RU179420U1

RU179420U1 - Modular LED Spotlight

Info

Publication number: RU179420U1
Application number: RU2016147792U
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Мансуров; Игорь Владимирович Харитонов; Анастасия Игоревна Петрова
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Горизонт"
Priority date: 2016-12-06
Filing date: 2016-12-06
Publication date: 2018-05-15

Abstract

Полезная модель относится к светотехнике и может быть использована в качестве лобового прожектора подвижного состава.Целями полезной модели являются: создание модульного светодиодного прожектора с повышенными показателями надежности и эргономики за счет увеличения световой эффективности, обеспечения возможности удаленного управления, обеспечения высокого уровня теплоотвода, повышения ремонтопригодности.Указанные цели достигаются тем, что усложняется конструкция теплоотвода и оптики прожектора, вводится разъемное соединение между модулями и преобразователем, появляются дополнительные элементы в электрической схеме преобразователя, а электрическая схема прибора представляет собой несколько независимо работающих каналов, конструктивно объединенных в модули.Сущность полезной модели заключается в том, что переработана оптическая часть прибора в сторону уменьшения оптических потерь, уменьшен перегрев светодиодов за счет применения теплоотвода с низким тепловым сопротивлением, конструктивно преобразователь связан с оптической частью прибора через разъемное соединение.Вывод: создан модульный светодиодный прожектор с повышенными показателями надежности и эргономики, обусловленными высокой световой эффективностью оптической части и низким температурным сопротивлением корпус - окружающая среда; возможностью удаленного управления световым потоком и высокой ремонтопригодностью.The utility model relates to lighting engineering and can be used as a frontal searchlight of rolling stock. These goals are achieved by the fact that the design of the heat sink and the optics of the searchlight is complicated, a detachable connection between In addition to modules and a converter, additional elements appear in the converter’s electric circuit, and the device’s electric circuit consists of several independently working channels structurally integrated into modules. due to the use of a heat sink with low thermal resistance, the converter is structurally connected to the optical part of the device through a detachable connection. Conclusion: a modular LED floodlight was created with increased reliability and ergonomics, due to the high luminous efficiency of the optical part and low temperature resistance of the housing - environment; the possibility of remote control of the light flux and high maintainability.

Description

Полезная модель относится к светотехнике, а именно к светодиодным оптическим блокам, используемым в качестве источника света в световых приборах прожекторного типа, применяемым, преимущественно, для освещения железнодорожных путей и междупутий.The utility model relates to lighting engineering, namely to LED optical units used as a source of light in floodlight type lighting fixtures, used mainly for illuminating railway tracks and inter-paths.

Известен светодиодный оптический блок, включающий монтажный элемент, на внешней поверхности которого установлены первая группа светодиодов, зафиксированных на указанном монтажном элементе таким образом, что их оптические оси ориентированы параллельно друг другу, и вторая группа светодиодов, зафиксированных на указанном монтажном элементе таким образом, что их оптические оси ориентированы в пространстве под углом по отношению к пространственному положению оптических осей светодиодов первой группы, при этом монтажный элемент выполнен в виде панели, светодиоды первой группы установлены на лицевой поверхности панели в верхней ее половине и зафиксированы на панели таким образом, что их оптические оси ориентированы нормально к поверхности панели, светодиоды второй группы размещены в нижней половине лицевой поверхности панели и зафиксированы на панели с помощью закрепленных на ней фиксаторов положения светодиодов таким образом, что их оптические оси в плоскости продольного сечения панели имеют угловое смещение вниз относительно положения оптических осей светодиодов первой группы, причем, по меньшей мере, у части светодиодов второй группы оптические оси в плоскости продольного сечения панели имеют отличающееся друг от друга угловое смещение вниз относительно положения оптических осей светодиодов первой группы, по меньшей мере, часть светодиодов второй группы зафиксирована на панели с помощью закрепленных на ней фиксаторов положения светодиодов таким образом, что их оптические оси в плоскости поперечного сечения панели имеют угловое смещение относительно положения оптических осей светодиодов первой группы, по меньшей мере, у части светодиодов оптические оси имеют отличающееся друг от друга угловое смещение в плоскости поперечного сечения панели относительно положения оптических осей светодиодов первой группы (патент РФ на изобретение №2415335).Known LED optical unit, including a mounting element, on the outer surface of which are installed the first group of LEDs fixed on the specified mounting element so that their optical axis are oriented parallel to each other, and the second group of LEDs fixed on the specified mounting element so that their the optical axes are oriented in space at an angle with respect to the spatial position of the optical axes of the LEDs of the first group, while the mounting element is made n in the form of a panel, the LEDs of the first group are mounted on the front surface of the panel in its upper half and fixed on the panel so that their optical axes are oriented normally to the surface of the panel, the LEDs of the second group are placed in the lower half of the front surface of the panel and fixed on the panel with LED position fixers mounted on it so that their optical axes in the plane of the longitudinal section of the panel have an angular downward displacement relative to the position of the optical axes of the LEDs the first group, and at least for a part of the LEDs of the second group, the optical axes in the plane of the longitudinal section of the panel have a different angular displacement downward relative to the position of the optical axes of the LEDs of the first group, at least part of the LEDs of the second group is fixed on the panel with LED position fixers mounted on it in such a way that their optical axes in the plane of the panel cross-section have an angular displacement relative to the position of the optical axes of the LEDs howling group at least at a part of the LED optical axes are different from each other by angular displacement in the cross-sectional plane of the panel relative to the position of the optical axes of the first group of LEDs (RF patent №2415335).

