Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej
(21) Numer zgłoszenia: 389637
(22) Data zgłoszenia: 23.11.2009
(13)
B1
(51) Int.Cl.
F21S 8/08 (2006.01) F21V 29/02 (2006.01) F21W 131/00 (2006.01) F21W 131/103 (2006.01)
(54) Lampa uliczna z diodami świecącymi
(43) Zgłoszenie ogłoszono:
06.06.2011 BUP 12/11
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
28.02.2014 WUP 02/14
(73) Uprawniony z patentu:
SILED SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Gdańsk, PL
(72) Twórca(y) wynalazku:
ANDRZEJ SROCZYŃSKI, Gdynia, PL RADOSŁAW BARTŁOMIEJ MIODUSKI, Gdańsk, PL
(74) Pełnomocnik:
rzecz. pat. Jacek Czabajski
PL 21 61 1 4 B1
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest lampa uliczna z diodami świecącymi zawierająca jako źródło świa- tła diody emitujące światło. Lampa przeznaczona jest do zastosowań zewnętrznych w zakresie oświe- tlenia ulic, placów, skwerów, elementów architektonicznych, dróg i autostrad, co nie wyklucza innych zastosowań, przykładowo zastosowań do oświetlenia wnętrz, w tym wnętrz obiektów użyteczności publicznej.
Znanych jest szereg rozwiązań urządzeń oświetleniowych zawierających jako źródła światła diody świecące. W rozwiązaniu ujawnionym w opisie patentowym polskiego zgłoszenia wynalazku nr P 370825, na powierzchni urządzenia oświetlającego zamocowana jest płytka rozpraszająca świa- tło, o dobranym kształcie zewnętrznym. Na obudowie zewnętrznej zamontowana jest płytka montażo- wa o dobranym kształcie zewnętrznym. Płytki posadowione są na elementach dystansowych, połą- czonych z obudową zewnętrzną urządzenia oświetlającego. Zwielokrotnione diody świecące na przy- kład typu LED, mocowane są korzystnie prostopadle do płaszczyzny płytki montażowej. Diody LED posadowione są w rzędach, zaś osie wzdłużne poszczególnych diod są równoległe do siebie. Dalej, na płytce montażowej posadowiony jest zintegrowany zasilacz elektryczny, zasilany napięciem prze- miennym z sieci.
W kolejnym rozwiązaniu znanym z polskiego opisu zgłoszeniowego wynalazku nr P 383824, zaproponowano świetlówkę kompaktową z diodami świecącymi LED. Według tego znanego rozwią- zania, świetlówka zawiera rurę z tworzywa sztucznego przezroczystego, lub ze szkła. Rura zamknięta jest obustronnie okrągłymi pokrywkami zapewniającymi hermetyczność urządzenia, z wklejonymi bol- cami kontaktowymi i zawiera wewnątrz płytkę drukowaną z wlutowanymi diodami LED wraz z zasila- czami elektrycznymi.
W rozwiązaniu przedstawionym w opisie patentowym zgłoszenia międzynarodowego nr WO 2006/119700 przedstawiono kolejne rozwiązanie dotyczące lampy ulicznej LED z automatycznym sterowaniem. W tym znanym rozwiązaniu zaproponowano zespół lampy ulicznej LED, zasilanej ener- gią słoneczną. W tym rozwiązaniu lampa zawiera zespół zasilania energią słoneczną, czujnik zmierz- chowy, słup podstawy oraz samą lampę zawierającą zespół źródeł światła typu LED. Dalej według tego znanego rozwiązania lampa wyposażona jest w korpus, zespół akumulatora energii, centralny sterownik oraz czujnik ruchu w podczerwieni. Kierunkowa lampa LED jest zamocowana na słupie, zespół energii solarnej na najwyższym punkcie słupa, natomiast zespół akumulatora oraz główny ste- rownik umieszczone są w podstawie lampy. Czujnik ruchu w podczerwieni oraz sama lampa LED zamocowane są do słupa nośnego. Wewnątrz lampy znajdują się uporządkowane liczne, świecące diody LED.
