RU238330U1 - Светодиодный светильник с быстросъемным драйвером на резьбовом соединении - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области светотехники, а именно к конструкциям светодиодных светильников, и предназначена для обеспечения их повышенной ремонтопригодности и надежности, в частности за счет усовершенствованного способа монтажа и обслуживания источника питания. Полезная модель может быть использована для стационарного наружного и промышленного освещения, где предъявляются высокие требования к мощности, надежности, устойчивости к внешним воздействиям и, что особенно важно, к простоте и скорости обслуживания и ремонта светильников. Технический результат полезной модели - значительное повышение ремонтопригодности светильника за счет возможности быстрой замены драйвера без демонтажа всего светильника с опоры, обеспечение надежного теплового контакта драйвера с корпусом для эффективного отвода выделяемого тепла, улучшение условий охлаждения драйвера за счет применения теплопроводного компаунда и передачи тепла на корпус, а также повышение общей надежности и срока службы изделия за счет герметизации драйвера и упрощения процедуры его обслуживания. 5 ил.

Description

Полезная модель относится к области светотехники, а именно к конструкциям светодиодных светильников, и предназначена для обеспечения их повышенной ремонтопригодности и надежности, в частности за счет усовершенствованного способа монтажа и обслуживания источника питания.

Полезная модель может быть использована для стационарного наружного и промышленного освещения, где предъявляются высокие требования к мощности, надежности, устойчивости к внешним воздействиям и, что особенно важно, к простоте и скорости обслуживания и ремонта светильников.

Необходимость разработки вызвана актуальной проблемой низкой надежности и высокой частоты отказов драйверов (источников питания) в современных светодиодных светильниках. Драйверы, подверженные перегреву из-за неэффективного теплоотвода, воздействию влаги и пыли, скачкам напряжения в питающей сети и электротермическим нагрузкам, статистически выходят из строя значительно чаще, чем сами светодиодные модули, приводя к длительным простоям освещения и высоким затратам на обслуживание.

Известны различные конструкции светодиодных светильников для уличного и промышленного освещения, в которых драйвер (источник питания) интегрирован в корпус светильника, но такие конструкции обладают рядом существенных недостатков, а именно:

1. Низкая ремонтопригодность. При выходе из строя драйвера, который часто выполнен как неразборный узел, залитый компаундом и жестко закрепленный внутри корпуса, требуется демонтаж всего светильника с опоры и его последующая сложная разборка в мастерских или полная замена, что приводит к значительным временным и трудовым затратам, длительному простою освещения на объекте.

2. Проблемы теплоотвода от драйвера. В существующих конструкциях драйвер, установленный внутри корпуса, часто имеет недостаточный или неоптимизированный тепловой контакт с теплоотводящими элементами светильника (такими как алюминиевый корпус), что приводит к его перегреву, снижению эффективности, надежности и сокращению срока службы, особенно в мощных моделях.

3. Отсутствие быстросъемности. Даже в случаях, когда драйвер теоретически съемный, его замена обычно требует использования инструмента (отверток, гаечных ключей), отсоединения проводов через клеммные колодки или разъемы, что является трудоемкой операцией, занимающей несколько минут и требующей определенной квалификации персонала, что неприемлемо для оперативного ремонта в труднодоступных местах или в неблагоприятных погодных условиях.

4. Сложность обеспечения надежного контакта и герметизации: Конструкции с разъемными соединениями драйвера могут иметь ненадежные электрические контакты, подверженные окислению или ослаблению, а также сложности в обеспечении требуемой степени защиты (IP) от влаги и пыли в месте соединения после многократных замен.

5. Неоптимальное использование пространства и теплового потенциала корпуса. Традиционное размещение драйвера не всегда обеспечивает максимально эффективную передачу тепла от его компонентов к основному теплоотводящему элементу - корпусу светильника.

Все эти недостатки известных решений препятствуют повышению эксплуатационной надежности, ремонтопригодности и снижению затрат на обслуживание светодиодных светильников, особенно в масштабных системах уличного и промышленного освещения.

