Патент на полезную модель Республики Беларусь

1. (19) BY (11) 10768
(13) U
(46) 2015.08.30
(51) МПК
F 21V 29/00 (2006.01)
ОПИСАНИЕ
ПОЛЕЗНОЙ
МОДЕЛИ К
ПАТЕНТУ
(12)
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54) СВЕТОДИОДНАЯ ЛАМПА С СИСТЕМОЙ ОХЛАЖДЕНИЯ
(21) Номер заявки: u 20140476
(22) 2014.12.29
(71) Заявитель: Государственное науч-
ное учреждение "Институт порош-
ковой металлургии" (BY)
(72) Автор: Мазюк Виктор Васильевич
(BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт по-
рошковой металлургии" (BY)
(57)
Светодиодная лампа с системой охлаждения, включающая матрицу с расположенны-
ми на ней светодиодами, теплоприемное основание и пульсирующую тепловую трубу в
виде спирали, отличающаяся тем, что теплоприемное основание состоит из двух плоских
пластин, между которыми зажаты участки испарения пульсирующей тепловой трубы, а
форма витков пульсирующей теловой трубы близка к круговой.
(56)
1. US 7547124, МПК F 21V 29/00, 2009.
2. US 8820975, МПК F 28D 15/06, 2014.
Полезная модель относится к светодиодной технике.
Известна светодиодная лампа с системой охлаждения, включающая матрицу с распо-
ложенными на ней светодиодами, теплоприемное основание, теплорассеивающий радиа-
тор и змеевидную пульсирующую тепловую трубу [1]. Теплоприемная часть пульси-
рующей тепловой трубы термически связана с теплоприемным основанием, а теплоот-
дающая часть пульсирующей тепловой трубы термически связана с теплорассеивающим
радиатором. Тепло, выделяемое светодиодами, передается посредством пульсирующей
тепловой трубы от теплоприемного основания к теплорассеивающему радиатору, с кото-
рого рассеивается в окружающую среду.
BY10768U2015.08.30

2. BY 10768 U 2015.08.30
2
Недостатком известной светодиодной лампы с системой охлаждения является низкая
тепловая эффективность системы охлаждения, обусловленная перепадом температуры
между пульсирующей тепловой трубой и теплорассеивающим радиатором, а также пере-
падом температуры в ребрах теплорассеивающего радиатора. Другим недостатком являет-
ся сложность технологии присоединения теплорассеивающего радиатора к змеевидной
пульсирующей тепловой трубе.
В качестве прототипа выбрана тепловая труба с системой охлаждения, включающая
матрицу с расположенными на ней светодиодами, теплоприемное основание и пульси-
рующую тепловую трубу в виде спирали, состоящей из множества узких и длинных вит-
ков, одна сторона которых присоединена к кромке теплоприемного основания, а другая
выступает за кромку теплоприемного основания [2]. Тепло, выделяемое светодиодами,
вызывает испарение жидкого теплоносителя, занимающего часть внутреннего простран-
ства тепловой трубы. Образующиеся паровые пузыри под действием перепада давления
перемещаются в наружную, более холодную часть тепловой трубы, где конденсируются
на внутренней поверхности тепловой трубы, отдавая тепло, которое рассеивается в окру-
жающую среду с наружной поверхности тепловой трубы. Недостатком данной светодиод-
ной лампы с системой охлаждения также является низкая тепловая эффективность
системы охлаждения. Присоединение витков тепловой трубы к кромке теплоприемного
основания обеспечивает малую площадь теплового контакта между тепловой трубой и те-
плоприемным основанием. Соответственно, суммарная площадь участков испарения теп-
ловой трубы также мала. Поэтому имеет место значительный перепад температуры между
теплоприемным основанием и теплоносителем тепловой трубы, что обусловливает повы-
шенную температуру светодиодов. Для увеличения площади теплового контакта между
тепловой трубой и теплоприемным основанием необходимо увеличивать толщину тепло-
приемного основания, что увеличивает массу и габариты светодиодной лампы. Светоди-
одная лампа рассматриваемой конструкции имеет низкую надежность, поскольку длинные
и узкие витки тепловой трубы подвержены опасности забивания загрязнениями, что зна-
чительно снижает теплорассеивающую способность витков тепловой трубы. Недостатком
известной конструкции также является сложность технологии присоединения узких и
длинных витков тепловой трубы к тонкой кромке теплоприемного основания.
Задача, которую решает предлагаемая тепловая труба с системой охлаждения, заклю-
чается в повышении тепловой эффективности и надежности и упрощении технологии из-
готовления системы охлаждения светодиодной лампы.
Поставленная задача реализуется тем, что в светодиодной лампе с системой охлажде-
ния, включающей матрицу с расположенными на ней светодиодами, теплоприемное осно-
вание и пульсирующую тепловую трубу в виде спирали, теплоприемное основание
состоит из двух плоских пластин, между которыми зажаты участки испарения пульси-
рующей тепловой трубы, а форма витков пульсирующей теловой трубы близка к круго-
вой.
Сущность полезной модели поясняется фигурой, на которой изображена конструкция
светодиодной лампы с системой охлаждения.
Светодиодная лампа с системой охлаждения включает матрицу 1 с расположенными
на ней светодиодами 2, теплоприемное основание 3 и пульсирующую тепловую трубу 4 в
виде спирали. Теплоприемное основание 3 состоит из двух плоских пластин 5 и 6, между
которыми зажаты участки испарения пульсирующей тепловой трубы 4. Форма витков
пульсирующей теловой трубы близка к круговой.
Светодиодная лампа с системой охлаждения работает следующим образом. При соз-
дании светодиодами 2 светового потока выделяется тепло, которое через матрицу 1 пере-
дается к плоской пластине 6 теплоприемного основания 3. От теплоприемного основания
3 тепло передается на участки испарения пульсирующей тепловой трубы 4, прижатые к
плоской пластине 6 плоской пластиной 5. В зажатых между плоскими пластинами 6 и 5

