Освітлювальний прилад
Власники патенту UA 2487296:
Винахід відноситься до світлотехніки, зокрема освітлювальних пристроїв на світлодіодах. Технічним результатом є збільшення ресурсу роботи та підвищення компактності конструкції при розширенні функціональних можливостей. Пристрій містить світлодіоди (С), встановлені в герметичному корпусі і з'єднані з джерелом електричної енергії, причому герметичний корпус (ГК) виконаний з прозорою захисною стінкою - розсіювачем та системою рідинного охолодження у вигляді замкнутого циркуляційного контуру, заповненого охолоджувальною рідиною (ОЖ) насосом та пристроєм відведення тепла з циркуляційного контуру. ГК виконаний з термоізоляцією та заповнений ОЖ. Кожен світлодіод встановлений в індивідуальному відбивачі та забезпечений радіатором. Світлодіоди виконані з однокристальними або багатокристальними напівпровідниковими джерелами світла. Пристрій відведення тепла з циркуляційного контуру виконано у вигляді теплообмінника, в якому від ОЖ відводять тепло за допомогою компресійної або термоелектричної холодильної установки. У ГК встановлений щонайменше один температурний датчик. Як ОЖ використана прозора незамерзаюча рідина. 4 з.п. ф-ли, 1 іл.
Винахід відноситься до світлотехніки, зокрема до конструкцій освітлювальних пристроїв на світлодіодах, призначених для встановлення як фар далекого або ближнього світла автомобіля і світлосигнального ліхтаря автомобілів, прожектора, наприклад маяка, а також для декоративного підсвічування фасадів будівель та ефективного підсвічування різних об'єктів, наприклад пам'ятників чи рухомих об'єктів, зокрема автомобілів чи суден.
Цей освітлювальний пристрій конструктивно простий і надійний в експлуатації. Однак йому притаманнінедоліки, загальні всім джерел світла з лампами, виконаними з ниткою розжарювання, саме малий термін служби і велике тепловиділення, що ускладнює їх експлуатацію.
Світловипромінюючі твердотільні джерела світла - світлодіоди мають високу світлову віддачу і невеликі розміри, що дозволяє спростити конструкцію освітлювального приладу, зокрема фари, домогтися зниження ваги і розмірів. Однак свої переваги світлодіоди реалізують повною мірою за ефективного відведення тепла. Описана система охолодження не дозволяє ефективно відводити тепло безпосередньо від світлодіода, що призводить до необхідності збільшувати витрати енергії на відведення тепла.
Завданням винаходу є створення простого конструкції і надійного в експлуатації освітлювального приладу, пристосованого для установки в ньому світлодіодів.
Технічний результат полягає в тому, що досягається можливість збільшити ресурс роботи та підвищити компактність конструкції освітлювального приладу при розширенні його функціональних можливостей.
Зазначене завдання вирішується, а технічний результат досягається за рахунок того, що освітлювальний прилад містить встановлені в герметичному корпусі світлодіоди, з'єднані з джерелом електричної енергії, причому герметичний корпус виконаний з прозорою захисною стінкою-розсіювачем і системою охолодження рідини у вигляді замкнутого циркуляційного контуру, рідиною і з циркуляційним насосом і пристроєм відведення тепла з циркуляційного контуру, герметичний корпус виконаний з термоізоляцією, причому в герметичному корпусі встановлені з'єднані між собою з утворенням світловідбиваючої монолітної панелі відбивачі, кожен світлодіод встановлений в індивідуальному відбивачі і забезпеченийтепловідвідним радіатором, світлодіоди виконані з однокристальними або багатокристальними напівпровідниковими джерелами світла, герметичний корпус заповнений охолоджувальною рідиною і повідомлений з циркуляційним контуром, забезпеченим розширювальним бачком, виконаним у вигляді ємності з рухомим герметизуючим елементом. виконано в вигляді теплообмінника, в якому від охолоджуючої рідини відводять тепло за допомогою компресійної або термоелектричної холодильної установки, при цьому в герметичному корпусі встановлений щонайменше один температурний датчик, підключений до системи регулювання роботи холодильної установки та джерела електричної енергії освітлювального приладу для підтримки в герметичному корпусі оптимальної температури охолоджуючої рідини для роботи світлодіода з можливістю зниження сили струму при подачі електричної енергії на світлодіоди у разі, якщо холодильна установка не в змозі забезпечити відведення тепла від світлодіодів, наприклад при її виході з ладу, а як охолоджувальна рідина використана прозора незамерзаюча рідина .