W innym rozwiązaniu znanym z opisu patentowego zgłoszenia międzynarodowego nr WO 2009/018715, lampa uliczna LED zawiera główny obwód sterujący, zespół zasilania energią solarną, akumulator energii, lampę z diodami LED, obwód kontroli jasności otoczenia, oraz obwód kontroli poruszających się obiektów. Te wszystkie obwody sterowania są odpowiednio połączone elektrycznie do głównego obwodu sterującego. Obwód czujnika jasności otoczenia zawiera detektor stopnia jasno- ści otoczenia. Obwód czujnika ruchu zawiera detektor ruchu obiektu. Obwód ochrony przed przepię- ciem, obwód zabezpieczenia nadprądowego oraz obwód zabezpieczenia burzowego mogą być także połączone z głównym obwodem sterowania.
W lampach ulicznych tego rodzaju trudność techniczną stanowi problem chłodzenia diod LED.
Znane rozwiązanie tego problemu przedstawiono w opisie patentowym zgłoszenia międzynarodowego nr WO 2009/039722. To znane rozwiązanie dotyczy lampy ulicznej LED i ochrony jej przed przegrza- niem. Według tego znanego rozwiązania zaproponowano zabezpieczenie podłoża diod i korpusu lam- py poprzez redukcję dostarczanego ciepła z wykorzystaniem dodatkowego sterowania obwodem zasi- lania diod LED. Wewnątrz korpusu lampy z diodami LED zamocowany jest czujnik temperatury. Ko- rzystając z informacji z czujnika temperatury, obwód sterowania lampy redukuje zasilanie przy prze- kroczeniu zadanej górnej granicy temperatury, co prowadzi do obniżenia emisji ciepła, zaś przy obni- żeniu się temperatury lampy do poziomu poniżej zadanej granicy temperatury, obwód sterowania zwiększa stopień zasilania lampy energią elektryczną.
Zespół chłodzenia dla lampy ulicznej wyposażonej w diody świecące jest przedmiotem kolejne- go rozwiązania znanego z opisu patentu europejskiego według zgłoszenia nr EP 2025998. Zapropo- nowano tu konstrukcję części chłodzącej lampy, gdzie zespół chłodzenia zawiera radiator rozprasza- jący ciepło posiadający korpus oraz płytkę obwodu drukowanego zamocowaną na korpusie montażo-
wym. Lampa zawiera jedną lub więcej diod emitujących światło, które są zamocowane na płytce ob- wodu drukowanego i wyposażona jest w zespół odprowadzenia ciepła generowanego przez diody emitujące światło, dla rozproszenia ciepła na zewnątrz. Zespół chłodzenia zawiera także, według tego znanego rozwiązania płytki odbijające światło rozstawione pod panelem rozpraszającym ciepło, wzmacniające i rozpraszające światło diod. Zespół chłodzenia według tego znanego rozwiązania jest opracowany dla szybkiego rozproszenia ciepła generowanego przez diody emitujące światło, podczas ich działania. Przy tego rodzaju konstrukcji zespołu chłodzenia, lampa uliczna jest dobrze zabezpie- czona przez uszkodzeniem i zabezpieczona przed przedwczesną utratą zdolności oświetlania. Lampa według tego znanego rozwiązania zawiera przejrzysty klosz chroniący diody przed wpływami atmosfe- rycznymi, czynnikami mechanicznymi i insektami. Każda dioda według tego znanego rozwiązania zamocowana jest na płytce obwodu drukowanego za pośrednictwem elementów dobrze przewodzą- cych ciepło. Radiator rozpraszający ciepło zawiera szereg prętów lub przegród uformowanych na pła- skiej powierzchni i na tych prętach lub przegrodach zamocowana jest płytka obwodu drukowanego, na której mocowane są poprzez elementy transferu ciepła, diody emitujące światło wykonane na przykład z materiałów zawierających miedź, cynę, aluminium lub ołów. Na wolnych końcach tych prętów lub przegród mocowana jest wspomniana płytka obwodu drukowanego wraz z diodami świecącymi. Duża ilość tych prętów lub przegród w radiatorze ułatwia odprowadzenie ciepła i w rezultacie chroni diody przed przegrzaniem.
