Радиатор для светодиодной платы светильника. Российский патент 2024 года по МПК F21V29/74 

Изобретение имеет отношение к осветительной технике, светодиодным светильникам, а именно к устройствам для отведения тепла – радиаторам.

Известно устройство «Корпус-радиатор светодиодного светильника» (Патент РФ № 2745978 от 05.04.21 г, бюл. № 10) выполненный из отдельных продольных профилей сплошного сечения, с закрепленным на внешней стороне каждого из них как минимум одним светодиодным источником света, и профили скреплены между собой соединителями так, что плоскости наружной поверхности профилей в поперечном сечении корпуса образуют равносторонний многоугольник, а между продольными краями близлежащих профилей предусмотрены воздушные зазоры, ширина которых, "Б" у нижнего торца и "В" у верхнего торца, выполнена с соблюдением неравенства Б ≤ B, а в середине внутренней стороны поперечного сечения профиля, выполнено продольное ребро направленное к центру поперечного сечения корпуса-радиатора.

К недостаткам известного устройства можно отнести уменьшенную площадь отведения тепла, при этом большую металлоёмкость продольных профилей, а также ограниченные технологические возможности, так как такой корпус-радиатор невозможно использовать в других конструкциях светильников.

Известно другое конструктивное решение – см. патент на полезную модель РФ № 146939 «Сборный радиатор и светодиодное осветительное устройство с таким радиатором». Сборный радиатор, составленный из отдельных фрагментов, соединенных между собой, отличающийся тем, что фрагменты снабжены, по меньшей мере, двумя звеньями, каждое из которых образует шлицевое соединение с ответным звеном, расположенным на другом фрагменте радиатора, профиль шлицевого соединения имеет форму звездчатого многоугольника; фрагменты имеют внешнюю развитую поверхность; фрагменты имеют внутреннюю развитую поверхность; противолежащая развитой поверхность фрагмента выполнена цилиндрической, направляющая которой является кривой второго порядка; при этом два противолежащих фрагмента имеют три звена, образующих шлицевые соединения с ответным звеном, расположенным на другом фрагменте радиатора, а также светодиодное осветительное устройство, содержащее сборный радиатор, составленный из отдельных фрагментов, соединенных между собой; светодиоды установлены с возможностью теплообмена с радиатором, при этом фрагменты радиатора снабжены, по меньшей мере, двумя звеньями, каждое из которых образует шлицевое соединение с ответным звеном, расположенным на другом фрагменте радиатора, а светодиоды размещены на торцевой и/или боковой поверхности фрагментов радиатора.

К недостаткам которого можно отнести сложность в изготовлении и ограниченные технологические возможности связанные с возможностью использования только в предлагаемой конструкции светильника и отсутствием возможности установки радиатора в устройствах других форм и конструкций, а также ненадёжность конструкции, связанную с наличием открытых фрагментах-ребер отвода тепла, что со временем приводит к налипанию пыли, ухудшению отвода тепла и преждевременному выходу светодиодов из строя.

Известно устройство «Многослойная панель» (патент РФ № 2290312 от 27. 12. 2006 г, бюл. 36) содержащая обшивки, сотовый заполнитель из листового материала, соты заполнителя выполнены в виде перфорированных многогранных чередующихся между собой "вершина - основание" усеченных пирамид с углом конусности 5÷50°. Может быть использована в производстве летательных аппаратов и других отраслях машиностроения.

К недостаткам известного устройства можно отнести сложность изготовления перфорационных отверстий в сотовом заполнителе. При этом, в случае применения панели для отвода тепла, выполнение ячеек разнонаправленными будет способствовать неравномерному отводу тепла и локальному перегреву светодиодов в местах сужения усечённых пирамид.

Техническим результатом предполагаемого изобретения является устранение недостатков прототипа, в частности создание простого в изготовлении и надёжного устройства отвода тепла с большой площадью рассеивания и эффективным его отведением, а также расширение технологических возможностей, связанных с возможностью установки радиатора в осветительных приборах разных форм и конструкций.

Поставленный технический результат достигается использованием сочетания общих с прототипом известных признаков выполнения радиатора для светодиодной платы светильника выполненного в виде многослойной панели, включающей верхнюю и нижнюю пластины между которыми установлен сотовый заполнитель из листового материала и новых признаков, заключающихся в том, что на верхней пластине на дополнительном теплопроводящем слое смонтирована светодиодная плата с подводящими питание проводами и закрепленными на её наружной поверхности светодиодами, сотовый заполнитель изготовленный в виде массива полых ячеек в виде цилиндров или многогранников, контактирующих друг с другом боковыми сторонами, высота которых выполнена от 0,5 до 1000,0 диаметров основания ячейки, по площади равными 0,5 – 1,0 площади пластины, при этом пластины и сотовый заполнитель выполнены из теплопроводящего материала, например, из меди или алюминия, толщина пластин выполнена равной от 0,5 до 40 мм., дополнительный теплопроводящий слой выполнен в виде слоя термопасты, радиатор может быть выполнен в форме круга, квадрата, другой геометрической фигуры, по меньшей мере с тремя углами и/или их комбинаций.

