RU2487296C2 - Осветительный прибор - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к светотехнике, в частности к осветительным устройствам на светодиодах. Техническим результатом является увеличение ресурса работы и повышение компактности конструкции при расширении функциональных возможностей. Устройство содержит светодиоды (С), установленные в герметичном корпусе и соединенные с источником электрической энергии, причем герметичный корпус (ГК) выполнен с прозрачной защитной стенкой - рассеивателем и системой жидкостного охлаждения в виде замкнутого циркуляционного контура, заполненного охлаждающей жидкостью (ОЖ) и снабженного циркуляционным насосом и устройством отвода тепла из циркуляционного контура. ГК выполнен с термоизоляцией и заполнен ОЖ. Каждый светодиод установлен в индивидуальном отражателе и снабжен радиатором. Светодиоды выполнены с однокристальными или многокристальными полупроводниковыми источниками света. Устройство отвода тепла из циркуляционного контура выполнено в виде теплообменника, в котором от ОЖ отводят тепло с помощью компрессионной или термоэлектрической холодильной установки. В ГК установлен, по меньшей мере, один температурный датчик. В качестве ОЖ использована прозрачная незамерзающая жидкость. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к светотехнике, в частности к конструкциям осветительных устройств на светодиодах, предназначенных для установки в качестве фар дальнего или ближнего света автомобиля и светосигнального фонаря автомобилей, прожектора, например маяка, а также для декоративной подсветки фасадов зданий и эффективной подсветки различных объектов, например памятников или подвижных объектов, в частности автомобилей или судов.

Известен осветительный прибор - фара для транспортного средства, содержащий отражатель, рассеиватель и источник света с нитью накала, размещенный в фокальной области отражателя (см., например, патент RU №11600459, МПК F21S 8/10, 27.02.1995).

Данный осветительный прибор конструктивно прост и надежен в эксплуатации. Однако ему присущи недостатки, общие для всех источников света с лампами, выполненными с нитью накаливания, а именно малый срок службы и большое тепловыделение, что усложняет их эксплуатацию.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является осветительный прибор, содержащий установленные в герметичном корпусе светодиоды, соединенные с источником электрической энергии, причем герметичный корпус выполнен с прозрачной защитной стенкой-рассеивателем света и системой жидкостного охлаждения в виде замкнутого циркуляционного контура, заполненного охлаждающей жидкостью и снабженного циркуляционным насосом и устройством отвода тепла из циркуляционного контура (см. патент CN №101078507, кл. F21V 29/00, 28.11.2007).

Светоизлучающие твердотельные источники света - светодиоды обладают высокой световой отдачей и небольшими размерами, что позволяет упростить конструкцию осветительного прибора, в частности фары, добиться снижения веса и размеров. Однако свои достоинства светодиоды реализуют в полной мере при эффективном отводе тепла. Описанная выше система охлаждения не позволяет эффективно отводить тепло непосредственно от светодиода, что приводит к необходимости увеличивать затраты энергии на отвод тепла.

Задачей изобретения является создание простого по конструкции и надежного в эксплуатации осветительного прибора, приспособленного для установки в нем светодиодов.

Технический результат заключается в том, что достигается возможность увеличить ресурс работы и повысить компактность конструкции осветительного прибора при расширении функциональных его возможностей.

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что осветительный прибор содержит установленные в герметичном корпусе светодиоды, соединенные с источником электрической энергии, причем герметичный корпус выполнен с прозрачной защитной стенкой-рассеивателем и системой жидкостного охлаждения в виде замкнутого циркуляционного контура, заполненного охлаждающей жидкостью и снабженного циркуляционным насосом и устройством отвода тепла из циркуляционного контура, герметичный корпус выполнен с термоизоляцией, причем в герметичном корпусе установлены соединенные между собой с образованием светоотражающей монолитной панели отражатели, каждый светодиод установлен в индивидуальном отражателе и снабжен теплоотводным радиатором, светодиоды выполнены с однокристальными или многокристальными полупроводниковыми источниками света, герметичный корпус заполнен охлаждающей жидкостью и сообщен с циркуляционным контуром, снабженным расширительным бачком, выполненным в виде емкости с подвижным герметизирующим элементом, например поршнем или мембраной, устройство отвода тепла из циркуляционного контура выполнено в виде теплообменника, в котором от охлаждающей жидкости отводят тепло с помощью компрессионной или термоэлектрической холодильной установки, при этом в герметичном корпусе установлен, по меньшей мере, один температурный датчик, подключенный к системе регулирования работы холодильной установки и источника электрической энергии осветительного прибора для поддержания в герметичном корпусе оптимальной температуры охлаждающей жидкости для работы светодиода с возможностью снижения силы тока при подаче электрической энергии на светодиоды в случае, если холодильная установка не в состоянии обеспечить отвод тепла от светодиодов, например при ее выходе из строя, а в качестве охлаждающей жидкости использована прозрачная незамерзающая жидкость.

