Светодиодный светильник с люминофором
Изобретение относится к осветительным устройствам. Техническим результатом является повышение светоотдачи и увеличение срока работы светодиодного элемента путем повышения эффективности управления световым потоком и охлаждения устройства. Устройство содержит светодиодный элемент, размещенный в полости светопрозрачного корпуса, заполненного жидкой охлаждающей средой. В жидкую охлаждающую среду введены находящиеся в твердой фазе корпусные элементы, имеющие люминофорные и магнитные компоненты, плавучесть которых в жидкой охлаждающей среде равна нулю, а их количество и размеры обеспечивают возможность свободного взаимоскольжения в пределах полости светопрозрачного корпуса. Светопрозрачный корпус снабжен средством приведения охлаждающей среды в движение путем воздействия на неё электромагнитным полем. 2 ил.
Изобретение относится к осветительным устройствам и может быть использовано для уличного, промышленного, бытового и архитектурно-дизайнерского освещения.
Известен светодиодный светильник с высокоэффективным конвекционным охлаждением, содержащий в качестве источника света светодиоды, установленные на наружной поверхности корпуса и подключенные гибким кабелем к блоку питания, оптическую линзу, корпус-радиатор, выполненный из полого профиля (см. RU №2433577, МПК Н05В 33/00, 2011). Особенностью таких светильников является принципиальное использование светодиодов как источника света
Однако непосредственное использование самого светодиодного источника не является достаточно комфортным для зрения. С этой целью используют люминофоры, которые переизлучают попадающий на них свет от светодиода в спектре, комфортном для зрения.
Наиболее близким аналогом к заявляемому устройству является светодиодный преобразователь (см. US 20100276714 А1, МПК, 2010). В данном устройстве происходит преобразование излучения, исходящего от светодиодного элемента, люминофорными элементами выполненными, и переизлучение во внешнюю среду. Люминофорные элементы находятся в вязкой среде, которая представляет собой эпоксидную смолу.
Однако эта конструкция имеет ряд недостатков, а именно при достаточной эффективности устройства недостаточен контроль ориентации люминофорных элементов, которые, несмотря на вязкость эпоксидной смолы, оседают на дно устройства. Кроме того, в этом случае не решается проблема терморегуляции светодиодного элемента из-за высокой вязкости эпоксидной смолы. При этом отсутствие достаточной тепловой конвекции само по себе снижает эффективность люминофорных элементов, которые еще более зависимы от температуры, чем светодиоды. С другой стороны, никак не регулируется равномерность светового потока от люминофорных элементов, которые могут неравномерно распределяться внутри объема светодиодного светильника, не говоря о том, что нет возможности регулировать световой поток от люминофорных элементов. Эти недостатки ухудшают эксплуатационные характеристики светильника.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является улучшение эксплуатационных характеристик светильника.
Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, выражается в повышении управляемости световым потоком светодиодного светильника, а также в повышении коэффициента теплопередачи охлаждающей среды, тем самым повышая эффективность его охлаждения, что, в свою очередь, обеспечивает более высокую светоотдачу и увеличение срока работы светодиодного элемента.
Поставленная задача решается тем, что светодиодный светильник, содержащий светодиодный элемент, размещенный в полости светопрозрачного корпуса, в жидкой охлаждающей среде, отличается тем, что в жидкую охлаждающую среду, размещенную, предпочтительно, в секторе излучения светодиодного элемента, введены находящиеся в твердой фазе корпусные элементы, имеющие люминофорные и магнитные компоненты, при этом плавучесть корпусных элементов в охлаждающей среде равна нулю, а их количество и размеры обеспечивают возможность свободного взаимоскольжения в пределах полости светопрозрачного корпуса, который снабжен средством приведения охлаждающей среды в движение через воздействие электромагнитного поля.
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».
Признаки отличительной части формулы изобретения обеспечивают решение следующих функциональных задач:
Признаки, указывающие что, в жидкую охлаждающую среду «введены находящиеся в твердой фазе корпусные элементы, имеющие люминофорные и магнитные компоненты», направлены как на увеличение управляемости потоком движения охлаждающей среды, так и на движение вторичных источников света, таких как люминофорные компоненты, вдоль корпуса посредством воздействия электромагнитного поля. При этом использование находящихся в твердой фазе корпусных элементов, имеющих люминофорные и магнитные компоненты, позволяет улучшать долговечность люминофорных значений, так как корпусные элементы сами интенсивно омываются жидкой массой, снижая тем самым перегрев указанных компонентов.
