RU95795U1

RU95795U1 - LED LIGHTING DEVICE

Info

Publication number: RU95795U1
Application number: RU2009143424/22U
Authority: RU
Inventors: Валерий Николаевич Стожок; Александр Иванович Загуляев
Original assignee: Валерий Николаевич Стожок; Александр Иванович Загуляев
Priority date: 2008-12-08
Filing date: 2009-11-23
Publication date: 2010-07-10
Also published as: UA40882U

Abstract

Светодиодное осветительное устройство предназначено для уличного, промышленного и бытового освещения. Теплопроводный корпус (1) устройства соединен с обеспечением теплового контакта с монтажной панелью (2), выполненной из теплопроводного материала, на которой размещены светодиоды (3). Корпус (1) выполнен в виде трубы с продольными или поперечными ребрами (4), снабженной торцевой крышкой (5). Корпус (1) может быть соединен с монтажной панелью (2) и торцевой крышкой (5) герметично и выполнен в виде термосифона или тепловой трубы. За счет конструктивного выполнения повышается эффективность теплоотвода от мощных светодиодов, что исключает их перегрев и повышает срок службы и мощность осветительного устройства. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. LED lighting device is designed for street, industrial and domestic lighting. The heat-conducting body (1) of the device is connected to provide thermal contact with the mounting panel (2) made of heat-conducting material on which the LEDs (3) are placed. The housing (1) is made in the form of a pipe with longitudinal or transverse ribs (4), equipped with an end cap (5). The housing (1) can be connected to the mounting plate (2) and the end cover (5) hermetically and made in the form of a thermosiphon or heat pipe. Due to the design, the efficiency of heat removal from high-power LEDs is increased, which eliminates their overheating and increases the service life and power of the lighting device. 2 s.p. f-ly, 3 ill.

Description

Полезная модель относится к области светотехники, в частности к светодиодным осветительным устройствам, и может быть использована для уличного, промышленного и бытового освещения.The utility model relates to the field of lighting, in particular to LED lighting devices, and can be used for street, industrial and domestic lighting.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к заявляемому устройству является светодиодное осветительное устройство (см. патент Украины на полезную модель №20536 от 18.09.2006 г., М.кл.⁷ F21L 4/00, опубл. 15.01.2007 г.), содержащее светодиоды, размещенные на монтажной панели, выполненной из теплопроводного материала, соединенной с теплопроводным корпусом с обеспечением теплового контакта.The closest in technical essence and the achieved technical result to the claimed device is a LED lighting device (see Ukraine patent for utility model No. 20536 of 09/18/2006, Mcl ⁷ F21L 4/00, published on January 15, 2007 ) containing LEDs located on a mounting plate made of a heat-conducting material connected to a heat-conducting body to provide thermal contact.

В известном устройстве монтажная панель, на которой размещены светодиоды, выполнена из алмазной керамики и одновременно является теплоотводом, связанным болтовым соединением с корпусом осветительного устройства, выполненным в виде листа алюминия.In the known device, the mounting panel on which the LEDs are located is made of diamond ceramic and at the same time is a heat sink connected by a bolt connection to the housing of the lighting device, made in the form of an aluminum sheet.

За счет выполнения монтажной панели из материала с высокой теплопроводностью в устройстве обеспечивается эффективное и равномерное теплоотведение от светодиодов, однако только в случае использования светодиодов небольшой мощности. Это определяет использование известного осветительного устройства для жилого коммунального освещения (лестничные клетки, лифты, указатели зданий и улиц, пожарные гидранты и прочее), поскольку создаваемой освещенности недостаточно для уличного и промышленного освещения.Due to the installation panel made of a material with high thermal conductivity, the device provides efficient and uniform heat removal from the LEDs, however, only in the case of using small power LEDs. This determines the use of a well-known lighting device for residential communal lighting (stairwells, elevators, signs for buildings and streets, fire hydrants, etc.), since the created illumination is insufficient for street and industrial lighting.