Известен модульный светодиодный прожектор, содержащий защитный корпус с прозрачным колпаком, элементы схемы электрического питания, светоизлучающие диоды, оптическую систему, при этом светоизлучающий элемент выполнен на основе модульной конструкции, где светодиодные модули установлены внутри общего защитного корпуса, каждый светодиодный модуль состоит из теплоотводящего корпуса, выполненного из металла или теплопроводящей керамики, на который установлена многослойная печатная плата на теплоотводящей основе с установленными светодиодами и элементами схемы электрического питания, а также оптической системы, модуль содержит также электронную систему, позволяющую осуществлять плавное регулирование осевой силы света прожектора, оптическая система выполнена в виде плоской матрицы из линз Френеля с параллельными оптическими осями, при этом светодиоды установлены в фокусе линз, или в виде матрицы на основе асферических линз с параллельными оптическими осями, при этом светодиоды установлены в фокусе линз, оптическая система прикреплена к корпусу каждого модуля посредством эластичного полимерного состава, обеспечивающего юстировку оптической системы и герметизацию светодиодного модуля, или оптическая система прикреплена к корпусу каждого модуля посредством эластичного полимерного состава, обеспечивающего юстировку оптической системы и герметизацию светодиодного модуля, защитный корпус прожектора имеет воздушные каналы для обеспечения охлаждения теплоотводящих элементов встречным воздушным потоком, воздушные каналы защитного корпуса имеют сетки/фильтры для предотвращения загрязнения охлаждающей системы, корпус прожектора имеет встроенную систему дополнительного принудительного охлаждения, прозрачный колпак имеет просветляющее покрытие, нанесенное на внутренней поверхности колпака, или прозрачный колпак имеет упрочняющее покрытие, нанесенное на внешней поверхности колпака, или прозрачный колпак имеет просветляющее покрытие на внутренней поверхности и упрочняющее покрытие на внешней поверхности колпака (патент РФ на полезную модель №99104).Known modular LED floodlight containing a protective housing with a transparent cap, elements of the electrical power circuit, light emitting diodes, an optical system, while the light emitting element is made on the basis of a modular design, where the LED modules are installed inside a common protective housing, each LED module consists of a heat sink, made of metal or heat-conducting ceramic, on which a multilayer printed circuit board on a heat sink is installed with installed light diodes and elements of the electric power supply circuit, as well as the optical system, the module also contains an electronic system that allows for smooth adjustment of the axial light intensity of the spotlight, the optical system is made in the form of a flat matrix of Fresnel lenses with parallel optical axes, and the LEDs are installed in the focus of the lenses, or in the form of a matrix based on aspherical lenses with parallel optical axes, with the LEDs installed in the focus of the lenses, the optical system is attached to the housing of each module in the middle Due to the elastic polymer composition, which ensures alignment of the optical system and the sealing of the LED module, or the optical system is attached to the housing of each module by means of the elastic polymer composition, which ensures the alignment of the optical system and the sealing of the LED module, the protective housing of the spotlight has air channels to ensure cooling of the heat-removing elements with the oncoming air flow the air ducts of the protective casing have screens / filters to prevent cooling pollution of the supply system, the spotlight housing has an integrated system of additional forced cooling, the transparent cap has an antireflective coating applied to the inner surface of the cap, or the transparent cap has a reinforcing coating deposited on the outer surface of the cap, or the transparent cap has an antireflection coating on the inner surface and a reinforcing coating on the outer surface of the cap (RF patent for utility model No. 99104).

