Модульный светодиодный светильник

Модульный светодиодный светильник относится к светотехническим безламповым устройствам на базе светодиодов. Он содержит, основание, печатную плату, по меньшей мере, один светодиод, размещенный на печатной плате, оптический элемент, теплоотводящее устройство, короб с блоком питания, блоком управляющей цепи и электрическими соединительными элементами, при этом теплоотводящее устройство состоит из подложки, являющейся одновременно основанием теплоотводящего устройства, причем с одной стороны подложки расположены печатная плата и оптический элемент, а с противоположной стороны расположены теплоотводящие радиаторы специальной формы, причем центральный теплоотводящий радиатор и крайние теплоотводящие радиаторы выполнены за одно целое с подложкой, при этом основание выполнено в виде прямоугольника и имеет по краям каждой боковой стороны выступы, причем нижняя часть выступов предназначена для крепления печатной платы и оптического элемента, верхняя же часть выступов образована крайними теплоотводящими радиаторами, а боковые части выступов снабжены продольными фигурными пазами, при этом центральный теплоотводящий радиатор имеет на конце, со стороны, противоположной подложке, утолщение, в центре которого предусмотрен открытый продольный фигурный паз.

Модульный светодиодный светильник относится к светотехническим безламповым устройствам на базе светодиодов и может быть использован в качестве осветительного прибора в промышленных и бытовых условиях, как в помещениях, так и на открытых площадках для обеспечения освещения.

Известно «Безламповое осветительное устройство на базе светодиодов», патент на полезную модель РФ 100178, F21S 4/00, патентообладатель ЮНИСТАР ОПТО КОРПОРЕЙШН (TW), прототип. По данному патенту осветительное устройство на базе светодиодов, содержит, по меньшей мере, одно основание, которое имеет верхнюю часть, образующую по меньшей мере одну соединительную секцию, по меньшей мере один светодиодный осветительный модуль, прикрепленный к соединительной секции основания, и по меньшей мере одну управляющую цепь, которая обеспечивает функции избирательного включения/выключения светодиодного осветительного модуля и преобразования переменного тока и постоянного тока, причем данная управляющая цепь присоединена к основанию и электрически подключена к светодиодному осветительному модулю, а также предназначена для подключения к внешнему источнику питания, при этом в осветительном устройстве на базе светодиодов основание содержит теплоотводящий корпус, кроме того, основание имеет полую внутреннюю область, образующую вмещающий канал, при этом во вмещающем канале находится, по меньшей мере, один слой водонепроницаемого вещества и он имеет противоположные торцы, к которым соответственно присоединены торцевые крышки, а каждая из торцевых крышек имеет нижний участок, образующий присоединительные язычки, которые вставлены во вмещающий канал, а также имеют отверстие, которое закрыто уплотнительной заглушкой, при этом основание имеет нижнюю часть, к которой присоединен, по меньшей мере, один монтажный элемент, кроме того к нижнему участку, к которому присоединено, по меньшей мере, одно плечо подвески а соединительная секция основания образует наклонную поверхность; варианты: основание имеет треугольное поперечное сечение, основание имеет шевронное поперечное сечение, основание содержит, по меньшей мере, один колпак, прикрепленный к верхней части основания, при этом колпак имеет внутренние края, образующие, по меньшей мере, одну монтажную закраину, прикрепленную к верхней части данного основания; светодиодный осветительный модуль содержит, по меньшей мере, один слой водонепроницаемого вещества, нанесенного на его поверхность, светодиодный осветительный модуль содержит одну многокристальную интегральную схему в корпусе; светодиодный осветительный модуль содержит, по меньшей мере, одну схемную плату, установленную на соединительной секции основания, причем данная схемная плата имеет поверхность, образующую схему электропроводки для подключения электропитания светодиодов, множество отдельных монокристальных светодиодов, каждый из которых прикреплен к схемной плате для соединения со схемой электропроводки для подключения электропитания светодиодов, обеспечивающей подачу электропитания для излучения света, при этом управляющая цепь содержит, по меньшей мере, один силовой кабель и управляющий кабель, причем силовой кабель предназначен для присоединения к внешнему источнику питания, а управляющий кабель электрически присоединен к светодиодному осветительному модулю.

Однако при использовании данного осветительного устройства невозможно создать заданное световое пятно, т.к. отсутствует возможность сборки многомодульной конструкции. Теплоотводящее устройство выполнено в виде замкнутой конструкции, что затрудняет теплоотвод при работе устройства.

Технической задачей, решаемой заявляемой полезной моделью, является создание модульного светодиодного светильника с надежным теплоотводящим устройством и с возможностью формирования заданного светового пятна.