При использовании светодиодов с мощностью от 1 вт до 5 вт для использования известного осветительного устройства для уличного и промышленного освещения не обеспечивается эффективное теплоотведение от светодиодов, что приводит к их перегреву во время работы и выходу из строя.When using LEDs with a power of 1 W to 5 W for using the known lighting device for street and industrial lighting, efficient heat removal from the LEDs is not provided, which leads to their overheating during operation and failure.

В основу полезной модели поставлена задача усовершенствования светодиодного осветительного устройства, в котором за счет нового выполнения известных элементов обеспечивается повышение эффективности теплоотведения от мощных светодиодов, за счет чего исключается их перегрев и повышается срок службы и мощность осветительного устройства.The utility model is based on the task of improving the LED lighting device, in which, due to the new implementation of the known elements, the heat removal from high-power LEDs is improved, which eliminates overheating and increases the service life and power of the lighting device.

Поставленная задача решается тем, что в известном светодиодном осветительном устройстве, содержащем светодиоды, размещенные на монтажной панели, выполненной из теплопроводного материала, соединенной с теплопроводным корпусом с обеспечением теплового контакта, новым, в соответствии с заявляемым техническим решением, является то, что корпус выполнен в виде трубы с продольным или поперечным оребрением, снабженной торцевой крышкой.The problem is solved in that in the known LED lighting device containing LEDs placed on a mounting plate made of a heat-conducting material connected to a heat-conducting body to provide thermal contact, a new one, in accordance with the claimed technical solution, is that the body is made in in the form of a pipe with longitudinal or transverse fins, equipped with an end cap.

Новым является также то, что корпус соединен с монтажной панелью и торцевой крышкой герметично и выполнен в виде термосифона.Also new is the fact that the housing is sealed to the mounting plate and end cover and is made in the form of a thermosiphon.

Новым является также то, что корпус соединен с монтажной панелью и торцевой крышкой герметично и выполнен в виде тепловой трубы.Also new is the fact that the housing is sealed to the mounting plate and end cover and is made in the form of a heat pipe.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемой полезной модели и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.A causal relationship between the totality of the essential features of the claimed utility model and the technical result achieved is as follows.

Новое конструктивное выполнение светодиодного осветительного устройства, а именно выполнение корпуса в виде трубы с продольным или поперечным оребрением, снабженной торцевой крышкой, в совокупности с известными признаками полезной модели обеспечивает повышение эффективности теплоотведения от мощных светодиодов, что исключает перегрев светодиодов и повышает срок службы и мощность осветительного устройства.A new design of the LED lighting device, namely, the housing in the form of a pipe with longitudinal or transverse fins equipped with an end cap, in combination with the known features of the utility model, improves the heat removal efficiency from powerful LEDs, which eliminates overheating of the LEDs and increases the life and power of the lighting devices.

За счет соединения монтажной панели, выполненной из теплопроводного материала, на которой размещены светодиоды, с теплопроводным корпусом с обеспечением теплового контакта происходит отвод тепла от светодиодов и передача его на корпус. Выполнение корпуса в виде трубы с продольным или поперечным оребрением (в зависимости от расположения осветительного устройства в пространстве при эксплуатации) обеспечивает эффективный теплоотвод за счет увеличения площади поверхности корпуса и рассеивание тепла, поскольку вокруг ребер корпуса происходит постоянная циркуляция воздушных потоков вследствие градиента температур. Повышение эффективности теплоотведения от светодиодов исключает их перегрев и повышает срок службы осветительного устройства, а также позволяет повысить мощность осветительного устройства за счет использования сверхмощных светодиодов.By connecting the mounting plate made of a heat-conducting material on which the LEDs are placed, with a heat-conducting body with providing thermal contact, heat is removed from the LEDs and transferred to the case. The implementation of the housing in the form of a pipe with longitudinal or transverse fins (depending on the location of the lighting device in space during operation) provides efficient heat dissipation by increasing the surface area of the housing and heat dissipation, because around the edges of the housing there is a constant circulation of air flow due to the temperature gradient. Improving the efficiency of heat removal from the LEDs eliminates their overheating and increases the life of the lighting device, and also allows you to increase the power of the lighting device through the use of heavy-duty LEDs.