У теплообміннику може бути встановлений випарник холодильної компресійної установки або холодні спаї термоелектричної холодильної установки, а гарячі спаї останнього можуть бути підключені до охолоджувального пристрою.
Світлодіоди виконані, переважно з можливістю зміни спектрального складу світла та інтенсивності свічення, а в якості охолоджуючої рідини може бути водний розчин діетиленгліколю.
Аналіз відомого рівня техніки показав, що надається можливість збільшити ресурс роботи при одночасному зменшенні габаритів та розширенні функціональних можливостей освітлювального приладу за рахунокстворення ефективної системи рідинного охолодження світлодіодів, для чого може бути задіяна холодильна установка, яка, як правило, міститься в місці експлуатації освітлювального приладу, зокрема, холодильна установка кондиціонера, яку все частіше встановлюють на транспортних засобах та в житлових приміщеннях. При цьому варіюванням властивостями охолоджувальної рідини, зокрема температурою і кольором, можна змінювати спектральний характер світла, що випромінюється освітлювальним приладом, що в поєднанні з використанням багатокристальних світлодіодів значною мірою дозволяє розширити функціональні можливості, наприклад, створювати фари, які в залежності від умов експлуатації будуть випромінювати. різне за кольором світло, зокрема біле в ясну погоду і жовте в туманну погоду. Як наслідок, немає необхідності в додаткових протитуманних фарах, а це в свою чергу підвищує компактність системи створення далекого і ближнього світла автомобіля. Крім того, можливість регулювання температури охолоджувальної рідини в поєднанні з виконанням корпусу з теплоізоляцією та використанням датчика або датчиків температури, підключених до системи регулювання роботи холодильної установки та джерела електричної енергії освітлювального приладу, дозволяє при мінімальних енергетичних витратах підтримувати температуру охолоджуючої рідини оптимальної для роботи світлодіода при цьому надається можливість підтримувати температуру прозорої захисної стінки-розсіювача світла вище температури навколишнього середовища, що дозволяє уникнути запотівання розсіювача світла і, як наслідок, збільшити світловіддачу за будь-яких погодних умов або створити менш потужний і компактний освітлювальний прилад. У той же час надається можливість зниження сили струму при подачіелектричної енергії на світлодіоди у разі, якщо холодильна установка не в змозі забезпечити відведення тепла від світлодіодів, наприклад, при її виході з ладу або у випадку, якщо навколишня температура настільки велика, що холодильна установка не дозволяє забезпечити нормальну роботу світлодіодів.
На кресленні представлений схематично освітлювальний прилад із компресійною холодильною машиною.
Освітлювальний прилад містить встановлені в герметичному корпусі світлодіоди 1 2, з'єднані з джерелом електричної енергії (не показаний на кресленні). Герметичний корпус 1 виконаний з прозорою захисною стінкою 3 - розсіювачем світла і системою рідинного охолодження 4 у вигляді замкнутого циркуляційного контуру 5, заповненого охолоджувальною рідиною і з циркуляційним насосом 6 і пристроєм відведення тепла з циркуляційного контуру. Герметичний корпус 1 виконаний із термоізоляцією. Кожен світлодіод 2 встановлений в індивідуальному відбивачі 7, причому останні з'єднані між собою з утворенням світловідбиваючої монолітної панелі 8. Кожен світлодіод 2 забезпечений тепловідвідним радіатором 9. Герметичний корпус 1 заповнений охолоджувальною рідиною 10 і повідомлений з циркуляційним контуром 1, 1, вигляді ємності з рухомим герметизуючим елементом, наприклад, поршнем або мембраною. Пристрій відведення тепла з циркуляційного контуру 5 виконано у вигляді теплообмінника 12, в якому від охолоджуючої рідини відводять тепло за допомогою компресійної або термоелектричної холодильної установки 13. У герметичному корпусі 1 встановлений щонайменше один температурний датчик 14, а освітлювальний прилад з температурним датчиком 15 для контролю за температурою навколишнього середовища, при цьому температурні датчики 14 та 15 підключенідо системи 16 регулювання роботи холодильної установки 13 та джерела електричної енергії для підтримки в герметичному корпусі 1 температури охолоджувальної рідини в зоні біля прозорої захисної стінки 3 вище температури навколишнього середовища. Світлодіоди 2 виконані з однокристальними або багатокристальними напівпровідниковими джерелами світла, а в якості охолоджуючої рідини використана прозора діелектрична незамерзаюча рідина.
