Профиль для корпуса светильника

Область техники.
Техническое решение относится к области осветительных устройств, а именно к пассивным радиаторам охлаждения с одинаковыми ребрами, и предназначено для использования в обычных условиях в качестве несущей детали корпуса светодиодного светильника.
Предшествующий уровень техники.
Известны радиаторы производства ООО «ТЕХНО-ЛОГИКА», г. Казань, Россия, интернет-ресурс http://tekhnologika.ru/cooling-radiators/, например, радиатор охлаждения ТП-052, радиатор охлаждения ТП-044, содержащие основание и перпендикулярные ему ребра прямоугольного или трапециевидного сечения.
В известных радиаторах расстояние между ребрами выполнено маленьким, что препятствует их использованию в качестве пассивных элементов охлаждения. При малом расстоянии между излучающими поверхностями находящийся между ними воздух при отсутствии принудительной циркуляции не поглощает все излученное этими поверхностями тепло. Это приводит к взаимному нагреванию поверхностей излучением друг друга. Для эффективного использования рассеивающей поверхности радиатора они должны обдуваться потоком воздуха. Но и при этом известные радиаторы имеют избыточную массу, обладая низким показателем теплоотдачи по отношению к массе радиатора.
Раскрытие заявляемого технического решения.
Известно, что на теплоотдачу радиатора влияет площадь его поверхности. Чем больше эта площадь, тем больше теплоотдача.
При этом, так как профиль для корпуса светильника предназначен для использования на воздухе в качестве пассивного радиатора, то расстояние между ребрами должно быть достаточным, чтобы находящийся между ними воздух в значительной степени поглощал тепловое излучение ребер. Опытным путем автором установлено, что для эффективного отвода тепла конвективным потоком воздуха от вертикально ориентированных ребер их поверхности должны размещаться друг от друга на расстоянии не менее 10 мм. Таким образом, значительного снижается количество излученной каждым ребром тепловой энергии, достигающей и поглощающейся соседним ребром. Иначе эффективность радиатора в целом значительно снижается несмотря на большую площадь поверхности.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является обеспечение пассивной теплоотдачи 4,24 Вт / пог. см профиля для светодиодной ленты шириной 75 мм. Одновременно профиль должен иметь минимальный вес и удовлетворять следующим ограничениям:
- инструментальные ограничения:
-- высота ребра не должна превышать четырех расстояний между ребрами, если расстояние между ребрами не меньше 10 мм;
-- радиус скруглений не менее 3 мм;
-- угол расхождения непараллельных поверхностей не менее 2 градусов;
-- толщина стенки не менее 1,5 мм;
-- в связи с применяемой формой (фильерой) поперечное сечение профиля должно располагаться в круге диаметром 180 мм;
- технологические ограничения:
-- толщина основания должная быть не менее 4 мм.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым техническим решением, является обеспечение требуемой теплоотдачи 4,24 Вт / пог. см профиля для светодиодной ленты шириной 75 мм, снижение веса и соответствие профиля вышеупомянутым ограничениям.
Сущность заявленного технического решения состоит в том, что профиль для корпуса светильника выполнен в виде единой детали и содержит основание и перпендикулярные ему ребра трапециевидного сечения. Основание имеет толщину 4 мм и ширину 99,1 мм, количество ребер равно семи и они размещены на основании на одинаковом расстоянии друг от друга. Высота каждого ребра 48 мм. С противоположной ребрам стороны по краям основания выполнены стенки высотой 17,02 мм. Все вышеуказанные размеры выполнены с технологическим допуском ±0,05 мм.
Вышеуказанная сущность является совокупностью существенных признаков заявленного технического решения, обеспечивающих достижение заявленного технического результата.
Выполнение ребер в профиле трапециевидными позволяет уменьшить массу профиля и при этом сохранить эффективность отдачи тепла. При использовании профиля тепло передается от основания к ребру в месте, где ребро имеет наибольшую толщину. При этом часть тепла излучается с поверхности ребра, а часть передается по ребру вдоль его поперечного сечения. Таким образом, ввиду излучения тепла с поверхности ребра, чем дальше находится сечение ребра от основания, тем меньшую теплопередачу ребро в этом месте должно обеспечить, что и позволяет уменьшать сечение ребра по мере отдаления от основания.
В частных случаях допустимо выполнять техническое решение следующим образом.
В местах стыка ребер и основания поверхность желательно выполнена скругленной с радиусом 3 мм. При этом расстояние между смежными поверхностями двух ребер в начале скругления составляет 13,09 мм. Выполнение мест соединения ребер с основанием со скруглением снижает тепловую нагрузку в этих местах, обеспечивая эффективную теплопередачу в этом месте, соответствующую заявленному значению теплоотвода.