Из уровня техники известны различные конструкции светодиодных светильников с заявляемым техническим результатом, заключающемся в упрощении конструкции, повышении уровня ремонтопригодности и обслуживания.

Известен светодиодный светильник [см. патент №JP 3213005 U (Япония) от 12.10.2017 г., МПК F21V 17/08 (2006/01), F21Y 115/10 (2016.01)]. Настоящее изобретение относится к области освещения, а точнее к светодиодным осветительным приборам. Техническая проблема, которую призвано решить данное изобретение, заключается в создании светодиодного осветительного прибора, который легко разбирается и ремонтируется, имеет длительный срок службы, не загрязняется, обладает высокой светоотдачей, не мерцает, обеспечивает хорошее распределение света и т.д.

Хотя конструкция известного светодиодного светильника и не предусматривает его применение в уличных условиях и условиях промышленности, но существенными недостатками известного решения являются:

1. Модульность драйвера и низкая скорость замены. В известном техническом решении драйвер жестко закреплен внутри корпуса. Для замены требуется демонтаж светильника с опоры, открытие корпуса (снятие винтов/защелок), а также отсоединение проводов вручную. Для замены требуется использование инструмента и многоступенчатых операций.

2. Неэффективный теплоотвод от драйвера. Охлаждение обеспечивается пассивной вентиляцией: отверстиями в корпусе, а также естественной конвекцией воздуха (без теплопроводных материалов). Драйвер изолирован от основного корпуса (размещен в общем пространстве с LED-модулями).

Известна конструкция светодиодных фонарей для уличного освещения [см. патент Корейского ведомства интеллектуальной собственности №KR 20090026412 А от 13 марта 2009 г., МПК F21C 13/10 (2006.01), F21C 2/00 (2006.01)]. Изобретение относится к светодиодной лампе для уличного фонаря, а точнее к источнику света на основе светодиодов (LED), который крепится сбоку и спереди к раме для крепления печатной платы, чтобы увеличить боковую шероховатость и максимально расширить угол излучения. Благодаря прямоугольной конструкции рамы для крепления печатной платы тепло, выделяемое светодиодами, может отводиться с помощью воздушного охлаждения. Печатная плата для источников света на основе светодиодов расположена с каждой стороны рамы на правой боковой поверхности. Благодаря креплению и установке с помощью фиксирующего элемента в фиксирующем отверстии конструкция является экономичной и производительной, поскольку в случае неисправности светодиода требуется заменить только одну поверхность, а схема подключения светодиодного источника света выполнена последовательно и параллельно, что позволяет поддерживать постоянную освещенность в зависимости от силы тока, снижая энергопотребление по сравнению с обычными квадратными или круглыми кабелями для уличных фонарей. Настоящее изобретение относится к светодиодной лампе для уличного фонаря, которая отличается высокой совместимостью, поскольку может использоваться без деформации.

Однако существенными недостатками известного изобретения являются:

1. Отсутствие модульности и быстросъемности драйвера. В известном решении драйвер не упоминается как отдельный компонент. Источник питания размещен внутри опоры (столба), а не в корпусе светильника. Это означает, что для замены драйвера требуется демонтаж всего светильника с опоры и разборка столба, а также что нет возможности оперативной замены в «полевых» условиях - процесс занимает минуты/часы, а не секунды.

2. Сложность обслуживания светодиодных модулей. Светодиодные платы (поз. 50) крепятся к раме (поз. 40) болтами (поз. 81) через фиксирующие отверстия (поз. 80). Для замены даже одной платы необходимо открутить крепеж, отсоединить провода вручную и установить новую плату, а также повторно подключить ее.

3. Низкая ремонтопригодность. Конструкция предполагает замену отдельных светодиодных плат, но не драйвера. При выходе драйвера из строя требуется доступ к внутренней части опоры; необходим инструмент для демонтажа проводки, а весь процесс требует высокой квалификации персонала.

