RU123904U1 - Осветительное устройство - Google Patents
Осветительное устройство Download PDFInfo
- Publication number
- RU123904U1 RU123904U1 RU2012140835/12U RU2012140835U RU123904U1 RU 123904 U1 RU123904 U1 RU 123904U1 RU 2012140835/12 U RU2012140835/12 U RU 2012140835/12U RU 2012140835 U RU2012140835 U RU 2012140835U RU 123904 U1 RU123904 U1 RU 123904U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- heat transfer
- heat pipe
- emissivity
- heat exchange
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Arrangement Of Elements, Cooling, Sealing, Or The Like Of Lighting Devices (AREA)
- Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к полупроводниковой светотехнике, а именно, к световому оборудованию на основе светодиодов высокой мощности, приспособленному для освещения площадей, улиц и магистралей, в частности, имеющих движение транспортных средств. Техническим результатом является является оптимизация конвекционного и радиационного теплообмена между поверхностью радиатора и окружающей средой при одновременном уменьшении материалоемкости и габаритов средства охлаждения. Осветительное устройство, содержащее светодиоды, размещенные в зоне испарения тепловой трубы, и средство охлаждения, установленное в зоне конденсации тепловой трубы и снабженное поверхностью теплообмена, выполненной в виде совокупности участков, нормаль к поверхности каждого из которых не пересекает смежный участок поверхности теплообмена, а излучательная способность М поверхности теплообмена в спектральном диапазоне 3-20 мкм выбрана из выражения: 0,2<М<0,9, где: М - излучательная способность поверхности теплообмена. 2 п.ф., 3 илл.
Description
- Область техники
Решение относится к полупроводниковой светотехнике, а именно, к световому оборудованию на основе светодиодов высокой мощности, приспособленному для освещения площадей, улиц и магистралей, в частности, имеющих движение транспортных средств.
- Уровень техники
Светодиоды, являются эффективным источником света, обладают низким потреблением электроэнергии и большим сроком службы.
Однако использование для указанного применения мощных светодиодов создает проблему с рассеиванием выделяемого ими тепла. Температурный режим работы светодиодов заметно влияет на срок их службы. Проблема термодинамического равновесия становится тем острее, чем более мощный световой поток необходимо получить для создания нормируемой освещенности.
При охлаждении светодиодов наибольшее значение имеют теплообмен конвекцией и излучением. Предпочтительным является естественный теплообмен между поверхностью средства охлаждения и окружающей средой без применения принудительных средств охлаждения. Эффективность теплообмена конвекцией зависит от площади поверхности теплообмена и разности температур на границе раздела сред. В этом случае распространение тепла в пространстве осуществляется за счет перемещения воздушной среды из области с более высокой температурой в область с меньшей температурой.
Меньшую долю в процессе теплообмена имеет излучение. Однако в некоторых случаях, когда снижение температуры охлаждаемой поверхности даже на несколько градусов оказывает существенное влияние на работоспособность источников света, организация беспрепятственного излучения с поверхности охлаждения имеет решающее значение.
Протекание процессов лучистого теплообмена определяется взаимным расположением в пространстве поверхностей, обменивающихся теплом с окружающей средой, и ее свойствами.
Широко известно использование радиаторов для охлаждения элементов радиоэлектронной аппаратуры («Конструирование приборов» под ред. В.Краузе / изд. «Машиностроение», Москва, 1987 г, том 1, с.300)
Известен уличный светильник, в котором светодиоды размещены на радиаторе, поверхность которого охлаждается за счет естественной конвекции нагретого воздуха с поверхности радиатора (CN 101650016 (А), МПК F21V 29/00, опубликовано 17.02.2010).
Использование более мощных светодиодов требует принудительного охлаждения поверхности радиатора. Для этого устройство дополняют вентилятором, как это описано в заявке KR 20110022921 (А), МПК F21S 2/00, опубликованой 08.03.2011, а также в патенте RU 95068, МПК F21S 13/10, опубликованом 10.06.2010.
Механическое увеличение габаритов радиатора или повышение интенсивности принудительного охлаждения приводит к снижению надежности устройства и повышению материалоемкости, что существенно удорожает конструкцию.
Большие возможности для решения проблем теплоотвода имеет тепловая труба, обладающая на два порядка большей теплопроводностью, чем самый теплопроводный металл. При этом имеется возможность быстрого отвода избыточного тепла от светодиодов и перенос его в отдаленную зону конденсации, где установлено средство теплового рассеяния. Такое решение позволяет уменьшить тепловую нагрузку на источники света, оптимизировать процесс теплоотвода и уменьшить материалоемкость устройства. Однако при этом появляется проблема стабильности конвекционного охлаждения с поверхности средства охлаждения в период работы осветительного устройства. Создание теплового баланса между избыточным количеством тепла, выделяемого светодиодами и количеством тепла рассеиваемого с поверхности радиатора, должно обеспечить поддержание рабочей температуры светодиодов.