Техническая задача решается за счет того, что модульный светодиодный светильник на базе светодиодов, содержит, основание, печатную плату, по меньшей мере, один светодиод, размещенный на печатной плате, оптический элемент, теплоотводящее устройство, короб с блоком питания, блоком управляющей цепи и электрическими соединительными элементами, при этом теплоотводящее устройство состоит из подложки, являющейся одновременно основанием теплоотводящего устройства, причем с одной стороны подложки расположены печатная плата и оптический элемент, а с противоположной стороны расположены теплоотводящие радиаторы специальной формы, причем центральный теплоотводящий радиатор и крайние теплоотводящие радиаторы выполнены за одно целое с подложкой, при этом основание выполнено в виде прямоугольника и имеет по краям каждой боковой стороны выступы, причем нижняя часть выступов предназначена для крепления печатной платы и оптического элемента, верхняя же часть выступов образована крайними теплоотводящими радиаторами, а боковые части выступов снабжены продольными фигурными пазами, при этом центральный теплоотводящий радиатор имеет на конце, со стороны, противоположной подложке, утолщение, в центре которого предусмотрен открытый продольный фигурный паз. Нижняя часть выступов имеет прямоугольные продольные пазы, выполненные с внутренней стороны, с возможностью размещения и фиксации в них оптического элемента, а в проеме между подложкой и оптическим элементом размещена печатная плата. В другом исполнении с внутренней стороны нижней части выступов предусмотрен проем для размещения печатной платы, а оптический элемент выполнен в виде короба с утолщениями в каждом внутреннем углу для крепления к наружной стороне нижней части выступов. Центральный теплоотводящий радиатор выполнен профильным. Крайние теплоотводящие радиаторы выполнены также профильными. В одном из исполнений все теплоотводящие радиаторы выполнены профильными. Теплоотводящие радиаторы, выполненные профильными, могут иметь изменяющееся значение толщины. Теплоотводящие радиаторы выполнены разными по высоте, при этом в центральной части теплоотводящего устройства теплоотводящие радиаторы имеют большую высоту, чем по краям. В другом исполнении на подложке имеются самостоятельные теплоотводящие элементы. Самостоятельные теплоотводящие элементы выполнены с периодически чередующимся значением радиуса. В другом исполнении самостоятельные теплоотводящие элементы выполнены в виде спирали. Еще в одном исполнении самостоятельные теплоотводящие элементы выполнены в виде архимедова винта. Печатная плата со светодиодами выполнена набранной из отдельных элементов, каждый из которых содержит один светодиод. В другом исполнении печатная плата со светодиодами выполнена набранной из отдельных элементов, каждый из которых содержит три светодиода. Печатная плата со светодиодами может быть выполнена набранной из отдельных продольных элементов, каждый из которых содержит последовательно расположенные светодиоды. Печатная плата со светодиодами может быть также выполнена за одно целое с последовательно расположенными по двум плоскостным координатам светодиодами. В другом исполнении печатная плата может быть выполнена за одно целое с хаотично расположенными светодиодами, при этом среднее расстояние между отдельными светодиодами находится в интервале х₁dx₂, где x₁ и x₂ - минимальное и максимальное расстояние между центрами светодиодов соответственно, а величина x₁ не превышает размера светодиода. Кроме того, модульный светодиодный светильник содержит, как минимум, два устройства крепления модульных светодиодных светильников между собой для образования многомодульной системы. Устройство крепления модульных светодиодных светильников между собой выполнено в виде, например, коромысла, которое имеет на длинной стороне выступающие элементы, направленные вниз, в виде язычков в сечении, а на средней стороне, направленной вниз, имеет по краям с обеих сторон элементы, выполненные также в виде язычков в сечении. При креплении модульных светодиодных светильников, расположенных на одной горизонтали, между собой, на средней стороне, направленной вниз, язычки перпендикулярны средней стороне. При креплении модульных светодиодных светильников между собой под углом схода, направленным вверх, на средней стороне, направленной вниз, язычки направлены под углом вверх по отношению к средней стороне. В другом исполнении при креплении модульных светодиодных светильников между собой под углом схода, направленным вниз, на средней стороне, направленной вниз, язычки направлены под углом вниз по отношению к средней стороне.

Заявляемое устройство поясняется чертежами, где,

На фиг.1 - схематично изображен модульный светодиодный светильник в сборе;

На фиг.2 - изображен вид снизу устройства по фиг.1.

На фиг.3 - изображен вид сверху модульного светодиодного светильника по фиг.1.

На фиг.4 - изображен вид А по фиг.1 в сечении.

На фиг.5 - изображен увеличенный вид спереди короба с блоком питания, блоком управляющей цепи и электрическими соединительными элементами блока питания.

На фиг.6 - схематично изображен модульный светодиодный светильник.

На фиг.7 - изображен вид сбоку модульного светодиодного светильника по фиг.6.