Dalsze znane rozwiązanie lamp ulicznych przedstawiono w opisie patentowym chińskim nr CN 101457885. Według tego znanego rozwiązania oprawa lampy ulicznej zawiera wewnątrz przegrodę, dzielącą tę oprawę na komorę dolną oraz komorę górną i na tej przegrodzie zamocowane są diody LED. W wymienionej przegrodzie wykonane są pomiędzy diodami LED kanały. Dolna część oprawy zawiera otwory wlotowe powietrza chłodzącego pobieranego z wnętrza masztu latarni, natomiast gór- na część oprawy zawiera otwory wylotowe powietrza. Oprawa lampy jest tu samo konwekcyjną struk- turą chłodzącą, gdzie chłodzące powietrze przepływa na zasadzie przepływu konwekcyjnego kanała- mi w powierzchni mocowania diod LED i chłodzi radiator stanowiący standardowe wyposażenie każ- dej diody LED.
Według wynalazku, lampa uliczna z diodami świecącymi, zawiera korpus obudowy z gniazdem mocującym, gdzie do tego korpusu zamocowana jest pokrywa. Do korpusu obudowy zamocowany jest co najmniej jeden panel świetlny zawierający płytę obwodu drukowanego wraz z osadzonymi w tej płycie obwodu drukowanego diodami LED emitującymi światło. Panel świetlny skierowany jest do dołu płaszczyzną emitującą światło. Do korpusu obudowy zamocowany jest zespół sterujący pracą lampy oraz zasilający lampę w energię elektryczną. Panel świetlny zamocowany jest do korpusu obudowy za pośrednictwem radiatora odprowadzającego ciepło z dna panelu świetlnego.
Lampa uliczna według wynalazku charakteryzuje się tym, że radiator stanowi odcinek kształ- townika płaskiego o przekroju zamkniętym, przy czym panel świetlny zamocowany jest górną po- wierzchnią, przeciwległą do dolnej powierzchni świetlnej panelu, do dolnej powierzchni wymienionego radiatora w postaci odcinka kształtownika płaskiego. Odcinek kształtownika płaskiego zawiera na koń- cach, z jednej strony co najmniej jeden wlot powietrza i z drugiej strony zawiera co najmniej jeden wylot powietrza z wnętrza tego kształtownika.
Jak to powiedziano radiator stanowi odcinek kształtownika płaskiego. Otwory końcowe tego od- cinka kształtownika płaskiego mogą być zamknięte elementami obudowy lampy, z jednej strony kor- pusem obudowy i z drugiej strony płytą mocującą z osłoną czołową. W takim rozwiązaniu wlot i wylot powietrza z wnętrza radiatora mają postać szczelin uformowanych na krańcach tego odcinka kształ- townika płaskiego.
Według wynalazku wlot powietrza do wnętrza radiatora uformowany jest w tej powierzchni od- cinka kształtownika płaskiego, do której zamocowany jest panel świetlny.
W korzystnej wersji wynalazku, opisany wlot powietrza uformowany jest w odcinku kształtowni- ka płaskiego poniżej panelu świetlnego. Zwykle lampa uliczna ustawiona jest na poboczu ulicy i dla skutecznego oświetlenia panel świetlny ustawiony jest ukośnie w górę, oświetlając zarówno własne pobocze ulicy, jak i samą ulicę wraz z przeciwległym poboczem. Dla tego celu panel świetlny ustawio- ny jest wraz z radiatorem ukośnie i z tego powodu w niniejszym opisie wynalazku wyróżniono jeden kraniec radiatora poniżej i drugi kraniec radiatora powyżej panelu świetlnego. Według wynalazku wylot powietrza z wnętrza radiatora uformowany jest w odcinku kształtownika płaskiego stanowiącego radia- tor, powyżej panelu świetlnego.
W rozwiązaniu według wynalazku, wylot powietrza uformowany jest w kształtowniku płaskim stano- wiącym radiator, korzystnie w powierzchni przeciwległej do powierzchni mocowania panelu świetlnego.
Niezależnie od głównych szczelin wlotu i wylotu powietrza w odcinku kształtownika płaskiego stanowiącym radiator, w powierzchni radiatora na której zamocowany jest panel świetlny, uformowany może być powyżej tego panelu świetlnego, dodatkowy wlot powietrza.
