RU2482566C2

RU2482566C2 - Led lamp

Info

Publication number: RU2482566C2
Application number: RU2011136118/28A
Authority: RU
Inventors: Игорь Иннокентьевич Жойдик
Original assignee: Игорь Иннокентьевич Жойдик
Priority date: 2011-08-30
Filing date: 2011-08-30
Publication date: 2013-05-20
Also published as: RU2011136118A

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: LED lamp contains a radiator housing with longitudinal external and internal cooling elements forming transportation channels for passage of convective air flows, and a radiator housing in the form of a hexagon consisting of three identical sized larger planes with internal cooling elements, positioned at a 120° angle, and three smaller sized planes with external cooling elements, positioned between the larger sized planes. Additionally, there are LED mounting elements positioned on and integrated into the hexagon larger sized planes; in the housing bottom part here are three ring-shaped elements positioned for the power supply unit protection against short-circuiting and overheating. At the butt-end sides of the radiator housing two butt-end covers with through holes are installed, one of them connecting the radiator housing to the power supply unit via a connective ring.

EFFECT: creation of a LED lamp with circumferential overview illumination, with an efficient system of LEDs cooling and reliable from the structural point of view.

3 dwg

Description

Изобретение относится к области светотехники, в частности к светодиодным лампам с круговым обзорным освещением, и может найти применение для освещения бытовых и промышленных помещений.The invention relates to the field of lighting, in particular to LED lamps with circular panoramic lighting, and may find application for lighting of domestic and industrial premises.

В последнее время как для закрытых помещений, так и для уличного освещения широкое распространение получили светодиодные лампы, обладающие высокой светоотдачей и малым электропотреблением. Благодаря нетепловой природе светодиодов они обуславливают высокий срок службы, низкое питающее напряжение, гарантируют высокий уровень безопасности.Recently, for indoor and outdoor lighting, LED lamps have widespread use, having high light output and low power consumption. Due to the non-thermal nature of LEDs, they provide a high service life, low supply voltage, and guarantee a high level of safety.

Известен светильник светодиодный, содержащий соединенный со стандартным цоколем корпус, выполненный в форме правильного четырехгранника, на гранях которого размещены по высоте светодиоды с круговым обзорным освещением, соединенные с блоком питания, при этом корпус размещен в защитном, оптически прозрачном колпаке. В нижней и верхней частях корпуса выполнены отверстия с подсоединенными трубками, пропущенными через цоколь и купол плафона, для охлаждения светодиодов и других элементов устройства (RU, п.82081).Known LED lamp, containing a housing connected to a standard base, made in the form of a regular tetrahedron, on the faces of which are placed LEDs with circular panoramic lighting, connected to the power supply, the housing is housed in a protective, optically transparent cap. In the lower and upper parts of the housing, holes are made with connected tubes passing through the base and dome of the lampshade to cool the LEDs and other elements of the device (RU, p. 8,081).

Недостатками данного светильника является ненадежность конструкции лампы, а также система охлаждения, выполненная в виде отверстий в нижней и верхней частях корпуса с подсоединенными трубками, пропущенными через цоколь и купол плафона, которая не достаточно эффективна для отвода тепла от светодиодов, что не позволяет использовать светодиоды большой мощности.The disadvantages of this lamp are the unreliability of the lamp design, as well as the cooling system, made in the form of holes in the lower and upper parts of the body with connected tubes passing through the base and dome of the lampshade, which is not effective enough to remove heat from the LEDs, which does not allow the use of large LEDs power.

Во всех известных в настоящее время типах светодиодных ламп используется тепловая модель, включающая теплоотвод от светодиода на радиатор и естественную (без использования принудительного обдува) конвекционную теплопередачу от радиатора в окружающую среду. А как показала практика, наиболее эффективная система охлаждения для светодиодных ламп - это в виде оребренных внутренних и наружных поверхностей корпуса.In all currently known types of LED lamps, a thermal model is used, including heat sink from the LED to the radiator and natural (without using forced blowing) convection heat transfer from the radiator to the environment. And as practice has shown, the most effective cooling system for LED lamps is in the form of finned inner and outer surfaces of the housing.