Признаки «…количество и размеры находящиеся в твердой фазе корпусные элементы, имеющие люминофорные и магнитные компоненты» обеспечивают возможность их свободного взаимоскольжения в пределах полости светопрозрачного корпуса, который снабжен средством приведения охлаждающей среды в движение…», позволяют в состоянии движения, а именно при конвекции, к стандартному теплообмену жидкая масса - стенки добавить теплообмен жидкая масса - твердые тела с добавлением эффектов обтекания твердых тел и теплообмен твердые тела - стенки. В результате увеличения конвекции и в итоге теплопроводности увеличивается охлаждение светодиодного элемента, а значит и эффективность работы светодиодного элемента.
На фиг.1 показан светодиодный светильник, имеющий корпус с заключенной внутри жидкой массой и находящиеся в твердой фазе корпусные элементы, имеющие люминофорные и магнитные компоненты; на фиг.2 - прохождение лучей от светодиодного элемента и находящихся в твердой фазе корпусных элементов, имеющих люминофорные и магнитные компоненты, посредством направленного действия электромагнитного поля от соответствующим образом ориентированных электромагнитов на находящиеся в твердой фазе теплопроводящие элементы, имеющие люминофорные и магнитные компоненты.
На чертежах показаны светодиодный элемент 1, основание 2, жидкая охлаждающая среда 3, находящиеся в твердой фазе корпусные элементы, имеющие люминофорные и магнитные компоненты 4, корпус 5.
Светодиодный светильник содержит светодиодный элемент 1, размещенный в полости светопрозрачного корпуса 5 на основании 2 в жидкой охлаждающей среде 3. Жидкая охлаждающая среда 3 (например, парафиновое масло либо масла аналогичных составов) размещена, предпочтительно, в секторе излучения светодиодного элемента 1. В нее введены находящиеся в твердой фазе корпусные элементы, имеющие люминофорные и магнитные компоненты 4, плавучесть которых в охлаждающей среде 3 равна нулю. Плавучесть подбирается за счет того, что находящиеся в твердой фазе корпусные элементы 4 имеют внутри воздушный пузырь, приравнивающий плотность и объем находящихся в твердой фазе корпусных элементов 4 к плотности жидкой охлаждающей среды 3. Кроме того, находящийся в твердой фазе корпусной элемент 4 имеет коэффициент теплопроводности, значительно больший, чем у жидкой охлаждающей среды 3. В качестве находящихся в твердой фазе корпусных элементов 4 могут быть использованы, например, прозрачные полимерные композиты с кварцевостеклянными наполнителями с включением люминофорных и магнитных компонентов. Количество и размеры твердых корпусных элементов 4 обеспечивают возможность их свободного взаимоскольжения в пределах полости светопрозрачного корпуса 5. Кроме того, находящиеся в твердой фазе корпусные элементы 4 имеют за счет магнитных компонентов магнитные свойства и соответственно приводятся в движение электромагнитным полем, возбуждаемым соответствующим образом ориентированными электромагнитными элементами 6.
Светодиодный светильник работает следующим образом. Светодиодный элемент 1, находясь на основании 2 светодиодного элемента 1, излучает свет и тепло в жидкую охлаждающую среду 3. Наличие находящихся в твердой фазе корпусных элементов, имеющих люминофорные и магнитные компоненты 4, с одной стороны, увеличивает в статическом состоянии и при конвекции передачу тепла, а с другой стороны, находящиеся в твердой фазе корпусные элементы, имеющие люминофорные и магнитные компоненты 4, переизлучают световой поток, полученный от светодиодного элемента 1 в соответствующем спектре излучения. При этом находящиеся в твердой фазе корпусные элементы, имеющие люминофорные и магнитные компоненты 4, не только исполняют функции охлаждения светодиодного элемента 1 вместе с жидкой охлаждающей среды 3, но сами охлаждаются в процессе конвекции с охлаждающей средой 3. Кроме стандартных методов конвекции, которые предполагают использование насосов, возможно использование электромагнитного поля, возбуждаемого соответствующим образом ориентированными электромагнитными элементами 7 (см. фиг.1), которое воздействует на находящиеся в твердой фазе корпусные элементы, имеющие люминофорные и магнитные компоненты 4, и заставляет их двигаться в заданном направлении, а вместе с ними увлекается в движение жидкая масса 3 за счет имеющегося у находящихся в твердой фазе корпусных элементов, имеющих люминофорные и магнитные компоненты 4, определенного сопротивления в жидкости.
Светодиодный светильник, содержащий светодиодный элемент, размещенный в полости светопрозрачного корпуса, заполненного жидкой охлаждающей средой, отличающийся тем, что в жидкую охлаждающую среду, размещенную, предпочтительно, в секторе излучения светодиодного элемента, введены находящиеся в твердой фазе корпусные элементы, имеющие люминофорные и магнитные компоненты, при этом плавучесть корпусных элементов в охлаждающей среде равна нулю, а их количество и размеры обеспечивают возможность свободного взаимоскольжения в пределах полости светопрозрачного корпуса, который снабжен средством приведения охлаждающей среды в движение через воздействие электромагнитным полем.