W rozwiązaniu według wynalazku odcinek kształtownika płaskiego stanowiący radiator, korzyst- nie zawiera wewnątrz co najmniej jedno wzdłużne żebro, dzieląc wnętrze radiatora na wzdłużne ko- mory w postaci kanałów, z których każdy zawiera co najmniej wlot powietrza poniżej panelu świetlne- go oraz wylot powietrza powyżej panelu świetlnego, jak to opisano powyżej. Radiator wykonany jest z metalu lub tworzywa dobrze przewodzącego ciepło.
Według wynalazku, panel świetlny z diodami zamocowany jest ukośnie ponad uliczną strefą oświetlenia, która zwykle jest zasadniczo pozioma. Dolna krawędź panelu zamocowanego na radiato- rze ponad ulicą, znajduje się więc niżej niż górna krawędź tego panelu. Radiator, stanowiący pusty wewnątrz odcinek kształtownika o przekroju zamkniętym, podobnie jak panel świetlny, usytuowany jest również ukośnie. Dolna szczelina wlotu powietrza do wnętrza radiatora w powierzchni mocowania panelu świetlnego, oraz górna szczelina wylotu powietrza z radiatora w powierzchni przeciwległej do powierzchni mocowania radiatora, w połączeniu z nagrzewającą się powierzchnią radiatora do której zamocowany jest panel świetlny, pozwalają uzyskać cyrkulację powietrza polegającą na tym, że na- grzane powietrze wypływa na zasadzie konwekcji termicznej z górnego wylotu z radiatora, powodując zasysanie do wnętrza radiatora nie nagrzanego powietrza przez dolny wlot powietrza i aktywnie usu- wając nagrzane powietrze przez górny wylot powietrza.
W rozwiązaniu według wynalazku dodatkowo zdynamizowano wymianę powietrza we wnętrzu radiatora, poprzez uformowanie dodatkowej szczeliny wlotu powietrza w górnej części powierzchni mocowania panelu świetlnego na radiatorze. Ta szczelina wlotu powietrza uformowana jest w strefie głównej szczeliny wylotu powietrza, zlokalizowana jest jednak na przeciwległej powierzchni radiatora.
W górnej strefie radiatora, pomiędzy tym dodatkowym otworem wlotu powietrza, a głównym otworem wylotu powietrza z radiatora, wytworzono więc dodatkowy ciąg powietrza, wymuszający szybszy prze- pływ powietrza od głównej szczeliny wlotu powietrza poniżej panelu świetlnego do głównej szczeliny wylotu powietrza wewnątrz radiatora, powyżej panelu świetlnego.
Dodatkowy podział wnętrza radiatora wewnętrznymi żebrami na wzdłużne komory w kształcie kanałów, pozwolił uzyskać dodatkowe powierzchnie wewnętrzne oddawania ciepła do przepływające- go we wnętrzu radiatora powietrza.
Kolejną zaletą konstrukcji radiatora według wynalazku jest dodatkowe chłodzenie jego wnętrza, w przypadku opadów atmosferycznych. Woda deszczowa wpływając do wnętrza radiatora przez gór- ną, główną szczelinę wylotu powietrza, przepływa wewnątrz radiatora po wewnętrznej powierzchni ściany do której z drugiej strony zamocowany jest panel z diodami świecącymi, dodatkowo chłodzi tę ścianę i wypływa na zasadzie siły grawitacji, z dolnej szczeliny wlotu powietrza do radiatora.
Przedmiot wynalazku pokazano w przykładach wykonania na rysunku, na którym poszczególne figury ilustrują:
fig. 1 - widok z dołu lampy ulicznej w wykonaniu prostym, fig. 2 - zestawienie elementów lampy według fig. 1, fig. 3 - widok z góry lampy według fig. 1,
fig. 4 - lampa według fig. 1 w widoku na panele świetlne, fig. 5 - widok z dołu lampy ulicznej w wykonaniu łamanym, fig. 6 - lampa według fig. 5 w widoku na panel świetlny, fig. 7 - widok radiatora, a
fig. 8 - schemat przepływów powietrza wewnątrz radiatora.
