RU2433577C1

RU2433577C1 - Led lamp with high-efficiency convection cooling

Info

Publication number: RU2433577C1
Application number: RU2010105672/07A
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Власкин (RU); Александр Николаевич Власкин; Сергей Алексеевич Лукин (RU); Сергей Алексеевич Лукин; Виктор Васильевич Сапрыкин (RU); Виктор Васильевич Сапрыкин; Андрей Николаевич Волченко (RU); Андрей Николаевич Волченко
Original assignee: Закрытое акционерное общество "МЕТТЭМ-Светотехника"
Priority date: 2010-02-18
Filing date: 2010-02-18
Publication date: 2011-11-10
Also published as: RU2010105672A

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: as a light source, a lamp comprises light-emitting diodes mounted on an external surface of a body and connected by a flexible cable to a power unit, an O-ring optical lens covering the light-emitting diodes, a hollow radiator box represented by vertical edges made of a heat-conductive material. In addition, the lamp can be completed with a decorative dome.

EFFECT: creation of a LED lamp design with good convection cooling of the light-emitting diodes.

10 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области светотехники, в частности к долговечным осветительным устройствам и/или источникам света с использованием полупроводниковых устройств (светодиодов) в качестве непосредственно источников света как таковых и корпуса-радиатора как его составной части в качестве несущего элемента, и может быть использовано для уличного, промышленного, бытового и архитектурно-дизайнерского освещения.The invention relates to the field of lighting, in particular to durable lighting devices and / or light sources using semiconductor devices (LEDs) as direct light sources as such and the radiator body as its component as a supporting element, and can be used for outdoor , industrial, domestic and architectural design lighting.

Уровень техникиState of the art

В последнее время широкое распространение получили светильники на светодиодах, которые имеют высокую степень защиты от воздействия окружающей среды и предназначены для эксплуатации как открытом пространстве, например для уличного освещения населенных пунктов и дорог, так и в закрытых помещениях. Кроме высокой световой отдачи, малого энергопотребления, светодиоды обладают целым рядом других уникальных свойств. Благодаря нетепловой природе излучения светодиодов они обусловливают высокий срок службы, низкое питающее напряжение, гарантируют высокий уровень безопасности, а безынерционность делает светодиоды незаменимыми в случаях, когда необходимо высокое быстродействие.Recently, LED luminaires are widely used, which have a high degree of protection against environmental influences and are intended for operation both in open space, for example, for street lighting of settlements and roads, and in enclosed spaces. In addition to high light output, low power consumption, LEDs have a number of other unique properties. Due to the non-thermal nature of LED radiation, they provide a high service life, low supply voltage, guarantee a high level of security, and inertia makes LEDs indispensable in cases where high performance is required.

Известен «Светильник уличный светодиодный», представляющий собой светильник, закрепленный на опоре, и содержащий корпус с источником света, установленным внутри корпуса, и блок питания, при этом вся поверхность корпуса является охлаждающим радиатором, выполненным в виде пластин оребрения, установленных с трех сторон по периметру корпуса. Источник света выполнен в виде светодиодного модуля (см. пат. РФ на полезную модель №83587, МПК F21S 13/10 (2006.01), опубл. 10.06.2009).The well-known "Street LED lamp", which is a lamp mounted on a support, and containing a housing with a light source installed inside the housing, and a power supply, while the entire surface of the housing is a cooling radiator made in the form of fins mounted on three sides on perimeter of the body. The light source is made in the form of an LED module (see Pat. RF for utility model No. 83587, IPC F21S 13/10 (2006.01), publ. 10.06.2009).

Недостатком известного уличного светодиодного светильника является его жесткое крепление на опоре, что не позволяет делать его быструю замену, в случае если источник света перегорит или будет поврежден, и ограниченная область использования (для уличного освещения).A disadvantage of the known street LED lamp is its rigid mounting on a support, which does not allow for its quick replacement if the light source burns out or becomes damaged, and the limited area of use (for street lighting).

