
Фиг.3 - вид сверху светодиодного светильника - 1 вариант
Фиг.4 - вид светодиодного светильника в разрезе - 1 вариант
Фиг.5 - общий вид корпуса-радиатора (вид снизу) - 1 вариант
Фиг.6 - общий вид корпуса-радиатора (вид сверху) - 1 вариант
Фиг.7 - корпус-радиатор (в разрезе) - 1 вариант
Фиг.8 - общий вид светодиодного светильника (вид снизу) - 2 вариант
Фиг.9 - вид сверху светодиодного светильника - 2 вариант
Фиг.10 - вид светодиодного светильника в разрезе - 2 вариант
Фиг.11 - общий вид корпуса-радиатора (вид снизу) - 2 вариант
Фиг.12 - общий вид корпуса-радиатора (вид сверху) - 2 вариант
Фиг.13 - корпус-радиатор (в разрезе) - 2 вариант
Фиг.14 - общий вид узла крепления
Фиг.15 - узел крепления (вид сверху)
Фиг.16 - узел крепления (вид сбоку)
Фиг.17 - узел крепления (вид спереди)
Фиг.18 - крепление светильника на опоре
Светодиодный светильник (уличный) по варианту 1 может быть осуществлен с реализацией своего назначения следующим образом.
Основными элементами светильника (фиг.1-3) является блок питания (1), который управляет работой светильника; корпус-радиатор (2), который является базовой единой деталью и выполнен методом экструзии из алюминиевого сплава; узел крепления (3), выполненный в виде регулируемого консольного крепления.
Блок питания (1) выполнен из пластмассы или алюминиевого сплава и имеет внутреннюю полость, в которой размещаются драйверы управления светодиодными матрицами. Блок питания (1) соединяется тремя крепежными элементами через потайные отверстия с передней торцевой поверхностью корпуса-радиатора (2).
Корпус-радиатор (2), выполненный методом экструзии, в верхней части имеет ребра (11). Внешняя ребристая поверхность корпуса-радиатора обеспечивает большую площадь поверхности охлаждения. На нижней плоской части корпуса (6) крепятся печатные алюминиевые платы (7) с блоками светодиодов (8). Каждый светодиодный блок (модуль) закрыт светоформирующей мультилинзой, выполненной из светопрозрачного пластика и закрепленной к корпусу-радиатору через герметичную прокладку посредством пластиковой прижимной рамки.
Боковые части корпуса-радиатора (по варианту 1) выполнены в виде защитных ребер (12). Внутри корпуса-радиатора (2) расположены три сквозных кабельных канала (9), внутрь которых вставляется силовая кабельная втулка с резьбой (10), которая обеспечивает крепление блока питания к корпусу радиатора и герметичность электрических элементов светильника.
Задняя торцевая поверхность корпуса-радиатора (вариант 1) предназначена для соединения корпуса с узлом крепления (3).
Узел крепления (3) состоит из поворотного кронштейна (16) и крышки (17), выполненной в форме полукруга, на которой расположен внешний цилиндр (18) шарнира. Крышка за счет наличия на ней бортика охватывает заднюю торцевую поверхность корпуса-радиатора и обеспечивает надежное соединение корпуса-радиатора с узлом крепления, которое обеспечивается за счет двух крепежных отверстий через которые болтами крышка крепится к сквозным кабельным каналам.
Поворотный кронштейн (16) состоит из внутреннего цилиндра (19) шарнира и стакана (20), через который поворотный кронштейн крепится к кронштейну опоры (15). Внутренний диаметр стакана соответствует внешнему размеру кронштейна опоры освещения (15), к которой крепится светильник. Светильник крепится к кронштейну опоры за счет 6-ти болтов с шайбой (13).
Болты с шайбой (14) фиксируют сам шарнир, внутренний и внешний цилиндры которого имеют ребра (см. фиг.4 и 15, на них видны ребра). При ослабленных болтах 14 шарнир остается подвижным, при затянутых - шарнир фиксируется, при чем ребра позволяют крепление сделать очень надежным.
На внешней стороне крышки узла крепления расположен горизонтальный жидкостной указатель уровня (4), Вертикальный жидкостной указатель уровня (5) расположен на боковой поверхности шарнира.
Светодиодный светильник (промышленный) по варианту 2 может быть осуществлен с реализацией своего назначения следующим образом.
Основными элементами светильника (фиг.8-10) является блок питания (1), который управляет работой светильника; корпус-радиатор (2), который является базовой единой деталью и выполнен методом экструзии из алюминиевого сплава; узел крепления (3), выполненный в виде регулируемого П-образного кронштейна (21).
Корпус-радиатор (2), выполненный методом экструзии, в верхней части имеет ребра (11). Внешняя ребристая поверхность корпуса-радиатора обеспечивает большую площадь поверхности охлаждения. На нижней плоской части корпуса (6) крепятся печатные алюминиевые платы (7) с блоками светодиодов (8). Количество светодиодных модулей (блоков), располагающихся на плоской части корпуса (6) зависит от длины корпуса-радиатора. Каждый светодиодный блок (модуль) закрыт светоформирующей мультилинзой, выполненной из светопрозрачного пластика и закрепленной к корпусу-радиатору через герметичную прокладку посредством пластиковой прижимной рамки.
Боковые части корпуса-радиатора выполнены в виде защитных ребер (12). Внутри корпуса-радиатора (2) расположены два сквозных кабельных каналов (9), внутрь которых вставляется силовая кабельная втулка с резьбой (10), которая обеспечивает крепление блока питания к корпусу радиатора и герметичность электрических элементов светильника.
По центу вдоль всей длины верхней части корпуса-радиатора (по варианту 2) расположен П-образный паз, который предназначен для установки узла крепления (3) светильника к потолку.
Блок питания (1) светильника по варианту 2 имеет форму горизонтально ориентированного короба и выполнен из пластмассы или алюминиевого сплава и имеет внутреннюю полость, в которой размещаются драйверы управления светодиодными матрицами. Блок питания (1) соединяется двумя крепежными элементами через потайные отверстия с торцевой (передней или задней) поверхностью корпуса-радиатора (2).
Узел крепления (3) по варианту 2 выполнен в виде регулируемого П-образного кронштейна (21), который может крепиться к потолку за счет горизонтальной части П-образного кронштейна. Вертикальные части П-образного кронштейна выполнены в виде секторов, в нижней части которых имеются регулировочные дугообразные пазы, которые позволяют регулировать угол наклона светильника по отношению к горизонту при помощи двух шарниров.
Группа полезных моделей связана между собой настолько, что образует единый изобретательский замысел.
Полезные модели: СВЕТОДИОДНЫЙ СВЕТИЛЬНИК (устройство в целом); КОРПУС-РАДИАТОР СВЕТОДИОДНОГО СВЕТИЛЬНИКА (часть целого); УЗЕЛ КРЕПЛЕНИЯ (часть целого) содержат совокупность существенных признаков, необходимую и достаточную для достижения указанных технических результатов его использования.
Из уровня техники не известны технические решения с заявленными совокупностями существенных признаков независимых пунктов формулы группы полезных моделей, что подтверждает соответствие группы полезных моделей условию патентоспособности - новизна.