Светодиодный светильник с высокоэффективным конвекционным охлаждением

Светодиодный светильник относится к осветительным устройствам и может быть использован для уличного, промышленного, бытового и архитектурно-дизайнерского освещения. Технический результат, на достижение которого направлена настоящая полезная модель, заключается в создании конструкции светодиодного светильника с хорошим конвекционным охлаждением светодиодов. Светильник содержит в качестве источника света светодиоды, установленные на наружной поверхности корпуса и подключенные гибким кабелем к блоку питания, оптическую линзу закрывающую светодиоды и имеющую кольцевую форму, полый корпус-радиатор, выполненный в виде вертикальных ребер-решеток из теплопроводящего материала. Дополнительно светильник может комплектоваться декоративным плафоном.

Полезная модель относится к области светотехники, в частности к долговечным осветительным устройствам и/или источникам света 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, промышленного, бытового и архитектурно-дизайнерского 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», 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 аналог настоящей полезной модели - светильник, основным элементом которого является корпус-кронштейн-радиатор, на котором в специально профилированной нише в виде буквы «W» через специальные сменные клинья размещены две матрицы светодиодов, при этом крайние поверхности ниши являются зеркальными (см. пат. РФ на полезную модель 83314, МПК F21S 4/00 (2006.01), опубл. 27.05.2009).

Недостатком известного светильника является сложность конструкции и трудоемкость изготовления за счет наличия в конструкции ряда уникальных элементов (специальных сменных клиньев, зеркальных поверхностей), а также не эффективное использование лицевой поверхности корпуса-радиатора для охлаждения светодиодов вследствие полного перекрытия ее пластиной из светопрозрачного материала.

Известен «Светодиодный светильник», (прототип), содержащий в качестве источника света светодиоды, подключенные через средства токопровода к модулю питания, оптически прозрачный рассеиватель, корпус, выполненный из полого профиля из алюминиевого сплава, и характеризующийся тем, что светодиоды установлены на наружной плоской поверхности корпуса, закрыты рассеивателем в форме, близкой к прямоугольному параллелепипеду, а в полой внутренней части корпуса с двух противоположных сторон выполнены П-образные салазки для удержания печатной платы модуля питания (см. пат. РФ на полезную модель 85784, МПК Н05В 37/02 (2006.01), опубл. 10.08.2009).

Недостатком такой конструкции светодиодного светильника является не эффективное использование внешней поверхности корпуса для охлаждения светодиодов вследствие полного перекрытия ее рассеивателем, выполненным из листового светорассеивающего материала, а также тем, что с обоих торцов корпус закрыт панелями из алюминиевого сплава, что тоже снижает эффективность его охлаждения.

Задача, положенная в основу настоящей полезной модели, заключается в создании светодиодного светильника с улучшенными условиями охлаждения источников света.

Технический результат, на достижение которого направлена настоящая полезная модель, заключается в создании конструкции светодиодного светильника с высокоэффективным конвекционным охлаждением светодиодов.

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.

Сущность полезной модели раскрывается следующими рисунками:

Фиг.1 - общий вид светодиодного светильника

Фиг.2 - вид сбоку

Фиг.3 - варианты формы светильника (вид сверху)

Светильник может быть осуществлен с реализацией своего назначения следующим образом. Основным элементом светильника является корпус-радиатор (1), который является базовой единой деталью и выполнен из цилиндрического литого алюминиевого профиля, у которого с внутренней стороны срезается весь цилиндр, оставляя только внешние торцевые части (2) и (7) в виде колец. Внешняя боковая ребристая поверхность корпуса-радиатора в виде вертикальных ребер-решеток (3) образуется за счет обработки внешней поверхности заготовки корпуса фрезой или резцом и конструктивно соединена с торцевыми участками. Такая полая ребристая форма корпуса-радиатора обеспечивает большую площадь поверхности охлаждения и естественную конвекцию потока воздуха внутри корпуса-радиатора, давая возможность любым потокам воздуха охлаждать светильник.

