CZ26943U1

CZ26943U1 - Zařízení pro komplexní ochranu LED zdroje nebo LED ARRAY zdroje před vnějšími povětrnostními podmínkami

Info

Publication number: CZ26943U1
Application number: CZ2014-29111U
Authority: CZ
Inventors: Július Száras
Original assignee: Leader Light S.R.O.
Priority date: 2011-10-25
Filing date: 2012-10-18
Publication date: 2014-05-19
Also published as: PL122961U1; SK500422011A3; WO2013062492A1

Description

Oblast techniky

Předmětem technického řešení je zařízení pro komplexní ochranu LED zdrojů pro použití v libovolných vnějších povětrnostních podmínkách, určené pro výkonové světelné diody Light emitting diodě (dále jen LED), s využitím ve všech oblastech, kde se tyto LED na osvětlování používají, zejména však v architektuře, průmyslu, komunikacích a parcích.

Dosavadní stav techniky

V současnosti se používají pro ochranu před povětrnostními podmínkami různé konstrukce svítidel, které chrání LED zdroj světla před povětrnostními vlivy, které sestávají z tělesa svítidla. LED sestavy, chladiče, průhledného ochranného krytu a těsnění, popřípadě množství malých krytů a těsnění, které chrání LED sestavy nebo LED zdroj před vodou, vlhkostí, prachem a znečistěným vzduchem obsahujícím různé chemické látky.

LED zdroje mají životnost 5000 hodin, přičemž v době této životnosti je nej kritičtějším místem ochrany proti vodě, vlhkosti a prachu těsnění, nacházející se mezi průhledným krytem a tělesem svítidla, na jehož životnost mají vliv i chemické látky v ovzduší. V průběhu změn teplot dochází v uzavřených svítidlech ke změnám tlaku vzduchu, přičemž tento tlak vzduchu působí na těsnění tak, že zvyšováním teplot se tlak vzduchu zvětšuje, tlačí na těsnění ve směru ven ze svítidla a vzniká přetlak. Při ochlazování se naopak tlak vzduchu zmenšuje a tím namáhá těsnění směrem dovnitř svítidla a vzniká podtlak.

Tím že svítidla celosvětově pracují ve vnějším prostředí od -40 stupňů Celsia až do +60 stupňů Celsia, přičemž se denně pracovní podmínky mění, dochází k poškození těsnění, a tím i k vniknutí vlhkosti do svítidla a k jeho znefunkčnění. Popsaný problém řeší výrobci LED zdrojů použitím přetlakových ventilů. Z patentové literatury týkající se předmětného problému je možné jako příklad uvést zejména dokumenty jako:

- Evropskou patentovou přihlášku EP 2 375 130, která se týká osvětlení pro tunely, silnice a ulice. Neřeší však problém znefunkčnění v důsledku měnících se povětrnostních podmínek.

- Evropský patent EP 2 058 584, který je nejbližším stavem techniky a týká se osvětlovacího tělesa pro osvětlení vnějších veřejných ploch, a obsahující jednu nebo více světlo emitujících diod a odpovídající refrakční optické prvky pro vedení emitovaného světla na jednu nebo více osvětlovaných ploch a jeho připojení na sloup pouliční lampy. Aby se zaručila uvedená odolnost vůči vlivům prostředí, navrhované osvětlovací těleso obsahuje těsnění refrakčních optických prvků. Problematiky se dále týkají například i japonské dokumenty JP 2011 054 348 a JP 2005 116 182.

Úlohou technického řešení je tedy optimální řešení výše popsaného problému.

Podstata technického řešení

Zjistilo se, že popsaný problém možného znefunkčnění zařízení používaných v současnosti v důsledku měnícího se tlaku i v souvislosti s měnícími se povětrnostními podmínkami je s vysokou účinností řešitelný předkládaným zařízením podle technického řešení, sestávajícího z nejméně jedné optické sestavy, tvořené nejméně jedním LED zdrojem umístěným na elektricky napájené a tepelně vodivé desce plošných spojů a dále z chladiče a optického prvku. Podstata technického řešení spočívá v tom, že optický prvek je umístěný nad LED zdrojem na chladič nebo na desku plošných spojů a to přímo nebo prostřednictvím držáku optického prvku (neznázoměné na výkresech) a tato optická sestava je vodotěsně uzavřena zalévací hmotou do kompaktního vodotěsného modulu. Poloha optického prvku současně zabezpečuje ochranu LED zdroje před přímým stykem se zalévací hmotou a požadovaný úhel vyzařovaní zdroje.