Вдоль длины профиля в ребрах могут быть выполнены тепловые окна, расстояние между которыми составляет не более половины ширины профиля. Тепловые окна могут представлять собой вырезы в ребрах шириной не менее 10 мм или выполненные в ребрах вблизи основания отверстия диаметром не менее 10 мм.
Автором заявленного технического решения изготовлен опытный образец этого решения, испытания которого подтвердили достижение технического результата.
Краткое описание чертежей.
На фигуре 1 показан поперечный разрез профиля, на фиг. 2 — вид профиля сбоку, на фиг. 3 — поперечный разрез светильника в сборе.
Осуществление технического решения.
Профиль для корпуса светильника выполнен в виде единой детали из алюминиевого сплава (фиг. 1) и имеет плоское основание (1) шириной 99,1 мм, с одной стороны которого с шагом около 16 мм размещено семь перпендикулярных основанию ребер (2), а с другой стороны размещены стенки (3) открытой полости (4) размещения светоизлучающих элементов (смонтированных на плате светодиодов).
Ребра (2) имеют высоту
48 мм. Каждое ребро выполнено в форме призмы, основанием (поперечным сечением) которой является, в сущности, равнобедренная трапеция с углом между непараллельными сторонами 2 градуса. Сечением крайних ребер может быть не равнобедренная, а прямоугольная трапеция, прямые углы которой расположены у краев профиля. Толщина ребра в вершине (5) составляет 1,6 мм. У основания ребро выполнено с минимально допустимым в связи с поставленной задачей скруглением радиусом 3 мм.
Расстояние между поверхностями смежных ребер в начале (6) упомянутых закруглений составляет 13,09 мм. Толщина ребра в этой области около 3 мм. В некоторых примерах исполнения поверхность ребер может быть выполнена рифленой.
Толщина основания должна быть не меньше толщины ребра, т.е. не меньше 3 мм. Однако в связи с технологическим ограничением по экструзионному литью толщина основания составляет 4 мм.
Высота стенок (3) составляет 17,02 мм. Стенки (3) и основание (1) образуют открытую полость (4) для размещения светоизлучающих элементов (платы со светодиодами).
Если профиль для корпуса светильника будет использоваться для протяженного светильника, у которого ребра ориентированы вертикально и расположены над основанием, то вдоль длины профиль должен быть снабжен тепловыми окнами (7), представляющими собой вырезы в ребрах (2) шириной не менее 10 мм (фиг. 2). Тепловые окна могут быть также выполнены в виде отверстий в ребрах, диаметр отверстий не менее 10 мм. Отверстия расположены в ребрах вблизи основания. Для обеспечения требуемых характеристик теплоотдачи по всей длине профиля длина ребра между окнами составляет не более половины ширины профиля. Тепловые окна, как известно, обеспечивают приток холодного воздуха из окружающего пространства к прилежащей основанию области межреберных промежутков. Нагреваясь в этих промежутках, воздух поднимается вверх и выходит из радиатора, создавая разряжение и всасывая новую порцию холодного воздуха через тепловые окна. Благодаря расположению тепловых окон по всей длине профиля указанная конвекция обеспечивает требуемую теплоотдачу профиля по всей длине.
Все вышеуказанные размеры выполнены с технологическим допуском ±0,05 мм.
При использовании профиля полость (4) с установленной в ней платой (19) со светодиодами закрывают прозрачной или рассеивающей крышкой (20) (фиг. 3), укладываемой с уплотнителем (21) на фигурные торцы (8) стенок (3). Наружная поверхность стенок имеет уступ для размещения уголка (22) крепления крышки (20). Уголок (22) крепится к профилю винтами, закручиваемыми в прямоугольный паз (9). С торцов профиль для корпуса светильника закрывают торцевые крышки (18), винты их крепления вкручивают в фигурные пазы (10). Для подвешивания светильника предназначены скобы (23), входящие своими концами в крепежные отверстия в ребрах (2).
При использовании светильника с заявленным профилем ребра (2) ориентируют вертикально, при этом основание (1) может быть расположено вертикально или горизонтально (на фигуре 3 основание ориентировано горизонтально). Тепло от платы светодиодов передается основанию (1), через которое оно распространяется в ребра (2).
Теплоотдача ребер обеспечивается за счет естественной конвекции воздуха между ребрами. При этом излучаемое с поверхности ребер тепло поглощается воздухом. Нагреваясь, воздух поднимается вверх. Создаваемое внизу разряжение заполняется воздухом, поступающим с торцов профиля и через тепловые окна.