Светильник светодиодный
Светильник светодиодный относится к устройствам наружного и внутреннего освещения, преимущественно для промышленного, уличного, архитектурного и рекламного освещения. В корпусе из теплопроводного материала расположен один или несколько источников света, выполненных из одного или группы светодиодов. На торцах корпуса установлены две крышки. Лицевая панель имеет расположенные напротив источников света прозрачные оптические элементы, формирующие световой поток светильника. На наружной поверхности корпуса выполнены продольные ребра. Светодиоды расположены на печатной плате, установленной на внутренней поверхности корпуса с возможностью эффективного теплопереноса. Оптический элемент образован защитным стеклом, имеющим локальные и/или регулярные изменения кривизны и/или толщины и/или оптических свойств. На крышках выполнены ребра, повторяющие форму ребер корпуса. Источник питания размещен в дополнительном корпусе. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.
Настоящая полезная модель относится к области электротехники и в частности, к устройствам наружного и внутреннего освещения, преимущественно для промышленного, уличного, архитектурного и рекламного освещения.
Известен светильник, содержащий светодиоды, установленные на печатной плате, закрепленной на металлическом корпусе, играющий роль корпуса-радиатора, светодиоды соединены в светодиодные группы, каждая из которых соединена с импульсным блоком питания с возможностью плавного ограничения температуры нагрева светодиодов, см. патент РФ 
2366120, Н05В 33/02, F21S 4/00 от 21.02.2008.
Недостатком аналога является отсутствие радиаторных ребер на корпусе светильника, что сокращает теплоотводящие функции корпуса за счет недостаточной площади контакта корпуса с окружающей воздушной средой. Наличие герметичных полостей внутри корпуса светильника между платой со светодиодами и теплоотводящими элементами корпуса снижает теплопроводящие функции корпуса, а при наличии в этих полостях воздуха, использование корпуса в качестве радиатора технически нецелесообразно. Даже наличие в этих полостях теплопроводящих субстанций не решает проблему улучшения теплоотвода, т.к. толщина слоя велика, а теплопроводность применяемых субстанций относительно мала, а это уменьшает срок службы светодиодов.
Известен, также, светильник уличный светодиодный, состоящий из корпуса, выполненного в виде радиатора, снабженного крепежными стыковочными элементами в виде паза с одной стороны корпуса и шипа с другой стороны, печатной платы, на которой смонтированы светодиоды с установленными на них оптическими линзами, блока питания, защитного стекла, боковых крышек и уплотнительных прокладок. См. патент РФ на полезную модель 88769, F21S 13/10 от 09.07.2009.
Недостатком данного светильника является высокий уровень теплового сопротивления перехода плата светодиодов - корпус, который выполняет функцию радиатора, что хорошо видно на чертеже. Это происходит потому, что печатные платы со светодиодами из-за особенностей крепления имеют недостаточный по площади контакт с корпусом. Блок питания размещается над печатной платой со светодиодами, что повышает выделение тепла в этой области при функционировании изделия. Эти факторы резко сокращают срок службы светодиодов и блока питания, а также снижают эксплуатационную надежность. Кроме того, данный светильник обладает повышенными требованиями к производству, сложностью сборки и технического обслуживания.
Наиболее близким по выполняемой функции и технической сущности к заявленной полезной модели является светильник, содержащий корпус из теплопроводного материала, печатную плату с установленными светодиодами, выполненную в виде сплошной пластины, и теплопроводную прокладку, приложенную к последней. Крышка выполнена в виде прозрачной панели с двояковыпуклыми, плосковыпуклыми, вогнуто-выпуклыми, двояковогнутыми, плосковогнутыми, выпукло-вогнутыми линзами, соосными со светодиодами. Печатная плата с установленными светодиодами закрыта прозрачной панелью. Полученная сборка загерметизирована по торцам периметра и установлена в корпусе. Корпус имеет в верхней части ориентированные наклонно вверх ребра и фиксатор углового положения светильника в плоскости, перпендикулярной продольной оси корпуса. На внутренних частях боковых стенок корпуса сделаны щели, с зафиксированным в них металлическим карнизом с вырезами под световую панель. Источник питания установлен возле боковой стенки корпуса, вдоль его продольной оси. См. патент РФ на полезную модель 102749, F21S 13/12 от 20.04.2010
Недостатком прототипа является ограниченная возможность формирования (варьирования) светового потока из-за расположения линз соосно со светодиодами. Кроме того, такая установка светодиодов негативно влияет на стабильность светотехнических характеристик светильника при тяжелых условиях работы, вследствие геометрических искажений, вызванных неравномерным нагревом печатной платы и оптической системы из-за недостаточного отвода тепла и различных коэффициентов расширения составляющих ее элементов. Вместе с тем, расположение источника питания внутри корпуса приводит к отрицательному тепловому взаимовлиянию его и светодиодов, приводящее к их повышенному нагреву и снижению срока службы обоих.