- 1 CZ 26943 U1

Je důležité, aby použitá zalévací hmota, která zabezpečí vodotěsnost, byla odolná vůči povětrnostním podmínkám a při technologii zalévání nepoškodila jednotlivé prvky v optické sestavě. Jako vhodné se osvědčily zejména epoxidové a silikonové zalévací hmoty.

V důsledku tohoto uspořádání zařízení podle technického řešení je odstraněna potřeba těsnění používaného v současně známých řešeních. Uspořádáním zařízení dochází současně ke kompenzaci teplotních roztažností různých použitých materiálů tvořících zařízení bez vlivu na LED zdroj.

V důsledku tohoto uspořádání je současně objem vzduchu, který by mohl podléhat tlakovým změnám minimální a proto nedochází k vytvoření podtlaku nebo přetlaku k zařízení.

Pod LED zdrojem se při popisu tohoto technického řešení v dalším textu rozumí též LED ARRAY zdroj.

Zařízení podle technického řešení se může dále skládat z množství optických sestav pro LED ARRAY, přičemž tyto budou společně vodotěsně uzavřené do kompaktního vodotěsného celku.

Zařízení podle technického řešení je možné použít pro jednobarevné LED, multibarevné (multichip) LED, jakož i pro LED ARRAY složené z více LED.

Jednotlivé optické prvky, jak již bylo uvedeno, jsou přímo nebo pomocí držáku optického prvku přesně umístěné nad LED zdrojem a tím zabezpečují požadovaný úhel vyzařování svítidla. Tyto optické prvky současně zabezpečují ochranu LED zdrojů před zalitím zalévací hmotou.

Jednotlivé LED zdroje jsou napojené na napájecí zdroj zabezpečující požadovaný proud pro LED zdroje, anebo řídicí elektroniku, kterou je možné regulovat intenzitu všech výkonových LED zdrojů, jednobarevných i více barevných, přičemž základní míchání barev RGB může být rozšířené o míchání barev s Amber, White, Natura white, Warm white, Cyan a jiných barev a tím spojené variabilnější míchání barev.

Řídicí elektroniku je možné ovládat dálkově libovolným standardním digitálním signálem (např. DMX 512, MIDI, DALI, DSI, RS232, RS 485, Instabus, C-bus, Profibus, intranet a internet atd.).

Kompaktní vodotěsné LED optické sestavy mohou být vhodně připevněné na chladič z hliníku, mědi nebo keramiky buď přímo, nebo přes jiné kontaktní prvky, jako jsou tepelně vodivé pásky, tepelně vodivé pasty a aktivní Peltierův článek. Chladič může být kompaktní, nebo případně složený z více chladících prvků. Chladiče jsou ochlazované vzduchem, přičemž je možné je dále ochlazovat vyhovujícím ventilátorem pro vnější použití s regulací jeho otáček v závislosti na teplotě, nebo trvale bez regulace otáček.

Při extrémně nízkých teplotách mohou být zdrojem teplot vlastní LED ARRAY optické sestavy, nebo přídavný odporový prvek.

Pro případ extrémně vysokých teplot může zařízení ještě obsahovat ochranu před slunečními paprsky.

Objasnění obrázků na výkresech

Příklady uskutečnění technického řešení budou blíže znázorněné pomocí připojených výkresů, na kterých:

Obr. 1 zobrazuje LED anebo LED ARRAY zdroj, umístěný na elektricky napájené a tepelně vodivé desce plošných spojů umístěné na chladiči s optickým prvkem umístěným nad LED anebo LEDD ARRAY zdrojem, přičemž zalitím zalévací hmotou vznikne kompaktní vodotěsná sestava. LED anebo LED ARRAY zdroj je umístěním optického prvku chráněný před zalitím zalévací hmotou, přičemž je zabezpečený požadovaný úhel vyzařování zdroje.

