RU167546U1

RU167546U1 - LED LAMP

Info

Publication number: RU167546U1
Application number: RU2016108601U
Authority: RU
Inventors: Михаил Викторович Ребров; Артур Равшанбекович Баранов; Юрий Всеволодович Андреев
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Инженерный центр "ЭЛЕКТРОЛУЧ"
Priority date: 2016-03-10
Filing date: 2016-03-10
Publication date: 2017-01-10

Abstract

Полезная модель относится к осветительной технике, основанной на светодиодах, и может найти применение в конструкции светильника со светодиодными элементами. Специальным требованием для светодиодного светильника является жесткое ограничение по высоте, так как предполагается его использование в помещениях с низкими потолками или в узких проходах. Именно это ограничение вызывает серьезные затруднения при обеспечении теплового режима. Задача эффективного теплоотвода светодиодных светильников и задача сохранения габаритных размеров являются смежными, или можно сказать, что это две стороны одной задачи, так как простым способом увеличения теплоотвода является увеличение габаритных размеров, но всегда есть ограничения по увеличению габаритных размеров светильников, ведь их нужно размещать в том же пространстве, где ранее эксплуатировались светильники с лампами накаливания. Технической задачей полезной модели является обеспечение эффективного отвода тепла от светодиодов и драйвера при сохранении минимальных габаритов светильника. Решение технической задачи в светильнике светодиодном, содержащем по крайней мере один светодиод, монтажную плату для светодиодов, корпус, драйвер, расположенный в корпусе, рассеиватель света и теплообменник, имеющий образованные кольцами и расположенные вокруг оси корпуса каналы, которые формируют теплообменную часть для удаления нагретого светодиодом воздуха, достигается тем, что имеется диск, на котором размещена монтажная плата для светодиодов, а также прижимной фланец, прижимающий диск к корпусу, а рассеиватель света к диску, разделяя внутренний объем светильника на двеThe utility model relates to lighting technology based on LEDs and can find application in the design of a luminaire with LED elements. A special requirement for an LED luminaire is a strict height limit, as it is intended for use in rooms with low ceilings or in narrow aisles. It is this limitation that causes serious difficulties in ensuring the thermal regime. The task of efficient heat dissipation of LED luminaires and the task of maintaining the overall dimensions are adjacent, or we can say that these are two sides of the same task, since a simple way to increase the heat sink is to increase the overall dimensions, but there are always restrictions on increasing the overall dimensions of the lamps, because they must be placed in the same space where luminaires with incandescent lamps were previously operated. The technical task of the utility model is to ensure effective heat removal from the LEDs and the driver while maintaining the minimum dimensions of the lamp. The solution to the technical problem in an LED luminaire containing at least one LED, a mounting plate for LEDs, a housing, a driver located in the housing, a light diffuser and a heat exchanger having channels formed by rings and located around the axis of the housing that form the heat exchange part to remove the heated LED air, is achieved by the fact that there is a disk on which the mounting plate for the LEDs is located, as well as a clamping flange that presses the disk to the housing, and a light diffuser to the disk, Laa an internal volume of the lamp into two

Description

СВЕТИЛЬНИК СВЕТОДИОДНЫЙLED LAMP

Полезная модель относится к осветительной технике, основанной на светодиодах, и может найти применение в конструкции светильника со светодиодными элементами.The utility model relates to lighting technology based on LEDs and can find application in the design of a luminaire with LED elements.

Специальным требованием для светодиодного светильника является жесткое ограничение по высоте, так как предполагается его использование в помещениях с низкими потолками или в узких проходах. Именно это ограничение вызывает серьезные затруднения при обеспечении теплового режима. Задача эффективного теплоотвода светодиодных светильников и задача сохранения габаритных размеров являются смежными, можно сказать, что это одна и та же задача, так как простым способом увеличения теплоотвода является увеличение габаритных размеров, но всегда есть ограничения по увеличению габаритных размеров светильников, ведь их нужно размещать в том же пространстве, где ранее эксплуатировались светильники с лампами накаливания.A special requirement for an LED luminaire is a strict height limit, as it is intended for use in rooms with low ceilings or in narrow aisles. It is this limitation that causes serious difficulties in ensuring the thermal regime. The task of efficient heat dissipation of LED luminaires and the task of maintaining overall dimensions are adjacent, we can say that this is one and the same task, since a simple way to increase heat dissipation is to increase overall dimensions, but there are always restrictions on increasing the overall dimensions of luminaires, because they must be placed in the same space where luminaires with incandescent lamps were previously operated.