Известен аналог настоящего изобретения - светильник, основным элементом которого является корпус-кронштейн-радиатор, на котором в специально профилированной нише в виде буквы «W» через специальные сменные клинья размещены две матрицы светодиодов, при этом крайние поверхности ниши являются зеркальными (см. пат. РФ на полезную модель №83314, МПК F21S 4/00 (2006.01), опубл. 27.05.2009).A similar analogue of the present invention is known - a luminaire, the main element of which is a housing-bracket-radiator, on which two LED arrays are placed in specially shaped niches in the form of the letter “W” through special interchangeable wedges, while the extreme surfaces of the niche are mirrored (see US Pat. The Russian Federation for utility model No. 833314, IPC F21S 4/00 (2006.01), published on 05.27.2009).

Недостатком известного светильника является сложность конструкции и трудоемкость изготовления за счет наличия в конструкции ряда уникальных элементов (специальных сменных клиньев, зеркальных поверхностей), а также неэффективное использование лицевой поверхности корпуса-радиатора для охлаждения светодиодов вследствие полного перекрытия ее пластиной из светопрозрачного материала.A disadvantage of the known luminaire is the complexity of the design and the complexity of manufacturing due to the presence of a number of unique elements in the design (special replaceable wedges, mirror surfaces), as well as the inefficient use of the front surface of the radiator case for cooling the LEDs due to its complete overlap with a plate of translucent material.

Известен «Светодиодный светильник» (прототип), содержащий в качестве источника света светодиоды, подключенные через средства токопровода к модулю питания, оптически прозрачный рассеиватель, корпус, выполненный из полого профиля из алюминиевого сплава, и характеризующийся тем, что светодиоды установлены на наружной плоской поверхности корпуса, закрыты рассеивателем в форме, близкой к прямоугольному параллелепипеду, а в полой внутренней части корпуса с двух противоположных сторон выполнены П-образные салазки для удержания печатной платы модуля питания (см. пат. РФ на полезную модель №85784, МПК Н05В 37/02 (2006.01), опубл. 10.08.2009).The well-known "LED lamp" (prototype), containing LEDs as a light source, connected through a current lead to the power module, an optically transparent diffuser, a housing made of a hollow profile of aluminum alloy, and characterized in that the LEDs are mounted on the outer flat surface of the housing are closed by a diffuser in a form close to a rectangular parallelepiped, and in the hollow inner part of the body, on two opposite sides, U-shaped slides are made to hold the printing plate you are a power module (see Pat. RF for utility model No. 85784, IPC Н05В 37/02 (2006.01), published on 08/10/2009).

Недостатком такой конструкции светодиодного светильника является неэффективное использование внешней поверхности корпуса для охлаждения светодиодов вследствие полного перекрытия ее рассеивателем, выполненным из листового светорассеивающего материала, а также тем, что с обоих торцов корпус закрыт панелями из алюминиевого сплава, что тоже снижает эффективность его охлаждения.The disadvantage of this design of the LED lamp is the inefficient use of the outer surface of the housing for cooling the LEDs due to its complete overlap with a diffuser made of sheet light-scattering material, as well as the fact that the housing is closed by aluminum alloy panels at both ends, which also reduces its cooling efficiency.

Задача, положенная в основу настоящего изобретения, заключается в создании светодиодного светильника с улучшенными условиями охлаждения источников света.The task underlying the present invention is to create an LED lamp with improved cooling conditions for light sources.

Технический результат, на достижение которого направлено настоящее изобретение, заключается в создании конструкции светодиодного светильника с высокоэффективным конвекционным охлаждением светодиодов.The technical result to which the present invention is directed is to create a design of an LED lamp with highly efficient convection cooling of the LEDs.

Как известно, чем меньше температура светодиода, тем выше его светоотдача (отдаваемый световой поток на единицу потребляемой светодиодом мощности) и меньше деградация (уменьшение светового потока светодиода с течением времени). Указанный технический результат достигается применением ребристого корпуса из полого цилиндрического профиля из алюминиевого сплава, имеющего большую площадь поверхности, в котором светодиоды смонтированы на внешней торцевой поверхности корпуса и закрыты снаружи от воздействия окружающей среды линзой-рассеивателем, закрывающей только источники света.As you know, the lower the temperature of the LED, the higher its light output (output luminous flux per unit of power consumed by the LED) and less degradation (decrease in the luminous flux of the LED over time). The specified technical result is achieved by using a ribbed casing made of a hollow cylindrical profile made of aluminum alloy having a large surface area, in which the LEDs are mounted on the outer end surface of the casing and are closed from the outside by the diffuser lens that covers only light sources.

