Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej
(21) Numer zgłoszenia: 390629
(22) Data zgłoszenia: 05.03.2010
B1
(51) Int.Cl.
F21V 29/00 (2006.01) F21S 8/00 (2006.01) F21W 131/103 (2006.01)
(54) Układ chłodzenia lampy LED, zwłaszcza drogowej
(43) Zgłoszenie ogłoszono:
12.09.2011 BUP 19/11
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
31.08.2015 WUP 08/15
(73) Uprawniony z patentu:
POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, Wrocław, PL
(72) Twórca(y) wynalazku:
JACEK REINER, Wrocław, PL MARIUSZ MRZYGŁÓD, Wrocław, PL WOJCIECH CIESZYŃSKI, Czarnków, PL
(74) Pełnomocnik:
rzecz. pat. Regina Kozłowska
PL 21 99 2 8 B1
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest układ chłodzenia lampy LED, zwłaszcza drogowej, przeznaczony do stosowania w lampach do oświetleniowych dróg publicznych, jak również do oświetlenia architek- tonicznego, użytkowego oraz dekoracyjnego.
Radiator znany z polskiego wzoru użytkowego nr 43 083, ma trzy powierzchnie płaskie usytu- owane w jednej płaszczyźnie i symetrycznie rozmieszczone względem jego osi, zgodnej z kierunkiem przepływu czynnika chłodzącego, rozdzielone dwiema grupami dodatkowych użebrowań krótkich.
Każda z tych grup składa się z nieparzystej ilości żeberek chłodzących, przy czym środkowe żeberka na całej swej długości są zakończone prowadnicami, które umożliwiają mocowanie elementów i pod- zespołów elektrycznych. Skrajne powierzchnie płaskie oraz prostopadłe do nich powierzchnie boczne są zakończone prowadnicami, które umożliwiają dołączenie do radiatora innych konstrukcji mecha- nicznych. Główną powierzchnię chłodzącą stanowią długie żebra chłodzące, przy czym skrajne z nich są zakończone prowadnicami.
Radiator do chłodzenia elementów elektronicznych znany z polskiego opisu patentowego nr 204 179, wyposażony jest w cienkościenne rurki wypełnione materiałem PCM akumulującym ciepło.
Radiator do stosowania w szczególności w elektronice i konstrukcjach komputerowych, znany z polskiego zgłoszenia patentowego nr 374 773, wykonany jest z miedzi. Radiator ma podstawę o kształcie płyty o wysokim stopniu gładkości powierzchni od spodu i złączone z nią od góry elementy słupowe, wyróżnia się tym, że elementy słupowe z podstawą tworzą monolit ukształtowany z jedno- rodnego spieku proszku miedzi stanowiąc tym samym jednorodną w całej masie pod względem składu chemicznego bryłę, zaś wspomniane elementy słupowe mają powierzchnię szorstką, chropowatą, a podstawa od strony przeciwległej względem, z której wystają elementy słupowe ma powierzchnię o wysokim stopniu gładkości.
Obudowa urządzenia elektronicznego znana z polskiego opisu patentowego nr 182 865, zawie- ra kanał przepływu, utworzony pomiędzy użebrowaną ścianą, a płaską osłoną, rozdzielający chłodzą- ce powietrze wzdłuż żebrowania ściany. Kanał jest podzielony na części wzdłużnymi przegrodami, przy czym przegrody dochodzą do, ściętego liniowo pod kątem, użebrowania ściany bocznej, a żebra, na całej długości ściany bocznej, stopniowo wydłużają się i wchodzą pod kątem nie rozwartym w po- szczególne części kanału i razem z osłoną, dotykającą żeber, tworzą kolejne, mniejsze kanały przepływu.
Radiator dla elementów i podzespołów elektronicznych znany z polskiego wzoru użytkowego nr 61 764, ma postać odcinka kształtownika, którego przekrój poprzeczny ma kształt zewnętrzny zbli- żony do litery Q i który na dwóch dolnych odcinkach przekroju poprzecznego ma wykonane na całej długości dwa równoległe rowki trójkątne. Na jednym z pionowych odcinków przekroju poprzecznego ma on umieszczony prostopadły wysięgnik, na którego swobodnym końcu znajduje się pionowy rowek o szerokości większej od grubości płytki laminatowej. Na tym pionowym odcinku znajduje się rowek, o kształcie zbliżonym do odwróconej litery T, który to rowek jest równoległy do rowka i obydwa rowki są na całej długości radiatora.