Известна светодиодная лампа, содержащая печатную плату со светодиодами, полый цилиндрический корпус с источником питания для светодиодов, радиатор с наружными радиально-продольными ребрами, в торцовой части которого установлена печатная плата со светодиодами, и контактную систему, связывающую через электронный блок питания источник внешнего напряжения с печатной платой со светодиодами (RU, п.80285).Known LED lamp containing a printed circuit board with LEDs, a hollow cylindrical body with a power source for LEDs, a radiator with outer radial-longitudinal fins, in the end part of which is installed a printed circuit board with LEDs, and a contact system that connects an external voltage source through an electronic power supply printed circuit board with LEDs (RU, p. 80285).

Основным недостатком данной конструкции лампы является недостаточный теплоотвод от источника питания светодиодов, поскольку в области радиатора находится только печатная плата со светодиодами. Источник же питания светодиодов, размещенный в корпусе, находится вне действия охлаждающего радиатора. К недостаткам данной лампы относится и малоэффективная конвекционная система охлаждения корпуса, осуществляемая только через наружное оребрение радиатора.The main disadvantage of this lamp design is the lack of heat dissipation from the power supply of the LEDs, since only a printed circuit board with LEDs is located in the radiator area. The power supply of the LEDs, located in the case, is outside the action of the cooling radiator. The disadvantages of this lamp include the ineffective convection cooling system of the body, which is carried out only through the external fins of the radiator.

Известна светодиодная лампа, содержащая соединенный со стандартным цоколем корпус-радиатор с наружными и внутренними ребрами, на котором в торцовой части установлена печатная плата со светодиодами, соединенными с блоком питания, при этом корпус-радиатор выполнен в виде стакана с радиально продольными ребрами на внешней поверхности и с кольцеобразными горизонтальными пластинами - на внутренней (RU, п.102746).A known LED lamp comprising a housing-radiator connected to a standard base with external and internal ribs, on which a printed circuit board with LEDs connected to a power supply is installed in the end part, the housing-radiator is made in the form of a cup with radially longitudinal ribs on the outer surface and with annular horizontal plates on the inside (RU, p.102746).

Недостаток данной лампы - недостаточный теплоотвод от светодиода на радиатор, поскольку теплоотвод от светодиода на радиатор осуществляется в основном через наружное продольное оребрение радиатора. Горизонтальное внутреннее оребрение в виде горизонтальных кольцеобразных пластин с незначительным образованием дополнительных конвекционных потоков и их скоростного режима, играющим незначительную роль для отвода тепла от светодиодов, а также перпендикулярное взаиморасположение наружного оребрения и светодиодов, при котором поверхность наружного оребрения не в полную силу отводит тепло от светодиодов, не дают должного эффекта охлаждения светодиодов, и как следствие - исключают возможность использования мощных светодиодов.The disadvantage of this lamp is the insufficient heat sink from the LED to the radiator, since the heat sink from the LED to the radiator is carried out mainly through the external longitudinal fins of the radiator. Horizontal internal fins in the form of horizontal ring-shaped plates with insignificant formation of additional convection flows and their speed regime, which play an insignificant role for heat removal from the LEDs, as well as the perpendicular relative position of the external fins and LEDs, in which the surface of the external fins does not completely remove heat from the LEDs , do not give the proper cooling effect of the LEDs, and as a result, exclude the possibility of using powerful LEDs.

В качестве прототипа принята светодиодная лампа, содержащая корпус-радиатор с продольными наружными и внутренними элементами охлаждения, образующими транспортные каналы различной формы для прохождения конвекционных потоков воздуха, торцовую крышку, перфорированную как с торцовой, так и с боковых сторон, и светодиоды, соединенные с блоком питания, при этом светодиоды размещены на торцовой горизонтальной плоскости корпуса-радиатора (RU, п.2418345).As a prototype, an LED lamp was adopted, comprising a radiator case with longitudinal external and internal cooling elements forming transport channels of various shapes for convection air flows, an end cap perforated from both the end and lateral sides, and LEDs connected to the unit power, while the LEDs are placed on the horizontal end face of the radiator case (RU, p. 2418345).