Известно светодиодное осветительное. устройство, содержащее источники излучения, размещенные на участке испарения тепловой трубы, на участке конденсации которой установлен узел охлаждения, выполненный в виде ребристого радиатора (KR 101022485 (В1), МПК F21S 2/00, опубликовано 15.03.2011).
Главным недостатком аналога является конструкция радиатора. Теплообмен с поверхности радиатора будет сильно затруднен, поскольку плотность размещения ребер не только ограничивает эффективную конвекцию воздуха, но и препятствует тепловому излучению.
Аналогичные недостатки свойственны и другим известным решениям, использующим тепловую трубу: патент CN 201206803 (Y), опубликован 11.03.2009 и патент CN 201246715 (Y), опубликован 27.05.2009.
Известно решение, содержащее источники излучения, размещенные на участке испарения тепловой трубы, на участке конденсации которой установлен узел охлаждения, выполненный в виде радиатора, ребра охлаждения которого закреплены радиально к поверхности тепловой трубы (KR 10103650 (В1), МПК F21V 29/00, опубликовано 29.04.2011).
Недостатком известного решения является нерациональная форма средства охлаждения, часть поверхности которого практически не участвует в процессе теплообмена, поскольку у основания ребер мала разность температур между средами, между которыми происходит теплообмен и конвекционное охлаждение и тепловое излучение происходит в основном с удаленных участков поверхности радиатора..
Ближайшим аналогом полезной модели выбрано решение по патенту KR 10103650 (В1), описывающее изделие того же назначения, что и заявленное и содержащее наибольшее количество сходных существенных признаков.
Техническим результатом заявленного решения является оптимизация конвекционного и радиационного теплообмена между поверхностью радиатора и окружающей средой при одновременном уменьшении материалоемкости и габаритов средства охлаждения.
- Описание сущности решения
Развитость поверхности теплообмена может быть обеспечена ее формой, например, наличием ребер, возвышающихся над поверхностью теплообмена и/или нанесением на нее теплопроводящего покрытия, имеющего развитую поверхность.
Как следует из закона Ламберта максимальное излучение тепловой энергии происходит в направлении нормали к поверхности теплообмена и пропорционалено косинусу угла между ними. Для целей данной заявки может быть сформулировано общее требование, определяющее возможность максимального использования теплового излучения с поверхности теплообмена, в соответствии с которым нормаль к участку поверхности теплообмена не должна пересекать смежную поверхность теплообмена. В частном случае, для варианта выполнения развитой поверхности в виде ребер, общее требование может быть сформулировано следующим образом: угол β между смежными участками поверхности теплообмена выбран из выражения: β≥90°.
Для поддержания рабочего диапазона темпертур в интервале 30-80°С, теплоотвод может быть обеспечен за счет увеличения поверхности или придания ей развитой структуры, например, рифленной или складчатой формы, и/или путем нанесения сплошного или частичное покрытия, имеющего высокую излучательную способность М в диапазоне длин волн 3-20 мкм. В качестве простейшего варианта такого покрытия может быть использована теплопроводная краска, например, на основе оксида алюминия.
Заявленное решение характеризуется следующей совокупностью признаков:
Осветительное устройство, содержащее светодиоды, размещенные в зоне испарения тепловой трубы, и средство охлаждения, установленное в зоне конденсации тепловой трубы и снабженное поверхностью теплообмена, отличающееся тем, поверхность теплообмена выполнена в виде совокупности участков, нормаль к поверхности каждого из которых не пересекает смежный участок поверхности теплообмена, а излучательная способность М поверхности теплообмена в спектральном диапазоне 3-20 мкм выбрана из выражения:
0,2<М<0,9, где:
М - излучательная способность поверхности теплообмена.
В качестве развивающих признаков, дополняющих вышеприведенную совокупность, необходимо отметить особое выполнение формы тепловой трубы, участок конденсации которой образует тупой угол с участком испарения. Указанная форма обусловлена необходимостью свободного стекания конденсата теплоносителя обратно в зону испарения и возможностью варьирования габаритами системы охлаждения устройства.
- Краткое описание чертежей.
Решение иллюстрируется следующими графическими материалами:
на фиг.1 показано осевое сечение осветительного устройства с прямолинейной тепловой трубой;
на фиг.2 показано поперечное сечение устройства, изображенного на фиг.1;
на фиг.3 показано осевое сечение варианта заявленного устройства с изогнутой тепловой трубой.
