СВЕТИЛЬНИК Российский патент 2007 года по МПК H05B33/02 F21S4/00 

Изобретение относится к осветительным устройствам и/или источникам света и может быть использовано для уличного, промышленного, бытового и архитектурно-дизайнерского освещения.

За аналог заявляемого изобретения принято техническое решение того же назначения - устройство включения светового прибора со светодиодами в сеть переменного тока, содержащего параллельно-последовательные цепочки светодиодов и электронный преобразователь питающей сети с емкостным фильтром, которые подключены в сеть переменного тока (описание изобретения к патенту РФ №2151473, МПК7 Н05В 37/00, F21S 4/00, 1998 г., опубликовано 2000.06.20).

Наиболее близким аналогом того же назначения, что и заявляемое изобретение является техническое решение того же назначения - осветительное устройство или источник света, основанный на действии светодиодов, содержащий светодиоды, соединенные с блоком питания, который подключен к питающей сети переменного напряжения, и силовой преобразователь, с возможностью преобразования входящего переменного тока в постоянный ток для светодиодов (заявка на изобретение №2005119149, МПК Н05В 33/02, 2003, опубликовано 2006.01.20).

К недостаткам известных технических решений как аналога, так и прототипа, относятся возможность перегрева светодиодов при эксплуатации их при повышенных температурах окружающего воздуха и их низкая эксплуатационная надежность при повреждении их электрических цепей.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышения срока службы светильника при его эксплуатационной надежности.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в термостабилизации режима работы светодиодов и в дублировании источников света - светодиодов.

Сущность изобретения - светильника, содержащего светодиоды, соединенные с блоком питания, который подключен к питающей сети переменного напряжения, и силовой преобразователь, с возможностью преобразования входящего переменного тока в постоянный ток для светодиодов, состоит в том, что светодиоды установлены в корпусе и выполнены в виде, по меньшей мере, двух секций светодиодов, каждая из которых соединена со своим блоком питания, содержащим последовательно соединенные силовой преобразователь и балластные дроссели, выполненные в виде, по меньшей мере, двух балластных дросселей включенных параллельно через нормально замкнутый контакт термодатчика, при этом термодатчик и секции светодиодов установлены на радиаторе охлаждения.

В качестве радиатора охлаждения использован корпус светильника из теплопроводящего материала, например из алюминия.

В качестве радиатора охлаждения использован блок металлических элементов, расположенных на корпусе.

Блок металлических элементов расположен внутри корпуса.

Поверхность радиатора охлаждения имеет принудительное охлаждение, с возможностью увеличения рассеиваемой тепловой мощности светодиодов.

Площадь поверхности радиатора охлаждения пропорциональна суммарной паспортной тепловой мощности секций светодиодов.

Силовые преобразователи выполнены в виде трансформаторов, подключенных к вторичным обмоткам полнопериодных выпрямителей, к выходам которых подключены емкостные фильтры.

Силовые преобразователи выполнены в виде высокочастотных преобразователей.

Балластные дроссели каждого блока питания использованы с одинаковыми характеристиками.

Балластные дроссели каждого блока питания использованы с различными характеристиками.

В каждой секции светодиодов использованы светодиоды одинакового цвета свечения.

В каждой секции светодиодов использованы светодиоды различного цвета свечения.

Светодиоды каждой секции выполнены с одинаковой диаграммой направленности излучения.

Светодиоды каждой секции выполнены с различной диаграммой направленности излучения.

Корпус выполнен произвольной формы.

Секции светодиодов установлены в одной плоскости.

Секции светодиодов установлены в различных плоскостях.

Из уровня техники неизвестно техническое решение с заявляемой совокупностью существенных признаков независимого пункта формулы изобретения, что подтверждает соответствие изобретения условию патентоспособности - новизна.

Существенные отличительные признаки независимого пункта формулы заявляемого изобретения для специалиста явным образом не следуют из уровня техники, что подтверждает соответствие изобретения условию патентоспособности - изобретательский уровень.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где

на фиг.1 показано светильник с использованием металлического корпуса светильника в качестве радиатора охлаждения светодиодов;

на фиг 2 - то же, с использованием блока металлических элементов в качестве радиатора охлаждения светодиодов;

на фиг 3 - схема силового преобразователя.

Светильник может быть осуществлен с реализацией указанного назначения следующим образом. Светильник состоит из корпуса 1, в котором установлены секции светодиодов 2 и 3. Секций светодиодов в светильнике может быть установлено, по меньшей мере, две, а может быть и более. Описывается светильник, в котором установлены две секции светодиодов. Каждая секция светодиодов 2 и 3 соединена соответственно с блоками питания 4 и 5. В секциях светодиодов 2 и 3 использованы светодиоды одинакового цвета с одинаковой диаграммой направленности излучения.

Блок питания 4 секции светодиодов 2 содержит силовой преобразователь 6, подключенный к питающей сети переменного напряжения через балластные дроссели 7 и 8, при этом балластные дроссели 7 и 8 выполнены в виде двух балластных дросселей, включенных параллельно через нормально замкнутый контакт термодатчика 9. К выходу силового преобразователя 6 подключена секция светодиодов 2.

