Высокоинтенсивное светодиодное осветительное устройство

Высокоинтенсивное светодиодное осветительное устройство относится к полупроводниковой светотехнике высокой мощности. Техническим результатом является повышение эффективности охлаждения светодиодов. Устройство включает тепловую трубу, размещенную между двумя продольными теплопроводными пластинами, плату светодиодов, закрепленную на первой пластине, при этом и плата и первая пластина заключены в оптически прозрачную оболочку, а узел охлаждения размещен на первой и/или второй пластине. Вариантом устройства предполагает использование изогнутой тепловой трубы, участок испарения которой образует с участком конденсации угол, величина которого близка 90°. Дальнейшая интенсификация теплообмена достигается размещением радиатора в вертикальном воздуховоде.

6 п.ф., 4 илл.

- Область техники

Решение относится к полупроводниковой светотехнике, а именно, к средствам освещения с использованием светодиодов высокой мощности и может быть использовано в оборудовании для освещения дорожного покрытия площадей, улиц и магистралей, в частности, имеющих движение транспортных средств.

- Уровень техники

Светодиоды, являются эффективным источником света, обладают низким потреблением электроэнергии и большим сроком службы.

Однако использование для указанного применения мощных светодиодов создает проблему с рассеиванием выделяемого тепла. Учитывая, что температурный режим работы заметно влияет на срок службы светодиодов, проблема термодинамического равновесия, становится тем острее, чем более мощный световой поток необходимо получить для создания нормируемой освещенности.

Известно высокоинтенсивное светодиодное осветительное устройство, содержащее средство охлаждения в виде радиатора, плату со светодиодами, установленную на теплообменнике, теплоноситель которого заключен в трубу, замкнутый контур которой частично размещен в радиаторе (CN 101650016 (А), МПК F21V 29/00, опубликован 17.02.2010).

Известны светодиодные осветительные устройства, содержащее средство охлаждения в виде протяженного радиатора. Плата со светодиодами размещена непосредственно на радиаторе и заключена в оптически прозрачную оболочку (DE 102009023055 (A1), МПК F21S 4/00, опубликовано 02.12.2010 и WO 2009111098 (A2), МПК F21V 29/00, опубликовано 11.09.2009).

Также известно высокоинтенсивное светодиодное осветительное устройство, содержащее плату источников света, заключенную в оптически прозрачную оболочку, тепловую трубу, в зоне испарения которой установлена плата источников света, а в зоне конденсации тепловой трубы размещен узел охлаждения, снабженнный разветвленной поверхностью (CN 1018715593, заявка Китая (21) 201010216371.5 от (22) 02.07.2010, МПК F21S 2/00, опубликовано 27.10.2011).

Недостатком последнего из указанных аналогов является сложность предложенной конструкции, содержащей множество крепежных элементов, влияющих на трудоемкость сборки продукции. Критичным является направление расположения ребер радиатора узла охлаждения. В случае применения такого устройства для освещения горизонтальной поверхности вне помещения, пространство между ребрами неизбежно будет засорятся, что приведет к уменьшению поверхности теплообмена и, как следствие, к перегреву светодиодов.

Техническим результатом заявленного решения является повышение эффективности охлаждения светодиодов.

- Описание сущности решения

Заявленное решение характеризуется следующей совокупностью признаков:

Высокоинтенсивное светодиодное осветительное устройство, содержащее плату источников света, заключенную в оптически прозрачную оболочку, тепловую трубу, в зоне испарения которой на теплопроводной пластине установлена плата источников света, а в зоне конденсации тепловой трубы размещен узел охлаждения, снабженный разветвленной поверхностью, отличающееся тем, что тепловая труба размещена между двумя продольными теплопроводными пластинами, неразъемно соединенными с поверхностью тепловой трубы, плата источников излучения закреплена на первой пластине, при этом и плата и первая пластина заключены в оптически прозрачную оболочку, а узел охлаждения размещен на первой и/или второй пластине.

В качестве развивающих признаков, дополняющих вышеприведенную совокупность, необходимо отметить возможность особого выполнения узла охлаждения, включающего изогнутую тепловую трубу. При этом, участок конденсации тепловой трубы образует некоторый угол с ее участком конденсации. Разветвленная поверхность узла охлаждения в этом случае, выполнена в виде продольных пластин. Такое выполнение узла охлаждения позволяет разместить на участке конденсации радиатор с большой поверхностью. Но особенно важно, что вертикальный радиатор может быть расположен в воздуховоде, который существенно усилить конвекционный теплообмен и позволяет значительно увеличить мощность используемых светодиодов, без опасения их перегрева.

В качестве дополнительных следует указать следующие уточняющие признаки:

- часть поверхности второй пластины выполнена с возможностью ограждения оптически прозрачной оболочки.

