Светодиодный светильник Российский патент 2024 года по МПК F21V29/74 F21S8/04 

Изобретение относится к светотехнике и может быть использовано для освещения улиц, дорог, тоннелей, промышленных объектов, бытовых помещений и других объектов.

Известен «Светодиодный светильник» (патент РФ № 124765 от 10.02.2013 г., бюл. № 4) содержащий основание светопрозрачную защитную панель, расположенные на определённом расстоянии друг от друга и жестко связанные по периметру посредством распорно-герметизирующей ленты с образованием герметичного пакета, в качестве источника излучения использованы светодиодные линейки, выполненные из фольгированного алюминия.

К недостаткам известного светодиодного светильника можно отнести неэффективное теплоотведение из-за наличия герметично закрытого пространства и отсутствия теплоотводящего устройства, при этом, температура может повыситься быстро до предельной, и светодиоды могут выйти из строя.

Известен «Светильник» (патент РФ № 2548683 от 20.04.2015 г., бюл. № 36) включающий корпус, источник питания, совокупность светодиодных линеек и отражателей, стекло, закрывающее светодиодные линейки, наружное оребрение, расположенное на корпусе, слой теплоотводящего материала, преимущественно выполненный на основе графита, расположенный между светодиодными линейками и корпусом светильника, полимерные крышки, резиновые прокладки, шайбы, в которые вставлены резиновые прокладки, расположенные в отверстиях корпуса, и мембранный клапан в крышке корпуса.

К недостаткам известного светильника можно отнести большую металлоёмкость корпуса, сложность его изготовления. При этом наличие открытого внешнего оребрения ухудшает теплоотводящие свойства радиатора, так как на внешние ребра со временем налипает и наслаивается пыль, что постепенно может привести к перегреву светодиодов и преждевременному выходу из строя.

Известен светильник светодиодный (патент РФ № 96927 от 20.08.2010 г., бюл. № 23) - прототип, содержащий радиатор с источником света в виде светодиодного модуля или линейки и блоком питания, радиатор имеет, по меньшей мере, одну плоскую поверхность, на которой закреплено не менее одного источника света и блок питания, закрываемые кожухом- рассеивателем, не препятствующим распространению электромагнитных волн и образующим лицевую сторону светильника.

К недостаткам известного светильника можно отнести ненадёжность конструкции, связанную с тем, что постепенно ухудшаются теплоотводящие свойства радиатора. Так, наличие открытого внешнего оребрения радиатора со временем приводит к тому, что на внешние ребра налипает и наслаивается пыль, забивая пространство между рёбрами, что сокращает срок службы светильника.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является устранение недостатков прототипа, а именно создание надёжной конструкции светильника, со стабильным и эффективным теплоотведением, за счёт большой площади для отведения и рассеивания тепла и одновременного создания в радиаторе многослойного распределения температур.

Поставленный технический результат достигается использованием сочетания общих с прототипом известных признаков, включающих устройство для отвода тепла - радиатор, светодиодную плату с закреплёнными на её наружной поверхности светодиодами и корпус с рассеивателем, и новых признаков, заключающихся в том, что устройство для отвода тепла выполнено многослойным, включает верхнюю и нижнюю пластины с нанесённым теплопроводящим слоем, посредством которого, между пластинами смонтирован ячеистый заполнитель, выполненный в виде набора полых элементов - ячеек в виде цилиндров или многогранников, контактирующих друг с другом боковыми сторонами, высота которых выполнена от 0,5 до 1000,0 диаметров основания ячейки, площадь заполнителя выполнена равной 0,5 - 1,0 площади пластины, при этом пластины и ячеистый заполнитель выполнены из теплопроводящего материала, например, из меди или алюминия, а плата со светодиодами смонтирована на верхней пластине, толщина пластин выполнена равной от 0,5 до 40 мм., на верхнюю пластину, сверху, может быть нанесён дополнительный теплопроводящий слой термопасты, теплопроводящий слой на пластинах выполнен из термоклея.

Новизной предлагаемого изобретения является то, что устройство для отвода тепла выполнено многослойным, включает верхнюю и нижнюю пластины с нанесённым теплопроводящим слоем, посредством которого, между пластинами смонтирован ячеистый заполнитель, выполненный в виде набора полых элементов - ячеек в виде цилиндров или многогранников, контактирующих друг с другом боковыми сторонами, высота которых выполнена от 0,5 до 1000,0 диаметров основания ячейки, площадь заполнителя выполнена равной 0,5-1,0 площади пластины, при этом пластины и ячеистый заполнитель выполнены из теплопроводящего материала, например, из меди или алюминия, а плата со светодиодами смонтирована на верхней пластине.