На фиг.8 - схематично изображен модульный светодиодный светильник с оптическим элементом, выполненным в виде короба.

На фиг.9 - изображен в аксонометрии оптический элемент, выполненный в виде короба.

На фиг.10 - изображен вид спереди теплоотводящего элемента модульного светодиодного светильника с теплоотводящими радиаторами, выполненными за одно целое с подложкой.

На фиг.11 - изображен вид спереди теплоотводящего элемента модульного светодиодного светильника с теплоотводящими радиаторами, выполненными как самостоятельные теплоотводящие элементы, зафиксированные на подложке.

На фиг.12 - изображен вид сверху теплоотводящего элемента модульного светодиодного светильника с теплоотводящими радиаторами, выполненными как самостоятельные теплоотводящие элементы, зафиксированные на подложке.

На фиг.13 - изображен вид снизу печатной платы со светодиодами, набранной из отдельных элементов, состоящих из одного светодиода каждый.

На фиг.14 - изображен вид снизу печатной платы со светодиодами, набранной из отдельных элементов, состоящих из трех светодиодов каждый.

На фиг.15 - изображен вид снизу печатной платы со светодиодами, набранной из отдельных продольных элементов, состоящих из нескольких, расположенных последовательно светодиодов каждый.

На фиг.16 - изображен вид снизу печатной платы с последовательно расположенными светодиодами.

На фиг.17 - изображен вид снизу печатной платы с хаотично расположенными на ней светодиодами.

На фиг.18 - схематично изображен вид спереди теплоотводящего радиатора с изменяющимся значением толщины, увеличенный размер.

На фиг.19 - изображен вид сверху теплоотводящего радиатора по фиг.18 с обрывом с обеих сторон.

На фиг.20 - схематично изображен элемент теплоотводящего радиатора с периодически чередующимся значением радиуса.

На фиг.21 - изображен вид сверху элемента теплоотводящего радиатора с периодически чередующимся значением радиуса.

На фиг.22 - схематично изображен вид спереди элемента теплоотводящего радиатора, выполненного в виде спирали.

На фиг.23 - изображен вид сверху элемента теплоотводящего радиатора, выполненного в виде спирали.

На фиг.24 - схематично изображен вид спереди элемента теплоотводящего радиатора, выполненного в виде архимедова винта.

На фиг.25 - изображен вид сверху элемента теплоотводящего радиатора, выполненного в виде архимедова винта.

На фиг.26 - изображены два модульных светодиодных светильника в сборе с коробами с блоком питания, блоком управляющей цепи и электрическими соединительными элементами каждый и с устройствами крепления к внутренним поверхностям здания, при креплении модульных светодиодных светильников, расположенных на одной горизонтали, между собой.

На фиг.27 - изображен вид сверху по фиг.26.

На фиг.28 - изображен вид спереди элемента крепления модульных светильников между собой.

На фиг.29 - изображен вид снизу элемента крепления модульных светильников между собой.

На фиг.30 - изображены два модульных светодиодных светильника в сборе, при креплении модульных светодиодных светильников, расположенных под углом схода, направленным вверх, между собой.

На фиг.31 - изображен вид спереди элемента крепления модульных светильников между собой по фиг.30.

На фиг.32 - изображены два модульных светодиодных светильника в сборе, при креплении модульных светодиодных светильников, расположенных под углом схода, направленным вниз, между собой.

На фиг.33 - изображен вид спереди элемента крепления модульных светильников между собой по фиг.32.

Заявляемый модульный светодиодный светильник содержит основание 1 устройства, печатную плату 2, по меньшей мере один светодиод 3, размещенный на печатной плате 2, оптический элемент 4, теплоотводящее устройство 5 с высокой теплопроводностью, при этом основание 1 является подложкой 6 теплоотводящего устройства 5, короб 7 с блоком питания, блоком управляющей цепи и электрическими соединительными элементами (на фиг. не показаны), устройство крепления к внутренним поверхностям здания 8, устройство крепления модульных светодиодных светильников между собой 9.

Теплоотводящее устройство 5 состоит из подложки 6, с одной стороны которой, противоположной стороне со светодиодом 3 или набором светодиодов 3, расположены теплоотводящие радиаторы 10 специальной формы.