Известна модульная сборка крупногабаритной светодиодной лампы [см. патент US 20080080188 А1 (США) от 03.04.2008 г., МПК G03B 5/02 (2006.01)]. Настоящее изобретение относится к модульной сборке крупногабаритной светодиодной лампы, в частности к модульной сборке крупногабаритной светодиодной лампы, при которой значительно упрощается сборка каждого светодиодного модуля с корпусом. Модульная сборка для крупногабаритной светодиодной лампы включает в себя корпус, крышку, светопропускающее зеркало и множество светодиодных модулей. Внутренняя часть корпуса выполнена с разделительной пластиной. На разделительной пластине имеется множество сквозных желобков. Крышка закрывает корпус и соединяется с ним, а на ней имеются вентиляционные желобки, сообщающиеся с наружным воздухом. Кроме того, светопропускающее зеркало герметично соединено с нижней частью корпуса. Светодиодный модуль состоит из корпуса и набора светодиодных ламп, подключенных к корпусу. Корпус герметично соединен с отдельными желобами разделительной пластины. Между корпусом, светопропускающим зеркалом и корпусом модуля образуется герметичное пространство. Набор светодиодных ламп размещается в этом пространстве и освещает светопропускающее зеркало. Благодаря такому расположению процесс сборки каждого светодиодного модуля и соответствующего корпуса значительно упрощается. Эффект - простота и удобство ремонта каждого поврежденного светодиодного модуля.

Известное техническое решение нацелено на упрощения процесса сборки и обслуживания крупногабаритных светодиодных светильников, однако при его реализации могут проявляться следующие недостатки:

1. Модульность драйвера и скорость замены. В известном решении драйвер не является отдельным модулем. Описание и чертежи (рис. 2, 4, 6) показывают, что электронные компоненты интегрированы в общую конструкцию. Замена возможна только для LED-модулей (поз. 40), но не для источника питания. Для этого требуется демонтаж светильника с опоры (рис. 6, поз. 8), откручивание болтов (поз. 411, п. [0021]), а также отсоединение тепловых трубок (поз. 432) и проводки.

2. Герметизация обеспечивается только для LED-модулей (через прокладки 44, п. [0023]). Драйвер не изолирован - упоминается общая фраза «sealed space» (п. [0018]), но без спецификации IP.

3. Сложность обслуживания драйвера. Для доступа к электронике требуется полная разборка светильника.

4. Уязвимость к влаге. Вентиляционные отверстия снижают пылезащиту, а также влагозащиту.

5. Отсутствие стандартизации. Нет унификации драйвера как сменного элемента.

Известен близкий по технической сущности к заявляемой полезной модели светильник светодиодный консольный [см. патент РФ на изобретение №2794166 С1 от 12.04.2023 г., МПК F21S 2/00 (2006.01)], выбранный в качестве аналога. Изобретение относится к области светотехники, а именно к светодиодным осветительным устройствам для неподвижной установки на консоль. Светильник содержит корпус из листового металла, выполненный в форме прямоугольного короба, кронштейн для установки светильника, драйвер и средство защиты светодиодов от внешних воздействий. Корпус сверху закрыт быстросъемной пластиковой крышкой. Крепление светодиодного модуля выполнено с внешней стороны основания короба корпуса совместно со средством защиты светодиодов от внешних воздействий по боковым стенкам короба. Драйвер оснащен быстросъемными разъемами и размещен в электротехнической коробке, скрепленной с корпусом внутри короба посредством плоской металлической планки с зазором между основанием короба и пластиной. Средство защиты, являющееся одновременно средством рассеяния света, выполнено в виде светопрозрачного монолитного экрана с линзами, закрывающего минимум один светодиодный модуль, с организацией независимой герметизации светоиспускающей зоны печатной платы светодиодного модуля и зоны контактов подключения платы. Кронштейн выполнен из металлического профиля в форме трубчатого элемента, по бокам которого выполнены Т-образные пазы крепления к боковым стенкам корпуса, объединенными плоской полкой с разрывом трубчатого контура в зоне пазов, с возможностью поворота и фиксации, а снизу которого имеется Т-образный паз фиксации светильника на консоль.