Z opisu ochronnego wzoru użytkowego CN nr 201 322 219 znana jest konstrukcja lampy dro- gowej, która ma obudowę z żebrami radiatora w postaci płytek, połączonych bezpośrednio i usytu- owanych prostopadłe do matryc świecących. Przestrzenie powietrzne umożliwiają przepływ powietrza w poprzek żeber radiatora. Podobną konstrukcję lampy ulicznej o wysokiej mocy przedstawiono w opisie wzoru użytkowego CN nr 201 221 710. Przedmiotem wzoru CN nr 201 322 219 jest także konstrukcja płytki PCB i schemat układu sterującego lampą.
Układy chłodzenia lamp znane ze stosowania, mają na obudowie osadzone użebrowanie, stru- mień chłodzącego powietrza przemieszcza się kanałami utworzonymi pomiędzy ścianami użebrowa- nia, przy czym kanały te na całej długości, zamknięte są z jednej strony obudową lampy. Układy te stanowią żebrowane powierzchnie metalowe wytwarzane w postaci jednej części.
Istota układu chłodzenia lampy według wynalazku, polega na tym, że żebra radiatora w postaci płytek, połączone są bezpośrednio i usytuowane prostopadle, do co najmniej dwóch matryc świecą- cych, przy czym każda matryca świecąca ma podłużną płytkę drukowaną, wzdłuż której rozmieszczo- ne są diody elektroluminescencyjne. Pomiędzy żebrami i matrycami świecącymi, utworzone są wolne przestrzenie dla swobodnego przepływu powietrza prostopadle do ułożenia płytek drukowanych z diodami elektroluminescencyjnymi.
Korzystnie, płytki drukowane są płytkami PCB.
Korzystnie, płytka żebra radiatora od strony matryc świecących ma prostą krawędź dolną, przy czym prostopadle do krawędzi dolnej przy jej końcach i wzdłuż radiatora, zamocowane są dwie matry- ce świecące.
Korzystnie, pomiędzy dwiema matrycami świecącymi umieszczona jest, co najmniej jedna ma- tryca świecąca.
Korzystnie, płytka żebra radiatora od strony matryc świecących na krawędź dolną wygiętą po obu stronach pod kątem rozwartym, przy czym prostopadle do wygiętych krawędzi bocznych płytek żeber, wzdłuż radiatora, zamocowane są, co najmniej dwie matryce świecące każda po innej stronie radiatora.
Korzystnie, wzdłuż radiatora ma cztery matryce świecące, po dwie matryce świecące umoco- wane są po obu stronach wygiętej krawędzi bocznej pod kątem rozwartym do krawędzi dolnej, prosto- padle do krawędzi dolnej i bocznej przy wierzchołku kąta rozwartego.
Korzystnym jest to, że krawędź dolna płytki żebra radiatora wygięta po obu stronach, przecho- dzi w krawędzie boczne płytek żeber linią łamaną albo łukiem, który ma odcinki proste pod matryce świecące.
Zaletą wynalazku jest skuteczne odprowadzanie ciepła od źródeł światła w postaci diod elektro- luminescencyjnych, zwłaszcza w oprawach drogowych, poprzez wielokierunkowy w tym konwekcyjny przepływ powietrza pomiędzy mocno nagrzewającymi się diodami elektroluminescencyjnymi. Ponadto, konwekcyjny przepływ powietrza przez cały układ chłodzenia lampy, sprawia że układ chłodzenia ma małe rozmiary w porównaniu ze znanymi użebrowanymi powierzchniami metalowymi, a przez to jest znacznie od nich lżejszy.
Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia drogową lampę LED z układem chłodzenia, fig. 2 – układ chłodzenia w widoku aksono- metrycznym, z czterema matrycami świecącymi umieszczonymi wzdłuż radiatora i prostopadle do krawędzi dolnej i bocznej płytki żebra, fig. 3 – układ chłodzenia w widoku poprzecznym, z czterema matrycami świecącymi umieszczonymi wzdłuż radiatora i prostopadłe do krawędzi dolnej i bocznej płytki żebra, fig. 4 – układ chłodzenia w widoku aksonometrycznym, z trzema matrycami świecącymi umieszczonymi wzdłuż radiatora i prostopadłe do krawędzi dolnej płytki żebra, fig. 5 – układ chłodze- nia w widoku poprzecznym z trzema matrycami świecącymi umieszczonymi wzdłuż radiatora i prosto- padle do krawędzi dolnej płytki żebra, fig. 6 – układ chłodzenia w widoku aksonometrycznym, z trzema matrycami świecącymi umieszczonymi wzdłuż radiatora i prostopadłe do krawędzi dolnej płytki żebra, fig. 7 – układ chłodzenia w widoku poprzecznym, z dwiema matrycami świecącymi umieszczonymi wzdłuż radiatora i prostopadle do krawędzi dolnej płytki żebra, fig. 8 – układ chłodzenia w widoku ak- sonometrycznym, z dwiema matrycami świecącymi umieszczonymi wzdłuż radiatora i prostopadłe do krawędzi bocznej płytki żebra, fig. 9 – układ chłodzenia w widoku poprzecznym, z dwiema matrycami świecącymi umieszczonymi wzdłuż radiatora i prostopadłe do krawędzi bocznej płytki żebra, fig. 10 – układ chłodzenia z trzema matrycami świecącymi oraz z krawędzią dolną płytki żebra wygiętą po łuku zawierającym odcinki proste pod matryce świecące w widoku aksonometrycznym, fig. 11 – układ chłodzenia z pięcioma matrycami świecącymi oraz z krawędzią dolną płytki żebra wygiętą wzdłuż linii łamanej w widoku aksonometrycznym, fig. 12 – widok z dołu układu chłodzenia z dwiema matrycami świecącymi umieszczonymi wzdłuż radiatora i prostopadle do krawędzi dolnej płytki żebra.
P r z y k ł a d 1
Układ chłodzenia lampy LED, zwłaszcza drogowej, ma radiator 1 wykonany z materiału o dużej przewodności cieplnej. Bezpośrednio do radiatora 1 zamontowane są płytki drukowane 2, na których umocowane są szeregowo źródła światła w postaci diod elektroluminescencyjnych 4. Żebra 5 radiato- ra 1 usytuowane prostopadle, do czterech matryc świecących. Każda matryca świecąca ma podłużną, prostokątną płytkę drukowaną 2, wzdłuż której rozmieszczone są diody elektroluminescencyjne 4.
Pomiędzy żebrami 5 i matrycami świecącymi, utworzone są wolne przestrzenie dla swobodnego prze- pływu powietrza 3, prostopadłe do ułożenia płytek drukowanych 2 z diodami elektroluminescencyjnymi 4.
Przepływające konwekcyjnie powietrze 3 pomiędzy żebrami 5 i matrycami świetlnymi skutecznie chło- dzi radiator 1. Płytka żebra 5 radiatora 1 od strony matryc świecących ma krawędź dolną wygiętą po obu stronach pod kątem rozwartym do krawędzi dolnej, przy czym prostopadłe do wygiętych krawędzi bocznych płytek żeber 5, wzdłuż radiatora 1, zamocowane są cztery matryce świecące, przy czym dwie matryce świecące są zamontowane od dołu żeber 5 wzdłuż dolnych krawędzi żeber 5 przy obu końcach tych krawędzi, natomiast dwie pozostałe matryce świetlne zamontowane są wzdłuż wygię- tych krawędzi bocznych płytek żeber 5, podobnie jak na fig. 3.
P r z y k ł a d 2
Układ chłodzenia lampy LED, zwłaszcza drogowej, wykonany jak w przykładzie pierwszym z tą różnicą, że wzdłuż radiatora 1 zamocowane są dwie matryce świecące, przy czym matryce te zamon- towane są od dołu żeber 5 wzdłuż dolnych krawędzi radiatora 1 przy obu końcach tych krawędzi, po- dobnie jak na fig. 5.
P r z y k ł a d 3
Układ chłodzenia lampy LED, zwłaszcza drogowej wykonany jak w przykładzie pierwszym z tą różnicą, że dwie matryce świetlne zamontowane są wzdłuż wygiętych krawędzi bocznych radiatora 1, podobnie jak na fig. 9.
P r z y k ł a d 4
Układ chłodzenia lampy LED, zwłaszcza drogowej wykonany jak w przykładzie pierwszym z tą różnicą, że wzdłuż radiatora 1 od dołu, zamocowane są trzy matryce świecące, przy czym dwie matry- ce zamontowane są od dołu żeber 5 wzdłuż dolnych krawędzi radiatora 1 przy obu końcach tych kra- wędzi, natomiast trzecia matryca świecąca zamontowana jest pomiędzy tymi dwiema, podobnie jak na fig. 7.