Jak to pokazano na rysunku, lampa uliczna, zawiera korpus obudowy 1 z gniazdem mocującym 2 umożliwiającym zamocowanie lampy do słupa oświetleniowego. Do korpusu 1 zamocowana jest pokrywa 3. Na fig. 1, fig. 2, fig. 4, fig. 5 oraz fig. 6 pokazano, że do korpusu obudowy 1 zamocowane są dwa panele świetlne 4 zawierające znaną płytę obwodu drukowanego wraz z osadzonymi w tej płycie obwodu drukowanego znanymi diodami LED emitującymi światło. Nie wyklucza to w innych przykładach wykonania zastosowania jednego lub więcej niż dwa panele świetlne 4. Panel świetlny 4 skierowany jest do dołu płaszczyzną emitującą światło. W korpusie obudowy 1 zamocowany jest zna- ny zespół sterujący pracą lampy oraz zasilający lampę w energię elektryczną.
Panele świetlne 4 zamocowane są do korpusu obudowy 1 za pośrednictwem radiatorów 5 od- prowadzających ciepło z dna każdego panelu świetlnego 4. W przykładach wykonania pokazanych na rysunku, każdemu panelowi świetlnemu 4 odpowiada własny radiator 5, jednak nie wyklucza się w innych przykładach wykonania niejednakowej liczby radiatorów 5 i liczby paneli świetlnych 4.
Jak to pokazano na rysunku, przede wszystkim na rysunku fig. 7, pokazano że radiator 5 sta- nowi odcinek kształtownika płaskiego o przekroju zamkniętym. W tym przykładzie wykonania kształ- townik płaski ma dwa wzdłużne wewnętrzne żebra 51, które dzielą wnętrze tego kształtownika na trzy wzdłużne przelotowe komory 52. Nie wyklucza to innych przykładów wykonania radiatora 5, gdzie kształtownik płaski nie ma żeber wewnętrznych 51 i komór 52 lub ma ich inną ilość niż to pokazano na fig. 7 oraz na fig. 2.
Panel świetlny 4 w tym przykładzie wykonania zamocowany jest górną powierzchnią, przeciw- ległą do dolnej powierzchni świetlnej 41, do dolnej powierzchni 53 wymienionego radiatora 5. Radiator 5 zawiera na końcach, z jednej strony wlot powietrza 55 i z drugiej strony wylot powietrza 56. Na ry- sunku pokazano pojedynczy wlot powietrza 55 i pojedynczy wylot powietrza 56, jednak w innych przy- kładach wykonania, liczba wlotów i wylotów powietrza do i z radiatora 5 może być inna.
Radiator 5 stanowi odcinek kształtownika płaskiego. Otwory końcowe tego odcinka kształtowni- ka płaskiego są w pokazanych przykładach wykonania zamknięte elementami obudowy lampy, z jed- nej strony korpusem obudowy 1 i z drugiej strony płytą mocującą 6 wraz z osłoną czołową 7. Pokaza- no to na fig. 2. W przykładach wykonania pokazanych na rysunku, wlot powietrza 55 i wylot powietrza 56 do i z wnętrza radiatora 5 mają postać szczelin uformowanych na krańcach radiatora. Wlot powie- trza 55 do wnętrza radiatora 5 uformowany jest w tej płaszczyźnie radiatora, do której zamocowany jest panel świetlny 4, lecz poniżej tego panelu świetlnego 4. Zwykle lampa uliczna ustawiona jest na poboczu ulicy i dla skutecznego oświetlenia panel świetlny 4 ustawiony jest ukośnie w górę, oświetla- jąc zarówno własne pobocze ulicy, jak i samą ulicę wraz z przeciwległym poboczem. Dla tego celu panel świetlny 4, a co za tym idzie i radiator 5 ustawione są ukośnie, tak, że jeden kraniec radiatora 5 znajduje się poniżej, a drugi kraniec radiatora 5 znajduje się powyżej panelu świetlnego 4. Jak to poka- zano na rysunku, wylot powietrza 56 z wnętrza radiatora 5 uformowany jest powyżej panelu świetlnego 4.
Dodatkowo ten wylot powietrza 56 uformowany jest w radiatorze 5, w jego powierzchni górnej 54, przeciwległej do powierzchni dolnej 53 gdzie zamocowany jest panel świetlny 4.