Новизной предполагаемого изобретения является то, что на верхней пластине на дополнительном теплопроводящем слое смонтирована светодиодная плата с подводящими питание проводами и закрепленными на её наружной поверхности светодиодами, сотовый заполнитель изготовленный в виде массива полых ячеек в виде цилиндров или многогранников, контактирующих друг с другом боковыми сторонами, высота которых выполнена от 0,5 до 1000,0 диаметров основания ячейки, по площади равными 0,5 – 1,0 площади пластины, при этом пластины и сотовый заполнитель выполнены из теплопроводящего материала, например, из меди или алюминия.

Признак монтажа на верхней пластине, на дополнительном теплопроводящем слое, платы с подводящими питание проводами и закрепленными на её наружной поверхности светодиодами обеспечивает возможность первичного отвода тепла от светодиодной платы посредством теплопроводящего слоя к верхней пластине.

Признак изготовления сотового заполнителя в виде массива полых ячеек в виде цилиндров или многогранников, контактирующих друг с другом боковыми сторонами, обеспечивает передачу тепла, выделяемого светодиодами, от верхней пластины к нижней, от более нагретых элементов сотового наполнителя к менее нагретым.

Признак выполнения высоты полых ячеек в виде цилиндров или многогранников от 0,5 до 1000,0 диаметров основания ячейки обеспечивает получение площади поверхности сотового заполнителя способной эффективно рассеивать тепло в пространство и передавать его нижней пластине. Если высота полых ячеек будет менее 0,5 диаметров основания ячейки, то сами ячейки и пространство между ними будет перегреваться, а если высота будет более 1000,0 – это не будет никак сказываться на эффективности теплоотвода, а приведёт к увеличению расхода материала и веса радиатора.

Признак выполнения равенства площади массива 0,5 – 1,0 площади пластины обеспечивает быструю передачу тепла всей поверхностью верхней пластины сотовому заполнителю, а от него нижней пластине. При этом сотовый заполнитель тепло рассеивает в пространство. Если массив ячеек цилиндров или многогранников изготовить менее 0,5 площади пластин, то площадь поверхности сотового заполнителя уменьшится, что может привести к недопустимому нагреву верхней пластины и сотового заполнителя и как следствие выходу светодиодов из строя. Изготовление массива более 1,0 площади пластин не целесообразно, так как приведёт к увеличению веса светильника, не рациональному расходу металла и не скажется на эффективности отвода тепла.

Признак выполнения пластин и сотового заполнителя из теплопроводящего материала, например, из меди или алюминия обеспечивает эффективное излучение тепла в пространство, передачу тепла от верхней пластины сотовому заполнителю, а от него к нижней пластине, тем самым отводя тепло от платы со светодиодами.

Признак выполнения толщины пластин равной от 0,5 до 40 мм., способствует созданию прочной конструкции не большой массы. Если толщину пластин изготовить менее 0,5 мм., то масса пластин уменьшится, и они станут быстрее нагреваться. Следовательно, плата будет перегреваться, а могут светодиоды не выдержат превышение температуры и быстрее выйдут из строя. Если толщину пластин изготовить более 40 мм., то это приведёт к не рациональному расходу алюминия, увеличению массы радиатора и увеличению стоимости изделия.

Признак выполнения дополнительного теплопроводящего слоя в виде слоя термопасты способствует эффективной передаче тепла от печатной платы к верхней пластине, так как между ними находится теплопроводящая среда в виде термопасты и отсутствует воздушный зазор.

Признак выполнения радиатора в форме круга, квадрата, другой геометрической фигуры, по меньшей мере с тремя углами и/или их комбинаций также способствует возможности использования в осветительных приборах разных форм и конструкций.

Таким образом, именно сочетание известных признаков выполнения радиатора в виде многослойной панели, включающей верхнюю и нижнюю пластины между которыми установлен сотовый заполнитель из листового материала и новых указанных выше, обеспечивает достижение технического результата, поставленного предполагаемым изобретением, а именно расширение технологических возможностей, связанных с возможностью установки радиатора в осветительных приборах разных форм и конструкций, и создание простого в изготовлении, надёжного устройства отвода тепла с большой площадью рассеивания и эффективным его отведением.

Поскольку предложенное сочетание признаков не известно из существующего уровня техники и не вытекает из него явным образом - позволяет получить более высокий технический результат, то предлагаемые существенные признаки и их сочетание можно считать имеющими изобретательский уровень.

Согласно проведенных патентно-информационных исследований, сочетания известных и новых признаков предполагаемого изобретения в источниках патентной и научно - технической информации не обнаружено, что позволяет отнести признаки к обладающим новизной.

Описание осуществления предлагаемого устройства и проведенные

опытные работы позволяют отнести предложенное устройство к промышленно выполнимым.

На фиг. 1 схематично показан радиатор с заполнителем в виде полых шестигранников и светодиодной платой со светодиодами.

На фиг. 2 схематично показан разрез радиатора.