Теплоотвод от светодиодов на радиатор в данной лампе осуществляется посредством продольных наружных и внутренних элементов охлаждения, а также наружного торцового теплоотвода через боковые и торцовые отверстия перфорированной крышки. Однако при наличии, казалось бы, достаточного количества теплоотводящих элементов охлаждение светодиодов недостаточно эффективно, поскольку расположение наружных и внутренних элементов охлаждения перпендикулярно торцовой горизонтальной плоскости корпуса-радиатора, на которой расположены светодиоды. При таком взаиморасположении теплоотводящих элементов и светодиодов поверхности теплоотводящих элементов не в полную силу воспринимают тепло от светодиодов, снижая таким образом эффективность охлаждения светодиодов.The heat sink from the LEDs to the radiator in this lamp is carried out by means of longitudinal external and internal cooling elements, as well as an external mechanical heat sink through the side and end openings of the perforated cover. However, in the presence of a seemingly sufficient number of heat-removing elements, the cooling of the LEDs is not effective enough, since the location of the external and internal cooling elements is perpendicular to the horizontal end face of the radiator case on which the LEDs are located. With this arrangement of the heat-removing elements and the LEDs, the surfaces of the heat-removing elements do not fully absorb the heat from the LEDs, thereby reducing the cooling efficiency of the LEDs.

Основными общими недостатками вышеперечисленных аналогов (2, 3, 4) являются: ненадежная и неэффективная система охлаждения светодиодов по причине перпендикулярного взаиморасположении теплоотводящих элементов и светодиодов, так как при этом поверхности теплоотводящих элементов не в полную силу воспринимают тепло от светодиодов, снижая, таким образом, эффективность охлаждения лампы в целом, и как следствие - исключает возможность использования светодиодов большой мощности.The main common disadvantages of the above analogues (2, 3, 4) are: unreliable and inefficient cooling system of LEDs due to the perpendicular relative position of the heat-removing elements and LEDs, since the surfaces of the heat-removing elements do not fully absorb the heat from the LEDs, thus reducing the cooling efficiency of the lamp as a whole, and as a result, eliminates the possibility of using high-power LEDs.

Техническим результатом заявленного технического решения является создание светодиодной лампы с круговым обзорным освещением с эффективной системой охлаждения светодиодов и надежной в конструктивном выполнении.The technical result of the claimed technical solution is the creation of an LED lamp with circular panoramic lighting with an effective cooling system for LEDs and reliable in design.

Технический результат достигается тем, что светодиодная лампа содержит корпус-радиатор с продольными наружными и внутренними элементами охлаждения, образующими транспортные каналы для прохождения конвекционных потоков воздуха, плату со светодиодами, соединенными с блоком питания, при этом корпус-радиатор выполнен в виде шестигранника из трех, одинакового размера, больших граней с внутренними элементами охлаждения, расположенных через 120°, и расположенных между большими гранями трех малых граней, выполненных с наружными элементами охлаждения, при этом на наружных плоскостях больших граней, соединенных между собой посредством трех внутренних центральных элементов охлаждения, выполнены как одно целое и за одно целое с большими гранями установочные элементы для светодиодов и рассеивателей, а в нижней части корпуса размещены три разрезных кольцеобразных элемента, выполненных за одно целое с корпусом-радиатором, кроме того с торцовых сторон корпуса-радиатора установлены две торцовые крышки со сквозными отверстиями, одна из которых через соединительное кольцо соединяет корпус-радиатор с блоком питания.The technical result is achieved by the fact that the LED lamp contains a radiator case with longitudinal external and internal cooling elements forming transport channels for convection air flows, a board with LEDs connected to the power supply, while the radiator case is made in the form of a hexagon of three, the same size, large faces with internal cooling elements located at 120 °, and located between the large faces of three small faces made with external elements oh while on the outer planes of the large faces connected to each other by means of three internal central cooling elements, installation elements for LEDs and diffusers are made integrally and integrally with large faces, and three split ring-shaped elements are made in the lower part of the housing, made in one piece with the radiator case, in addition, two end caps with through holes are installed on the front sides of the radiator case, one of which connects through the connecting ring t radiator case with power supply.

Кроме того, количество вертикально установленных светодиодов на каждой большой грани шестигранника составляет от трех до шести штук.In addition, the number of vertically mounted LEDs on each large face of the hexagon is from three to six pieces.