Известно изобретение, относящееся к светотехнике, а именно к светодиодным оптическим блокам, используемым в качестве источника света в световых приборах прожекторного типа, применяемым, преимущественно, для освещения железнодорожных путей и междупутий. Технический результат - создание модульного светодиодного прожектора с холодным резервированием секторов с максимальной соосностью направления оптических осей, обеспечение разных уровней света, обеспечение теплоотвода и регулировок наклона прожектора, обеспечение электрической безопасности, повышение ремонтопригодности при эксплуатации. Достигается тем, что в модульном светодиодном прожекторе, содержащем защитный корпус, в котором установлены светодиодные модули, блок питания, каждый светодиодный модуль содержит оптическую систему со светодиодными секторами, включающими светодиоды, линзы и теплопроводящие печатные платы на основе алюминия, при этом светодиоды установлены в фокусе линз, введены дополнительно светодиодный модуль холодного резервирования и вертикальные и горизонтальные регуляторы положения оптической системы, а светодиодные модули размещены на несущем основании, выполненном в виде единой ровной детали или в виде сварной рамы на металлической основе с алюминиевыми теплоотводами, а преобразователь напряжения расположен либо непосредственно в корпусе радиатора модуля, либо в отдельном корпусе, каждый сектор дополнительно содержит съемные разборные фокусирующие сборки, индивидуальные для каждого светодиода, закрывающие пластины, причем фокусирующие сборки состоят из асферической линзы и держателя на основе из поликарбоната, (патент РФ на изобретение №2510644) - ПРОТОТИП.The invention is known, which relates to lighting engineering, namely to LED optical units used as a light source in searchlight type lighting devices, used mainly for lighting railway tracks and intersections. EFFECT: creation of a modular LED searchlight with cold redundancy of sectors with maximum alignment of the optical axis directions, providing different light levels, providing heat dissipation and adjusting the tilt of the searchlight, ensuring electrical safety, and increasing maintainability during operation. This is achieved in that in a modular LED floodlight containing a protective housing in which the LED modules, a power supply are installed, each LED module contains an optical system with LED sectors, including LEDs, lenses and heat-conducting printed circuit boards based on aluminum, while the LEDs are in focus lenses, an additional cold redundancy LED module and vertical and horizontal optical position adjusters were introduced, and LED modules are placed on the carrier It has a base made in the form of a single flat part or in the form of a welded frame on a metal base with aluminum heat sinks, and the voltage converter is located either directly in the module radiator case or in a separate case, each sector additionally contains detachable collapsible focusing assemblies, individual for each LED covering plates, and the focusing assemblies consist of an aspherical lens and a holder based on polycarbonate, (RF patent for the invention No. 2510644) - PROTOTYPE.

Недостатками известных изделий являются: неудовлетворительная оптическая эффективность, ремонтопригодность, низкая надежность, ограниченность возможностей управления световым потоком.The disadvantages of the known products are: poor optical efficiency, maintainability, low reliability, limited ability to control the light flux.

Целью полезной модели являются: создание модульного светодиодного прожектора с повышенными показателями надежности за счет увеличения световой эффективности, обеспечения высокого уровня теплоотвода, повышения ремонтопригодности.The purpose of the utility model is: the creation of a modular LED spotlight with increased reliability indicators by increasing luminous efficiency, ensuring a high level of heat removal, and improving maintainability.

Указанные цели достигаются тем, что усложняется конструкция теплоотвода и оптики прожектора, вводится разъемное соединение между модулями и преобразователем, а электрическая схема прибора представляет собой несколько независимо работающих каналов, конструктивно объединенных в модули.These goals are achieved by the fact that the design of the heat sink and the optics of the searchlight is complicated, a detachable connection between the modules and the converter is introduced, and the electrical circuit of the device consists of several independently working channels structurally combined into modules.