Теплоотводящие радиаторы 10 могут быть выполнены за одно целое с подложкой 6 (см. фиг.1, 4, 6, 8, 10), в этом случае они выполнены профильными, а также могут быть выполнены как самостоятельные теплоотводящие элементы 11 (см. фиг.11, 12, 20, 21, 22, 23, 24, 25) с последующей их фиксацией на подложке 6, например, за счет того, что такие самостоятельные теплоотводящие элементы 11 имеют на конце, со стороны подложки 6, винтообразную нарезку и, соответственно, подложка 6 в таком случае имеет отверстия с винтообразной нарезкой (на фиг. не показано). Теплоотводящие радиаторы 10 и самостоятельные теплоотводящие элементы 11 выполнены на расстоянии друг от друга для формирования конвективных потоков. Они выполнены разными по высоте, при этом в центральной части теплоотводящего устройства 5 теплоотводящие радиаторы 10 и самостоятельные теплоотводящие элементы 11 имеют большую высоту, чем по краям. Теплоотводящее устройство 5, имеет обязательно центральный теплоотводящий радиатор 12, который на конце, со стороны, противоположной подложке 6, имеет утолщение 13, с наружной стороны которого предусмотрен продольный фигурный паз 14, необходимый для крепления крепежных элементов 15 короба 7 с блоком питания, блоком управляющей цепи и электрическими соединительными элементами и элементов крепления 16 устройства крепления к внутренним поверхностям здания 8, а также крепления модульных светодиодных светильников между собой при многомодульной конструкции посредством устройства крепления модульных светодиодных светильников между собой 9, а именно, выступающими элементами 17.

Центральный теплоотводящий радиатор 12 выполнен только профильным и только за одно целое с подложкой 6. Крайние теплоотводящие радиаторы 18 выполнены за одно целое с подложкой 6 при любом варианте выполнения теплопроводящих радиаторов 10 либо самостоятельных теплоотводящих элементов 11.

Основание 1 устройства, являющееся одновременно подложкой 6, выполнено в виде прямоугольника (см. фиг.1, 2) и имеет по краям каждой боковой стороны прямоугольника выступы 19, при этом нижняя часть 20 выступов 19 выполнена с прямоугольным продольным пазом 21, выполненным с внутренней стороны нижней части 20, предназначенным для размещения и фиксации оптического элемента 4. В образованном пространстве между нижней частью подложки 6 и оптическим элементом 4 размещается печатная плата 2, которая крепится к нижней части подложки, например, винтами. Таким образом, между печатной платой 2 и оптическим элементом 3 образуется зазор, который может быть заполнен слоем теплоотводящего материала например, теплопроводящей пастой G751, либо G765, либо Х23-7762. При таком исполнении оптический элемент 4 защелкивается в нижней части выступов, а печатная плата 2 фиксируется на нижней стороне подложки 6 путем крепления, например, винтами (на фиг не показано).

Другим вариантом крепления оптического элемента 4 является крепление его к наружным сторонам нижней части выступа 20, в этом случае оптический элемент 4 выполнен в виде короба 22 (см. фиг.9) с утолщениями в каждом внутреннем углу для крепления к наружной части выступов, например, винтами (на фиг не показано).

Верхняя часть выступов 19 образована крайними теплоотводящими радиаторами 18, боковые же части выступов 19 снабжены продольными фигурными пазами 23, предназначенными для крепления модульных светодиодных светильников между собой посредством устройства крепления модульных светодиодных светильников между собой 9 (при многомодульном исполнении модульного светодиодного светильника). Устройство выполнено таким образом, что обеспечивает создание многомодульных систем. Для крепления двух модульных светодиодных светильников между собой используют, как минимум, два устройства крепления модульных светодиодных светильников между собой 9. Количество устройств крепления модульных светодиодных светильников между собой 9 зависит от веса конструкции и определяется расчетным путем. Для крепления трех модульных светодиодных светильников между собой используют, как минимум, четыре устройства крепления модульных светодиодных светильников между собой 9 (на фиг не показано). Взаимное расположение их определяется расчетным путем и не является предметом заявленного устройства.

Устройство крепления модульных светодиодных светильников между собой 9 может быть выполнено в виде, например, коромысла (фиг.28, 29, 31, 33) и имеет на длинной стороне выступающие элементы 17, расположенные на некотором расстоянии от краев длинной стороны и направленные вниз. Выступающие элементы 17 выполнены в виде язычков в сечении. Средняя, направленная вниз сторона, имеет по краям с обеих сторон элементы 24, выполненные также в виде язычков в сечении. В центральной части устройства крепления модульных светодиодных светильников между собой 9 предусмотрен сквозной прямоугольный паз 25, переходящий в щелевое отверстие по центру средней, направленной вниз стороны для облегчения конструкции. При креплении модульных светодиодных светильников, расположенных на одной горизонтали, между собой, используют конструкцию коромысла 26, при этом длинные стороны коромысла 26 выполнены по горизонтали (см. фиг.28). Сборка модульных светодиодных светильников в этом исполнении производится, как показано на фиг.26. При креплении модульных светодиодных светильников, расположенных под углом схода, направленным вверх, между собой, используют конструкцию коромысла 27, длинные стороны при этом могут иметь дугообразный верхний контур (см. фиг.30, 31). Сборка модульных светодиодных светильников в этом исполнении производится, как показано на фиг.30. При креплении модульных светодиодных светильников, расположенных под углом схода, направленным вниз, между собой, используют конструкцию коромысла 28 длинные стороны при этом могут иметь дугообразный верхний контур (см. фиг.32, 33). Сборка модульных светодиодных светильников в этом исполнении производится, как показано на фиг.32.