В теплообменнике может быть установлен испаритель компрессионной холодильной установки или холодные спаи термоэлектрической холодильной установки, а горячие спаи последнего могут быть подключены к охлаждающему устройству.

Светодиоды выполнены, предпочтительно с возможностью изменения спектрального состава света и интенсивности свечения, а в качестве охлаждающей жидкости может быть водный раствор диэтиленгликоля.

Анализ известного уровня техники показал, что представляется возможность увеличить ресурс работы при одновременном уменьшении габаритов и расширении функциональных возможностей осветительного прибора за счет создания эффективной системы жидкостного охлаждения светодиодов, для чего может быть задействована холодильная установка, которая, как правило, содержится в месте эксплуатации осветительного прибора, в частности холодильная установка кондиционера, которую все чаще устанавливают на транспортных средствах и в жилых помещениях. При этом варьированием свойствами охлаждающей жидкости, в частности температурой и цветом, можно менять спектральный характер света, излучаемого осветительным прибором, что в сочетании с использованием многокристальных светодиодов в значительной степени позволяет расширить функциональные возможности, например создавать фары, которые в зависимости от условий эксплуатации будут излучать различный по цвету свет, в частности белый в ясную погоду и желтый в туманную погоду. Как следствие нет необходимости в дополнительных противотуманных фарах, а это в свою очередь повышает компактность системы создания дальнего и ближнего света автомобиля. Кроме того, возможность регулировки температуры охлаждающей жидкости в сочетании с выполнением корпуса с теплоизоляцией и использованием датчика или датчиков температуры, подключенных к системе регулирования работы холодильной установки и источника электрической энергии осветительного прибора, позволяет при минимальных энергетических затратах поддерживать температуру охлаждающей жидкости оптимальной для работы светодиода и при этом представляется возможность поддерживать температуру прозрачной защитной стенки-рассеивателя света выше температуры окружающей среды, что позволяет избежать запотевания рассеивателя света и, как следствие, увеличить светоотдачу при любых погодных условиях или создать менее мощный и более компактный осветительный прибор. В то же время представляется возможность снижения силы тока при подаче электрической энергии на светодиоды в случае, если холодильная установка не в состоянии обеспечить отвод тепла от светодиодов, например при ее выходе из строя или в случае, если окружающая температура столь велика, что холодильная установка не позволяет обеспечить нормальную работу светодиодов.

На чертеже представлен схематически осветительный прибор с компрессионной холодильной машиной.

Осветительный прибор содержит установленные в герметичном корпусе 1 светодиоды 2, соединенные с источником электрической энергии (не показан на чертеже). Герметичный корпус 1 выполнен с прозрачной защитной стенкой 3 - рассеивателем света и системой жидкостного охлаждения 4 в виде замкнутого циркуляционного контура 5, заполненного охлаждающей жидкостью и снабженного циркуляционным насосом 6 и устройством отвода тепла из циркуляционного контура. Герметичный корпус 1 выполнен с термоизоляцией. Каждый светодиод 2 установлен в индивидуальном отражателе 7, причем последние соединены между собой с образованием светоотражающей монолитной панели 8. Каждый светодиод 2 снабжен теплоотводным радиатором 9. Герметичный корпус 1 заполнен охлаждающей жидкостью 10 и сообщен с циркуляционным контуром 5, снабженным расширительным бачком 11, выполненным в виде емкости с подвижным герметизирующим элементом, например поршнем или мембраной. Устройство отвода тепла из циркуляционного контура 5 выполнено в виде теплообменника 12, в котором от охлаждающей жидкости отводят тепло с помощью компрессионной или термоэлектрической холодильной установки 13. В герметичном корпусе 1 установлен, по меньшей мере, один температурный датчик 14, а осветительный прибор может быть выполнен с температурным датчиком 15 для контроля за температурой окружающей среды, при этом температурные датчики 14 и 15 подключены к системе 16 регулирования работы холодильной установки 13 и источника электрической энергии для поддержания в герметичном корпусе 1 температуры охлаждающей жидкости в зоне около прозрачной защитной стенки 3 выше температуры окружающей среды. Светодиоды 2 выполнены с однокристальными или многокристальными полупроводниковыми источниками света, а в качестве охлаждающей жидкости использована диэлектрическая прозрачная незамерзающая жидкость.