Осветительное устройство (фиг.1 и фиг.2)содержит тепловую трубу 1, в зоне 1' испарения которой закреплена пластина 2, на которой размещены светодиоды 3. В зоне 1" конденсации тепловой трубы 1 установлено средство охлаждения 4, снабженное развитой поверхностью в виде ребер охлаждения 5. Поверхность теплообмена с анодированной поверхностью, имеющая излучателеную способность 0,4 на длине волны 5 мкм. Величина угла между теплообменными поверхностями 5 составляет 95°.
Вариант с изогнутой тепловой трубой 1 иллюстрируется на фиг.3. Как видно из чертежа, тепловая труба 1 имеет зону испарения 1', а участок конденсации 1" расположен к нему под углом, немногим больше 90°. Для получения дополнительных преимуществ в этом варианте, средство охлаждения 4 может иметь четыре ребра (не показаны), размещенные симметрично вдоль тепловой трубы 1.
- Возможность промышленного применения
Приведенные в описании варианты осветительного устройства не являются исчерпывающими. Они могут быть изменены или заменены эквивалентными решениями для достижения конретного технического результата. Средство охлаждения может быть получено методом экструзии. Изготовление других элементов конструкции осветительного устройства может быть осуществлено с использованием известных средств, на автоматизированном оборудовании с применением программного управление.
Claims (2)
1. Осветительное устройство, содержащее светодиоды, размещенные в зоне испарения тепловой трубы, и средство охлаждения, установленное в зоне конденсации тепловой трубы и снабженное поверхностью теплообмена, отличающееся тем, что поверхность теплообмена выполнена в виде совокупности участков, нормаль к поверхности каждого из которых не пересекает смежный участок поверхности теплообмена, а излучательная способность М поверхности теплообмена для спектрального диапазона 3-20 мкм выбрана из выражения:
0,2<М<0,9,
где М - излучательная способность поверхности теплообмена.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012140835/12U RU123904U1 (ru) | 2012-09-25 | 2012-09-25 | Осветительное устройство |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012140835/12U RU123904U1 (ru) | 2012-09-25 | 2012-09-25 | Осветительное устройство |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU123904U1 true RU123904U1 (ru) | 2013-01-10 |
Family
ID=48807461
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012140835/12U RU123904U1 (ru) | 2012-09-25 | 2012-09-25 | Осветительное устройство |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU123904U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2561712C2 (ru) * | 2013-11-18 | 2015-09-10 | Юрий Вячеславович Ивлиев | Светильник светодиодный и теплоотводящий профиль в качестве его корпуса |
-
2012
- 2012-09-25 RU RU2012140835/12U patent/RU123904U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2561712C2 (ru) * | 2013-11-18 | 2015-09-10 | Юрий Вячеславович Ивлиев | Светильник светодиодный и теплоотводящий профиль в качестве его корпуса |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ramos-Alvarado et al. | Comparison and optimization of single-phase liquid cooling devices for the heat dissipation of high-power LED arrays | |
JP4677013B2 (ja) | 照明装置とその熱放散構造 | |
Jung et al. | Development of a heat dissipating LED headlamp with silicone lens to replace halogen bulbs in used cars | |
CN101876427A (zh) | Led灯具散热装置 | |
Sökmen et al. | Computational thermal analysis of cylindrical fin design parameters and a new methodology for defining fin structure in LED automobile headlamp cooling applications | |
Tang et al. | Experimental investigation on active heat sink with heat pipe assistance for high-power automotive LED headlights | |
WO2019205743A1 (zh) | 一种散热器及植物照明灯 | |
RU2511564C1 (ru) | Светильник светодиодный (варианты) | |
RU123904U1 (ru) | Осветительное устройство | |
KR20100003923U (ko) | 냉각장치용 방열구조 | |
RU123107U1 (ru) | Высокоинтенсивное светодиодное осветительное устройство | |
CN105953191B (zh) | 散热灯具 | |
TWI719244B (zh) | 散熱器 | |
US9541275B2 (en) | Apparatus and method for management of heat in a LED mounted lighting fixture | |
RU2636385C1 (ru) | Устройство охлаждения одиночного мощного светодиода с интенсифицированной конденсационной системой | |
JP2014143161A (ja) | 投光器 | |
Abdelmlek et al. | Thermal management of LEDs packages within inclined enclosures for lighting applications | |
RU123112U1 (ru) | Светодиодный светильник с конвективным охлаждением | |
Huang et al. | Thermal analysis of plastic heat sink for high power LED lamp | |
CN203927837U (zh) | 散热装置 | |
RU2590824C1 (ru) | Светодиодный светильник и способ охлаждения светодиодного источника света | |
JP2014203534A (ja) | ヒートシンク | |
Chang et al. | Novel heat dissipation design for light emitting diode applications | |
CN205807163U (zh) | 一种喜结式散热led路灯 | |
CN203068459U (zh) | 一种高效导热散热器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20130926 |