Светильник может быть осуществлен с реализацией своего назначения следующим образом. Основным элементом светильника является корпус-радиатор (1), который является базовой единой деталью и выполнен из цилиндрического литого алюминиевого профиля, у которого с внутренней стороны срезается весь цилиндр, оставляя только внешние торцевые части (2) и (7) в виде колец. Внешняя боковая ребристая поверхность корпуса-радиатора в виде вертикальных ребер-решеток (3) образуется за счет обработки внешней поверхности заготовки корпуса фрезой или резцом и конструктивно соединена с торцевыми участками. Такая полая ребристая форма корпуса-радиатора обеспечивает большую площадь поверхности охлаждения и естественную конвекцию потока воздуха внутри корпуса-радиатора, давая возможность любым потокам воздуха охлаждать светильник.The lamp can be implemented with the implementation of its purpose as follows. The main element of the luminaire is a radiator case (1), which is a basic single part and is made of a cylindrical cast aluminum profile, in which the entire cylinder is cut from the inside, leaving only the outer end parts (2) and (7) in the form of rings. The external lateral ribbed surface of the radiator body in the form of vertical rib gratings (3) is formed due to the processing of the external surface of the housing blank with a mill or a cutter and is structurally connected to the end sections. This hollow ribbed shape of the radiator casing provides a large cooling surface area and natural convection of the air flow inside the radiator casing, allowing any air flow to cool the lamp.

Одна торцевая сторона корпуса-радиатора в форме широкого кольца служит площадкой для монтажа источников света в виде модуля светодиодов (4), которые соединены между собой в цепочку последовательно соединенных мощных светодиодов. При этом каждый из светодиодов крепится за счет пайки контактных площадок к контактам печатной платы (5). Печатная плата изготовлена на металлической пластине из алюминия, которая для улучшения теплоотвода от светодиодного модуля жестко закреплена на панели-радиаторе через теплопроводящую пасту с высокой степенью теплопроводности.One end side of the radiator case in the form of a wide ring serves as a platform for mounting light sources in the form of a module of LEDs (4), which are interconnected in a chain of series-connected high-power LEDs. Moreover, each of the LEDs is attached by soldering the pads to the contacts of the printed circuit board (5). The printed circuit board is made on a metal plate made of aluminum, which is rigidly fixed to the radiator panel to improve heat dissipation from the LED module through heat-conducting paste with a high degree of thermal conductivity.

Светодиодный модуль защищен оптической линзой в форме кольца (6), выполненной из оптически-прозрачного полимера (оптический поликарбонат), которая крепится к панели-радиатору через герметичную температуро- и влагостойкую прокладку из силиконового герметика и винтов. Кольцевая форма защитной оптической линзы обеспечивает свободный доступ воздуха во внутреннюю часть корпуса-радиатора. Использование в качестве внешней защиты светодиодов защитной линзы позволяет исключить механическое повреждение светодиодов, запыление и обеспечивает полную пыле-влагозащиту излучающего светодиодного модуля.The LED module is protected by an optical lens in the form of a ring (6) made of optically transparent polymer (optical polycarbonate), which is attached to the radiator panel through a sealed temperature and moisture resistant gasket made of silicone sealant and screws. The ring shape of the protective optical lens provides free access of air to the inner part of the radiator casing. The use of a protective lens as the external protection of the LEDs eliminates mechanical damage to the LEDs, dusting and provides complete dust and moisture protection of the emitting LED module.

Оптическая линза может быть выполнена любой формы исполнения, в том числе в форме треугольника, прямоугольника, квадрата, либо другой фигуры сложной формы.An optical lens can be made in any form, including in the form of a triangle, rectangle, square, or other complex shape.