Сущность полезной модели заключается в том, что переработана оптическая часть прибора в сторону уменьшения оптических потерь, уменьшен перегрев светодиодов за счет применения теплоотвода с низким тепловым сопротивлением, конструктивно преобразователь связан с оптической частью прибора через разъемное соединение.The essence of the utility model lies in the fact that the optical part of the device has been processed in the direction of reducing optical losses, the overheating of the LEDs is reduced due to the use of a heat sink with low thermal resistance, the converter is structurally connected to the optical part of the device through a detachable connection.

На фигурах представлен внешний вид устройства.The figures show the appearance of the device.

На фиг. 1-3 изображено:In FIG. 1-3 shows:

1.1 - 1.р - светодиоды, где 2<p<200 включительно;1.1 - 1.p - LEDs, where 2 <p <200 inclusive;

2.1 - 2.р - линзы, где 2<p<200 включительно;2.1 - 2.p - lenses, where 2 <p <200 inclusive;

3.1 - 3.р - держатель линзы, где 2<p<200 включительно;3.1 - 3.p - lens holder, where 2 <p <200 inclusive;

4.1 - 4.m - печатная плата, где 2<m<20 включительно;4.1 - 4.m - printed circuit board, where 2 <m <20 inclusive;

5.1 - 5.z - светодиодные модули, где 1<z<20 включительно;5.1 - 5.z - LED modules, where 1 <z <20 inclusive;

6.1 - 6.n - канал, где 2<n<200 включительно;6.1 - 6.n - channel, where 2 <n <200 inclusive;

7.1 - 7.r - разъемное соединение, где 2<r<200 включительно;7.1 - 7.r - detachable connection, where 2 <r <200 inclusive;

9.1 - 9.z - металлическая пластина, где 1<z<20 включительно;9.1 - 9.z - metal plate, where 1 <z <20 inclusive;

10.1 - 10.е - регуляторы направления светового потока, где 2<е<1010.1 - 10.е - regulators of the direction of the light flux, where 2 <е <10

включительно;inclusive;

11.1 - 11.q - блок питания, где 2<q<20 включительно;11.1 - 11.q - power supply, where 2 <q <20 inclusive;

12.1 - 12.f - детали теплоотвода, где 2<f<100 включительно;12.1 - 12.f - heat sink parts, where 2 <f <100 inclusive;

13 - металлическая рама;13 - metal frame;

14.1 - 14.h - оптические элементы линзы, где 2<h<50 включительно.14.1 - 14.h are the optical elements of the lens, where 2 <h <50 inclusive.

Модульный светодиодный прожектор предназначен для освещения железнодорожного пути перед подвижным составом железных дорог в темное время суток.The modular LED spotlight is designed to illuminate the railway track in front of the rolling stock of railways in the dark.

Модульный светодиодный прожектор состоит из нескольких независимых 6.1 - 6.n каналов, представляющих из себя набор светодиодов 1.1 - 1.р с индивидуальными источниками питания, объединенные в корпус блоков 11.1 - 11.q питания. Несколько каналов (от одного до n) конструктивно объединяются в светодиодные модули, что упрощает процесс ремонта. Соединение конкретного источника питания со своим набором светодиодов осуществляется за счет разъемного 7.1 - 7.r соединения, что упрощает ремонт прожектора.The modular LED spotlight consists of several independent 6.1 - 6.n channels, which are a set of LEDs 1.1 - 1.p with individual power supplies, combined into the casing of power supply units 11.1 - 11.q. Several channels (from one to n) are structurally combined into LED modules, which simplifies the repair process. The connection of a specific power source with its own set of LEDs is done through a detachable 7.1 - 7.r connection, which simplifies the repair of a searchlight.