Недостатками известного изобретения являются:

1. Слабая ремонтопригодность драйвера. В известном изобретении драйвер размещен в электротехнической коробке с быстросъемными разъемами, но для замены требуется снять пластиковую крышку светильника (позиция 6), затем открыть крышку коробки драйвера (позиция 9).

2. Неэффективный теплоотвод от драйвера. В известном решении драйвер изолирован от корпуса воздушным зазором (через планку 11) и охлаждается пассивной вентиляцией (отверстия 16-17 в крышке), что не обеспечивает прямой теплопередачи к корпусу.

3. Уязвимость герметизации и ограниченная защита драйвера. Герметизация зоны контактов платы требует ручной заливки герметика через отверстие 22 (позиция 27), что трудоемко, а также может повлечь риск возникновения ошибок при сборке.

Известен наиболее близкий по технической сущности светильник светодиодный [см. патент РФ на полезную модель №188205 U1 от 03.04.2019 г., МПК F21S 13/10 (2006.01)], выбранный в качестве прототипа. Полезная модель относится к области светотехники, в частности, к долговечным осветительным устройствам с использованием полупроводниковых устройств (светодиодов), и может быть использована в качестве стационарного светильника уличного освещения. Технический результат заключается -в упрощении сборки/разборки, монтажа/демонтажа светильника светодиодного. Светильник содержит корпус, светооптический блок, печатную плату со светодиодными модулями, драйвер, защитный экран, монтажные элементы, узел крепления к столбу. На корпусе установлены фиксирующая и откидная крышки. Фиксирующая крышка жестко соединена с корпусом и содержит проем для светоизлучающей поверхности светооптического блока. Откидная крышка соединена с фиксирующей крышкой посредством шарнирного соединения с возможностью ее откидывания от корпуса, при этом выполнена с возможностью сцепления с корпусом посредством защелкивающегося замкового крепления.

Недостатками известного решения являются:

1. Низкая скорость замены драйвера. Замена требует открытия защелки, откидывания крышки, отсоединения разъемов («вилка-розетка»), откручивания 4 винтов крепления драйвера.

2. Неэффективный теплоотвод от драйвера. Драйвер установлен на металлической подложке, но у него отсутствует прямой контакт с корпусом светильника; отсутствует теплопроводный компаунд; теплоотвод происходит через воздушный зазор, что может повлечь риск перегрева, особенно для мощных моделей (50-150 Вт).

3. Уязвимость герметизации драйвера. В известно решении драйвер помещен в «герметичный отсек», но нет данных о степени защиты (IP); герметизация зависит от уплотнителей крышки, что может повлечь риск протечек при частом открывании.

Задачей полезной модели является создание светодиодного светильника с конструкцией, позволяющей существенно сократить время и трудозатраты на замену вышедшего из строя источника питания (драйвера), одновременно обеспечивая эффективный отвод тепла от драйвера и его надежную защиту в условиях эксплуатации.

Поставленная задача решена за счет того, что в светодиодном светильнике, содержащем корпус из алюминиевого сплава прямоугольной формы с креплением для установки, например, на консольную трубу, светодиодный модуль, размещенный на основании корпуса, и монолитный блок линз, выполненный как светопрозрачный экран с линзами и перегородками жесткости, закрывающий светодиодный модуль, источник питания (драйвер) выполнен в виде быстросъемного модуля, размещенного в отдельной электротехнической пластиковой коробке, которая герметично залита теплопроводным компаундом, при этом указанная коробка с драйвером установлена внутри корпуса светильника с возможностью быстрого съема и установки посредством резьбового соединения, а электрическое соединение драйвера со светодиодным модулем и питающей сетью осуществляется через пять нажимных контактов, обеспечивающих автоматическое замыкание и размыкание цепей при монтаже и демонтаже коробки.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображен общий вид светильника (вид сбоку), вид корпуса с установленным светодиодным модулем и блоком линз, вид быстросъемной коробки с драйвером (залитым компаундом), а также схематично показано резьбовое соединение коробки с корпусом и взаимодействие нажимных контактов при установке/снятии драйвера:

