СВЕТИЛЬНИК СВЕТОДИОДНЫЙ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2014 года по МПК F21V29/00 H01L33/64 

Изобретение относится к источникам света, работающим на основе полупроводниковых светоизлучающих диодов, и может применяться в сверхярких светодиодных светильниках, используемых для внутреннего и наружного освещения.

Поскольку светодиодный источник выделяет во время работы большое количество тепла, то необходимо его эффективное охлаждение. Если он нагревается выше заданной температуры, в нем возникают неисправности (сгорает). Поэтому вместе с ними устанавливают радиатор, рассеивающий выделяемое ими тепло в окружающий воздух, понижая тем самым температуру светодиодного источника.

Идеальный радиатор, способный эффективно рассеивать тепло, выделяемое светодиодным источником, изготавливается из материала, обладающего высокой теплопроводностью, имеет короткий теплопроводный путь, большую теплопроводную площадь и большую площадь теплоотдачи.

Известен светодиодный светильник, содержащий теплоотводящее основание с печатной платой и светодиодом, в качестве радиатора используется набор пластин, контактирующих друг с другом (RU 115549, 27.04.2012).

Недостатком данного устройства является то, что оно сложно в изготовлении и массивно по своему исполнению. Так как при постоянной толщине пластин радиатора, независимо от удаленности источника теплового излучения, растут габариты и масса устройства. В этом случае периферийная часть пластин вынуждена забирать большую часть тепла, что, несмотря на высокую теплопроводность используемого материала, требует временных затрат на его отвод.

Наиболее близким по своей технической сущности является светильник светодиодный, содержащий светодиод с печатной платой, теплоотводящее основание и радиатор отвода тепла (RU 95068, 10.06.2010).

Недостатком данного устройства является то, что оно сложно в эксплуатации, так как для снятия теплового потока требует дополнительной установки электровентилятора, а для изготовления теплоотводящего основания требуется специальное литье, что увеличивает массу светильника и его габариты. Кроме того, при таком размещении радиаторов увеличивается тепловой путь теплового потока.

Технической сущностью предлагаемого изобретения является разработка светодиодного светильника на мощных светодиодах, с коротким тепловым путем, малыми габаритами и малой массой.

Настоящая техническая сущность по первому варианту решается тем, что в светильнике светодиодном, содержащем как минимум один светодиод, теплоотводящее основание, радиатор отвода тепла, радиатор отвода тепла выполнен из набора пластин или -образной формы, контактирующих одна с другой плоской горизонтальной частью, длина горизонтальной части каждой последующей по мере приближения к светодиоду пластины радиатора больше предыдущей, а их концы загнуты в сторону, противоположную от теплоотводящего основания, при этом теплоотводящее основание размещено под радиатором отвода тепла.

По второму варианту в светильнике светодиодном, содержащем как минимум один светодиод, теплоотводящее основание, радиатор отвода тепла, радиатор отвода тепла выполнен в виде набора горизонтально размещенных пластин, с загнутыми концами, контактирующих одна с другой плоской горизонтальной частью, причем длина горизонтальной части каждой из пластин радиатора увеличивается от крайних из них к средним, а теплопроводящее основание размещено под радиатором отвода тепла между концами загнутых пластин.

По третьему варианту в светильнике светодиодном, содержащем как минимум один светодиод, теплоотводящее основание, радиатор отвода тепла, радиатор отвода тепла выполнен в виде набора горизонтально размещенных пластин, с загнутыми концами, контактирующих одна с другой плоской горизонтальной частью, причем длина горизонтальной части каждой из пластин радиатора увеличивается от крайних из них к средним, а теплопроводящее основание размещено с торцевой части радиатора между концами загнутых пластин.

Для решения указанных проблем предлагается радиатор, который представляет из себя несколько плоских пластин разной высоты, изготовленных из материала, имеющего высокую теплопроводность (алюминия, меди и др), установленных так, чтобы теплопроводный путь их был как можно короче. Техническая идея также состоит в оптимизации тепловой площади и воздействия потока воздуха в зоне рассеивания тепла.

На фиг.1 - схема светильника по варианту один с набором пластин радиатора выполненных -образной формы.

На фиг.2 - схема светильника по варианту один с набором пластин радиатора выполненных -образной формы.

На фиг.3 - схема светильника по варианту два.

На фиг.4 - схема светильника по варианту три.

Светодиодный светильник состоит из одного или нескольких светодиодов 1 с матрицей 2, размещенных на теплоотводящем основании 3. Теплоотводящее основание 3 имеет большую толщину для эффективной передачи тепла и размещено под радиатором отвода тепла, выполненным из набора контактирующих друг с другом пластин с загнутыми концами 4, которые могут иметь, например, или -образную форму. Пластины контактируют друг с другом своими горизонтальными частями 5. По первому варианту длина горизонтальной части каждой из последующих пластин радиатора по мере их приближения к светодиоду больше предыдущей. По второму варианту концы 4 пластин радиатора загнуты относительно теплоотводящего основания 3 в ту или иную сторону, а величина горизонтальной части 5 каждой из пластин радиатора увеличивается от крайних из них к средним.

