Защищенный световой прибор на мощном светодиоде

Изобретение относится к светотехнике, в том числе к светосигнальным заградительным огням или к осветительным приборам с круговым светораспределением.

Защищенный световой прибор выполнен на мощном светодиоде с одним или несколькими полупроводниковыми кристаллами с р-п переходами. Светодиод выполнен с конусно-цилиндрической линзой почти полного внутреннего отражения с круговым светопропусканием, оптически согласованной с излучением, генерируемым р-п переходами указанных кристаллов и установлен с фокальной осью, совпадающей с продольной осью симметрии прибора. При этом светодиод смонтирован внутри защищенной оболочки прибора, включающей оптически прозрачный колпак и корпус со средствами герметизации и крепления прибора на объекте, в тепловом контакте с наружной частью донышка стакана-радиатора осаждения, который коаксиально посажен внутри корпуса по меньшей мере частью своей боковой поверхности в тепловом контакте с ним вблизи оптически прозрачного колпака, обеспечивая эффективный кондуктивный теплообмен светодиода с элементами арматуры прибора и с окружающей средой.

Конусно-цилиндрическая линза имеет цилиндрическую наружную боковую поверхность, а внутреннюю - в форме двух усеченных конусов, сопрягаемых между собой по малому и большому основаниям с совпадающей продольной осью, обращенных вершинами к кристаллам с р-п переходами, которые собраны в фокальной зоне вогнутого, отражатели, перераспределяющего излучение преимущественно на боковые стенки усеченных конусов.

Стакан-радиатор охлаждения и корпус прибора выполнены из теплопроводного материала и образуют камеру, в которой установлена печатная плата драйвера с клеммной колодкой и средствами токоподвода.

Защищенный световой прибор генерирует излучение красного, зеленого, синего, желтого цвета, белого света или инфракрасное излучение более чем в полусферу и обеспечивает эффективный теплоотвод от светодиода и драйвера в окружающее пространство.

Предполагаемое изобретение относится к светотехнике, в частности к защищенным световым приборам на мощных светодиодах, в том числе к светосигнальным заградительным приборам с круговым светораспределением, генерирующим световой поток красного, зеленого, синего, желтого, белого света или инфракрасное излучение более чем в полусферу, или к осветительным приборам, используемым, например, для освещения взрывоопасных зон.

Известно светосигнальное устройство /1/ с круговым светораспределением, содержащее оптический модуль с множеством светодиодов с параллельно ориентированными оптическими осями, направляющий излучение на торец-входную плоскость цилиндрического световода, выполненного из оптически прозрачного полиметилметакрилата, на противоположном, конце которого изготовлена коническая полость, обращенная вершиной к падающему пучку излучения, перекрытая у основания конуса зеркализованной пластиной.

Устройство обеспечивает круговое светораспределение за счет почти полного внутреннего отражения падающих лучей на границе стенок конуса с полостью и отражения излучения на зеркализованной пластине.

Недостатки, аналога обусловлены отсутствием излучения в зенит, а также сложностью конструкции устройства из-за применения множества светодиодов.

Известен защищенный светосигнальный аварийно-поисковый огонь /2/, содержащий мощный светодиод с широким /˜120°/ светораспределением в вертикальной плоскости, установленный на радиаторе охлаждения и в фокусе колец Френеля, выполненных коаксиально на оптически прозрачном колпаке, окружающем светодиод и радиатор таким образом, что часть

последнего выступает на периферии в виде фланца, контактирующего с окружающей средой, посаженном герметично в пластмассовом корпусе.

Недостатки прототипа обусловлены сложностью конструкции из-за необходимости выполнения колец Френеля на защитном колпаке, неудовлетворительным теплообменом радиатора охлаждения светодиода с окружающей средой, а также отсутствием камеры для подключения и размещения преобразователя питающей сети /драйвера/ и средств токоподвода.

Целью предполагаемого изобретения является устранение указанных недостатков прототипа, создание защищенного светового прибора на мощном светодиоде более простой конструкции с улучшенными эксплуатационными, светотехническими и теплофизическими параметрами.