Obr. 2 zobrazuje LED anebo LED ARRAY zdroj, umístěný na elektricky napájené a tepelně vodivé desce plošných spojů umístěné na chladiči, přičemž LED anebo LED ARRAY zdroj je umístěný na chladiči v nejméně dvou řadách s optickými prvky umístěnými na chladiči nad LED anebo LED ARRAY zdrojem. Zalitím zalévací hmotou vznikne kompaktní vodotěsná LED anebo LED ARRAY sestava. LED anebo LED ARRAY zdroje jsou umístěním optického prvku chráněné před zalitím zalévací hmotou, přičemž jsou zabezpečené požadované úhly vyzařování zdrojů.

Obr. 3 zobrazuje LED anebo LED ARRAY zdroj, umístěný na elektricky napájené a tepelně vodivé desce plošných spojů umístěné na chladiči s optickým prvkem, přičemž zalitím zalévací hmotou vznikne kompaktní vodotěsná LED sestava napojená na napájecí zdroj zabezpečující požadovaný proud, anebo alternativně řídicí elektroniku a celkovým spojením prostřednictvím spojovacích prvků vznikne svítidlo, jehož optické prvky jsou chráněné ochranným průhledným krytem.

Obr. 4 zobrazuje LED anebo LED ARRAY zdroje, umístěné ve více řadách na elektricky napájené a tepelně vodivé desce plošných spojů na chladiči s optickými prvky umístěnými na chladiči nad LED anebo LED ARRAY zdrojem. Zalitím zalévací hmotou vznikne kompaktní vodotěsná LED anebo LED ARRAY sestava napojená na napájecí zdroj zabezpečující požadovaný proud anebo alternativně na řídicí elektroniku a celkovým spojením spojovacími prvky vznikne svítidlo, které je chráněné před slunečními paprsky ochranným krytem. LED anebo LED ARRAY zdroje jsou polohou optických prvků chráněné před zalitím zalévací hmotou, přičemž jsou zabezpečené požadované úhly vyzařování zdrojů.

Příklady provedení technického řešení

Rozumí se, že jednotlivá uskutečnění zařízení podle technického řešení jsou zde představována pro ilustraci a ne jako jejich omezení. Odborníci seznámení se stavem techniky budou schopní zjistit při použití ne více než rutinního experimentování mnoho ekvivalentů ke specifickým provedením technického řešení. I takovéto ekvivalenty budou potom spadat do rozsahu následujících nároků na ochranu. Je třeba chápat, že dále uvedené příklady uskutečnění zařízení podle technického řešení jsou uvedené pouze jako příklady ilustrující jeho technické využití a odborník v oboru rozezná možné varianty jeho uskutečnění a použití, i když nejsou výslovně uvedené. Pro odborníky v oboru je rozeznatelné případné dimenzování, jakož i variantní konstrukce a materiálové řešení zařízení jako takového i jeho jednotlivých prvků.

Pro odborníky znalé stavu techniky nemůže být problém volba materiálů a konstrukční uspořádání, které nebyly detailně řešené, avšak spadají do rozsahu následujících nároků na ochranu.

Příklad 1

Zobrazené je zařízení s LED ARRAY zdrojem 1, umístěným na elektricky napájené a tepelně vodivé desce 4 plošných spojů, se zařazenou skupinou optických prvků 3. Tyto optické prvky zakrývají LED ARRAY v přesných pozicích. Tato deska plošných spojů je umístěná na chladiči 2, která současně vytváří ohraničený prostor, do kterého se při sestavování zařízení naleje zalévací hmota 5.

Takto vznikne kompaktní vodotěsný modul optické LED sestavy, která je napojená na napájecí zdroj 6, zabezpečující požadovaný proud anebo alternativně na řídicí elektroniku 6. Dále jsou potom optické prvky chráněné ochranným krytem 7. Pro případ přímého slunečního záření A a s tím spojených vysokých teplot je kompaktní vodotěsný modul LED optické sestavy chráněný ochranným krytem 9. Příklad 1 je znázorněný na obr. 5.