Кроме того, три внутренних центральных элемента, соединяющие большие грани шестигранника, выполнены сходящимися в центре корпуса-радиатора.In addition, the three inner central elements connecting the large faces of the hexagon are made converging in the center of the radiator body.

Кроме того, продольные и наружные и внутренние элементы охлаждения выполнены длиной, равной длине корпуса. Кроме того, три разрезных кольцеобразных элемента выполнены за одно целое с корпусом-радиатором.In addition, the longitudinal and external and internal cooling elements are made with a length equal to the length of the housing. In addition, three split ring-shaped elements are made in one piece with the housing-radiator.

Эффективное охлаждение светодиодов и других тепловыделяющих элементов, а также надежность конструкции лампы достигается за счет рационального конструктивного выполнения корпуса-радиатора с продольными наружными и внутренними элементами охлаждения, образующими корпус-радиатор лампы, а также транспортные каналы различной формы для прохождения конвекционных потоков воздуха. Такая конструкция корпуса-радиатора обеспечивает достаточно необходимую поверхность для отвода тепла от светодиодов, а также позволяет установить светодиоды практически на элементы охлаждения, а транспортные каналы обеспечивают свободную и бесперебойную естественную конвекционную теплопередачу от теплоотводящих элементов корпуса-радиатора в окружающую среду.Effective cooling of LEDs and other fuel elements, as well as the reliability of the lamp design, is achieved through rational structural design of the radiator body with longitudinal external and internal cooling elements forming the lamp radiator body, as well as transport channels of various shapes for convection air flows. This design of the radiator casing provides a sufficiently necessary surface for heat removal from the LEDs, and also allows the LEDs to be installed practically on the cooling elements, and the transport channels provide free and uninterrupted natural convection heat transfer from the heat sink elements of the radiator casing to the environment.

Усиливают эффективность охлаждения корпуса-радиатора и сквозные отверстия торцовых крышек. Достаточно эффективно охлаждение и других тепловыделяющих элементов, как охлаждение блока питания для светодиодов, охлаждение которых осуществляется через сквозные отверстия одной из торцовых крышек, являющейся промежуточным элементом между корпусом радиатором и блоком питания.They enhance the cooling efficiency of the radiator case and the through holes of the end caps. The cooling of other fuel elements is also quite effective, such as the cooling of the power supply for LEDs, which are cooled through the through holes of one of the end caps, which is an intermediate element between the radiator body and the power supply.

Эффективное охлаждение всех тепловыделяющих элементов лампы позволяет использовать мощные светодиоды с мощностью 1 вт и более, а их вертикальное размещение в количестве от 3 до 6 штук на каждой из граней, расположенных через 120°, обеспечивает круговое обзорное освещение. Расположение в нижней части корпуса 3-х разрезных, кольцеобразных элементов, изолирующих пластмассовый элемент цоколя от металлической поверхности держателя цоколя, способствует повышению надежности конструкции лампы, так как предохраняет блок питания от замыкания и перегрева. Повышению надежности, а именно исключению деформации конструкции лампы, способствуют и жестко соединенные между собой большие грани посредством трех центральных элементов охлаждения.Effective cooling of all fuel elements of the lamp allows the use of high-power LEDs with a power of 1 W or more, and their vertical placement in an amount of 3 to 6 pieces on each of the faces located through 120 ° provides circular viewing illumination. The location in the lower part of the housing of 3 split, ring-shaped elements that isolate the plastic base element from the metal surface of the base holder, improves the reliability of the lamp design, as it protects the power supply from short circuit and overheating. Increasing reliability, namely the elimination of deformation of the lamp design, is also facilitated by large faces rigidly interconnected by means of three central cooling elements.

Сущность технического решения дополнительно поясняется чертежами.The essence of the technical solution is additionally illustrated by the drawings.

На фиг.1 - общий вид лампы в аксонометрии в разобранном виде во взаимосвязанной последовательности составляющих элементов.Figure 1 - General view of the lamp in a perspective view in disassembled form in an interconnected sequence of constituent elements.

На фиг.2 - общий вид светодиодной лампы.Figure 2 is a General view of the LED lamp.