Технический результат, обеспечиваемый заявленной полезной моделью, заключается в сохранении стабильности характеристик светового потока и светораспределения светильника в широком диапазоне условий эксплуатации при возможности получения разнообразных типов светораспределения с сохранением высоких показателей эксплуатационной надежности и срока службы изделия, а также при минимальных затратах на изготовление и обслуживание.
Кроме того, создание рассматриваемой полезной модели направлено на расширение арсенала технических средств, таких как светодиодные светильники.
Технический результат достигается за счет эффективного распределения тепла на корпусе и оптических элементах, а также применения оптических элементов, не требующих строго соосного позиционирования с осями светодиодов, вследствие чего обеспечиваются стабильные условия работы светодиодов и стабильные параметры светораспределения; конструкция светильника упрощена за счет минимального состава компонентов и их собственной конструкции.
Сущность полезной модели заключается в следующем: светильник светодиодный включает в себя корпус из теплопроводного материала, расположенные в корпусе по крайней мере один источник света, две крышки, установленные на торцах корпуса, лицевую панель с одним или несколькими прозрачными оптическими элементами, расположенными напротив источника света, и источник питания. Корпус может быть выполнен путем литья, прессования, экструзии и т.п. предпочтительно П-образной формы. На одной, нескольких или всех наружных поверхностях выполнены ребра, служащие для эффективного отвода тепла от корпуса. Источник света выполнен из одного или нескольких светодиодов, расположенных на одной или нескольких печатных платах. Печатные платы установлены на внутренней поверхности корпуса через термоинтерфейс с возможностью эффективного теплопереноса. Термоинтерфейс может быть выполнен в виде теплопроводящей прокладки, термопасты, геля, тепловых трубок и т.п. На крышках выполнены ребра, повторяющие форму ребер корпуса. Источник питания размещен в дополнительном корпусе. Дополнительный корпус может располагаться отдельно от корпуса светильника и прикрепляться к нему например на кронштейнах. Дополнительный корпус, также, может быть образован одной из крышек корпуса, выполненной из материала с низкой теплопроводностью или термоизолирован от основного. Оптический элемент предназначен для создания формы светового потока (светораспределения) светильника и представляет собой защитное стекло, имеющее локальные и/или регулярные изменения кривизны и/или толщины и/или оптических свойств (коэффициент преломления и т.п.). Изменения формы поверхности оптического элемента могут быть выполнены на наружной и/или внутренней сторонах защитного стекла.
Одним из предпочтительных вариантов исполнения светильника является такой, при котором стекло оптического элемента выполнено таким образом, что его внутренняя поверхность является микропризмой.
Другим предпочтительным вариантом является выполнение стекла оптического элемента таким образом, что его поверхность образует линзу или линзы Френеля.
Еще одним предпочтительным вариантом является выполнение стекла оптического элемента таким образом, что его поверхность образует одну или несколько групповых линз на все или часть светодиодов.
Кроме того, поверхности стекла оптического элемента может образовывать линзы или группы линз, расположенные над каждым или частью светодиодов.
Для улучшения теплоотдачи ребра расположены на корпусе равномерно с уменьшающейся от центра к краям высотой.
Полезная модель поясняется конкретным вариантом ее выполнения со ссылками на чертежи, на которых:
Фиг.1 - изображает общий вид светильника.
Фиг.2 - изображает вид светильника со стороны крышки.
Фиг.3 - изображает оптический элемент с микропризмой на внутренней поверхности.
Фиг.4 - изображает оптический элемент с линзой Френеля.