Известен аналог - светильник уличный светодиодный, закрепляемый на опоре - патент РФ №83587, 10.06.2009, содержащий корпус с источником света, установленным внутри корпуса, и блок питания, отличающийся тем, что 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, в котором светоизлучающие элементы объединены, по меньшей мере, в четыре параллельные линейки последовательно соединенных сверхмощных светодиодов, при этом каждый из светодиодов крепится не только за счет пайки контактных выводов, но и за счет пайки теплоотводящей пятки светодиода к специальным электрически нейтральным контактам печатной платы.A known analogue is a street LED lamp, mounted on a support - RF patent No. 83587, 10.06.2009, comprising a housing with a light source installed inside the housing, and a power supply, characterized in that the entire surface of the housing is a cooling radiator made in the form of fins mounted on three sides around the perimeter of the casing, the light source is made in the form of an LED module in which light-emitting elements are combined in at least four parallel lines of series-connected heavy-duty light iodov, each of the LEDs is fixed not only by soldering terminals, but also due to soldering heat sink LED heels to special electrically neutral contacts of the printed circuit board.

Основным недостатком аналога является низкая эффективность теплообменника при установке такого светильника близко к потолку или стене, что приходится делать в условиях ограниченного пространства. В таких условиях затрудняется отвод нагретого пластинами теплообменника воздуха. Кроме того, теплоотводящая поверхность теплообменника в данной конструкции при сохранении его габаритов относительно не велика. Блок питания в предлагаемом решении плохо защищен от воздействия атмосферных факторов и внешнего механического воздействия. Другими недостатками аналога являются большие габаритные размеры и низкая технологичность изготовления.The main disadvantage of the analogue is the low efficiency of the heat exchanger when installing such a lamp close to the ceiling or wall, which has to be done in a confined space. In such conditions, it is difficult to drain the air-heated plate heat exchanger. In addition, the heat sink surface of the heat exchanger in this design while maintaining its dimensions is relatively small. The power supply in the proposed solution is poorly protected from atmospheric factors and external mechanical stress. Other disadvantages of the analogue are large overall dimensions and low manufacturability.

Известен аналог - Светильник местного освещения судовой на основе светоизлучающих светодиодов - патент РФ №80152, 27.01.2009, содержащий металлический корпус, одновременно служащий теплоотводом для используемых в качестве источников света сверхъярких светоизлучающих диодов белого свечения, плату для установки и крепления источников света и элементов электронного блока питания и управления светоизлучающими диодами, подключаемого к питающей сети как переменного, так и постоянного тока, а на выходе имеющего стабилизированный постоянный ток, причем конструкция предусматривает плавную регулировку интенсивности свечения источников света, а форма поверхностей рассеивателя обеспечивает требуемое направление светоотдачи и подавление слепящего эффекта.A well-known analogue is the Lamp of local lighting for ships based on light-emitting diodes - RF patent №80152, 01/27/2009, containing a metal casing, which simultaneously serves as a heat sink for super-bright light-emitting white-emitting diodes used as light sources, a board for installing and fixing light sources and electronic elements power supply unit and control light emitting diodes connected to the mains supply of both alternating and direct current, and at the output having stabilized direct current, p Therefore, the design provides for smooth adjustment of the intensity of the luminescence of light sources, and the shape of the diffuser surfaces provides the required direction of light output and suppression of the glare effect.

Недостатком аналога является низкая эффективность теплообменника, являющегося частью корпуса светильника и выполненного в виде оребрения.A disadvantage of the analogue is the low efficiency of the heat exchanger, which is part of the lamp housing and made in the form of fins.