Светодиоды 1.1 - 1.р, линза 2.1 - 2.р и держатель линзы 3.1 - 3.p, представляют собой оптическую систему модульного светодиодного прожектора. При этом линза 2.1 - 2.n состоит из оптически прозрачного полимерного соединения и выполнена в виде сложной асферической фигуры, состоящей из нескольких оптических элементов (граней) 14.1 - 14.h, каждый из которых фокусирует определенную часть излучения светодиода. Материал линзы, форма ее граней рассчитывается из условия минимальных оптических потерь за счет применения материалов с невысоким коэффициентом преломления, и расположения граней таким образом, чтобы взаимодействие светового потока с ними происходило с минимальными потерями, связанными с отражением света.LEDs 1.1 - 1.p, lens 2.1 - 2.p and lens holder 3.1 - 3.p, represent the optical system of a modular LED spotlight. In this case, the lens 2.1 - 2.n consists of an optically transparent polymer compound and is made in the form of a complex aspherical figure consisting of several optical elements (faces) 14.1 - 14.h, each of which focuses a certain part of the LED radiation. The lens material, the shape of its faces is calculated from the condition of minimal optical loss due to the use of materials with a low refractive index, and the location of the faces so that the light flux interacts with them with minimal losses associated with light reflection.

Для понижения температуры светодиодов их устанавливают на печатную плату 4.1 - 4.m, выполненную из проводящих дорожек, диэлектрика и металлического теплоотвода. Платы соединяется с металлической 9.1-9.z пластиной, на которую устанавливаются детали 12.1 - 12.f теплоотвода. При наличии в конструкции нескольких отдельных пластин 9.1 - 9.z, они соединяются металлической рамой 13 для обеспечения соосности излучения.To lower the temperature of the LEDs, they are mounted on a 4.1 - 4.m printed circuit board made of conductive paths, a dielectric, and a metal heat sink. The circuit board is connected to a metal plate 9.1-9.z, on which the heat sink parts 12.1 - 12.f are installed. If there are several separate plates 9.1 - 9.z in the structure, they are connected by a metal frame 13 to ensure radiation alignment.

Для повышения эргономики устройства в него введены регуляторы 10.1 - 10.е направления светового потока в вертикальной и горизонтальной плоскости.To increase the ergonomics of the device, regulators 10.1 - 10.е of the direction of the light flux in the vertical and horizontal plane are introduced into it.

В зависимости от конкретной конструкции блок 11.1 - 11.q питания расположен между ребер теплоотвода под крышкой, или на корпусе модульного прожектора на отдельном кронштейне или без него. Конкретное конструктивное исполнение зависит от особенностей расположения прожектора на подвижном составе. Электрическая схема блока питания имеет набор заранее определенных установок выходных параметров, зависящих от конструктивного исполнения прожектора, и определяющих уровень (мощность) светового потока прожектора. Применение тех или иных установок определяется по командам от пульта управления подвижного состава.Depending on the specific design, the power block 11.1 - 11.q is located between the heat sink fins under the cover, or on the housing of the modular searchlight on a separate bracket or without it. The specific design depends on the features of the location of the spotlight on rolling stock. The electrical circuit of the power supply has a set of predefined settings for the output parameters, depending on the design of the searchlight, and determining the level (power) of the light flux of the searchlight. The use of certain installations is determined by commands from the control panel of the rolling stock.

Вывод: создан модульный светодиодный прожектор с повышенными показателями надежности, обусловленными высокой световой эффективностью оптической части, низким температурным сопротивлением светодиод - окружающая среда и высокой ремонтопригодностью.Conclusion: a modular LED floodlight has been created with increased reliability indicators due to the high luminous efficiency of the optical part, low temperature resistance of the LED - environment and high maintainability.

Claims

A modular LED floodlight comprising a housing with vertical and horizontal position adjusters of the optical system, on which the LED modules are mounted, a power supply, and each LED module contains an optical system including LEDs mounted on a plate of a printed circuit board, lenses based on optically organic polymer compounds in this case, each lens is used for only one LED, while the LEDs are installed in the focus of the lenses, characterized in that each module contains n Independently functioning channels, each of which has a detachable connection with the converter, the LED modules are placed on a metal plate, while the LED modules are placed on one side of the plate, with a metal heat sink attached to the plate on the back side, the power supply is located on the spotlight housing, while each lens has a geometric shape, consisting of 1-h optical elements, while the lens is attached to the printed circuit board, the plate of the printed circuit board is made of conductive tracks, dielectric Rick and the metal heat sink.