3. BY 10768 U 2015.08.30
3
участках испарения пульсирующей теловой трубы 4 происходит испарение жидкого теп-
лоносителя, занимающего часть внутреннего пространства тепловой трубы. Образующие-
ся паровые пузыри под действием перепада давления перемещаются в наружную, более
холодную часть витков тепловой трубы, где конденсируются на внутренней поверхности
тепловой трубы, отдавая тепло, которое рассеивается в окружающую среду с наружной
поверхности тепловой трубы. Образующийся конденсат пульсирующим образом возвра-
щается в участки испарения пульсирующей тепловой трубы, замыкая испарительно-
конденсационный цикл.
Благодаря тому, что теплоприемное основание 3 состоит из двух плоских пластин 5 и
6, между которыми зажаты участки испарения пульсирующей тепловой трубы 4, тепловая
эффективность системы охлаждения светодиодной лампы повышается, поскольку обеспе-
чивается большая площадь теплового контакта между теплоприемным основанием 3 и
пульсирующей тепловой трубой 4. Тепло, выделяющееся в центре матрицы 1, передается
к пульсирующейся тепловой трубе 4 через тонкий слой плоской пластины 6 в перпенди-
кулярном направлении, а не в продольном, когда тепло передается к кромке теплоприем-
ного основания, что снижает перепад температуры в теплоприемном основании.
Форма витков пульсирующей тепловой трубы, близкая к круговой, обеспечивает на-
дежность конструкции, поскольку опасность забивки проходов для воздуха между витка-
ми устранена. Круговая форма витков по сравнению с длинной и узкой формой позволяет
практически в полтора раза увеличить площадь конвекционного теплообмена на наруж-
ной поверхности пульсирующей тепловой трубы при том же порядке габаритов светоди-
одной лампы с системой охлаждения, что также повышает тепловую эффективность
системы охлаждения.
Использование в конструкции теплоприемного основания, состоящего из двух пло-
ских пластин, значительно упрощает технологию сборки светодиодной лампы с системой
охлаждения.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.