Герметичное соединение корпуса осветительного устройства с монтажной панелью и торцевой крышкой обеспечивает возможность выполнения корпуса осветительного устройства в виде термосифона, что также обеспечивает повышение эффективности теплоотведения от светодиодов и, тем самым, исключает перегрев светодиодов и повышает срок службы и мощность осветительного устройства.The hermetic connection of the housing of the lighting device with the mounting panel and end cover provides the ability to make the housing of the lighting device in the form of a thermosyphon, which also improves the efficiency of heat removal from the LEDs and, thereby, eliminates overheating of the LEDs and increases the service life and power of the lighting device.

Термосифон представляет собой вакуумированную трубу, содержащую небольшое количество рабочей жидкости, в котором:A thermosiphon is an evacuated tube containing a small amount of working fluid, in which:

- корпус-труба с продольным оребрением на внешней поверхности;- pipe body with longitudinal fins on the outer surface;

- монтажная панель с размещенными на ней светодиодами, герметично соединенная с корпусом, - нижний нагреваемый конец термосифона;- a mounting plate with LEDs placed on it, hermetically connected to the housing, - the lower heated end of the thermosiphon;

- торцевая крышка, герметично соединенная с корпусом, - холодный конец термосифона.- end cap hermetically connected to the housing; - cold end of the thermosiphon.

Осветительное устройство такой конструкции предназначено для эксплуатации при вертикальном расположении устройства в пространстве, т.е. монтажная панель с размещенными на ней светодиодами должна быть направлена вниз.A lighting device of this design is intended for operation in a vertical arrangement of the device in space, i.e. the mounting plate with the LEDs placed on it should face down.

При работе такого осветительного устройства нижний конец термосифона (монтажная панель с размещенными на ней светодиодами) нагревается, что вызывает испарение рабочей жидкости и движение пара к холодному концу термосифона (торцевая крышка корпуса), где пар конденсируется. Конденсат под действием гравитационных сил возвращается к монтажной панели. Так как скрытая теплота парообразования велика, то даже при очень малой разности температур между концами термосифона он может передавать значительное количество теплоты, что позволяет при эксплуатации осветительного устройства стабилизировать температуру монтажной панели на уровне, не превышающем температуру кипения рабочей жидкости в вакууме. Таким образом, выполнение корпуса, герметично соединенного с монтажной панелью и торцевой крышкой, в виде термосифона обеспечивает высокую эффективную теплопроводность, а за счет выполнения корпуса с продольным оребрением на внешней поверхности корпуса обеспечивается интенсивное рассеивание тепла, поскольку вокруг ребер корпуса происходит постоянная циркуляция воздушных потоков вследствие градиента температур, что исключает перегрев светодиодов и повышает срок службы и мощность осветительного устройства.During the operation of such a lighting device, the lower end of the thermosiphon (mounting plate with LEDs placed on it) is heated, which causes evaporation of the working fluid and the movement of steam to the cold end of the thermosiphon (end cover of the housing), where the vapor condenses. Condensate under the influence of gravitational forces returns to the mounting plate. Since the latent heat of vaporization is high, even with a very small temperature difference between the ends of the thermosyphon, it can transfer a significant amount of heat, which allows the installation panel to stabilize the temperature of the mounting panel at a level not exceeding the boiling point of the working fluid in vacuum. Thus, the implementation of the housing, hermetically connected to the mounting plate and the end cover, in the form of a thermosiphon provides high effective thermal conductivity, and due to the implementation of the housing with longitudinal fins on the outer surface of the housing, intense heat dissipation is provided, since around the edges of the housing there is a constant circulation of air flows due to temperature gradient, which eliminates overheating of the LEDs and increases the service life and power of the lighting device.