P r z y k ł a d 5
Układ chłodzenia lampy LED, zwłaszcza drogowej wykonany jak w przykładzie drugim albo czwartym z tą różnicą, że krawędź dolna płytki żebra 5 radiatora 1 wygięta po obu stronach, przecho- dzi w krawędzie boczne płytek żeber 5 łukiem, przy czym ma trzy odcinki proste pod trzy matryce świecące, podobnie jak na fig. 10.
P r z y k ł a d 6
Układ chłodzenia lampy LED, zwłaszcza drogowej wykonany jak w przykładzie drugim albo czwartym z tą różnicą, że krawędź dolna płytki żebra 5 radiatora 1 wygięta po obu stronach, przecho- dzi w krawędzie boczne płytek żeber 5 linią łamaną, przy czym ma trzy odcinki proste pod trzy matry- ce świecące, podobnie jak na fig. 11.
Najczęściej układ chłodzenia drogowej lampy LED ma radiator 1 wytworzony w procesie odlewu magnezowego z przymocowanymi matrycami świetlnymi w postaci płytek drukowanych 2 wykonanych z materiałów laminatowych o wysokiej przewodności cieplnej albo z płytek PCB, z naniesionymi ścież- kami przewodzącymi i izolacyjnymi, na których zamocowane są techniką lutowania z użyciem cyny lub past lutowniczych albo zgrzewania, diody elektroluminescencyjne 4. Matryce świetlne umocowane są do żeber 5 radiatora 1, przy pomocy kleju albo śrub z zastosowaniem past termoprzewodzących ce- lem jak najlepszego odprowadzania energii cieplnej do radiatora.
Zastrzeżenia patentowe
1. Układ chłodzenia lampy LED, zwłaszcza drogowej, zawierający kanały przepływu, utworzone pomiędzy ścianami żeber radiatora, w którym żebra radiatora w postaci płytek, połączone są bezpo- średnio i usytuowane prostopadle, do co najmniej dwóch matryc świecących, znamienny tym, że każda matryca świecąca ma podłużną płytkę drukowaną (2), wzdłuż której rozmieszczone są diody elektroluminescencyjne (4), natomiast pomiędzy żebrami (5) i matrycami świecącymi, utworzone są wolne przestrzenie dla swobodnego przepływu powietrza (3) prostopadłe do ułożenia płytek drukowa- nych (2) z diodami elektroluminescencyjnymi (4).
2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że płytki drukowane (2) są płytkami PCB.
3. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że płytka żebra (5) radiatora (1) od strony matryc świecących na prostą krawędź dolną, przy czym prostopadłe do krawędzi dolnej przy jej końcach i wzdłuż radiatora (1), zamocowane są dwie matryce świecące.
4. Układ według zastrz. 3, znamienny tym, że pomiędzy dwiema matrycami świecącymi umieszczona jest, co najmniej jedna matryca świecąca.
5. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że płytka żebra (5) radiatora (1) od strony matryc świecących ma krawędź dolną wygiętą po obu stronach pod kątem rozwartym, przy czym prostopadłe do wygiętych krawędzi bocznych płytek żeber (5), wzdłuż radiatora (1), zamocowane są co najmniej dwie matryce świecące każda po innej stronie radiatora (1).
6. Układ według zastrz. 5, znamienny tym, że wzdłuż radiatora (1) ma cztery matryce świecące, po dwie matryce świecące umocowane są po obu stronach wygiętej krawędzi bocznej pod kątem roz- wartym do krawędzi dolnej, prostopadle do krawędzi dolnej i bocznej przy wierzchołku kąta rozwartego.
7. Układ według zastrz. 5 albo 6, znamienny tym, że krawędź dolna płytki żebra (5) radiatora (1) wygięta po obu stronach, przechodzi w krawędzie boczne płytek żeber (5) linią łamaną.
8. Układ według zastrz. 5 albo 6, znamienny tym, że krawędź dolna płytki żebra (5) radiatora (1) wygięta po obu stronach, przechodzi w krawędzie boczne płytek żeber (5) łukiem, przy czym ma od- cinki proste pod matryce świecące.
Rysunki
Departament Wydawnictw UPRP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)