Poza głównymi szczelinami wlotu powietrza 55 i wylotu powietrza 56, w dolnej powierzchni 53 radiatora 5 na której zamocowany jest panel świetlny 4, uformowany jest powyżej tego panelu świetl- nego 4 dodatkowy wlot powietrza 57.
Odcinek kształtownika płaskiego stanowiący radiator 5, zawiera wewnątrz dwa wzdłużne żebra wewnętrzne 51, dzieląc wnętrze radiatora 5 na wzdłużne przelotowe komory 52 w postaci trzech ka- nałów, z których każdy zawiera co najmniej wlot powietrza poniżej panelu świetlnego 4 oraz wylot powietrza powyżej panelu świetlnego 4. Uwidoczniono to na fig. 7.
Na kolejnej fig. 8 zaznaczono kierunki przepływu powietrza chłodzącego wewnątrz przestrzeni radiatora 5, od wlotu powietrza 55 do wylotu powietrza 56 z radiatora, oraz od dodatkowego wlotu powietrza 57 do wylotu powietrza 56.
Lampa według wynalazku w przykładach wykonania pokazanych na rysunku wyposażona jest w zespół czujników sterujących pracą lampy, usytuowanych pod osłoną 7.
Zastrzeżenia patentowe
1. Lampa uliczna z diodami świecącymi, zawierająca korpus obudowy z gniazdem mocującym, gdzie do tego korpusu obudowy zamocowana jest pokrywa, przy czym do korpusu obudowy zamoco- wany jest, co najmniej jeden panel świetlny zawierający płytę obwodu drukowanego wraz z osadzo- nymi w tej płycie obwodu drukowanego diodami LED emitującymi światło, przy czym ten panel skiero- wany jest do dołu płaszczyzną emitującą światło, zaś w korpusie obudowy zamocowany jest zespół sterujący i zespół zasilania, przy czym panel świetlny zamocowany jest do korpusu obudowy za po- średnictwem radiatora odprowadzającego ciepło z dna panelu świetlnego, znamienna tym, że radia- tor (5) stanowi odcinek kształtownika płaskiego o przekroju zamkniętym, przy czym panel świetlny (4) zamocowany jest górną powierzchnią przeciwległą do dolnej powierzchni świetlnej (41), do dolnej powierzchni (53) tego radiatora (5), przy czym radiator (5) zawiera na końcach z jednej strony co naj- mniej jeden wlot powietrza (55) i z drugiej strony zawiera co najmniej jeden wylot powietrza (56).
2. Lampa uliczna według zastrz. 1, znamienna tym, że otwory końcowe odcinka kształtownika stanowiącego radiator (5) są zamknięte.
3. Lampa uliczna według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że wlot powietrza (55) i wylot powie- trza (56) mają postać szczelin uformowanych na krańcach radiatora (5).
4. Lampa uliczna według zastrz. 3, znamienna tym, że wlot powietrza (55) uformowany jest w dolnej powierzchni (53) radiatora (5), do której zamocowany jest panel świetlny (4).
5. Lampa uliczna według zastrz. 4, znamienna tym, że wlot powietrza (55) uformowany jest w powierzchni radiatora (5), poniżej panelu świetlnego (4).
6. Lampa uliczna według zastrz. 4 albo 5, znamienna tym, że wylot powietrza (56) uformowany jest w powierzchni radiatora (5) powyżej panelu świetlnego (4).
7. Lampa uliczna według zastrz. 6, znamienna tym, że wylot powietrza (56) uformowany jest w górnej powierzchni (54) radiatora (5), przeciwległej do dolnej powierzchni radiatora (53), do której zamocowany jest panel świetlny (4).
8. Lampa uliczna według zastrz. 7, znamienna tym, że w odcinku kształtownika płaskiego sta- nowiącego radiator (5), w dolnej powierzchni (53) mocowania panelu świetlnego (4) uformowany jest powyżej tego panelu świetlnego (4) dodatkowy wlot powietrza (57).
9. Lampa uliczna według zastrz. 1 albo 2, albo 4, albo 5, albo 7, albo 8, znamienna tym, że od- cinek kształtownika płaskiego o przekroju zamkniętym stanowiącego radiator (5) zawiera co najmniej jedno wzdłużne żebro wewnętrzne (51).
Rysunki
Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)