Наиболее близким аналогом по конструктивному исполнению теплообменника к предлагаемому техническому решению является светодиодный светильник, патент США №20120218755, 30.08.2010, выбранный в качестве прототипа, содержащий, по крайней мере, один светодиод, плату, корпус, драйвер, расположенный в корпусе и теплообменник, имеющий образованные кольцами и расположенные вокруг оси корпуса каналы, которые формируют теплообменную часть для удаления нагретого светодиодом воздуха.The closest analogue in the design of the heat exchanger to the proposed technical solution is the LED lamp, US patent No.20120218755, 08/30/2010, selected as a prototype, containing at least one LED, circuit board, housing, driver located in the housing and heat exchanger, having channels formed by rings and located around the axis of the housing, which form a heat exchange part to remove air heated by the LED.

Недостатком прототипа является отсутствие в его конструкции патрона и необходимость для его размещения в дополнительном пространстве в направлении вдоль оси светильника, а также относительно большой габаритный размер вдоль оси светильника, без которого конструкция данного светильника не обеспечит эффективный теплоотвод. А, как уже было сказано, задача обеспечения эффективного теплоотвода неразрывно связана с задачей сохранения исходных габаритов светильника. Поэтому можно сделать вывод, что прототип не обеспечивает эффективный теплоотвод при эквивалентных предлагаемому техническому решению габаритах.The disadvantage of the prototype is the lack of a cartridge in its design and the need for its placement in additional space in the direction along the axis of the lamp, as well as the relatively large overall dimension along the axis of the lamp, without which the design of this lamp will not provide effective heat dissipation. And, as already mentioned, the task of ensuring effective heat removal is inextricably linked with the task of preserving the original dimensions of the lamp. Therefore, we can conclude that the prototype does not provide efficient heat dissipation with dimensions equivalent to the proposed technical solution.

Технической задачей полезной модели является обеспечение эффективного отвода тепла от светодиодов и драйвера при сохранении минимальных габаритов светильника.The technical task of the utility model is to ensure effective heat removal from the LEDs and the driver while maintaining the minimum dimensions of the lamp.

Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в обеспечения эффективного охлаждения светильника в условиях жесткого ограничения по высоте, как было сказано выше, так как такие светильники обычно используются в помещениях с низкими потолками или в узких проходах.The technical result of the proposed utility model is to provide effective cooling of the luminaire under strict height restrictions, as mentioned above, since such luminaires are usually used in rooms with low ceilings or in narrow aisles.

Решение технической задачи в светильнике светодиодном, содержащем по крайней мере один светодиод, монтажную плату для светодиодов, корпус, драйвер, расположенный в корпусе, рассеиватель света и теплообменник, имеющий образованные кольцами и расположенные вокруг оси корпуса каналы, которые формируют теплообменную часть для удаления нагретого светодиодом воздуха, достигается тем, что имеется диск, на котором размещена монтажная плата для светодиодов, а также прижимной фланец, прижимающий диск к корпусу, а рассеиватель света к диску, разделяя внутренний объем светильника на две части, в одной из которых на дне корпуса размещен драйвер, а в другой, ограниченной диском и рассеивателем света, монтажная плата для светодиодов, причем образующие каналы кольца выполнены на прижимном фланце, стенка прижимного фланца является одной из внутренних стенок как минимум одного из каналов.The solution to the technical problem in an LED luminaire containing at least one LED, a mounting plate for LEDs, a housing, a driver located in the housing, a light diffuser and a heat exchanger having channels formed by rings and located around the axis of the housing that form the heat exchange part to remove the heated LED air, is achieved by the fact that there is a disk on which the mounting plate for the LEDs is located, as well as a clamping flange that presses the disk to the housing, and a light diffuser to the disk, Dividing the internal volume of the luminaire into two parts, in one of which there is a driver on the bottom of the casing, and in the other, limited by a disk and a light diffuser, a mounting plate for LEDs, with the ring channels forming on the clamping flange, the wall of the clamping flange is one of the inner walls at least one of the channels.

На фиг. 1 изображен светодиодный светильник в разрезе.In FIG. 1 shows a sectional LED lamp.

На фиг. 2 изображен общий вид светодиодного светильника.In FIG. 2 shows a general view of the LED lamp.