Герметичное соединение корпуса осветительного устройства с монтажной панелью и торцевой крышкой обеспечивает возможность выполнения корпуса осветительного устройства в виде тепловой трубы, что также обеспечивает повышение эффективности теплоотведения от светодиодов и, тем самым, исключает перегрев светодиодов и повышает срок службы и мощность осветительного устройства.The tight connection of the housing of the lighting device with the mounting panel and end cover provides the ability to make the housing of the lighting device in the form of a heat pipe, which also improves the efficiency of heat removal from the LEDs and thereby eliminates overheating of the LEDs and increases the life and power of the lighting device.

Тепловая труба по конструкции аналогична термосифону, т.е. также представляет собой вакуумированную трубу, содержащую небольшое количество рабочей жидкости, в которой:The heat pipe is similar in design to a thermosiphon, i.e. also represents a vacuum tube containing a small amount of working fluid, in which:

- корпус-труба с продольным или поперечным оребрением на внешней поверхности;- pipe body with longitudinal or transverse finning on the outer surface;

- монтажная панель с размещенными на ней светодиодами, герметично соединенная с корпусом, - нагреваемый конец тепловой трубы (участок испарения);- a mounting plate with LEDs placed on it, hermetically connected to the housing, - the heated end of the heat pipe (evaporation section);

- торцевая крышка, герметично соединенная с корпусом, - холодный конец тепловой трубы (участок конденсации).- end cap hermetically connected to the body, - cold end of the heat pipe (condensation section).

Но, в отличие от термосифона, конденсат, образующийся на участке конденсации, возвращается на участок испарения не под действием гравитационных сил, а под действием капиллярных сил, для чего в тепловой трубе на внутренней стенке укреплен фитиль, сделанный, например, с нескольких слоев тонкой сетки. Возвращение конденсата на участок испарения в тепловой трубе может осуществляться и другими способами, например под действием центробежной силы.But, unlike the thermosiphon, the condensate formed in the condensation section does not return to the evaporation section under the influence of gravitational forces, but under the influence of capillary forces, for which a wick is made in the heat pipe on the inner wall, made, for example, from several layers of a thin mesh . The return of condensate to the evaporation section in the heat pipe can be carried out in other ways, for example, under the action of centrifugal force.

Осветительное устройство такой конструкции предназначено для эксплуатации как при вертикальном расположении устройства в пространстве (в этом случае гравитационные силы будут действовать в одном направлении с капиллярными), так и при горизонтальном или наклонном расположении устройства в пространстве.A lighting device of this design is intended for operation both with a vertical arrangement of the device in space (in this case, gravitational forces will act in the same direction as the capillary forces), and with a horizontal or inclined arrangement of the device in space.

Таким образом, выполнение корпуса, герметично соединенного с монтажной панелью и торцевой крышкой, в виде тепловой трубы обеспечивает высокую эффективную теплопроводность, а за счет выполнения корпуса с продольным или поперечным оребрением на внешней поверхности корпуса обеспечивается интенсивное рассеивание тепла, поскольку вокруг ребер корпуса происходит постоянная циркуляция воздушных потоков вследствие градиента температур, что исключает перегрев светодиодов и повышает срок службы и мощность осветительного устройства.Thus, the implementation of the housing, hermetically connected to the mounting plate and the end cover, in the form of a heat pipe provides high effective thermal conductivity, and due to the design of the housing with longitudinal or transverse fins on the outer surface of the housing, intense heat dissipation is provided, since there is constant circulation around the edges of the housing air flow due to the temperature gradient, which eliminates overheating of the LEDs and increases the service life and power of the lighting device.