Вторая торцевая сторона корпуса-радиатора (7) предназначена для крепления светильника к элементам несущих конструкций (потолку) или к плафону (8), который защищает светильник от пыли. В зависимости от целей освещения используются опоры освещения, настенные или потолочные узлы крепления (на чертеже не показаны).The second end side of the casing-radiator (7) is intended for fastening the lamp to the elements of the supporting structures (ceiling) or to the ceiling (8), which protects the lamp from dust. Depending on the purpose of lighting, lighting poles, wall or ceiling mounts are used (not shown in the drawing).

Блок питания светильника (9) соединен с печатной платой модуля светодиодов гибким кабелем, имеет форму небольшой коробочки и может быть расположен как внутри корпуса-радиатора, так и в плафоне или даже совмещен с выключателем.The power supply unit of the lamp (9) is connected to the printed circuit board of the LED module with a flexible cable, has the form of a small box and can be located both inside the radiator case, in the ceiling or even combined with a switch.

Светильник работает следующим образом. При подключении светильника к электросети блок питания со стабилизацией тока (9) подает напряжение на модуль светодиодов (4). Происходит выделение тепла, которое рассеивается преимущественно предусмотренными для этих целей ребрами (3) корпуса-радиатора (1). В зависимости от целей освещения и требуемых условий корпус-радиатор может иметь различную форму (фиг.3) и комплектоваться линзами с различными светорассеивающими характеристиками. Кроме того, матрицы светодиодов (4) могут комплектоваться различным типом и составом светоизлучающих диодов.The lamp operates as follows. When connecting the lamp to the mains, a power supply unit with current stabilization (9) supplies voltage to the LED module (4). Heat is generated, which is dissipated mainly by the fins (3) of the radiator case (1) provided for these purposes. Depending on the purpose of lighting and the required conditions, the case-radiator may have a different shape (figure 3) and be equipped with lenses with different light-scattering characteristics. In addition, the matrix of LEDs (4) can be equipped with a different type and composition of light emitting diodes.

Все металлические детали светодиодного светильника покрыты антикоррозионными покрытиями, железные - высокотемпературной порошковой эмалью, алюминиевые - химическим анодированием, крепежные элементы светодиодного светильника изготовлены из нержавеющей стали.All metal parts of the LED luminaire are coated with anticorrosion coatings, iron - with high-temperature powder enamel, aluminum - with chemical anodizing, the fasteners of the LED lamp are made of stainless steel.

Сущность изобретения раскрывается следующими чертежами:The invention is disclosed by the following drawings:

Фиг.1 - общий вид светодиодного светильникаFigure 1 - General view of the LED lamp

Фиг.2 - вид сбокуFigure 2 is a side view

Фиг.3 - варианты формы светильника (вид сверху).Figure 3 - options for the shape of the lamp (top view).

Claims

1. LED lamp with highly efficient convection cooling, comprising as a light source LEDs mounted on the outer surface of the housing and connected by a flexible cable to the power supply, an optical lens, a radiator housing made of a hollow profile, characterized in that the optical lens that covers the LEDs has an annular shape, and the radiator casing is made in the form of vertical fins.

2. The LED lamp according to claim 1, characterized in that the power supply can be installed inside the casing-radiator.

3. The LED lamp according to claim 1, characterized in that the power supply can be installed outside the casing-radiator.

4. The LED lamp according to claim 1, characterized in that various types of LEDs can be used as light sources.

5. The LED lamp according to claim 1, characterized in that it can be additionally equipped with a ceiling.

6. The LED lamp according to claim 1, characterized in that the casing-radiator is made monolithic.

7. The LED lamp according to claim 1, characterized in that the casing-radiator is made of heat-conducting material.

8. The LED lamp according to claim 1, characterized in that the casing-radiator has a cylindrical shape.

9. The LED lamp according to claim 1, characterized in that it can be equipped with lenses with different light-scattering characteristics.

10. The LED lamp according to claim 1, characterized in that the lens can be made of optically transparent polymer (optical polycarbonate).