Светодиодный светильник содержит, по крайней мере, один светодиод 1, монтажную плату 2 для светодиодов 1, корпус 3, рассеиватель света 4 и теплообменник 5, имеющий образованные кольцами 6 и расположенные вокруг оси 7 корпуса 3 каналы 8, которые формируют теплообменную часть для удаления нагретого светодиодом 1 воздуха, драйвер 9, диск 10, на котором размещена монтажная плата 2, а также прижимной фланец 11, прижимающий диск 10 к корпусу 3, а рассеиватель света 4 к диску 10, разделяя внутренний объем светильника на две части, в одной из которых на дне корпуса 3 размещен источник питания 9, а в другой, ограниченной диском 10 и рассеивателем света 4, монтажная плата 2, причем образующие каналы 8 кольца 6 выполнены на прижимном фланце 11, а стенка 12 прижимного фланца 11 является одной из внутренних стенок как минимум одного из каналов 8.The LED lamp contains at least one LED 1, a mounting plate 2 for the LEDs 1, the housing 3, a light diffuser 4 and a heat exchanger 5 having channels 8 formed by the rings 6 and located around the axis 7 of the housing 3, which form a heat exchange part to remove the heated air LED 1, driver 9, disk 10, on which the mounting plate 2 is placed, as well as a clamping flange 11, pressing the disk 10 to the housing 3, and the light diffuser 4 to the disk 10, dividing the internal volume of the lamp into two parts, in one of which at the bottom of the hull 3 there is a power supply 9, and in another, limited by the disk 10 and the light diffuser 4, the mounting plate 2, and the forming channels 8 of the ring 6 are made on the pressure flange 11, and the wall 12 of the pressure flange 11 is one of the inner walls of at least one of the channels 8.

Рассмотрим пример конкретной реализации светодиодного светильника. Корпус 3, диск 10 и прижимной фланец 11 изготавливаются методом литья под давлением из алюминиевого сплава. На прижимном фланце 11 имеется два кольца 6, которые выполнены с прижимным фланцем 11 одной деталью. Поверхности колец 6 являются теплообменными поверхностями теплообменника 5. Кольца 6 соединены между собой и прижимным фланцем 11 перемычками 13 для обеспечения целостности конструкции. Прижимной фланец 11 фиксируется на корпусе 3 благодаря наличию в прижимном фланце 11 внутренней резьбы, путем его накручивания на наружную резьбу корпуса 3. В корпусе 3 на плоскости прижатия диска 10 к корпусу 3 имеется канавка с установленным в нее резиновым кольцом 14 круглого сечения, которое служит уплотняющим элементом для герметизации той части внутреннего объема светильника, в которой размещен драйвер 9. Монтажная плата 2 подключена к драйверу 9, который размещен на дне корпуса 3. Драйвер 9 дополнительно прижат к дну корпуса 3 кронштейнами 15 для обеспечения их лучшего контакта и теплопередачи. Драйвер 9 - это устройство, поддерживающее постоянный ток питания светодиодов. Драйвер является источником питания светодиодов, а источником питания драйвера может являться размещенная в нем электрическая батарея или аккумулятор или, как в приведенном примере, он имеет внешний подвод электропитания по проводу через разъем 16, размещенный в корпусе 3 светильника. Выполнение теплообменника 5 на прижимном фланце 11 позволяет разместить разъем 16 подвода электропитания к драйверу 9 без ухудшения теплоотвода. При выполнении теплообменника 5 на корпусе 3 нужно было бы уменьшать площадь теплообменных поверхностей из-за выделения пространства для разъема 16. А для компенсации уменьшения площади теплообменных поверхностей, из-за размещения разъема 16, необходимо было бы увеличивать габариты светильника. В случае выполнения теплообменника 5 на корпусе 3 увеличение теплообменных поверхностей в сторону предназначенной для установки светильника на стену или потолок нижней поверхности 17 корпуса 3 тоже снижает теплоотвод, так как легкий сквозняк вдоль поверхности потолка или стены блокирует свободный конвективный теплообмен вблизи теплообменных поверхностей, что было подтверждено экспериментально. Поэтому теплообменник 5 размещен на прижимном фланце 11. Рассеиватель света 4 выполнен литьем под давлением из поликарбоната, он служит для рассеивания света, испускаемого светодиодами 1, а также обеспечивает формирование герметичного внутреннего объема светильника.Consider an example of a specific implementation of an LED lamp. The housing 3, the disk 10 and the clamping flange 11 are made by injection molding of aluminum alloy. On the clamping flange 11 there are two rings 6, which are made with the clamping flange 11 as a single part. The surfaces of the rings 6 are heat exchange surfaces of the heat exchanger 5. The rings 6 are interconnected with the clamping flange 11 by jumpers 13 to ensure structural integrity. The clamping flange 11 is fixed to the housing 3 due to the presence of an internal thread in the clamping flange 11 by screwing it onto the external thread of the housing 3. In the housing 3 there is a groove in the housing 3 of the pressing plane of the disk 10 against the housing 3, which serves as a rubber ring 14 of circular cross section, which serves a sealing element for sealing that part of the internal volume of the lamp in which the driver 9 is located. The mounting plate 2 is connected to the driver 9, which is located on the bottom of the housing 3. The driver 9 is additionally pressed against the bottom of the housing 3 by brackets 15 to ensure their best contact and heat transfer. Driver 9 is a device that supports a constant current supply of LEDs. The driver is a power source for the LEDs, and the driver’s power source can be an electric battery or battery located in it, or, as in the above example, it has an external power supply via wire through connector 16 located in the lamp housing 3. The implementation of the heat exchanger 5 on the clamping flange 11 allows you to place the connector 16 for supplying power to the driver 9 without deterioration of the heat sink. When executing the heat exchanger 5 on the housing 3, it would be necessary to reduce the area of the heat exchange surfaces due to the allocation of space for the connector 16. And to compensate for the decrease in the area of the heat exchange surfaces due to the placement of the connector 16, it would be necessary to increase the dimensions of the lamp. If the heat exchanger 5 is installed on the housing 3, increasing the heat transfer surfaces towards the wall intended for mounting the lamp on the wall or ceiling of the lower surface 17 of the housing 3 also reduces heat dissipation, since a light draft along the surface of the ceiling or wall blocks free convective heat transfer near the heat transfer surfaces, which was confirmed experimentally. Therefore, the heat exchanger 5 is placed on the pressure flange 11. The light diffuser 4 is injection molded from polycarbonate, it serves to diffuse the light emitted by the LEDs 1, and also ensures the formation of a sealed internal volume of the lamp.

