СВЕТОДИОДНАЯ ЛАМПА Российский патент 2004 года по МПК H01L33/00 

Изобретение относится к светотехническим устройствам и может быть использовано, в частности, при конструировании осветительных ламп, применяемых в медицинской технике.

Известна конструкция светодиодной лампы [1], включающая цепочку последовательно соединенных светодиодов, используемых в качестве источников света, и балластного резистора. Для получения высокой освещенности объекта в такой конструкции используется большое количество светодиодов, что существенно увеличивает габаритные размеры полупроводниковой лампы и тем самым не позволяет применять ее для малогабаритных источников света. Кроме того, наличие большого числа светодиодов увеличивает потребляемую мощность полупроводниковой лампы, что затрудняет ее применение в устройствах с автономным питанием. В частности, по этим причинам резко ограничивается ее применение в медицинских устройствах, где во многих случаях применяются малогабаритные источники света и осветительные устройства с автономным питанием.

В качестве прототипа выбрана конструкция светодиодной лампы, представленная в работе [2] (фиг.1).

Обозначения к фиг.1:

1 - цоколь;

1(а) - металлическая часть цоколя;

1(с) - диэлектрическая часть цоколя;

1(b) - электрод;

2 - плата монтажная;

2(d) - отверстие в монтажной плате;

3 - светодиод;

4(а), 4(b) - выводы светодиода;

5- резистор балластный;

5(a), 5(b) - электрические выводы балластного резистора;

7 - диод полупроводниковый;

7(а), 7(b) - выводы полупроводникового диода;

8 - линза.

Внутри линзы (8), расположенной над цоколем (1), находятся монтажная плата (2) со встроенным в ее отверстии (2d) светодиодом (3) и его электрические выводы (4а) и (4b). В цоколе (1), состоящем из металлической части (1а), диэлектрической части (1с) и контактного электрода (1b), находятся балластный резистор (5) и выпрямляющий полупроводниковый диод (7). Один из электрических выводов (4а) светодиода (3) соединен с одним выводом (5а) балластного резистора (5), другой вывод (5b) которого проходит в центральное отверстие диэлектрической части цоколя (1с) (диэлектрическая втулка) и формирует торцевой электрод (1b) светодиодной лампы. Другой вывод (4b) светодиода (3) соединен с выводом (7а) выпрямительного полупроводникового диода (7), другой вывод (7b) которого соединен с внешней металлической частью цоколя (1а), образуя при этом другой электрод светодиодной лампы.

Данная конструкция светодиодной лампы имеет следующие недостатки.

1. Светодиод и его электрические выводы находятся над цоколем лампы, что увеличивает ее длину.

2. Один из выводов светодиодной лампы сформирован на внешней боковой поверхности цоколя, что увеличивает габаритные поперечные размеры лампы. Кроме того, при формировании электрода на внешней стороне металлической части цоколя возможны нарушения антикоррозийного покрытия цоколя лампы, что снижает ее устойчивость к воздействию агрессивных сред.

3. Наличие пустот в объеме светодиодной лампы снижают ее устойчивость к воздействию динамических нагрузок.

Наличие большого числа сборочных единиц приводит к высокой трудоемкости, а большие габаритные размеры и невысокий уровень устойчивости к воздействию агрессивных сред и динамических нагрузок ограничивают область применения такой светодиодной лампы, в частности, в осветительных медицинских устройствах, где требуется частая дезинфекционная обработка.

Целью данного изобретения является уменьшение габаритных размеров полупроводниковых ламп с одновременным снижением трудоемкости и увеличением устойчивости к внешним воздействиям.

Для достижения поставленной цели предлагается конструкция светодиодной лампы, в которой светодиод и его электрические выводы до поверхности монтажа полупроводникового излучающего элемента расположены внутри цоколя. Электрическая связь одного из электрических выводов светодиода с электродом лампы осуществляется по внутренней металлической поверхности цоколя. Свободный внутренний объем цоколя заполнен теплопроводящей цокольной мастикой.

На фиг.2 представлен вид сечения предлагаемой конструкции светодиодной лампы.

Обозначения к фиг.2:

1 - цоколь металлический;

3 - светодиод;

4(a), 4(b) - электрические выводы светодиода;

4(с) - линза светодиода;

5 - балластный резистор;

5(а), 5(b) - электрические выводы балластного резистора;

11 - теплопроводящая цокольная мастика;

12 - диэлектрическая втулка;

13 - полупроводниковый излучающий элемент светодиода;

14 - гибкий проводник;

(А-А) - плоскость размещения полупроводникового

излучающего элемента на электрическом

выводе светодиода.