На фиг.3 - горизонтальный разрез корпуса-радиатора.Figure 3 is a horizontal section of the casing-radiator.

Светодиодная лампа состоит из корпуса-радиатора 1 с верхней 2 и нижней 3 торцовыми крышками со сквозными, круглыми или продольными, отверстиями (Фиг.1, 2). Корпус-радиатор закреплен с помощью винтов 4 на нижней торцовой крышке 3, которая в свою очередь соединена через резьбовое соединение кольца 5 с держателем 6 цоколя 7. В держателе 6 установлен блок питания со стабилизатором тока (на фигуре не показан). Цоколь 7 накручивается на пластиковый корпус держателя 6 и обжимается на станке. На передвижной пластине 8 корпуса-радиатора 1 крепятся светодиоды 9 на платах 10 с радиальным расположением с углом 120°, что делает характеристику лампы с освещением 360°. Светодиоды закрываются светорассеивателями 11 из поликорбаната. На места установки светодиодов 9 наносится теплопроводящая паста 12 для улучшения тепла от светодиодовLED lamp consists of a radiator housing 1 with upper 2 and lower 3 end caps with through, round or longitudinal holes (Fig. 1, 2). The radiator case is fixed with screws 4 on the lower end cap 3, which, in turn, is connected through a threaded connection of the ring 5 to the holder 6 of the base 7. A power supply unit with a current stabilizer is installed in the holder 6 (not shown in the figure). The cap 7 is screwed onto the plastic case of the holder 6 and crimped on the machine. On the movable plate 8 of the radiator casing 1, LEDs 9 are mounted on boards 10 with a radial arrangement with an angle of 120 °, which makes the characteristic of a lamp with illumination 360 °. LEDs are closed by diffusers 11 made of polycarbonate. Heat-conducting paste 12 is applied to the installation sites of the LEDs 9 to improve the heat from the LEDs

Основным элементом светодиодной ламы является корпус-радиатор, изготовленный из теплопроводящего материала алюминия, конструкция которого выполнена методом протяжки в виде продольных наружных и внутренних ребер, равных длине корпуса-радиатора.The main element of the LED llama is a radiator case made of heat-conducting aluminum material, the design of which is made by drawing in the form of longitudinal outer and inner ribs equal to the length of the radiator case.

Корпус-радиатор 1 (фиг.3) выполнен в виде шестигранника из трех, одинакового размера, больших граней 13, расположенных через 120° и снабженных внутренними элементами охлаждения 14, и трех малых граней 15, выполненных с наружными элементами охлаждения 16 и расположенных между большими гранями 13. На наружных плоскостях больших граней 13 шестигранника выполнены, как одно целое и за одно целое с большими гранями 13, установочные элементы 17 для светодиодов 9 и светорассеивателей 11. Количество светодиодов на каждой большой грани 13 составляет от трех до шести штук. При этом большие грани 13 с внутренними продольными элементами охлаждения 14, 18 и малые грани 15, равные длине корпуса-радиатора, образуют транспортные каналы 19 для прохождения конвекционных потоков воздуха. Большие грани 13 шестигранника жестко соединены между собой посредством внутренних центральных 18, сходящихся в центре корпуса-радиатора, элементов охлаждения. В нижней части корпуса-радиатора размещены три разрезных кольцеобразных элемента 20, составляющих как одно целое с корпусом-радиатором, для изоляции пластмассового элемента цоколя 7 от металлической поверхности держателя 6 цоколя.The radiator case 1 (Fig. 3) is made in the form of a hexagon of three, of the same size, large faces 13 located at 120 ° and provided with internal cooling elements 14, and three small faces 15 made with external cooling elements 16 and located between large faces 13. On the outer planes of the large faces 13 of the hexagon, made integrally and integrally with the large faces 13, the mounting elements 17 for the LEDs 9 and diffusers 11. The number of LEDs on each large face 13 is from three to STI pieces. Moreover, large faces 13 with internal longitudinal cooling elements 14, 18 and small faces 15 equal to the length of the radiator body form transport channels 19 for convection air flows. The large faces 13 of the hexagon are rigidly interconnected by means of internal central 18, converging in the center of the radiator body, cooling elements. Three split ring-shaped elements 20 are placed in the lower part of the radiator case, which are integral with the radiator case to isolate the plastic element of the cap 7 from the metal surface of the cap holder 6.