Рассеиватель света 4 может быть выполнен из стекла. Теплообменник 5 может содержать более двух колец 6, если требуется большая поверхность теплообмена в случае использования более мощных светодиодов 1 или большего их количества, или использования светильника в жарком климате. Теплообменник 5 может содержать менее двух колец 6 в случае, если необходимо уменьшить габариты светильника, а условия его эксплуатации позволяют обойтись теплообменником меньшей мощности.The light diffuser 4 may be made of glass. The heat exchanger 5 may contain more than two rings 6, if a large heat exchange surface is required if more powerful LEDs 1 or more are used, or if the lamp is used in a hot climate. The heat exchanger 5 may contain less than two rings 6 in case it is necessary to reduce the dimensions of the luminaire, and its operating conditions make it possible to dispense with a less powerful heat exchanger.

В процессе работы светодиоды 1 выделяют тепло, которое через диск 10 передается на прижимной фланец 11 и уносится потоком воздуха естественного конвективного теплообмена с теплоотводящих поверхностей прижимного фланца 11. Естественный конвективный теплообмен в данном случае противопоставляется принудительной конвекции, которая используется, например в радиаторах компьютерных процессоров. Там применяется радиатор, выполненный в виде ребер, который обдувается вентилятором. Так как применение принудительной конвекции в устройстве светодиодного светильника нецелесообразно, выбрана схема с кольцевым радиатором, размещенном на прижимном фланце. Это позволяет его разместить на определенном расстоянии от нижней поверхности 17 корпуса 3, которая контактирует с потолком или стеной, для обеспечения эффективного теплоотвода, исключения блокировки свободного конвективного теплообмена вблизи теплообменных поверхностей.During operation, the LEDs 1 emit heat, which is transferred through the disk 10 to the pressure flange 11 and carried away by a stream of natural convective heat transfer from the heat-removing surfaces of the pressure flange 11. Natural convective heat transfer in this case is opposed to forced convection, which is used, for example, in computer processor heatsinks. It uses a radiator made in the form of fins, which is blown by a fan. Since the use of forced convection in the device of an LED lamp is impractical, a circuit with an annular radiator located on the pressure flange is selected. This allows it to be placed at a certain distance from the bottom surface 17 of the housing 3, which is in contact with the ceiling or wall, to ensure effective heat removal, to prevent blocking of free convective heat transfer near the heat exchange surfaces.