На фиг. 1 представлен чертеж основных конструктивных элементов светодиодного светильника с быстросъемным драйвером на резьбовом соединении, где 1 - драйвер с фотосенсором; 2 - уплотнение драйвера; 3 - муфта драйвера; 4 - плата контактная; 5 - уплотнение муфты драйвера; 6 - корпус (выполнен из алюминиевого сплава прямоугольной формы с креплением на консольную трубу); 7 - плата светодиодная; 8 - стекло; 9 - болт M8x1,25 (L=25 mm) из материала А2-70 (AISI 304), стандарт DIN 912; 10 - гайка М8х1,25 материал А2-70 (AISI 304), стандарт DIN 934; 11 - сальник PG 7, материал - полиамид, стандарт IP 54; 12 - винт М4х0,7 (L=14 mm), материал А2-70 (AISI 304), стандарт DIN 965; 13 - саморез 2,2x4,5, материал СтЗ, стандарт DIN 7981 С-Н; 14 - Винт M3x0,5 (L=4 mm), материал А2-70 (AISI 304), стандарт DIN 7985.

На фиг. 2 представлен общий вид светодиодного светильника с быстросъемным драйвером на резьбовом соединении.

На фиг. 3 представлена 3D-модель светодиодного светильника с быстросъемным драйвером на резьбовом соединении (вид сбоку).

На фиг. 4 представлена 3D-модель светодиодного светильника с быстросъемным драйвером на резьбовом соединении (вид снизу).

На фиг. 5 представлена 3D-модель светодиодного светильника с быстросъемным драйвером на резьбовом соединении в разобранном виде.

Полезная модель работает следующим образом. Светильник устанавливается на опору (например, консольную трубу) в месте, требующем освещения. При подаче сетевого напряжения (переменного, однофазного 220 В) на клеммы светильника внутри корпуса (6), быстросъемный драйвер (1), установленный в герметичной пластиковой коробке (драйвер (1) и его уплотнение (2) находятся внутри нее) на резьбовом соединении (через муфту (3)), через пять нажимных (пружинных) контактов (4) на контактной плате автоматически принимает это напряжение. Драйвер (1) преобразует его в стабилизированный ток, необходимый для питания светодиодов, и подает его через другие нажимные контакты (4) на светодиодный модуль (плату (7)). Свет, излучаемый светодиодами на плате (7), формируется и направляется монолитным блоком линз (стеклом (8)). Тепло, выделяемое компонентами драйвера (1) при работе, эффективно отводится через окружающий его теплопроводный компаунд (компаунд залит внутри коробки драйвера (1)), стенки пластиковой коробки драйвера и передается на массивный алюминиевый корпус (6) светильника, обеспечивая необходимое охлаждение драйвера. Герметичность узла драйвера обеспечивается уплотнением (2) самого драйвера и уплотнением (5) его резьбовой муфты (3). В случае выхода драйвера (1) из строя обслуживающий персонал ослабляет резьбовое соединение, вращая муфту (3) драйвера, извлекает всю коробку с неисправным драйвером (1) из корпуса (6) светильника, устанавливает на ее место новую коробку с исправным драйвером (1), затягивает резьбовое соединение, вращая муфту (3) до упора. При этом нажимные контакты (4) на контактной плате автоматически сжимаются, обеспечивая надежное электрическое подключение драйвера (1) как к питающей сети, так и к светодиодной плате (7). Весь процесс замены занимает 10-12 секунд.

Технический результат полезной модели - значительное повышение ремонтопригодности светильника за счет возможности быстрой замены драйвера без демонтажа всего светильника с опоры, обеспечение надежного теплового контакта драйвера с корпусом для эффективного отвода выделяемого тепла, улучшение условий охлаждения драйвера за счет применения теплопроводного компаунда и передачи тепла на корпус, а также повышение общей надежности и срока службы изделия за счет герметизации драйвера и упрощения процедуры его обслуживания.