Блок питания 5 секции светодиодов 3 содержит силовой преобразователь 10, подключенный к питающей сети переменного напряжения через балластные дроссели 11 и 12, при этом балластные дроссели 11 и 12 выполнены в виде двух балластных дросселей, включенных параллельно через нормально замкнутый контакт термодатчика 9. К выходу силового преобразователя 10 подключена секция светодиодов 3.

Возможно использование в каждом блоке питания 4 и 5 нескольких балластных дросселей, включенных параллельно через нормально замкнутый контакт термодатчика 9.

Каждый из силовых преобразователей 6 и 10 выполнен (фиг.3) в виде трансформатора 13 с подключенным к вторичной обмотке полнопериодного выпрямителя 14, к выходам которого подключен емкостный фильтр 15. В качестве силового преобразователя возможно использование другого устройства, осуществляющего преобразование входного переменного тока в постоянный ток для питания светодиодов, например высокочастотного преобразователя.

Секции светодиодов 2, 3 и термодатчик 10 жестко закреплены в металлическом корпусе 1, который использован в качестве радиатора охлаждения (фиг.1). Для корпуса 1 светильника использован теплопроводящий материал - алюминий.

Жесткое крепление в корпусе 1 секций светодиодов 2, 3 и термодатчика 10 выполнено при помощи термопроводящего клея. Возможно жесткое крепление секций светодиодов 2 и 3 и термодатчика 10 в корпусе 1, например при помощи винтов, заклепок, также закреплен и блок металлических элементов 13. В качестве радиатора охлаждения может быть использован блок металлических элементов 16, расположенный внутри корпуса 1 (фиг.2). Возможно крепление блока металлических элементов 16 на корпусе 1. При использовании в качестве радиатора охлаждения блока металлических элементов 16 возможно выполнение корпуса светильника не из теплопроводящего материала. Жесткое крепление блока металлических элементов 16 внутри корпуса 1 светильника или на корпусе 1 возможно, например, при помощи термопроводящего клея, винтов, заклепок. Площадь поверхности радиатора охлаждения рассчитывается пропорциональной суммарной паспортной тепловой мощности светодиодов в секциях светодиодов 2 и 3. Радиатор охлаждения может иметь принудительное охлаждение поверхности, например, при помощи нагнетающего вентилятора (на чертеже не показан) для увеличения рассеиваемой тепловой мощности секций светодиодов 2 и 3.

При использовании светильников для архитектурно-дизайнерских подсветок возможно применения светодиодов в секциях 2 и 3 как одинакового, так и разного цвета свечения.

Для формирования заданных зон освещения секции светодиодов 2 и 3 выполнены на светодиодах с одинаковой диаграммой направленности излучения или с разной диаграммой направленности излучения.

Для освещения одним светильником различных участков поверхности корпус светильника может иметь произвольную форму для возможности установки секций светодиодов 2 и 3 как в одной плоскости, так и в различных плоскостях.

Светильник работает следующим образом. При подключении светильника к питающей сети переменного напряжения входное напряжение поступает на входы блоков питания 4 и 5, питающих соответственно секции светодиодов 2 и 3. Формирование постоянного тока для питания секций светодитодов 2 и 3 рассмотрено на примере функционирования блока питания 4, к выходу которого подключена секция светодиодов 2. Переменное напряжение питающей сети поступает через дроссель 7 и подсоединенный параллельно ему через нормально замкнутый контакт термодатчика 9 дроссель 8, на вход силового преобразователя 6, где поступает на первичную обмотку трансформатора 13. Напряжение с выхода вторичной обмотки трансформатора 13 преобразуется полнопериодным выпрямителем 14 в постоянное и сглаживается емкостным фильтром 15, после чего постоянное напряжение поступает на секцию светодиодов 2, обеспечивая их свечение. Тепло, выделяемое секциями светодиодов, поглощается корпусом 1, который работает в качестве радиатора охлаждения и рассеивается в окружающем пространстве.

При выходе из строя одного из блоков питания 4 или 5 или подключенных к их выходам секций светодиодов 2 или 3 работу светильника обеспечивает функционирующая цепь секции светодиодов со своим блоком питания. За счет дублирования работы секции светодиодов светильник продолжает работать, обеспечивая освещенность на уровне 0,5 от номинального значения, при этом восприятие человеком уровней освещенности, отличающегося в два раза, практически незаметно.