Светильник содержит корпус 1 на внешней стороне которого расположены ребра с равномерно уменьшающейся от центра к краям высотой для равномерного отвода тепла от наиболее активной зоны в центре и наименее активной зоны по краям, также ребра могут быть выполнены на боковых стенках корпуса. На внутренней части корпуса 1 установлен светоизлучающий элемент, состоящий из печатной платы 2 с установленными на нее светодиодами 3. Печатная плата 2 соединена с корпусом 1 через термоинтерфейс. Предпочтительно термоинтерфейс выполнять в виде теплопроводной пасты или прокладки. На светоизлучающий элемент установлен оптический элемент 4, данная конструкция защищена от проникновения влаги самоотверждающейся кремнийорганической композицией. Для декоративных целей сверху данная конструкция закрыта декоративным элементом 5. По торцам светильника установлены крышки 6 и 7. Крышка 6 повторяет оребрение корпуса, что улучшает естественную циркуляцию воздуха и способствует вымыванию пыли из межреберного пространства радиатора, что позволяет сохранять теплоотводящие свойства корпуса 1 в течении срока службы изделия. Крышка 7 повторяет оребрение корпуса и выполнена в виде разборного дополнительного корпуса выполненного из материала с низкой теплопроводностью и расположенным в нем источником питания 8 выполненным в виде сменного блока, данная конструкция позволяет разделить тепловые зоны светоизлучающего элемента и источника питания 8 и исключить их взаимный нагрев. Данное решение повышает надежность изделия в целом и улучшает светотехнические характеристики светильника. Светоизлучающий элемент и источник питания 8 соединены с помощью герметичного разъема и имеют независимую влагоизоляцию, что делает источник питания 8 пригодным для замены и обслуживания. Боковая крышка 7 с помещенным в нее источником питания 8 закрывается и герметизируется с помощью заглушки 9, источник питания 8 дополнительно герметизируется заливкой самоотверждающейся кремнийорганической композицией, для дополнительной защиты от проникновения влаги.
В зависимости от требуемых характеристик светораспределения и условий эксплуатации в изделии используются различные виды оптических элементов: для создания узконаправленного пучка света используется линза Френеля (фиг.4), для создания несложных форм распределения света используется микропризма (фиг.3) для создания сложных не узконаправленных форм пучков света используются групповые линзы, линзы, моно-линзы 4 (фиг 1). В случае использования изделия в особо загрязненных условия используются оптические элементы с наиболее ровной наружной поверхностью.
На данный момент неизвестно техническое решение с заявляемой совокупностью существенных признаков формулы полезной модели, что подтверждает ее соответствие условию патентоспособности - новизна.
Заявленная полезная модель может быть изготовлена на любом промышленном предприятии, что подтверждает ее соответствие условию патентоспособности - промышленная применимость.
1. Светильник светодиодный, содержащий корпус из теплопроводного материала, расположенный в корпусе по крайней мере один источник света, выполненный из одного или группы светодиодов, две крышки, установленные на торцах корпуса, лицевую панель с, по крайней мере, одним расположенным напротив источника света прозрачным оптическим элементом, формирующим световой поток светильника, и источник питания, отличающийся тем, что, по крайней мере, на одной наружной поверхности корпуса выполнены продольные ребра, светодиоды расположены на, по крайней мере, одной печатной плате, установленной на внутренней поверхности корпуса с возможностью эффективного теплопереноса, оптический элемент образован защитным стеклом, имеющим локальные и/или регулярные изменения кривизны, и/или толщины, и/или оптических свойств, на крышках выполнены ребра, повторяющие форму ребер корпуса, светильник снабжен дополнительным корпусом, а источник питания размещен в дополнительном корпусе.
2. Светильник светодиодный по п.1, отличающийся тем, что стекло оптического элемента выполнено в виде линзы Френеля.
3. Светильник светодиодный по п.1, отличающийся тем, что на поверхности стекла оптического элемента выполнены микропризмы.
4. Светильник светодиодный по п.1, отличающийся тем, что на стекле оптического элемента выполнена, по крайней мере, одна групповая линза на все или часть светодиодов.
5. Светильник светодиодный по п.1, отличающийся тем, что на поверхности стекла оптического элемента выполнены линзы или группы линз, расположенные над каждым или частью светодиодов.
6. Светильник светодиодный по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что дополнительный корпус выполнен в виде одной из крышек корпуса или из материала с низкой теплопроводностью или термоизолирован от основного.
7. Светильник светодиодный по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что ребра на корпусе расположены равномерно с уменьшающейся от центра к краям высотой.
8. Светильник светодиодный по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что источник питания выполнен в виде сменного блока.