Технический результат достигается за счет того, что драйвер размещен в отдельной пластиковой коробке, залитой теплопроводным компаундом, и выполнен в виде быстросъемного модуля, устанавливаемого и фиксируемого внутри основного корпуса светильника посредством резьбового соединения, а его электрическое подключение к светодиодному модулю и питающей сети реализовано через систему нажимных контактов (5 шт. ), которые замыкаются/размыкаются автоматически при монтаже/демонтаже коробки, при этом теплопроводный компаунд обеспечивает эффективную передачу тепла от компонентов драйвера к стенкам коробки и далее к корпусу светильника.

Технические характеристики светодиодного светильника с быстросъемным драйвером на резьбовом соединении:

1. Напряжение питания - 220 В.

2. Класс защиты - IP65.

3. Порошковая покраска по ГОСТ 9.410-88, слой 80 мкм.

4. Крепеж из нержавеющей стали ГОСТ ISO 3506-1.

5. Автоматическое включение/отключение при изменении естественной освещенности.

6. Световой поток 5000 лм.

7. Цветовая температура 6000К.

Преимущества полезной модели заключаются в: существенном сокращении времени простоя светильника и трудозатрат на ремонт (замена драйвера за 10-12 секунд), повышении эксплуатационной надежности за счет эффективного отвода тепла от драйвера с помощью компаунда и корпуса, защите драйвера от внешних воздействий (пыли, влаги) за счет заливки компаундом и герметичности коробки, упрощении логистики и снижении затрат на обслуживание (нет необходимости заменять весь светильник или демонтировать его с высоты), а также повышении срока службы драйвера за счет улучшенного теплового режима.

Пример применения. Полезная модель применяется в светодиодных светильниках для магистрального уличного освещения, освещения промышленных площадок, складских комплексов и других объектов, где важна бесперебойная работа освещения и высокая скорость восстановления работоспособности при минимальных затратах.

Полезная модель промышленно применима, так как может быть использована в светодиодных светильниках для магистрального уличного освещения, освещения промышленных площадок (цехов, складов), логистических комплексов, а также других объектов с высокими требованиями к бесперебойности работы и скорости восстановления освещения (порты, аэропорты, железнодорожные станции), обеспечивая оперативную замену вышедшего из строя драйвера без демонтажа светильника и длительных простоев. Полезная модель может быть изготовлена с использованием известных материалов (алюминиевые сплавы, электротехнический пластик, теплопроводный компаунд, стандартные электронные компоненты драйвера, светодиоды) и освоенных технологий обработки металлов, литья пластмасс, заливки компаундом и сборки электронных устройств, а конструкция светильника и быстросъемного модуля драйвера является технологичной для серийного производства.

Полезная модель является новой, так как совокупность существенных признаков, включающая размещение драйвера в отдельной пластиковой коробке, залитой теплопроводным компаундом, установку этой коробки внутри основного корпуса светильника с возможностью быстрого съема и монтажа посредством резьбового соединения и электрическое соединение драйвера со светодиодным модулем и питающей сетью через пять нажимных контактов, автоматически замыкающихся/размыкающихся при установке/снятии коробки, не известна из уровня техники и позволяет достичь заявленного технического результата.

Claims (1)

1. Светодиодный светильник, содержащий корпус из алюминиевого сплава прямоугольной формы с креплением для установки на опору, светодиодный модуль, размещенный на основании корпуса, и монолитный блок линз, выполненный как светопрозрачный экран с линзами, закрывающий светодиодный модуль, отличающийся тем, что источник питания выполнен в виде быстросъемного модуля, включающего драйвер, герметично залитый теплопроводным компаундом в отдельной электротехнической пластиковой коробке, причем указанная коробка с драйвером установлена внутри корпуса с возможностью быстрого съема и установки посредством резьбового соединения, осуществляемого вращением муфты, а электрическое соединение драйвера со светодиодным модулем и питающей сетью реализовано исключительно через пять нажимных контактов, расположенных на контактной плате, обеспечивающих автоматическое замыкание цепей при полном вкручивании коробки модуля и размыкание при ее выкручивании без ручных операций с проводкой.