На фиг.3 схематично показаны формы радиатора: а) круг, б) четырёхугольник, в) шестиугольник, г) треугольник, д) пятиугольник,

е) восьмиугольник.

Радиатор состоит из сотового заполнителя 1 изготовленного из меди или алюминия, в виде массива полых ячеек цилиндров или шестигранников 2 расположенных между верхней 3 и нижней 4 пластинами. На верхней 3 пластине смонтирована светодиодная плата 5 со светодиодами 6. Соединительные провода 7 отходящие от светодиодной платы 5 проходят через технологическое отверстие 8 в верхней 3 пластине и через технологическое отверстие 9 в нижней 4 пластине. При этом, между верхней 3 пластиной и светодиодной платой 5 нанесён дополнительный теплоотводящий слой термопасты 10.

Радиатор изготавливают следующим образом: из нарезанной медной/алюминиевой плоской полосы изготавливают заполнитель в виде шестигранников 2. Изготовленный сотовый заполнитель 1 прикрепляют к нижней 4 пластине. Сверху на сотовый заполнитель 1 прикрепляют верхнюю 3 пластину. Полученную таким образом конструкцию разрезают на детали с заданными размерами и формой. В верхней 3 пластине радиатора изготавливают технологическое отверстие 8, а в нижней 4 пластине отверстие 9. На всю поверхность, обратную светодиодам, светодиодной платы 5 наносят слой термопасты 10. Светодиодную плату 5, с размещёнными на ней светодиодами 6 и проводами 7 крепят на верхней пластине 3 радиатора. При этом светодиодная плата 5 может быть закреплена как шурупами, заклёпками, болтами, саморезами, так и другими элементами крепления, что бы светодиодную плату 5 плотнее притянуть к поверхности сотового заполнителя 1. Провода 7 пропускают через технологическое отверстие 8 в верхней пластине и технологическое отверстие 9 в нижней пластине. Тепло от светодиодов 6 смонтированных на светодиодной пластине 5 равномерно распределяется и передаётся посредством дополнительного теплопроводящего слоя в виде термопасты 10 на верхнюю пластину 3. После чего вся поверхность массива сотового заполнителя 1 воспринимает на себя тепло распределяя его не только по всей своей поверхности, но и отводя его часть в пространство между полыми ячейками. Далее, оставшееся тепло воспринимает нижняя 4 пластина, также распределяя его и рассеивая. При этом, наличие пластин 3 и 4 предотвращает возможность скопления пыли внутри ячеек, что обеспечивает надёжную работу радиатора и стабильное эффективное теплоотведение. Выполнение радиатора разных геометрических форм позволяет монтировать радиатор в светильники разных форм и конструкций.

В настоящее время на предприятии, изготовлены опытные образцы, проведены контрольные испытания, которые показали положительные результаты.

Изобретение относится к осветительной технике, светодиодным светильникам, а именно к устройствам для отведения тепла – радиаторам. Технический результат - создание простого в изготовлении и надёжного устройства отвода тепла с большой площадью рассеивания и эффективным его отведением, а также расширение технологических возможностей, связанных с возможностью установки радиатора в осветительных приборах разных форм и конструкций. Технический результат достигается тем, что радиатор выполнен в виде многослойной панели, включающей верхнюю и нижнюю пластины, между которыми установлен сотовый заполнитель из листового материала. Сотовый заполнитель изготовлен в виде массива полых ячеек в виде шестигранных призм, контактирующих друг с другом боковыми сторонами, площадь массива равна 0,5-1,0 площади пластин. При этом пластины толщиной, равной от 0,5 до 40 мм, и сотовый заполнитель выполнены из теплопроводящего материала, например, из меди или алюминия. Верхняя пластина выполнена с возможностью монтажа на дополнительном теплопроводящем слое в виде слоя термопасты светодиодной платы с подводящими питание проводами и закрепленными на ее наружной поверхности светодиодами. Радиатор выполнен в форме круга или геометрической фигуры с по меньшей мере с тремя углами, или их комбинаций. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Радиатор для светодиодной платы светильника, выполненный в виде многослойной панели, включающей верхнюю и нижнюю пластины, между которыми установлен сотовый заполнитель из листового материала, отличающийся тем, что сотовый заполнитель изготовлен в виде массива полых ячеек в виде шестигранных призм, контактирующих друг с другом боковыми сторонами, площадь массива равна 0,5-1,0 площади пластин, при этом пластины толщиной, равной от 0,5 до 40 мм, и сотовый заполнитель выполнены из теплопроводящего материала, например, из меди или алюминия, а верхняя пластина выполнена с возможностью монтажа на дополнительном теплопроводящем слое светодиодной платы с подводящими питание проводами и закрепленными на ее наружной поверхности светодиодами.

2. Радиатор по п. 1, отличающийся тем, что дополнительный теплопроводящий слой выполнен в виде слоя термопасты.

3. Радиатор по п. 1, отличающаяся тем, что радиатор выполнен в форме круга или геометрической фигуры с по меньшей мере с тремя углами, или их комбинаций.