Использование различных, описанных выше, исполнений сборки модульных светодиодных светильников между собой, позволяет формировать заданный уровень освещенности и направленности светового пятна на освещаемом объекте, позволяет увеличить, либо уменьшить световое пятно, что определяется потребностями работы и уровнем заданного освещения. При использовании одного модульного светодиодного светильника уровень заданного освещения регулируется электрическими параметрами устройства, а направленность светового пятна - способом крепления модульного светодиодного светильника к несущим поверхностям (на фиг. не показано).

Короб 7 с блоком питания, блоком управляющей цепи и электрическими соединительными элементами имеет снаружи в нижней центральной части крепежные элементы 15, выполненные как продольные выступы и исполненные в виде язычков в сечении для посадки в продольный фигурный паз 14 центрального теплоотводящего радиатора 12 (для механического присоединения короба 7 с блоком питания, блоком управляющей цепи и электрическими соединительными элементами). Короб 7 с блоком питания, блоком управляющей цепи и электрическими соединительными элементами в нижней части имеет продольный паз 29 по всей длине, предназначенный для вывода проводов управляющей цепи и блока питания наружу с целью обеспечения их контакта с платой 2 и с сетью электропитания, (электрическое присоединение, на фиг. не показано). Элементы крепления к внутренним поверхностям здания 8 (монтажные элементы) также снабжены выступами в виде язычков 16. Устройства крепления к внутренним поверхностям здания 8 выполнены в виде подвесок, присоединяющихся к потолку зданий, либо в виде подвесок, присоединяющихся к кронштейнам, расположенным непосредственно на стенах зданий (на фиг. не показаны).

Как минимум один светодиод 3, или набор светодиодов 3 (см. фиг.13, 14, 15, 16, 17) смонтирован на печатной плате 2, соединенной, в свою очередь, с управляющей цепью и блоком питания (на фиг. не показано).

Печатная плата 2 со светодиодами 3 может быть выполнена набранной из отдельных элементов, каждый из которых содержит один светодиод 3 (фиг.13), набранной из отдельных элементов, состоящих из трех светодиодов 3 каждый (фиг.14) набранной из отдельных продольных элементов, состоящих из нескольких расположенных последовательно светодиодов 3 каждый (фиг.15). Печатная плата может быть выполнена за одно целое с последовательно расположенными на ней светодиодами 3 (фиг.16). Печатная плата 2 может быть выполнена за одно целое с хаотично расположенными светодиодами 3 (фиг.17).

Расчет минимального расстояния x₁ и максимального расстояния x₂ между центрами светодиодов может быть произведен следующим образом.

Среднее расстояние между двумя соседними светодиодами d=(S₁)^1/2 =(LW/N)^1/2, где,

N - количество светодиодов на печатной плате,

L - длина и W - ширина площади, занимаемой всеми светодиодами,

S₁- площадь на один светодиод, при этом,

S₁ =LW/N

x₁ - минимальное расстояние между центрами светодиодов,

x₁=0,5d.

x₂ - максимальное расстояние между центрами светодиодов, 1,5d.

В варианте 4 светодиоды расположены хаотично, но со средним расстоянием между отдельными светодиодами, находящимся в интервале x₁dx₂. Величина x₁ не должна превышать размера светодиода. Такое расположение светодиодов, особенно в сочетании с диффузным оптическим элементом обеспечивает однородное освещение.

Самостоятельные теплоотводящие элементы 11 могут быть выполнены: с периодически чередующимся значением радиуса (см. фиг.20, 21), в виде спирали (см. фиг.22, 23), в виде архимедова винта (см. фиг.24, 25) и др.

Представляем расчет эффективного теплоотвода для самостоятельных теплоотводящих элементов 11 с периодически чередующимся значением радиуса.

Форму поверхности самостоятельного теплоотводящего элемента 11 выбирают для обеспечения лучшего теплоотвода с печатной платы и теплоотводящего элемента. Для этой цели выбирают трехмерную поверхность самостоятельного теплоотводящего элемента 11 из критерия наибольшей площади поверхности S при одном и том же объеме V самостоятельного теплоотводящего элемента 11. Для осветительного устройства рассчитывают формы самостоятельных теплоотводящих элементов 11, находя возможно большее значение отношения S/V. Для этого сначала рассчитывают отношение S/V для самостоятельного теплоотводящего элемента 11, выполненного в виде цилиндра диаметра D и высоты Н. Простой цилиндрический самостоятельный теплоотводящий элемент 11 имеет следующие параметры: площадь теплоизлучающей поверхности (без нижнего основания самостоятельного теплоотводящего элемента 11)

S_цил=D²/4+DH=D(D/4+Н),

Объем самостоятельного теплоотводящего элемента V_цил= D²H/4,

Затем рассчитывают отношение площади к объему для цилиндрического самостоятельного теплоотводящего элемента 11:S_цил/V_цил=4(D/4+H)/DH=1/H+4/D.