Příklad 2

Zobrazené je zařízení s LED ARRAY zdrojem 1 umístěným na elektricky napájené a tepelně vodivé desce 4 plošných spojů se zařazenou skupinou optických prvků 3. Tyto optické prvky zakrývají LED ARRAY v přesných pozicích podle požadovaného úhlu vyzařování. Tato deska plošných spojů je umístěná na chladiči 2, který současně vytváří ohraničený prostor, do kterého se naleje zalévací hmota 5.

-3CZ 26943 U1

Takto vznikne kompaktní vodotěsná LED sestava, která je napojena na napájecí zdroj zabezpečující požadovaný proud 6 anebo řídicí elektroniku 6. Dále jsou potom optické prvky chráněné ochranným krytem 7. Pro případ přímého slunečního záření A a s tím spojeného působení vysokých teplot je kompaktní vodotěsný modul LED optické sestavy chráněný ochranným krytem 9. 5 Příklad 2 je znázorněný na obr. 6.

Průmyslová využitelnost

Zařízení podle technického řešení je možné uplatnit u všech LED reflektorů pro vnější použití jako například pro svítidla s asymetrickým vyzařováním, bodové a wash reflektory se symetrickým vyzařováním, určenými hlavně pro pouliční a parkové osvětlení, architekturu při nasvěcoo vání budov, fontán, vnějších ploch, parkovišť a všude ve vnějším prostředí, kde jsou kladeny vysoké nároky na ochranu LED ARRAY před vnějšími povětrnostními podmínkami.

Claims

NÁROKY NA OCHRANU

1. Zařízení pro komplexní ochranu LED zdroje anebo LED ARRAY zdroje před vnějšími povětrnostními podmínkami, sestávající z nejméně jedné optické sestavy tvořené nejméně jed-

15 ním LED zdrojem anebo LED ARRAY zdrojem, umístěným na elektricky napájené a tepelně vodivé desce plošných spojů, dále chladičem a optickým prvkem, vyznačující se tím, že optický prvek (3) je umístěný na chladiči (2) anebo na desce (4) plošných spojů přímo, anebo prostřednictvím držáku optického prvku nad LED zdrojem (1) anebo LED ARRAY zdrojem (1), přičemž takto vytvořená optická sestávaje vodotěsně uzavřená zalévací hmotou (5) do kompakt20 ního vodotěsného modulu, a polohou optického prvku (3) je současně zabezpečená ochrana LED zdroje (1) anebo LED ARRAY zdroje (1) před přímým stykem se zalévací hmotou (5) a požadovaný úhel vyzařování LED zdroje (1) anebo LED ARRAY zdroje (1).
2. Zařízení pro komplexní ochranu LED zdroje anebo LED ARRAY zdroje před vnějšími povětrnostními podmínkami podle nároku 1, vyznačující se tím, že sestává z více

25 optických sestav s LED zdrojem (1) anebo s LED ARRAY zdrojem (1).
3. Zařízení podle kteréhokoli z nároků laž2, vyznačující se tím, že sestává z nejméně dvou do kompaktních vodotěsných modulů uzavřených LED ARRAY optických sestav.
4. Zařízení podle kteréhokoli z nároků laž2, vyznačující se tím, že sestává z množství do kompaktních vodotěsných modulů uzavřených LED ARRAY optických sestav.

30
5. Zařízení podle kteréhokoli z nároků 1 až 2, vyznačující se tím, že je napojené na napájecí zdroj (6) požadovaného proudu anebo na řídicí elektroniku (6).
6. Zařízení podle kteréhokoli z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že obsahuje ochranný kryt (7) na ochranu optického prvku (3).
7. Zařízení podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že 35 obsahuje spojovací prvky (8).
8. Zařízení podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že při extrémně nízkých teplotách jsou zdrojem tepla vlastní LED ARRAY optické sestavy anebo přídavný odporový prvek.

-4CZ 26943 U1
9. Zařízení podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že pro případ extrémně vysokých teplot obsahuje ještě kryt (9) jako ochranu před slunečními paprsky.
10. Zařízení podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že tvoří kompaktní svítidlo.