Технический результат полезной модели достигается благодаря:The technical result of the utility model is achieved due to:

1 размещению монтажной платы со светодиодами на диске, прижатом прижимным фланцем с теплоотводящими поверхностями для обеспечения эффективного теплоотвода,1 the placement of the circuit board with LEDs on the disk, pressed with a clamping flange with heat sink surfaces to ensure effective heat removal,

2 применению кольцевого теплообменника, который позволяет осуществлять эффективный теплообмен даже в условиях ограниченного пространства,2 the use of a ring heat exchanger, which allows efficient heat transfer even in confined spaces,

3 использование конструктивной схемы с кольцевым радиатором, размещенном на прижимном фланце, позволяющей разместить теплоотводящие поверхности на определенном расстоянии от потолка или стены, на которую устанавливается светодиодный светильник, для обеспечения эффективного теплоотвода, и позволяющей уменьшить габаритный размер светодиодного светильника по сравнению с конструктивной схемой, в которой радиатор бы был выполнен в корпусе.3 the use of a design scheme with an annular radiator located on the pressure flange, which allows you to place heat sink surfaces at a certain distance from the ceiling or wall on which the LED lamp is installed, to ensure effective heat dissipation, and allows you to reduce the overall size of the LED lamp compared to the design scheme, in which the radiator would be made in the body.

Дополнительным преимуществом предлагаемого технического решения является выполнение теплообменника в виде отдельной детали, которая дополнительно выполняет функцию прижимного фланца. Благодаря этому появляется возможность использования теплообменников с различными теплоотводящими характеристиками и габаритами в разных комплектациях светодиодных светильников без изменения остальных деталей светодиодного светильника. Удобство использования такого светодиодного светильника обеспечивается благодаря возможности подбора нужного теплообменника под конкретные условия эксплуатации светодиодного светильника. Условия эксплуатации могут отличаться мощностью светодиодов, температурой окружающего воздуха и габаритами пространства, куда устанавливается светильник. Другим дополнительным преимуществом предлагаемого технического решения является снижение затрат при производстве светильника, которое обеспечивается благодаря тому, что детали светильника, кроме теплообменника, унифицированы.An additional advantage of the proposed technical solution is the implementation of the heat exchanger in the form of a separate part, which additionally serves as a clamping flange. Thanks to this, it becomes possible to use heat exchangers with various heat-transfer characteristics and dimensions in different configurations of LED lamps without changing the remaining parts of the LED lamp. Ease of use of such an LED lamp is provided by the ability to select the right heat exchanger for the specific operating conditions of the LED lamp. Operating conditions may differ by the power of the LEDs, the ambient temperature and the dimensions of the space where the lamp is installed. Another additional advantage of the proposed technical solution is the reduction of costs in the production of the lamp, which is ensured due to the fact that the parts of the lamp, except for the heat exchanger, are unified.

Claims

An LED lamp comprising at least one LED, a mounting plate for LEDs, a housing, a driver located in the housing, a light diffuser and a heat exchanger having channels formed by rings and arranged around the axis of the housing, which form a heat exchange part for removing air heated by the LED, characterized in that there is a disk on which the mounting plate for the LEDs is located, as well as a clamping flange, pressing the disk to the housing, and a light diffuser to the disk, dividing the internal volume of the luminaires in two parts, in one of which the driver is located on the bottom of the case, and on the other, limited by the disk and the light diffuser, a mounting plate for LEDs, moreover, the ring-forming channels are made on the pressure flange, the wall of the pressure flange is one of the inner walls of at least one from the channels.