У теплообміннику пристрою 12 відведення тепла з циркуляційного контуру 5 може бути встановлений випарник 17 компресійної холодильної установки 13 або холодні спаї термоелектричної холодильної установки 13, гарячі спаї якої підключені до охолоджуючого пристрою.
Світлодіоди 2 можуть бути виконані з можливістю зміни кольору свічення, а в якості охолоджуючої рідини може бути використаний водний розчин діетиленгліколю.
Освітлювальний прилад працює наступним чином.
При подачі напруги на світлодіоди 2, вони випромінюють світлову енергію, при цьому відбувається виділення теплової енергії, яка через тепловідвідні радіатори 9 передається охолоджуючої рідини, яка, циркулюючи по циркуляційному контуру 5, протікає через теплоізольований герметичний корпус 1. Нагріта в насосом 6 подається в теплообмінник 12, де вона охолоджується випарником 17 або холодними спаями, відповідно компресійної або термоелектричної холодильної машини 13. Конденсатор компресійної холодильної машини 13 або гарячі спаї термоелектричної холодильної машини 13 підключені до робочої рідини компресійної холодильної установки або гарячих спаїв термоелектричної холодильноїустановки. Режим подачі охолоджуючої рідини в герметичний корпус 1 регулюється системою регулювання 16 в залежності від показань температурних датчиків 14 і 15. Як результат досягається можливість підтримувати температуру прозорої захисної стінки 3 - розсіювача з боку зовнішньої поверхні вище температури навколишнього середовища. Розширювальний бачок дозволяє 11 регулювати об'єм циркуляційної системи 5 при зміні температури, а отже, і об'єму, займаного охолоджувальною рідиною. Відведення тепла від холодильної машини 13 найбільш доцільно проводити примусово проточною водою або потоком повітря, що набігає, у разі установки освітлювального приладу, відповідно на судні або транспортному засобі, хоча не виключені й інші види відведення тепла.
При виконанні світлодіодів 2 багатокристальними напівпровідниковими джерелами світла, залежно від погодних умов, змінюють спектральний склад світла та інтенсивність свічення.
Даний винахід може бути використаний на транспортних засобах, при декоративному освітленні будівель і споруд, як маяки та в інших місцях, де потрібне використання порівняно потужних світлодіодів.
1. Освітлювальний прилад, що містить встановлені в герметичному корпусі світлодіоди, з'єднані з джерелом електричної енергії, причому герметичний корпус виконаний з прозорою захисною стінкою-розсіювачем і системою рідинного охолодження у вигляді замкнутого циркуляційного контуру, заповненого охолоджувальною рідиною циркуляційного контуру, який відрізняється тим, що герметичний корпус виконаний з термоізоляцією, причому в герметичному корпусі встановлені з'єднані між собою з утворенням монолітної панелі, що відображає світло.відбивачі, кожен світлодіод встановлений в індивідуальному відбивачі і забезпечений тепловідвідним радіатором, світлодіоди виконані з однокристальними або багатокристаловими напівпровідниковими джерелами світла, герметичний корпус заповнений охолоджувальною рідиною і повідомлений з циркуляційним контуром, забезпеченим розширювальним бачком, виконаним з розширювальним бачком, нім або мембраною, пристрій відведення тепла з циркуляційного контуру виконано у вигляді теплообмінника, в якому від охолоджуючої рідини відводять тепло за допомогою компресійної або термоелектричної холодильної установки, при цьому в герметичному корпусі встановлений щонайменше один температурний датчик, підключений до системи регулювання роботи холодильної установки і джерела електричної енергії освітлювального приладу для підтримки в герметичному корпусі оптимальної температури охолоджувальної рідини для роботи світлодіода з можливістю зниження сили струму при подачі електричної енергії на світлодіоди у випадку, якщо холодильна установка не в змозі забезпечити відведення тепла від світлодіодів, наприклад, при її виході з ладу , а як охолоджувальну рідину використана прозора незамерзаюча рідина.
2. Освітлювальний прилад п.1, який відрізняється тим, що в теплообміннику пристрою відведення тепла з циркуляційного контуру встановлений випарник компресійної холодильної установки.
3. Освітлювальний прилад п.1, який відрізняється тим, що холодні спаї термоелектричної холодильної установки встановлені в теплообміннику, а гарячі спаї підключені до охолоджувального пристрою.
4. Освітлювальний прилад п.1, який відрізняється тим, що світлодіоди виконані з можливістю зміни спектрального складу світла і інтенсивності свічення.
5.Освітлювальний прилад п.1, який відрізняється тим, що в якості охолоджуючої рідини використаний водний розчин діетиленгліколю.