Одна торцевая сторона корпуса-радиатора в форме широкого кольца служит площадкой для монтажа источников света в виде модуля светодиодов (4), которые соединены между собой в цепочку последовательно соединенных мощных светодиодов. При этом каждый из светодиодов крепится за счет пайки контактных площадок к контактам печатной платы (5). Печатная плата изготовлена на металлической пластине из алюминия, которая для улучшения теплоотвода от светодиодного модуля жестко закреплена на панели-радиаторе через теплопроводящую пасту с высокой степенью теплопроводности.

Светодиодный модуль защищен оптической линзой в форме кольца (6), выполненной из оптически-прозрачного полимера (оптический поликарбонат), которая крепится к панели-радиатору через герметичную температуре- и влагостойкую прокладку из силиконового герметика и винтов. Кольцевая форма защитной оптической линзы обеспечивает свободный доступ воздуха во внутреннюю часть корпуса-радиатора. Использование в качестве внешней защиты светодиодов защитной линзы позволяет исключить механическое повреждение светодиодов, запыление и обеспечивает полную пыле-влагозащиту излучающего светодиодного модуля.

Оптическая линза может быть выполнена любой формы исполнения, в том числе в форме треугольника, прямоугольника, квадрата, либо другой фигуры сложной формы.

Вторая торцевая сторона корпуса-радиатора (7) предназначена для крепления светильника к элементам несущих конструкций (потолку) или к плафону (8), который защищает светильник от пыли. В зависимости от целей освещения используются опоры освещения, настенные или потолочные узлы крепления (на чертеже не показаны).

Блок питания светильника (9) соединен с печатной платой модуля светодиодов гибким кабелем, имеет форму небольшой коробочки и может быть расположен как внутри корпуса-радиатора, так в плафоне или даже совмещен с выключателем.

Светильник работает следующим образом. При подключении светильника к электросети, блок питания со стабилизацией тока (9) подает напряжение на модуль светодиодов (4). Происходит выделение тепла, которое рассеивается преимущественно, предусмотренными для этих целей ребрами (3) корпуса-радиатора (1). В зависимости от целей освещения и требуемых условий корпус-радиатор может иметь различную форму (фиг.3) и комплектоваться линзами с различными светорассеивающими характеристиками. Кроме того, матрицы светодиодов (4) могут комплектоваться различным типом и составом светоизлучающих диодов.

Все металлические детали светодиодного светильника покрыты антикоррозионными покрытиями, железные - высокотемпературной порошковой эмалью, алюминиевые - химическим анодированием, крепежные элементы светодиодного светильника изготовлены из нержавеющей стали.

1. Светодиодный светильник с высокоэффективным конвекционным охлаждением, содержащий в качестве источника света светодиоды, установленные на наружной поверхности корпуса и подключенные гибким кабелем к блоку питания, оптическую линзу, корпус-радиатор, выполненный из полого профиля, отличающийся тем, что оптическая линза, закрывающая светодиоды, может быть выполнена в форме различных геометрических фигур, а корпус-радиатор выполнен в виде вертикальных ребер-решеток.

2. Светодиодный светильник по п.1, отличающийся тем, что блок питания может быть установлен как внутри корпуса-радиатора, так и снаружи.

3. Светодиодный светильник по п.1, отличающийся тем, что оптическая линза может быть выполнена в форме кольца.

4. Светодиодный светильник по п.1, отличающийся тем, что оптическая линза может быть выполнена в форме треугольника.

5. Светодиодный светильник по п.1, отличающийся тем, что оптическая линза может быть выполнена в форме прямоугольника.

6. Светодиодный светильник по п.1, отличающийся тем, что оптическая линза может быть выполнена в форме квадрата.

7. Светодиодный светильник по п.1, отличающийся тем, что в качестве источников света могут использоваться различные типы светодиодов.

8. Светодиодный светильник по п.1, отличающийся тем, что может дополнительно комплектоваться плафоном.

9. Светодиодный светильник по п.1, отличающийся тем, что корпус-радиатор выполнен монолитным.

10. Светодиодный светильник по п.1, отличающийся тем, что корпус-радиатор выполнен из теплопроводящего материала.

11. Светодиодный светильник по п.1, отличающийся тем, что устанавливается на элементы конструкций опор, стен, потолков зданий.

12. Светодиодный светильник по п.1, отличающийся тем, что может комплектоваться линзами с различными светорассеивающими характеристиками.