Сущность заявляемой полезной модели объясняется чертежами, где изображены:The essence of the claimed utility model is explained by the drawings, which show:

- на фиг.1 - осветительное устройство, корпус которого выполнен в виде трубы с продольным оребрением;- figure 1 - lighting device, the housing of which is made in the form of a pipe with longitudinal fins;

- на фиг.2 - корпус осветительного устройства с продольным оребрением (вид сверху без торцевой крышки);- figure 2 - the housing of the lighting device with a longitudinal finning (top view without end cap);

- на фиг.3 - осветительное устройство, корпус которого выполнен в виде трубы с поперечным оребрением.- figure 3 is a lighting device, the housing of which is made in the form of a pipe with a transverse finning.

Заявленное светодиодное осветительное устройство содержит теплопроводный корпус 1, например из алюминия марки АД-31, соединенный с монтажной панелью 2, выполненной из теплопроводного материала, например, из алюминиевого сплава. На монтажной панели 2 размещены мощные светодиоды 3, например светодиоды фирмы «Edisson-Opto» мощностью 3 Вт (19 штук). Корпус 1 выполнен в виде трубы с продольными (см. фиг.1, 2) или поперечными (см. фиг.3) ребрами 4, снабженной торцевой крышкой 5. Корпус 1 соединен с монтажной панелью 2 с обеспечением теплового контакта. Это может быть болтовое или нарезное соединения или соединение сваркой.The claimed LED lighting device comprises a heat-conducting body 1, for example of aluminum of the grade AD-31, connected to a mounting plate 2 made of heat-conducting material, for example, of an aluminum alloy. On the mounting panel 2 there are placed powerful LEDs 3, for example, 3 W Edisson-Opto LEDs (19 units). The housing 1 is made in the form of a pipe with longitudinal (see Fig. 1, 2) or transverse (see Fig. 3) ribs 4 provided with an end cover 5. The housing 1 is connected to the mounting panel 2 with thermal contact. This can be a bolted or threaded connection or a welded connection.

Корпус 1 может быть соединен с монтажной панелью 2 и торцевой крышкой 5 герметично (сваркой) и выполнен в виде термосифона, т.е. в виде вакуумированной трубы, содержащей небольшое количество рабочей жидкости. В качестве рабочей жидкости могут быть использованы, например, дистиллированная вода, ацетон, фреон. Такое осветительное устройство предназначено для вертикального размещения в пространстве монтажной панелью вниз при эксплуатации (см. фиг.1, 2).The housing 1 can be connected to the mounting plate 2 and the end cover 5 hermetically (by welding) and is made in the form of a thermosiphon, i.e. in the form of a vacuum tube containing a small amount of working fluid. As the working fluid can be used, for example, distilled water, acetone, freon. Such a lighting device is designed for vertical placement in space with the mounting panel down during operation (see figures 1, 2).

Корпус 1 может быть соединен с монтажной панелью 2 и торцевой крышкой 5 герметично (сваркой) и выполнены в виде тепловой трубы, т.е. в виде вакуумированной трубы, содержащей небольшое количество рабочей жидкости и элемент, обеспечивающий возвращение конденсата к монтажной панели 2 под действием, например, капиллярных сил (на фигурах не показан). Такое осветительное устройство предназначено как для вертикального размещения в пространстве монтажной панелью 2 вниз, так и для горизонтального или наклонного расположения при эксплуатации.The housing 1 can be connected to the mounting plate 2 and the end cover 5 hermetically (by welding) and made in the form of a heat pipe, i.e. in the form of a vacuum pipe containing a small amount of working fluid and an element that ensures the return of condensate to the mounting panel 2 under the action of, for example, capillary forces (not shown in the figures). Such a lighting device is designed both for vertical placement in space with the mounting panel 2 down, and for horizontal or inclined location during operation.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При работе осветительного устройства тепло, выделяющееся от светодиодов 3, по монтажной панели 2, выполненной из теплопроводного материала, передается на теплопроводный корпус 1, с которым монтажная панель 2 соединена с обеспечением теплового контакта. Выполнение корпуса 1 в виде трубы с продольными (фиг.1, 2) или поперечными (фиг.3) ребрами 4 обеспечивает эффективный теплоотвод от монтажной панели 2 за счет увеличения площади поверхности корпуса 1 и рассеивание тепла, поскольку вокруг ребер 4 корпуса 1 происходит постоянная циркуляция воздушных потоков вследствие градиента температур.When the lighting device is in operation, the heat released from the LEDs 3 is transferred through a mounting plate 2 made of heat-conducting material to a heat-conducting housing 1, with which the mounting panel 2 is connected to provide thermal contact. The execution of the housing 1 in the form of a pipe with longitudinal (figure 1, 2) or transverse (figure 3) ribs 4 provides efficient heat removal from the mounting panel 2 by increasing the surface area of the housing 1 and heat dissipation, since around the ribs 4 of the housing 1 there is a constant air circulation due to temperature gradient.