Затем рассчитывают отношение S_рад/V _рад для самостоятельного теплоотводящего элемента 11 сложной формы, где,

S_рад - площадь поверхности самостоятельного теплоотводящего элемента 11 сложной формы,

V_рад - объем самостоятельного теплоотводящего элемента 11 сложной формы.

Затем отношение S _рад/V_рад для самостоятельного теплоотводящего элемента 11 сложной формы сравнивают со значением S_цил /V_цил и находят размеры самостоятельного теплоотводящего элемента 11 сложной формы или отношение размеров, при которых S_рад/V_рад>S_цил/V_цил .

Например, самостоятельный теплоотводящий элемент 11 с поверхностью, имеющей цилиндрическую форму с периодически чередующимся значением радиуса (m чередующихся пар с высотой h₁ и h₂ и диаметром D₁ и D ₂, соответственно) (см. фиг.20, 21). Тогда объем самостоятельного теплоотводящего элемента V_дв.цил и площадь поверхности самостоятельного теплоотводящего элемента S_дв.цил описываются соотношениями:

V_дв.цил=m(V ₁+V₂)= (D₁²+D₂²)H/8m, где,

S_дв.цил =m(D₁h₁+D₂h₂)+2(m-1)(D₁²/4-D₂²/4)+D₂²/4=[mH/8(D₁+D₂)+½(m-1)(D₁²-D₂²)+D₂²/4],

Где,

S _дв.цил - площадь поверхности самостоятельного теплоотводящего элемента 11 без учета основания нижнего цилиндра, который соприкасается с поверхностью подложки 6 теплоотводящего устройства 5,

m - количество пар цилиндров с периодически чередующимся значением радиуса

V₁ - объем цилиндра с высотой h₁ и диаметром D₁,

V ₂ - объем цилиндра с высотой h₂ и диаметром D₂,

D₁ - диаметр большего цилиндра,

D₂ - диаметр меньшего цилиндра,

h₁ - высота большего цилиндра,

h₂ - высота меньшего цилиндра.

Задают размеры цилиндров с периодически чередующимся значением радиуса

D₂=D₁/3, h₁=h ₂=H/2m, m=4

и условие равенства масс (объемов)

V_цил=V_дв.цил при одинаковой высоте,

И при расчете по вышеприведенным формулам получают

V_дв.цил=(7,2+0,8)D²H/2=4D²H,

S_дв.цил=D(1,8Н+4,5D) и

S_дв.цил/V _дв.цил=(4,5D+1,8H)/4DH=1,125/H+0,45/D.

Далее сравнивают теплоотводящую способность самостоятельного теплоотводящего элемента 11 цилиндрической формы с периодически чередующимся значением радиуса и цилиндрического самостоятельного теплоотводящего элемента 11, при этом необходимо найти отношение

R(S_цил/V_цил)/(S_дв.цил/V _дв.цил).

Более эффективный теплоотвод означает выполнение условия R<1. Для рассматриваемого самостоятельного теплоотводящего элемента 11 из цилиндрических пар R=16(D/4+Н)/(4,5D+1,8Н).

Пусть D/H=p - форм-фактор цилиндра. Тогда R=0,91[1+3,6/(р+0,4)]. Условие R<1 выполнятся при р>22,7. Следовательно, эффективный теплоотвод происходит при отношении диаметра цилиндра D к высоте цилиндра Н, если диаметр меньшего цилиндра в самостоятельном теплоотводящем элементе 11 цилиндрической формы с периодически чередующимся значением радиуса в три раза меньше диаметра большего цилиндра.

Аналогичный по порядку величины результат получают для сферических или эллипсоидальных поверхностей. Рассмотрим самостоятельный теплоотводящий элемент 11, выполненный в виде спирали. Пусть спиральный самостоятельный теплоотводящий элемент образован из «проволоки» диаметром d и длиной l (Фиг, 22, 23).

Тогда объем самостоятельного теплоотводящего элемента V_helix и площадь поверхности радиатора S _helix описываются соотношениями:

V_helix =d²l/4,

S_helix=d²/4+dl=d(d/4+l),

где

d - диаметр цилиндра, из которого скручена спираль,

l - длина цилиндра, из которого скручена спираль.