Указанная часть поверхности второй пластины может быть изготовлена из полимерного материалы и выполнять фукцию защиты оболочки от загрязнения и регулировать апертуру угла светового излучения светодиодного модуля. В случае выполнения этой части поверхности второй пластины из теплопроводного материала, например, из алюминия, она фактически будет являться дополнительной поверхностью рассеивания избыточного тепла. Выполнение этой поверхности черненной обеспечит дополнительные возможности для теплообмена. Та часть поверхности второй пластины, которая обращенная к источникам излучения, может быть выполнена зеркальной и/или рассеивающей световой поток;

- функция регулирования апертуры угла светового излучения светодиодного кластера может быть реализована размещением шторки внутри прозрачной оболочки. Такой вариант выполнения является предпочтительным для уличного применения, когда требуется ограничить распространение светового потока в нежелательную сторону, например, при встречном движении автотранспорта, уменьшить расход материала и парусность конструкции.

- Краткое описание чертежей

Решение иллюстрируется следующими графическими материалами:

на фиг.1 показано осевое сечение заявленного устройства с прямолинейной тепловой трубой;

на фиг.2 показано поперечное сечение устройства, изображенного на фиг.1;

на фиг.3 показано осевое сечение варианта заявленного устройства с изогнутой тепловой трубой;

на фиг.4 показано осевое сечение варианта устройства, изображенного на фиг.3, снабженного конвекционным усилителем.

Высокоинтенсивное светодиодное осветительное устройство (фиг.1 и фиг.2) содержит первую пластину 1 и вторую пластину 2, закрепленные на тепловой трубе 3. На первой пластине 1 на участке 3' испарения тепловой трубы 3 размещены светодиоды 4, а на участке 3'' конденсации тепловой трубы 3 установлен узел охлаждения, снабженный развитой поверхностью, например, в виде ребристого радиатора 5. Кластер светодиодов 4 заключен в оптически прозрачную оболочку 6, снабженную торцевыми крышками 7, герметизирующих оболочку 6. Части 2' и 2'' поверхности второй пластины 2 выполнены с возможностью ограждения оптически прозрачной оболочки 6 от воздействия внешней среды. В оптической оболочке 6 размещена шторка 8 регулирования апертуры угла светового излучения светодиодного кластера.

Отличие варианта с изогнутой тепловой трубой иллюстрируется на фиг.3. Как видно на чертеже, тепловая трубка 3 имеет участок испарения 3', а участок конденсации 3'' расположен под углом, близким 90°. Для получения преимуществ в представленном варианте радиатор 5 должен быть ориентирован вертикально, то есть поверхности охлаждения радиатора должны располагаться таким образом, чтобы не препятствовать конвекционному движению потока. Кроме того, при такой конструкции уменьшается габаритная длина светильника.

Другим преимуществом варианта с изогнутой тепловой трубой 3 является возможность размещения узла охлаждения 5 в воздуховоде (фиг.4), при помощи которого конвекционный поток усиливается, интенсифицируя тепловой обмен между поверхностью радиатора 5, тепловой трубой 3 и окружающей средой.

- Возможность промышленного применения

Приведенные в описании варианты осветительного устройства не являются исчерпывающими. Они могут быть изменены или заменены эквивалентными решениями для реализации конретных целей освещения. Элементы конструкции осветительного устройства известны и могут быть изготовлены с использованием известных средств, имеющих автоматизированное управление.

1. Высокоинтенсивное светодиодное осветительное устройство, содержащее плату светодиодов, заключенную в оптически прозрачную оболочку, тепловую трубу, в зоне испарения которой на теплопроводной пластине установлена плата светодиодов, а в зоне конденсации тепловой трубы размещен узел охлаждения, снабженный разветвленной поверхностью, отличающееся тем, что тепловая труба размещена между двумя продольными теплопроводными пластинами, соединенными с поверхностью тепловой трубы с возможностью теплообмена, плата светодиодов закреплена на первой пластине, при этом и плата, и первая пластина заключены в оптически прозрачную оболочку, а узел охлаждения размещен на первой и/или второй пластине.

2. Высокоинтенсивное осветительное устройство по п.1, отличающееся тем, что часть поверхности второй пластины выполнена с возможностью ограждения оптически прозрачной оболочки.

3. Высокоинтенсивное осветительное устройство по п.2, отличающееся тем, что поверхность второй пластины, обращенная к источникам излучения, выполнена с возможностью зеркального и/или диффузного отражения светового потока.

4. Высокоинтенсивное осветительное устройство по п.1, отличающееся тем, что участок испарения тепловой трубы образует с участком конденсации угол, величина которого близка 90°.

5. Высокоинтенсивное осветительное устройство по п.4, отличающееся тем, что узел охлаждения размещен в воздуховоде.

6. Высокоинтенсивное осветительное устройство по п.1, отличающееся тем, что в полости оптически прозрачной оболочки размещена шторка, установленная с возможностью регулирования суммарного светового потока светодиодов.