По третьему варианту концы пластин загнуты в разные стороны, а теплоотводящее основание размещено на пластинах с торцевой части радиатора.

Светильник работает следующим образом. Тепловая энергия, создаваемая светодиодом (светодиодами) 1 с матрицей 2, передается теплоотводящему основанию 3. На теплоотводящем основании, выполненном из материала с высоким коэффициентом теплопроводности, тепло «растягивается» по всей его площади и затем передается на радиатор. На радиаторе большая часть тепла концентрируется на пластинах в его центральной горизонтальной части 5, где их суммарная толщина наибольшая. В данном месте и будет наибольший восходящий тепловой воздушный поток, который по мере удаления к периферии радиатора будет ослабевать. Его температура будет снижаться как по мере удаления от центральной части из-за остывания радиатора, так и уменьшения толщины горизонтальной части радиатора, где запас тепловой энергии будет уже не таким большим. Воздушные потоки, выходящие из межконцевого пространства пластин радиатора, имея разную температуру, а следовательно и скорость, создают турбулизацию воздуха вокруг светильника, что позволит ускорить отвод тепла из радиатора.

Радиатор согласно данному изобретению включает в себя несколько пластин, установленных с возможностью контактирования друг с другом их горизонтальными частями и установленными на теплоотводящем основании, на котором в свою очередь крепится светодиодный источник. Радиаторные пластины могут быть выполнены из материала с высоким коэффициентом теплопроводности (алюминия, меди, композиционных материалов и т.д.). В случае, когда радиаторные пластины выполнены из меди, увеличивается коэффициент теплопроводности, однако по сравнению их из алюминия значительно увеличивает вес, что нежелательно. Отдельные радиаторные пластины скреплены между собой заклепками (хотя могут быть соединены на винтах, контактной сваркой, с помощью клея и т.д.). Крепление радиаторных пластин заклепками является наиболее предпочтительным среди указанных выше средств с точки зрения повторного использования ресурсов и механической прочности устройства.

Для уменьшения габаритов радиатора концы 4 всех или части пластин могут быть дополнительно загнуты.

Изобретение относится к источникам света, работающим на основе полупроводниковых светоизлучающих диодов. Радиатор отвода тепла выполнен из набора пластин или -образной формы, контактирующих одна с другой плоской горизонтальной частью. Длина горизонтальной части каждой последующей по мере приближения к светодиоду пластины радиатора больше предыдущей. Концы пластин загнуты в сторону, противоположную от теплоотводящего основания. Теплоотводящее основание размещено под радиатором отвода тепла. По второму варианту длина горизонтальной части каждой из пластин радиатора увеличивается от крайних из них к средним, а теплопроводящее основание размещено под радиатором отвода тепла между концами загнутых пластин. По третьему варианту теплопроводящее основание размещено с торцевой части радиатора между концами загнутых пластин. Техническим результатом изобретения является снижение габаритов светильника, оптимизация тепловой площади и воздействия потока воздуха в зоне рассеивания тепла. 3 н.п. ф-лы, 4 ил.

1. Светильник светодиодный, содержащий как минимум один светодиод, теплоотводящее основание, радиатор отвода тепла, отличающийся тем, что радиатор отвода тепла выполнен из набора пластин или -образной формы, контактирующих одна с другой плоской горизонтальной частью, длина горизонтальной части каждой последующей по мере приближения к светодиоду пластины радиатора больше предыдущей, а их концы загнуты в сторону, противоположную от теплоотводящего основания, при этом теплоотводящее основание размещено под радиатором отвода тепла.

2. Светильник светодиодный, содержащий как минимум один светодиод, теплоотводящее основание, радиатор отвода тепла, отличающийся тем, что радиатор отвода тепла выполнен в виде набора горизонтально размещенных пластин, с загнутыми концами, контактирующих одна с другой плоской горизонтальной частью, причем длина горизонтальной части каждой из пластин радиатора увеличивается от крайних из них к средним, а теплопроводящее основание размещено под радиатором отвода тепла между концами загнутых пластин.

3. Светильник светодиодный, содержащий как минимум один светодиод, теплоотводящее основание, радиатор отвода тепла, отличающийся тем, что радиатор отвода тепла выполнен в виде набора горизонтально размещенных пластин, с загнутыми концами, контактирующих одна с другой плоской горизонтальной частью, причем длина горизонтальной части каждой из пластин радиатора увеличивается от крайних из них к средним, а теплопроводящее основание размещено с торцевой части радиатора между концами загнутых пластин.