При эксплуатации светильника при температуре окружающего воздуха выше рекомендованного, по условиям технической эксплуатации, возможен нагрев светодиодов секций 2 и 3 выше рекомендованной техническими условиями производителя светодиодов, что приводит к сокращению срока службы светодиодов. При эксплуатации светильника при температуре окружающего воздуха в рекомендованных производителем пределах, площади радиатора охлаждения достаточно для поддержания температуры светодиодов в пределах диапазона температур, рекомендованных производителем светодиодов, при условии расчета площади радиатора охлаждения пропорциональной рассеиваемой паспортной тепловой мощности секции светодиодов 2 и 3. Для предотвращения перегрева светодиодов, при достижении температуры светодиодов на 10-20° ниже максимально разрешенных производителем светодиодов, нормально замкнутый контакт термодатчика 9 размыкается, отключая от питающей сети балластный дроссель 8, при одинаковых параметрах балластных дросселей происходит уменьшение тока питающего светодиоды в два раза, что приводит к уменьшению рассеиваемой тепловой мощности светодиодов и понижению их температуры, что приводит к термостабилизации режима работы секции светодиодов. Светильник продолжает работать, обеспечивая освещенность на уровне 0,5 от номинального значения, при этом восприятие человеком уровней освещенности, отличающегося в два раза, практически незаметно. При неодинаковых параметрах дросселей возможно снижение питающего тока в любых заданных пределах.

Описанные средства и методы, с помощью которых возможно осуществление светильника, с реализацией указанного назначения, подтверждает соответствие заявленного изобретения условию патентоспособности - промышленная применимость.

Светильник

Перечень позиций элементов чертежей светильника:

1 - корпус

2 - секция светодиодов

3 - секция светодиодов

4 - блок питания

5 - блок питания

6 - силовой преобразователь

7 - балластный дроссель

8 - балластный дроссель

9 - термодатчик

10 - силовой преобразователь

11 - балластный дроссель

12 - балластный дроссель

13 - трансформатор

14 - полнопериодный выпрямитель

15 - емкостный фильтр

16 - блок металлических элементов.

Изобретение относится к светильникам, предназначенным для уличного, промышленного, бытового и архитектурно-дизайнерского освещения. В корпусе 1 светильника установлены светодиоды, которые соединены с блоками питания (4, 5), подключенными к питающей сети переменного напряжения, и снабжены силовым преобразователем (10) переменного тока в постоянный ток для светодиодов. Светодиоды выполнены в виде, по меньшей мере, двух секций световодов (2, 3), каждая из которых соединена со своим блоком питания (4, 5), содержащим последовательно соединенные силовой преобразователь (10) и балластные дроссели, выполненные в виде, по меньшей мере, двух балластных дросселей (7, 8 и 11, 12), включенных параллельно через нормально замкнутый контакт термодатчика (9). Термодатчик (9) и секции светодиодов (2, 3) установлены на радиаторе охлаждения. Технический результат: термостабилизация режима работы светодиодов. 16 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Светильник, содержащий светодиоды, соединенные с блоком питания, который подключен к питающей сети переменного напряжения, и силовой преобразователь с возможностью преобразования входящего переменного тока в постоянный ток для светодиодов, отличающийся тем, что светодиоды установлены в корпусе и выполнены в виде, по меньшей мере, двух секций светодиодов, каждая из которых соединена со своим блоком питания, содержащим последовательно соединенные силовой преобразователь и балластные дроссели, выполненные в виде, по меньшей мере, двух балластных дросселей, включенных параллельно через нормально замкнутый контакт термодатчика, при этом термодатчик и секции светодиодов установлены на радиаторе охлаждения.2. Светильник по п.1, отличающийся тем, что в качестве радиатора охлаждения использован корпус светильника из теплопроводящего материала, например из алюминия.3. Светильник по п.1, отличающийся тем, что в качестве радиатора охлаждения использован блок металлических элементов, расположенных на корпусе.4. Светильник по п.3, отличающийся тем, что блок металлических элементов расположен внутри корпуса.5. Светильник по п.1, отличающийся тем, что поверхность радиатора охлаждения имеет принудительное охлаждение с возможностью увеличения рассеиваемой тепловой мощности светодиодов.6. Светильник по п.3, отличающийся тем, что площадь поверхности радиатора охлаждения пропорциональна суммарной паспортной тепловой мощности секций светодиодов.7. Светильник по п.1, отличающийся тем, что силовые преобразователи выполнены в виде трансформаторов, подключенных к вторичным обмоткам полнопериодных выпрямителей, к выходам которых подключены емкостные фильтры.8. Светильник по п.1, отличающийся тем, что силовые преобразователи выполнены в виде высокочастотных преобразователей.9. Светильник по п.1, отличающийся тем, что балластные дроссели каждого блока питания использованы с одинаковыми характеристиками.10. Светильник по п.1, отличающийся тем, что балластные дроссели каждого блока питания использованы с различными характеристиками.11. Светильник по п.1, отличающийся тем, что в каждой секции светодиодов использованы светодиоды одинакового цвета свечения.12. Светильник по п.1, отличающийся тем, что в каждой секции светодиодов использованы светодиоды различного цвета свечения.13. Светильник по п.1, отличающийся тем, что светодиоды каждой секции выполнены с одинаковой диаграммой направленности излучения.14. Светильник по п.1, отличающийся тем, что светодиоды каждой секции выполнены с различной диаграммой направленности излучения.15. Светильник по п.1, отличающийся тем, что корпус выполнен произвольной формы.16. Светильник по п.15, отличающийся тем, что секции светодиодов установлены в одной плоскости.17. Светильник по п.15, отличающийся тем, что секции светодиодов установлены в различных плоскостях.