Поставленная цель достигается тем, что в защищенном световом приборе на мощном светодиоде, содержащем мощный светодиод с одним или несколькими полупроводниковыми кристаллами с р-п переходами с круговым светораспределением в горизонтальной и широким светораспределением в вертикальной плоскостях, установленном на радиаторе охлаждения в защищенной оболочке, включающей оптически прозрачный колпак и корпус со средствами герметизации и крепления прибора на объекте, указанный мощный светодиод выполнен с конусно-цилиндрической линзой почти полного внутреннего отражения с круговым светопропусканием, оптически согласованной с излучением, генерируемым р-п переходами полупроводниковых кристаллов светодиода и установлен с фокальной осью, совпадающей с продольной осью симметрии прибора и в тепловом контакте с наружной частью донышка стакана-радиатора охлаждения, коаксиально посаженного внутри корпуса по меньшей мере частью своей боковой поверхности в тепловом контакте с ним вблизи оптически прозрачного колпака.

Цель достигается также тем, что конусно-цилиндрическая линза почти полного внутреннего отражения выполнена с цилиндрической, наружной боковой поверхностью и с внутренней поверхностью в форме по меньшей

мере двух усеченных конусов, сопрягаемых между собой по малому и большому основаниям с совпадающей продольной осью симметрии, обращенных вершинами к кристаллам с р-п переходами, установленными в фокальной зоне вогнутого отражателя, охваченного вышеуказанной линзой.

Цель достигается и тем, что удерживающий мощный светодиод стакан-радиатор охлаждения и корпус прибора выполнены из теплопроводного материала и коаксиально сопрягаясь между собой образуют камеру, в которой собраны заключенная в теплопроводный компаунд в виде моноблока печатная плата драйвера с клеммной колодкой и средства токоподвода, причем камера выполнена с трубчатым сальниковым вводом для уплотнения средств токоподвода и монтажа средств крепления прибора на объекте.

Один из предпочтительных вариантов исполнения устройства согласно изобретению показан на чертежах.

Фиг.1 Защищенный световой прибор на мощном светодиоде, вид сбоку, частично в разрезе. Фиг.2 фрагмент мощного светодиода, вид сбоку, в разрезе.

Показанный на фиг.1 и 2 световой прибор содержит мощный светодиод 1 с круговым светораспределением в горизонтальной плоскости /показано стрелками под углом 0° и -6° на фиг.1/ и широким светораспределением в вертикальной плоскости с углами рассеяния силы света на уровне не менее 12 кд в углах от минус 6° до плюс 6° и не менее 6 кд в углах от плюс 6° до плюс 174°, в том числе в зенит.

Светодиод 1 установлен в защищенной оболочке, состоящей из оптически прозрачного колпака 2 и корпуса 3, стянутых накидной гайкой 4, уплотняющей средства герметизации 5. Гайка 4 стопорится при эксплуатации винтом с кронштейном 6.

Мощный светодиод 1 выполнен с конусно-цилиндрической линзой почти полного внутреннего отражения с круговым светопропусканием, имеющей

цилиндрическую наружную боковую поверхность и внутреннюю поверхность в форме по меньшей мере двух усеченных конусов 7 и 8 с полууглами при вершине 45° и 60° /см. фиг..2/, сопрягаемых по малому для конуса 7 и большому для конуса 8 основанию 9 с совпадающей продольной /фокальной/ осью симметрии ОО.

Линза светодиода 1 выполнена из полимерного материала с показателем преломления 1,55, оптически согласована с излучением, генерируемым р-п переходами одного или, как показано на фиг.2, нескольких полупроводниковых кристаллов 10, установленных в фокальной зоне массивного вогнутого отражателя 11, располагаемого в нижней части линзы, охваченного ею и посаженного в тепловом контакте в корпусе 12 указанного светодиода.

В свою очередь светодиод 1 установлен в световом приборе с фокальной осью ОО, совпадающей с продольной, осью симметрии прибора ZZ' /см. фиг.1/ и в тепловом контакте его корпуса 12 с наружной частью донышка 13 стакана-радиатора охлаждения 14. Указанный стакан-радиатор 14 коаксиально посажен по меньшей мере частью своей боковой поверхности внутри корпуса 3 светового прибора в тепловом контакте с ним преимущественно вблизи оптически прозрачного колпака 2, обеспечивая эффективную кондуктивную теплопередачу от донышка 13 стакана-радиатора охлаждения на стенки указанного корпуса 3, накидную гайку 4 и далее обеспечивая конвективный теплообмен с окружающей средой.