Кроме того, конструкция корпуса-радиатора позволяет при незначительных изменениях производственного процесса, а именно, при использовании одной и той же технологической оснастки, изготавливать различные по мощности лампы, изменяя лишь длину ламы и количество светодиодов.In addition, the design of the radiator case allows for minor changes in the production process, namely, when using the same technological equipment, to produce lamps with different power levels, changing only the length of the lamp and the number of LEDs.

Светодиодная лампа работает следующим образом.LED lamp operates as follows.

При подключении лампы в сеть переменное напряжение подается в блок питания, где преобразуется в стабилизированное напряжение, которое подается на светодиоды 9, размещенные на плате 10. Световой поток светодиодов проходит через светорассеиватель 11, благодаря чему обеспечивается равномерная диаграмма направленности светового потока. В процессе работы происходит нагрев светодиодов 9, от которых тепло передается через плату 10, слой теплопроводящей пасты 12 и далее на теплоотводящие элементы 14, 16, 18, корпуса-радиатора 1, а затем через транспортные каналы 19 посредством конвекции рассеивается в окружающую среду.When the lamp is connected to the mains, the alternating voltage is supplied to the power supply, where it is converted to a stabilized voltage, which is supplied to the LEDs 9 located on the board 10. The light flux of the LEDs passes through the diffuser 11, which ensures a uniform radiation pattern. In the process, the LEDs 9 are heated, from which heat is transferred through the board 10, a layer of heat-conducting paste 12 and then to the heat-removing elements 14, 16, 18, the radiator body 1, and then through the transport channels 19 is scattered into the environment through convection.

Простая, надежная и рациональная конструкция заявляемой лампы обеспечивает достаточно необходимую поверхность для теплоотвода от светодиодов, а также свободную и бесперебойную естественную конвекционную теплопередачу от теплоотводящих элементов корпуса-радиатора в окружающую среду и как следствие - возможность использования мощных светодиодов.The simple, reliable and rational design of the inventive lamp provides a sufficiently necessary surface for heat removal from the LEDs, as well as free and uninterrupted natural convection heat transfer from the heat-removing elements of the radiator case to the environment and, as a result, the possibility of using powerful LEDs.

Максимально возможная площадь заявляемой лампы около 100 кв. см на 1 ватт светодиодной мощности, потребляемая мощность от 10 до 20 ватт с напряжением питающей сети 220 вольт 50 Гц и возможность установки мощных светодиодов со световым потоком более 90 люменов на один ватт потребляемой мощности.The maximum possible area of the claimed lamp is about 100 square meters. cm per 1 watt of LED power, power consumption from 10 to 20 watts with a supply voltage of 220 volts 50 Hz and the ability to install high-power LEDs with a luminous flux of more than 90 lumens per watt of power consumption.

Claims

1. An LED lamp comprising a radiator case with longitudinal external and internal cooling elements forming transport channels for convection air flows, a board with LEDs connected to a power supply, characterized in that the radiator case is made in the form of a three-sided hexagon size, large faces with internal cooling elements located after 120 °, and located between large faces, three small faces made with external cooling elements, while on on the large planes of the large faces, interconnected by means of three internal central cooling elements, are made integrally and integrally with the large faces of the mounting elements for LEDs and diffusers, and in the lower part of the radiator casing there are three split ring-shaped elements, in addition from the end ones The sides of the radiator casing are equipped with two end caps with through holes, one of which through the connecting ring connects the radiator casing to the power supply.

2. The LED lamp according to claim 1, characterized in that the number of vertically mounted LEDs on each large facet of the hexagon is from three to six pieces.

3. The LED lamp according to claim 1, characterized in that the three inner central elements connecting the large faces of the hexagon are made converging in the center of the radiator body.

4. The LED lamp according to claim 1, characterized in that the longitudinal external and internal cooling elements are made with a length equal to the length of the casing-radiator.

5. The LED lamp according to claim 1, characterized in that the three split ring-shaped elements are made in one piece with the body-radiator.