Дополнительное повышение эффективности теплоотведения от светодиодов 3 достигается при выполнении корпуса 1, герметично соединенного с монтажной панелью 2 и торцевой крышкой 5, в виде термосифона или в виде тепловой трубы.An additional increase in the efficiency of heat removal from the LEDs 3 is achieved when the housing 1 is sealed to the mounting panel 2 and the end cover 5, in the form of a thermosiphon or in the form of a heat pipe.

При работе такого осветительного устройства монтажная панель 2 с размещенными на ней светодиодами 3 нагревается, что вызывает испарение рабочей жидкости и движение пара к холодному концу термосифона или тепловой трубы (торцевая крышка 5 корпуса 1), где пар конденсируется. Конденсат под действием гравитационных сил (в термосифоне) или капиллярных сил (в тепловой трубе) возвращается к монтажной панели 2. Такая конструкция осветительного устройства обеспечивает высокую эффективную теплопроводность, а за счет выполнения корпуса 1 с продольными или поперечными ребрами 4 на внешней поверхности корпуса 1 происходит эффективный теплоотвод и интенсивное рассеивание тепла, что исключает перегрев светодиодов и повышает срок службы и мощность осветительного устройства за счет использования сверхмощных светодиодов.During the operation of such a lighting device, the mounting plate 2 with the LEDs 3 placed on it heats up, which causes the working fluid to evaporate and steam to move to the cold end of the thermosiphon or heat pipe (end cover 5 of housing 1), where the steam condenses. Condensate under the influence of gravitational forces (in a thermosyphon) or capillary forces (in a heat pipe) returns to the mounting panel 2. This design of the lighting device provides high effective thermal conductivity, and due to the execution of the housing 1 with longitudinal or transverse ribs 4 on the outer surface of the housing 1 occurs efficient heat dissipation and intense heat dissipation, which eliminates overheating of the LEDs and increases the life and power of the lighting device through the use of heavy-duty LEDs .

Таким образом, заявленное осветительное устройство обеспечивает повышение эффективности теплоотведения от светодиодов, что исключает их перегрев и повышает срок службы осветительного устройства, а также позволяет повысить мощность осветительного устройства за счет использования сверхмощных светодиодов и существенно расширить сферу использования осветительного устройства.Thus, the claimed lighting device provides an increase in the efficiency of heat removal from the LEDs, which eliminates their overheating and increases the life of the lighting device, and also allows you to increase the power of the lighting device through the use of heavy-duty LEDs and significantly expand the scope of use of the lighting device.

Claims

1. An LED lighting device comprising LEDs mounted on a mounting plate made of heat-conducting material connected to a heat-conducting body to provide thermal contact, characterized in that the body is made in the form of a pipe with a longitudinal or transverse finning provided with an end cover.

2. The LED lighting device according to claim 1, characterized in that the housing is sealed to the mounting panel and end cover and is made in the form of a thermosiphon.

3. The LED lighting device according to claim 1, characterized in that the housing is sealed to the mounting panel and end cover and is made in the form of a heat pipe.