Если спираль занимает пространство, соответствующее цилиндру диаметром D и высотой Н, то эти размеры связаны с длиной цилиндра, из которого скручена спираль, l и числом витков спирали N соотношениями H=lsin, D=lcos/N (угол - см. Фиг.) Тогда (S_цил/V_цил)=[4(D/4+H)/DH]=N[(lcos/4N+lsin)/4l² sin cos],

где

D - диаметр цилиндра,

Н - высота цилиндра,

N - число витков спирали,

- угол наклона витка спирали по отношению к поверхности теплопроводящей подложки.

Для спирального самостоятельного теплоотводящего элемента параметр

R=(S_цил /V_цил)/(S_helix/V_helix)=Nd(cos/4N+sin)/16(d/4+l)sin cos. Если l/d=4 и =0,1 рад, то R=N(1/4)(1/4N+0,1)/16(l/16+l)0,1=N(N+0,4)/6,784.

Условие эффективного теплоотвода R<1 означает выполнение спирали с числом витков N>2,4.

Материал для печатной платы 2 и для теплоотводящего устройства 5 должен иметь высокое значение теплопроводности для обеспечения необходимого для работы осветительного устройства теплоотвода. Для этого может быть использован сплав, содержащий алюминий, например, алюминиево-магниевый сплав. Плата 2 может быть также исполнена из листового теплопроводящего материала, например, Нормакон КПДТ-2.

Устройство крепления к внутренним поверхностям здания 8, а также устройство крепления модульных светодиодных светильников между собой 9 при многомодульном исполнении светильника имеют конструкцию, обеспечивающую удобную и надежную сборку устройства и его крепления, позволяющую также просто производить ремонтные и регламентные работы.

Оптический элемент 4 представляет собой пластину с заданным профилем внешней и внутренней поверхностей и заданным уровнем пропускания света или может быть выполнена в виде набора линз для формирования нужного уровня освещенности внутри промышленного здания, а также для наружного освещения. Оптический элемент 4 может быть выполнен в виде короба с утолщениями в каждом внутреннем углу для крепления к наружной части выступов, например, винтами (на фиг не показано).

Материалом оптического элемента 4 может быть стекло или прозрачный пластик, например, акриловый полимер.

Сборку модульного светодиодного светильника осуществляют следующим образом.

По меньшей мере, один светодиод 3 или набор светодиодов 3 размещают на печатной плате 2. Печатную плату 2 со светодиодами 3 крепят к нижней стороне подложки 6, например винтами. Затем в продольном прямоугольном пазе 21 нижней части 20 выступов 19 подложки 6 устанавливают оптический элемент 4. При таком исполнении оптический элемент 4 защелкивается в нижней части 20 выступов 19. При другом исполнении крепления оптического элемента 4 крепление его осуществляется к наружным сторонам нижней части выступа 20, например, винтами, в этом случае оптический элемент выполнен в виде короба (см. фиг.9). Затем в продольный фигурный паз 14 центрального теплоотводящего радиатора 12 вставляют крепежные элементы 15 короба 7 с блоком питания, блоком управляющей цепи и электрическими соединительными элементами и перемещают короб примерно в середину продольного фигурного паза 14. После этого прикрепляют модульный светодиодный светильник к стенам здания с использованием устройства крепления к внутренним поверхностям здания 8 (на фиг. не показано). Элементы крепления 16 устройства крепления к внутренним поверхностям здания 8 вставляют в продольный фигурный паз 14 центрального теплоотводящего радиатора 12 с двух сторон. Фиксация отдельных честей в продольном фигурном пазе 14 может быть осуществлены, например, винтами, шпильками и др.

При сборке многомодульных систем из модульных светодиодных светильников элементы 24 заводят в продольные фигурные пазы 23, осуществляя крепление модульных светодиодных светильников между собой на уровне основания 1. Одновременно выступающие элементы 17 заводят в пазы 14 центральных теплоотводящих радиаторов 12 двух модульных светодиодных светильников, обеспечивая жесткую пространственную ориентацию модульных светодиодных светильников, а также надежное их крепление между собой.

Устройство работает следующим образом.

Модульный светодиодный светильник, собранный с помощью элементов крепления различных частей устройства и прикрепленный к внутренним поверхностям здания с помощью элементов 8 крепления, включается блоком питания, соединенного с электрической цепью промышленного здания. Электрический ток, протекающий через светодиоды 3, вызывает их свечение, яркость которого зависит от амплитуды управляющих сигналов. Свет, излучаемый светодиодами 3, проходит через оптический элемент 4, формирующий заданный уровень освещенности на освещаемом объекте, который определяется потребностями работы и уровнем заданного освещения. Таким образом, при использовании единичного модульного светодиодного светильника уровень заданного освещения регулируется электрическими параметрами устройства, а направленность светового пятна - способом крепления модульного светодиодного светильника к несущим поверхностям.