Полупроводниковый излучающий элемент (13) расположен на торцевой поверхности электрического вывода (4а) светодиода (3). С другим электродом (4b) полупроводниковый излучающий элемент (13) соединен посредством гибкого проводника (14). Полупроводниковый излучающий элемент (13), гибкий проводник (14) и частично электрические выводы (4а, 4b) покрыты прозрачным диэлектрическим материалом, образующим линзу (4с). Светодиод и его электрические выводы (4а, 4b) помещены в металлический цоколь (1) до поверхности монтажа полупроводникового излучающего элемента. Светодиод (3) крепится внутри цоколя с помощью теплопроводящей цокольной мастики (11). Электрический вывод (4b) светодиода (3) соединен с электрическим выводом (5а) балластного резистора (5). Другой электрический вывод (5b) балластного сопротивления (5) соединен с внутренней металлической поверхностью цоколя (1), образующий один из электродов светодиодной лампы. Другой электрод (4а) светодиода располагается так, что проходит через внутреннее отверстие диэлектрической втулки (12), закрепленной на оси светодиодной лампы с помощью теплопроводящей цокольной мастики (11), и образует другой электрод светодиодной лампы. Свободный объем цоколя (1) заполнен теплопроводящей цокольной мастикой (11), создающей монолитность светодиодной лампы.

Электрический вывод светодиода (4а) одновременно является торцевым электродом светодиодной лампы, а расстояние от его торцевой контактной поверхности до купола линзы определяет длину полупроводниковой лампы. Габаритный поперечный размер лампы определяется только диаметром цоколя (1), поскольку электрический контакт светодиода (3) с металлической частью цоколя (1) осуществляется через балластное сопротивление с внутренней металлической поверхностью цоколя (1). Кроме того, такой внутренний контакт предотвращает возможные нарушения антикоррозийного покрытия внешней металлической поверхности цоколя при формировании контакта, увеличивая тем самым устойчивость лампы к воздействию агрессивных сред.

Так как светодиод (3) входит в цоколь (1) светодиодной лампы до плоскости (А-А) крепления полупроводникового излучающего элемента (13), то цоколь не участвует в распределении светового потока. Данное расположение светодиода (3) в цоколе (1) соответствует минимальной длине светодиодной лампы при условии не нарушения светового потока, создаваемого светодиодом (3). Точность расположения плоскости (А-А) определяется возможностями используемых технологических приемов.

Крепление светодиода (3) внутри цоколя (1) и заполнение внутреннего объема последнего теплопроводящей цокольной мастикой (11) способствуют повышению механической прочности и электрической надежности светодиодной лампы за счет улучшения условий крепления светодиода и отвода тепла от полупроводникового излучающего элемента (13).

Таким образом, получив монолитную конструкцию, мы одновременно смогли уменьшить габаритные размеры лампы в 1,5-2,0 раза, повысить ее механическую прочность и устойчивость к воздействию агрессивных сред, сохранив при этом ее уровень полезной светоотдачи. Кроме того, это позволило значительно уменьшить трудоемкость изготовления светодиодной лампы за счет уменьшения количества составляющих ее элементов и увеличить технологичность ее изготовления.

Примером конкретного исполнения полупроводниковых ламп по заявляемой конструкции являются разрабатываемые нами полупроводниковые лампы белого свечения. Габаритные размеры этих ламп: (18,0×⊘5,5) мм. Параметры ламп в сравнении с характеристиками использованных светодиодов приведены в таблице.

Результаты испытаний показывают, что разброс оптических параметров светодиодов и изготовленных из них полупроводниковых ламп находятся в пределах ошибок измерений.

ЛИТЕРАТУРА

1. США, пат. №4,727,289, МКИ: Н 05 В 041/00, 23 февраля 1988 г.

2. Япония, пат. №11163420А2, МКИ: H 01 L 33/00, 18 июня 1999 г.

Изобретение относится к светотехническим устройствам и может быть использовано, в частности, при конструировании осветительных ламп в медицинской технике. Технический результат изобретения - уменьшение габаритных размеров полупроводниковых ламп с одновременным снижением трудоемкости и увеличением устойчивости к внешним воздействиям. В светодиодной лампе светодиод и его электрические выводы до плоскости крепления полупроводникового излучающего элемента расположены внутри цоколя. Электрическая связь одного из электрических выводов светодиода с электродом лампы осуществляется по внутренней металлической поверхности цоколя. Свободный внутренний объем цоколя заполнен теплопроводящей цокольной мастикой. 1 з. п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

1. Светодиодная лампа, включающая светодиод, один из электрических выводов которого связан с металлическим цоколем, образующим один ее электрод, а другой связан с ее торцевым электродом, диэлектрическую втулку, закрепленную на торце цоколя, балластный резистор, отличающаяся тем, что светодиод и его электрические выводы входят в цоколь до плоскости крепления полупроводникового излучающего элемента.2. Светодиодная лампа по п.1, отличающаяся тем, что электрическая связь одного из электрических выводов светодиода с электродом лампы осуществляется по внутренней металлической поверхности цоколя, а свободный объем цоколя заполнен теплопроводящей цокольной мастикой.