RU2775103C2

RU2775103C2 - Led light fixture with liquid cooling

Info

Publication number: RU2775103C2
Application number: RU2020111409A
Authority: RU
Inventors: Денис Андреевич Двоеглазов; Александр Георгиевич Исаев; Юрий Владимирович Якимов; Сергей Валерьевич Юдин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Люксимус"
Filing date: 2020-03-18
Publication date: 2022-06-28

Abstract

FIELD: lighting.

SUBSTANCE: invention relates to lighting equipment, in particular, to lighting units with a cooling apparatus using high-power LEDs. Proposed is a LED light fixture with liquid cooling, comprising a body 1 made of a heat-conducting material filled with a heat removal liquid, a hermetically sealable cover 7 with a hole 8 for pouring a liquid, and a printed circuit board 2 with orientation in the longitudinal direction. The body 1 is made according to the blowing technology, wherein a part of the longitudinal surface thereof is made wave-like in the cross-section 6, the printed circuit board 2 with electronic components located inside the transparent body has through heat removal holes 4.

EFFECT: increased efficiency of heat removal from LEDs due to the increased heat dissipation surface area of the light fixture; simplification of the design of the LED light fixture.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к светотехнике, в частности к световым приборам на мощных светодиодах с устройством охлаждения, предназначенным для уличного, промышленного, бытового, архитектурно-дизайнерского освещения, для применения во взрывоопасной среде, во влажной и/или агрессивной среде.The invention relates to lighting engineering, in particular to high-power light-emitting diode lighting devices with a cooling device, intended for street, industrial, domestic, architectural and design lighting, for use in an explosive environment, in a humid and/or aggressive environment.

Светодиодные осветительные устройства обладают большим сроком службы, высоким уровнем безопасности, компактностью, и еще целым рядом положительных свойств; но у них существуют серьезные проблемы в организации отвода тепла от светодиодов. При использовании мощных светодиодов возникает угроза перегрева светодиодов в процессе эксплуатации, а это приводит к уменьшению срока службы и надежности светильников.LED lighting devices have a long service life, a high level of safety, compactness, and a number of other positive properties; but they have serious problems in organizing heat removal from LEDs. When using high-power LEDs, there is a risk of overheating of the LEDs during operation, and this leads to a decrease in the service life and reliability of the luminaires.

Известен светодиодный светильник с жидкостным охлаждением (патент RU №125300, F21S 15/00), содержащем корпус из теплопроводящего материала, выполненный в виде заполненной диэлектрической жидкостью полой емкости, с установленными снаружи по периметру ребрами, с герметично закрывающимися крышкой и заливным отверстием, тепловыделяющие источники света смонтированы в центре наружной части основания корпуса и закрыты защитным колпаком из стекловидного материала, внутренний объем корпуса разделен на отсеки двумя продольно ориентированными планками из материала с низкой теплопроводностью, установленными с зазорами относительно торцевых стенок корпуса, крышка снабжена ребрами, расположенными под острым углом к продольной оси изделияKnown liquid-cooled LED lamp (patent RU No. 125300, F21S 15/00), containing a body of heat-conducting material, made in the form of a hollow container filled with a dielectric liquid, with fins installed on the outside around the perimeter, with a hermetically sealed lid and filler hole, heat-generating sources lights are mounted in the center of the outer part of the housing base and covered with a protective cap made of vitreous material, the internal volume of the housing is divided into compartments by two longitudinally oriented strips made of a material with low thermal conductivity, installed with gaps relative to the end walls of the housing, the cover is equipped with ribs located at an acute angle to the longitudinal product axes

Отличительной особенностью предлагаемой полезной модели является конструктивное объединение в единую систему охлаждения основания тепловыделяющих элементов, корпуса-радиатора, теплоотводящей жидкости таким образом, что тепло от светодиодов отводится через алюминиевое основание (либо дополнительно через печатную плату), и далее на корпус-радиатор через теплоотводящую жидкость.A distinctive feature of the proposed utility model is the structural integration into a single cooling system of the base of the fuel elements, the radiator housing, the heat-removing liquid in such a way that the heat from the LEDs is removed through the aluminum base (or additionally through the printed circuit board), and then to the heat-sink housing through the heat-removing liquid .

Недостатки известного решения - сложное конструктивное выполнение наружной части корпуса, за счет дополнительной установки пластин оребрения снаружи по периметру корпуса.The disadvantages of the known solution is the complex design of the outer part of the hull, due to the additional installation of finning plates on the outside along the perimeter of the hull.

Технический результат - увеличение эффективности отвода тепла от светодиодов за счет увеличения площади поверхности рассеивания тепла светильника; упрощение конструкции светодиодного светильника.EFFECT: increased efficiency of heat removal from LEDs by increasing the heat dissipation surface area of the luminaire; simplification of the design of the LED lamp.

Технический результат достигается тем, что светодиодный светильник с жидкостным охлаждением, содержащий корпус из теплопроводящего материала, заполненный теплоотводящей жидкостью, герметично закрывающуюся крышку с отверстием для заливания жидкости, печатную плату с ориентацией в продольном направлении, согласно изобретения, корпус выполнен по технологии выдувания, при этом часть его продольной поверхности в поперечном сечении выполнена волнообразной формы, печатная плата с электронными компонентами расположенная внутри прозрачного корпуса, имеет сквозные теплоотводящие отверстия.The technical result is achieved by the fact that a liquid-cooled LED lamp, containing a housing made of a heat-conducting material filled with a heat-removing liquid, a hermetically sealed lid with a hole for pouring liquid, a printed circuit board oriented in the longitudinal direction, according to the invention, the housing is made using blowing technology, while a part of its longitudinal surface in cross section is made in a wave-like shape; a printed circuit board with electronic components located inside a transparent case has through heat-removing holes.

Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 показан общий вид светодиодного светильника с жидкостным охлаждением; на фиг. 2 - поперечное сечение светодиодного светильника.In FIG. 1 shows a general view of a liquid-cooled LED lamp; in fig. 2 - cross section of the LED lamp.

Светодиодный светильник с жидкостным охлаждением содержит прозрачный корпус 1 из теплопроводящего материала (теплопроводящий пластик), выполненный по технологии выдувания, печатная плата 2 с электронными компонентами 3 расположена внутри прозрачного пластикового корпуса 1, с ориентацией в продольном направлении, в печатной плате 2 имеются сквозные теплоотводящие отверстия 4 для эффективной конвекционной циркуляции жидкости, внутреннее пространство 5 корпуса 1 заполнено теплопроводящей (охлаждающей) жидкостью, часть продольной поверхности корпуса 1 в поперечном сечении имеет волнообразную форму 6, корпус герметично закрыт крышкой 7 и снабжен герметично закрываемым отверстием 8 для заливания жидкости.The liquid-cooled LED lamp contains a transparent housing 1 made of heat-conducting material (thermal-conducting plastic) made using blowing technology, a printed circuit board 2 with electronic components 3 is located inside a transparent plastic housing 1, oriented in the longitudinal direction, there are through heat dissipation holes in the printed circuit board 2 4 for efficient convection circulation of the liquid, the inner space 5 of the housing 1 is filled with a heat-conducting (cooling) liquid, part of the longitudinal surface of the housing 1 in cross section has a wave-like shape 6, the housing is hermetically closed by a lid 7 and is provided with a hermetically sealed hole 8 for pouring liquid.

Работа устройства.Device operation.

Особенностью корпуса 1 является специальная его форма, где часть продольной поверхности в поперечном сечении выполнена волнообразной формы 6, тепло-рассеивающая поверхность, которая работает как радиатор. Данное решение позволяет эффективно рассеивать тепло выделяемое светодиодами, форма светильника экономически оправдана тем что при минимальном объеме жидкости достигается большая площадь поверхности рассеивания тепла (поверхность теплообмена с окружающей средой).A feature of the case 1 is its special shape, where part of the longitudinal surface in cross section is made in a wave-like shape 6, a heat-dissipating surface that works as a radiator. This solution allows you to effectively dissipate the heat generated by LEDs, the shape of the luminaire is economically justified by the fact that with a minimum volume of liquid, a large heat dissipation surface area (heat exchange surface with the environment) is achieved.

Все электронные компоненты 3 размещены поверхностным (SMT) монтажом на односторонней печатной плате 2 (без теплопроводящей металлизации). Включение изделия осуществляется в сеть переменного тока 220 вольт без внешних драйверов/блоков питания. Электронная схема на плате производит плавный запуск и осуществляет контроль тока светодиодов, автоматически снижает ток (мощность светодиодов) при повышении температуры внутри изделия выше 85°С.All electronic components 3 are surface-mounted (SMT) on a single-sided printed circuit board 2 (without thermally conductive metallization). The product is connected to a 220 volt AC network without external drivers / power supplies. The electronic circuit on the board performs a soft start and controls the LED current, automatically reduces the current (LED power) when the temperature inside the product rises above 85°C.

Заявляемое техническое решение позволяет реализовать:The proposed technical solution allows to implement:

1. Снизить металлоемкость изделия (отказаться от металлических радиаторов или металлических корпусов выполняющих эту роль).1. Reduce the metal consumption of the product (refuse metal radiators or metal cases that perform this role).

2. Обеспечить температуру эксплуатации изделия в диапазоне -70…+40С2. Ensure the operating temperature of the product in the range of -70…+40С

3. Обеспечить пыле-влаго защиту на уровне IP68.3. Provide dust and moisture protection at the level of IP68.

4. Получить высокий уровень виброзащиты.4. Get a high level of vibration protection.

5. Осуществить тепловой режим светодиодов внутри изделия с температурой не выше 85С на уровне светодиодов при температуре окружающей среды +40С.5. To carry out the thermal regime of the LEDs inside the product with a temperature not exceeding 85C at the level of the LEDs at an ambient temperature of +40C.

6. Увеличить электробезопасность.6. Increase electrical safety.

7. Увеличить пожаробезопасность.7. Increase fire safety.

8. Реализовать взрывобезопасное исполнение.8. Implement explosion-proof design.

9. Реализовать полный срок службы изделия на уровне 80% от заявленного значения для полупроводниковых светодиодов.9. Realize a full product life of 80% of the declared value for solid state LEDs.

10 Снизить затраты на производство в 5 раз по сравнению с классическими решениями.10 Reduce production costs by 5 times compared to classic solutions.

Claims

A liquid-cooled LED luminaire, comprising a body made of a heat-conducting material filled with a heat-removing liquid, a hermetically sealed cover with a hole for pouring liquid, a printed circuit board oriented in the longitudinal direction, characterized in that the body is made using blowing technology, while part of its longitudinal surface is in the cross section is made of a wave-like shape, the printed circuit board with electronic components, located inside the transparent case, has through heat dissipation holes.