Использование же различных, исполнений сборки модульных светодиодных светильников между собой, позволяет формировать заданный уровень освещенности и направленности светового пятна на освещаемом объекте, который также определяется потребностями работы и уровнем заданного освещения.

Таким образом, поставленная техническая задача, а именно, создание модульного светодиодного светильника с надежным теплоотводящим устройством и с возможностью формирования заданного светового пятна выполнена в заявленной полезной модели в полном объеме.

1. Модульный светодиодный светильник на базе светодиодов, содержащий, основание, печатную плату, по меньшей мере, один светодиод, размещенный на печатной плате, оптический элемент, теплоотводящее устройство, короб с блоком питания, блоком управляющей цепи и электрическими соединительными элементами, отличающийся тем, что теплоотводящее устройство состоит из подложки, являющейся одновременно основанием теплоотводящего устройства, при этом с одной стороны подложки расположены печатная плата и оптический элемент, а с противоположной стороны расположены теплоотводящие радиаторы специальной формы, причем центральный теплоотводящий радиатор и крайние теплоотводящие радиаторы выполнены за одно целое с подложкой, а основание выполнено в виде прямоугольника и имеет по краям каждой боковой стороны выступы, при этом нижняя часть выступов предназначена для крепления печатной платы и оптического элемента, верхняя же часть выступов образована крайними теплоотводящими радиаторами, а боковые части выступов снабжены продольными фигурными пазами, при этом центральный теплоотводящий радиатор имеет на конце со стороны, противоположной подложке, утолщение, в центре которого предусмотрен открытый продольный фигурный паз.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нижняя часть выступов имеет прямоугольные продольные пазы, выполненные с внутренней стороны, с возможностью размещения и фиксации в них оптического элемента, а в проеме между подложкой и оптическим элементом с размещением печатной платы.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что с внутренней стороны нижней части выступов предусмотрен проем для размещения печатной платы, а оптический элемент выполнен в виде короба с утолщениями в каждом внутреннем углу для крепления к наружной стороне нижней части выступов.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что центральный теплоотводящий радиатор выполнен профильным.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что крайние теплоотводящие радиаторы выполнены профильными.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что все теплоотводящие радиаторы выполнены профильными.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что теплоотводящие радиаторы, выполненные профильными, имеют изменяющееся значение толщины.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что теплоотводящие радиаторы выполнены разными по высоте, при этом в центральной части теплоотводящего устройства теплоотводящие радиаторы имеют большую высоту, чем по краям.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на подложке имеются самостоятельные теплоотводящие элементы.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что самостоятельные теплоотводящие элементы выполнены с периодически чередующимся значением радиуса.

11. Устройство по п.9, отличающееся тем, что самостоятельные теплоотводящие элементы выполнены в виде спирали.

12. Устройство по п.9, отличающееся тем, что самостоятельные теплоотводящие элементы выполнены в виде архимедова винта.

13. Устройство по п.1, отличающееся тем, что печатная плата со светодиодами выполнена набранной из отдельных элементов, каждый из которых содержит один светодиод.

14. Устройство по п.1, отличающееся тем, что печатная плата со светодиодами выполнена набранной из отдельных элементов, каждый из которых содержит три светодиода.

15. Устройство по п.1, отличающееся тем, что печатная плата со светодиодами выполнена набранной из отдельных элементов, каждый из которых содержит последовательно расположенные светодиоды.

16. Устройство по п.1, отличающееся тем, что печатная плата со светодиодами выполнена за одно целое с последовательно расположенными по двум плоскостным координатам светодиодами.

17. Устройство по п.1, отличающееся тем, что печатная плата выполнена за одно целое с хаотично расположенными светодиодами, при этом среднее расстояние между отдельными светодиодами находится в интервале x₁dx₂, где x₁ и x₂ - минимальное и максимальное расстояние между центрами светодиодов соответственно, а величина x₁ не превышает размера светодиода.

18. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит, как минимум, два устройства крепления модульных светодиодных светильника между собой для образования многомодульной системы.

19. Устройство по п.18, отличающееся тем, что устройство крепления модульных светодиодных светильников между собой выполнено в виде коромысла, которое имеет на длинной стороне выступающие элементы, направленные вниз, в виде язычков в сечении, а на средней стороне, направленной вниз, имеет по краям с обеих сторон элементы, выполненные также в виде язычков в сечении.

20. Устройство по п.19, отличающееся тем, что на средней стороне, направленной вниз, язычки перпендикулярны средней стороне.

21. Устройство по п.19, отличающееся тем, что на средней стороне, направленной вниз, язычки направлены под углом вверх по отношению к средней стороне.

22. Устройство по п.19, отличающееся тем, что на средней стороне, направленной вниз, язычки направлены под углом вниз по отношению к средней стороне.