В теплообменнике 12 устройства отвода тепла из циркуляционного контура 5 может быть установлен испаритель 17 компрессионной холодильной установки 13 или холодные спаи термоэлектрической холодильной установки 13, горячие спаи которой подключены к охлаждающему устройству.

Светодиоды 2 могут быть выполнены с возможностью изменения цвета свечения, а в качестве охлаждающей жидкости может быть использован водный раствор диэтиленгликоля.

Осветительный прибор работает следующим образом.

При подаче напряжения на светодиоды 2, они излучают световую энергию, при этом происходит выделение тепловой энергии, которая через теплоотводные радиаторы 9 передается охлаждающей жидкости, которая, циркулируя по циркуляционному контуру 5, протекает через теплоизолированный герметичный корпус 1. Нагретая в герметичном корпусе 1 охлаждающая жидкость насосом 6 подается в теплообменник 12, где она охлаждается испарителем 17 или холодными спаями, соответственно компрессионной или термоэлектрической холодильной машины 13. Конденсатор компрессионной холодильной машины 13 или горячие спаи термоэлектрической холодильной машины 13 подключены к охлаждающему устройству 18 с возможностью принудительного охлаждения, соответственно рабочей жидкости компрессионной холодильной установки или горячих спаев термоэлектрической холодильной установки. Режим подачи охлаждающей жидкости в герметичный корпус 1 регулируется системой 16 регулирования в зависимости от показаний температурных датчиков 14 и 15. Как результат достигается возможность поддерживать температуру прозрачной защитной стенки 3 - рассеивателя со стороны наружной поверхности выше температуры окружающей среды. Расширительный бачок 11 позволяет регулировать объем циркуляционной системы 5 при изменении температуры, а следовательно, и объема, занимаемого охлаждающей жидкостью. Отвод тепла от холодильной машины 13 наиболее целесообразно производить принудительно проточной водой или набегающим потоком воздуха в случае установки осветительного прибора, соответственно на судне или транспортном средстве, хотя не исключены и другие виды отвода тепла.

При выполнении светодиодов 2 многокристальными полупроводниковыми источниками света, в зависимости от погодных условий, изменяют спектральный состав света и интенсивность свечения.

Настоящее изобретение может быть использовано на транспортных средствах, при декоративном освещении зданий и сооружений, в качестве маяков и в других местах, где требуется использование сравнительно мощных светодиодов.

Claims (5)

1. Осветительный прибор, содержащий установленные в герметичном корпусе светодиоды, соединенные с источником электрической энергии, причем герметичный корпус выполнен с прозрачной защитной стенкой-рассеивателем и системой жидкостного охлаждения в виде замкнутого циркуляционного контура, заполненного охлаждающей жидкостью и снабженного циркуляционным насосом и устройством отвода тепла из циркуляционного контура, отличающийся тем, что герметичный корпус выполнен с термоизоляцией, причем в герметичном корпусе установлены соединенные между собой с образованием светоотражающей монолитной панели отражатели, каждый светодиод установлен в индивидуальном отражателе и снабжен теплоотводным радиатором, светодиоды выполнены с однокристальными или многокристальными полупроводниковыми источниками света, герметичный корпус заполнен охлаждающей жидкостью и сообщен с циркуляционным контуром, снабженным расширительным бачком, выполненным в виде емкости с подвижным герметизирующим элементом, например поршнем или мембраной, устройство отвода тепла из циркуляционного контура выполнено в виде теплообменника, в котором от охлаждающей жидкости отводят тепло с помощью компрессионной или термоэлектрической холодильной установки, при этом в герметичном корпусе установлен, по меньшей мере, один температурный датчик, подключенный к системе регулирования работы холодильной установки и источника электрической энергии осветительного прибора для поддержания в герметичном корпусе оптимальной температуры охлаждающей жидкости для работы светодиода с возможностью снижения силы тока при подаче электрической энергии на светодиоды в случае, если холодильная установка не в состоянии обеспечить отвод тепла от светодиодов, например при ее выходе из строя, а в качестве охлаждающей жидкости использована прозрачная незамерзающая жидкость.

2. Осветительный прибор по п.1, отличающийся тем, что в теплообменнике устройства отвода тепла из циркуляционного контура установлен испаритель компрессионной холодильной установки.

3. Осветительный прибор по п.1, отличающийся тем, что холодные спаи термоэлектрической холодильной установки установлены в теплообменнике, а горячие спаи подключены к охлаждающему устройству.

4. Осветительный прибор по п.1, отличающийся тем, что светодиоды выполнены с возможностью изменения спектрального состава света и интенсивности свечения.

5. Осветительный прибор по п.1, отличающийся тем, что в качестве охлаждающей жидкости использован водный раствор диэтиленгликоля.