Удерживающий мощный светодиод 1 стакан-радиатор 14 и корпус 3 прибора выполнены из теплопроводного материала, например, из сплава на основе алюминия, и коаксиально сопрягаясь между собой образуют камеру 15, в которой установлена печатная плата драйвера /преобразователя питающей сети/, заключенная в теплопроводный электроизоляционный компаунд типа "Номакон" в виде моноблока 16 с безвинтовой клеммной колодкой 17.

Средства токоподвода 18 питающей сети к драйверу 16 подключаются через клеммную колодку 17, удерживаются и герметизируются в камере 15 эластичным уплотнением 19 сальникового ввода при помощи гайки 20, устанавливаемой по резьбе указанного ввода, либо помощи трубы диаметром 1/2 или 3/4 дюйма, с ответной резьбой /на фиг. не показано/, используемой для монтажа и крепления прибора на объекте.

При подключении прибора к питающей сети конусно-цилиндрическая линза перераспределяет генерируемое р-п переходами световое излучение в пространстве верхней полусферы, а также частично в нижнюю полусферу. При этом обеспечивается эффективный теплоотвод от мощного светодиода и драйвера в окружающее пространство.

Например, для заградительного огня со светодиодом типа У-360 Бк мощностью 3,5 Вт фирмы НПЦ "ОПТЭЛ" /Россия/ с красным излучением на доминирующей длине волны ˜630 нм в вертикальных углах рассеяния ±6° и круговым светораспределением обеспечивается сила света 12-15 кд при одновременном светораспределении в зенит с силой света 6-8 кд, а перегрев корпуса прибора относительно окружающей среды при нормальной температуре при этом не превышает 15°С.

Литература:

1. Патент Франции, №2784739, кл. F21S 8/08. Публ. 19.10.1995 г.

2. Пол. модель РФ №25067, кл. F21L 4/00. Публ. 10.09.2002 г. Бюлл. - №25.

1. Защищенный световой прибор на мощном светодиоде, содержащий мощный светодиод с одним или несколькими полупроводниковыми кристаллами с р-n-переходами с круговым светораспределением в горизонтальной и широким светораспределением в вертикальной плоскостях, установленный на радиаторе охлаждения в защищенной оболочке, включающей оптически прозрачный колпак и корпус со средствами герметизации и крепления прибора на объекте, отличающийся тем, что мощный светодиод выполнен с конусно-цилиндрической линзой почти полного внутреннего отражения с круговым светопропусканием, оптически согласованной с излучением, генерируемым р-n-переходами полупроводниковых кристаллов светодиода, и установлен с фокальной осью, совпадающей о продольной осью симметрии прибора и в тепловом контакте с наружной частью донышка стакана-радиатора охлаждения, коаксиально посаженного внутри корпуса по меньшей мере частью своей боковой поверхности в тепловом контакте с ним вблизи оптически прозрачного колпака.

2. Защищенный световой прибор по п.1, отличающийся тем, что конусно-цилиндрическая линза почти полного внутреннего отражения выполнена с цилиндрической наружной боковой поверхностью и с внутренней поверхностью в форме по меньшей мере двух усеченных конусов, сопрягаемых между собой по малому и большому основаниям с совпадающей продольной осью симметрии, обращенных вершинами к кристаллам с р-n-переходами, установленными в фокальной зоне вогнутого отражателя, охваченного вышеуказанной линзой.

3. Защищенный световой прибор по п.1, отличающийся тем, что удерживающий мощный светодиод стакан-радиатор охлаждения и корпус прибора выполнены из теплопроводного материала и, коаксиально сопрягаясь между собой, образуют камеру, в которой собраны заключенная в теплопроводный компаунд в виде моноблока печатная плата драйвера с клеммной колодкой и средства токоподвода, причем камера выполнена с трубчатым сальниковым вводом для уплотнения средств токоподвода и монтажа средств крепления прибора на объекте.