Так, признаки выполнения устройства для отвода тепла многослойным, включающим верхнюю и нижнюю пластины с нанесённым теплопроводящим слоем, посредством которого, между пластинами смонтирован ячеистый заполнитель - обеспечивают конструкцию необходимой прочностью и надёжностью с эффективным теплоотведением. При этом, нанесённый теплопроводящий слой обеспечивает не только прочное соединение, но беспрепятственный проход тепла от светодиодной платы к верхней пластине радиатора, снимая и передавая всю тепловую нагрузку. Наличие верхней пластины обеспечивает приём тепла, частичное его рассеивание и дальнейшую передачу ячеистому наполнителю. Ячеистый заполнитель, за счёт наличия большой площади поверхности ячеек обеспечивает эффективное рассеивание тепла в пространство и передачу тепла теплопроводящему слою. Теплопроводящий слой на нижней пластине, также обеспечивает прочное соединение с ячеистым заполнителем, приём тепла и его передачу пластине. Наличие пластины обеспечивает частичное поглощение и дальнейшее рассеивание тепла, его передачу корпусу, который в свою очередь всей площадью наружной поверхности рассеивает тепло в пространство. Таким образом, выполнение устройства для отвода тепла многослойным, формирует в светильнике многослойное распределение температур и непрерывное рассеивание тепла.

Признак выполнения ячеистого заполнителя в виде набора полых элементов - ячеек в виде цилиндров или многогранников, контактирующих друг с другом боковыми сторонами, высота которых выполнена от 0,5 до 1000,0 диаметров основания ячейки, площадь заполнителя выполнена равной 0,5-1,0 площади пластины - образует большую площадь поверхности для приёма, передачи и рассеивания тепла. При этом обеспечивает жесткость конструкции. Признак выполнения ячеек по высоте равными от 0,5 до 1000,0 диаметров основания ячейки обеспечивает необходимую площадь для эффективного теплоотведения. Так, если ячейки по высоте будут менее чем 0,5 диаметра основания ячейки, тогда внутреннего пространства ячеек будет недостаточно для рассеивания тепла. Также может быть недостаточно и общей площади поверхности ячеистого заполнителя для эффективного отведения тепла, что может привести к перегреву и выходу из строя светодиодов. Если высота ячеек будет больше, чем 1000,0 диаметра основания ячейки, то увеличатся габариты радиатора, металлоёмкость, вес светильника и себестоимость изделия.

Признак выполнения площади заполнителя равной 0,5-1,0 площади пластины обеспечивает быструю передачу тепла всей поверхностью верхней пластины сотовому заполнителю, а от него нижней пластине. Если площадь заполнителя изготовить менее 0,5 площади пластин, то общая площадь поверхности сотового заполнителя уменьшится более, что может привести к перегреву верхней пластины и сотового заполнителя, так как он не будет успевать передавать и рассеивать тепло. Изготовление заполнителя более 1,0 площади пластин, не целесообразно, так как приведёт к увеличению веса светильника и не скажется на эффективности отвода тепла.

Признак выполнения пластин и ячеистого заполнителя из теплопроводящего материала, например, из меди или алюминия обеспечивает быстрый и надёжный отвод тепла от светодиодов.

Признак монтажа на верхней пластине платы со светодиодами обеспечивает постепенное продвижение тепла и его рассеивание с каждого последующего слоя.

Признак выполнения толщины пластин равной от 0,5 до 40 мм. способствует созданию радиатора прочной конструкции и не большой массы. Если толщину пластин изготовить менее 0,5 мм., то масса пластин уменьшится, и они станут быстрее нагреваться. Следовательно, плата может перегреваться и светодиоды могут не выдержать превышение температуры. Если толщину пластин изготовить более 40 мм, то это приведёт к увеличению массы светильника и увеличению стоимости изделия.

Признак возможности нанесения на верхнюю пластину, сверху, дополнительного теплопроводящего слоя термопасты, способствует возможности увеличения количества слоёв для передачи и рассеивания тепла.

Признак выполнения теплопроводящего слоя на пластинах из термоклея, является признаком дополнительным, способствующим получению поставленного, предлагаемым изобретением, технического результата.

Таким образом, именно совокупность указанных признаков позволяет получить заявленный технический результат: надёжную конструкцию светильника, со стабильным и эффективным теплоотведением, так как исключает наслаивание и забивание пыли на ячейки ячеистого заполнителя.

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 предлагаемого 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 разрез светодиодного светильника.

На фиг. 2 схематично показан ячеистый заполнитель в виде цилиндров.

На фиг. 3 схематично показан ячеистый заполнитель в виде многогранника.

Светодиодный светильник состоит из устройства для отвода тепла - радиатора выполненного многослойным, изготовленным из верхней пластины 1, смонтированной не ней светодиодной платы 2 со светодиодами 3. Нижней пластины 4 и нанесённого на пластины 1 и 4 теплопроводящего слоя 5 термоклея, посредством которого между пластинами 1 и 4 смонтирован ячеистый заполнитель 6, изготовленный в виде полых цилиндров 7 или многогранников 8, которые занимают от 0,5 до 1,0 площади пластин 1 и 4. Цилиндры 7 или многогранники 8 контактируют между собой боковыми сторонами. Пластины 1 и 4, а также ячеистый заполнитель 6 выполнены из теплопроводящего материала, например, из меди или алюминия. При этом, сверху, на верхнюю пластину 1 может быть нанесён дополнительный теплопроводящий слой термопасты 9. В пластинах 1 и 4 выполнены технологические отверстия 10, через которые проходит питающий провод 11, а сверху корпуса 12 установлен рассеиватель 13.

Светодиодный светильник изготавливают следующим образом: на поверхность верхней пластины 1 радиатора наносят слой термопасты 9, на который устанавливают светодиодную плату 2 со светодиодами 3 и питающим проводом 11. На пластины 1 и 4 наносят теплопроводящий слой 5 термоклея и устанавливают между ними ячеистый заполнитель 6. Светодиодная плата 2 может быть дополнительно закреплена с поверхностью ячеистого заполнителя 6, как шурупами, заклёпками, болтами, саморезами, так и другими элементами крепления. Радиатор для отвода тепла устанавливают в корпус 12 и закрепляют, при этом питающий провод 11 пропускают в отверстия 10 и закрывают рассеивателем 13. При необходимости, устанавливают блок питания (не показан). При этом отведение тепла от светодиодов 3 осуществляется за счёт большой площади для отведения и рассеивания тепла пластин 1 и 4 и ячеистого заполнителя 6 и одновременного создания в радиаторе многослойного распределения температур между всеми слоями: плата 2, слой термопасты 9, верхняя пластина 1, теплопроводящий слой 5 термоклея, ячеистый заполнитель 6, теплопроводящий слой 5 термоклея, нижняя пластина 4 - которыми осуществляется приём тепла, его частичное поглощение, рассеивание, его передача следующему слою. При этом, ячейки, со временем не забиваются пылью, как в радиаторах других светильников. В результате получаем надёжную конструкцию светильника с эффективным теплоотведением. Следует отметить, что корпус 12 светильника может быть отдельным или сформированным - в виде загнутых боковых сторон и дна из нижней пластины 4.

В настоящее время на предприятии на предлагаемое изобретение разработана техническая документация, изготовлены опытные образцы, показавшие хорошие результаты по теплоотведению. В ближайшее время будет принято решение о запуске в производство предлагаемой конструкции светильника.

Изобретение относится к светотехнике и может быть использовано для освещения улиц, дорог, тоннелей, промышленных объектов, бытовых помещений и других объектов. Светодиодный светильник включает устройство для отвода тепла - радиатор, светодиодную плату с закреплёнными на её наружной поверхности светодиодами и корпус с рассеивателем. При этом устройство для отвода тепла выполнено многослойным, включает верхнюю и нижнюю пластины с нанесённым теплопроводящим слоем, посредством которого между пластинами смонтирован ячеистый заполнитель, выполненный в виде набора полых элементов - ячеек в виде цилиндров или многогранников, контактирующих друг с другом боковыми сторонами, высота которых выполнена от 0,5 до 1000,0 диаметров основания ячейки, площадь заполнителя выполнена равной 0,5-1,0 площади пластины. Причем пластины и ячеистый заполнитель выполнены из теплопроводящего материала, например из меди или алюминия, а плата со светодиодами смонтирована на верхней пластине, толщина пластин выполнена равной от 0,5 до 40 мм, на верхнюю пластину сверху может быть нанесён дополнительный теплопроводящий слой термопасты, теплопроводящий слой на пластинах выполнен из термоклея. Технический результат - создание надёжной конструкции светильника, со стабильным и эффективным теплоотведением, за счёт большой площади для отведения и рассеивания тепла и одновременного создания в радиаторе многослойного распределения температур. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Светодиодный светильник, содержащий устройство для отвода тепла – радиатор, светодиодную плату с закреплёнными на её наружной поверхности светодиодами и корпус с рассеивателем, отличающийся тем, что устройство для отвода тепла выполнено многослойным, включает верхнюю и нижнюю пластины с нанесённым теплопроводящим слоем, посредством которого между пластинами смонтирован ячеистый заполнитель, выполненный в виде набора полых элементов - ячеек в виде цилиндров или многогранников, контактирующих друг с другом боковыми сторонами, высота которых выполнена от 0,5 до 1000,0 диаметров основания ячейки, площадь заполнителя выполнена равной 0,5–1,0 площади пластины, при этом пластины и ячеистый заполнитель выполнены из теплопроводящего материала, например из меди или алюминия, а плата со светодиодами смонтирована на верхней пластине.

2. Светодиодный светильник по п. 1, отличающийся тем, что толщина пластин выполнена равной от 0,5 до 40 мм.

3. Светодиодный светильник по п. 1, отличающийся тем, что на верхнюю пластину сверху может быть нанесён дополнительный теплопроводящий слой термопасты.

4. Светодиодный светильник по п. 1, отличающийся тем, что теплопроводящий слой на пластинах выполнен из термоклея.