КОМПАКТНАЯ ЛАМПА НА СВЕТОДИОДАХ Российский патент 2005 года по МПК F21S8/00 

Предлагаемое изобретение относится к светотехнике, в частности к источникам оптического излучения - лампам на полупроводниковых излучающих диодах, генерирующим излучение красного, зеленого, желтого, синего ближнего инфракрасного диапазонов спектра или белого света.

Подобные лампы предназначены для применения в светосигнальных приборах, например в заградительных огнях, во взрывозащищенных световых приборах, в осветительных приборах, светомаяках, в огнях световой маркировки аэродромов и вертодромов.

Известна лампа /1/ на светодиодах, содержащая равноудаленные от ее продольной оси группы светодиодов, установленных на гранях выпуклого многогранника, с ориентацией оптических осей светодиодов в пространстве большей части сферы.

Недостатки аналога вызваны сложностью конструкции, увеличенными габаритами. Конструкция эффективна преимущественно в компоновке с мощными светодиодами, требующими интенсивного теплоотвода за счет кондуктивной теплопередачи.

Известен заградительный огонь с лампой /2/ на светодиодах, содержащей равноудаленные от центрального стержня группы светодиодов, установленных на токоведущих выводах под углом к поверхности плат в пределах от 5 до 90° на переферии одинаковых параллельных между собой, дискообразных плат с осевыми отверстиями, нанизанных на указанный стержень.

Недостатки аналога обусловлены низкой механической прочностью примененной лампы из-за отсутствия механической фиксации токоведущих выводов в пространстве на платах, а также трудностями обеспечения необходимого уровня и расномерного распределения силы света в углах от минус 6° до плюс 6° от горизонтальной плоскости, превышающего примерно в 2 раза силу света, формируемую вдоль оси лампы, что необходимо для большинства светосигнальных, в том числе заградительных огней. Кроме того, лампа обладает недостаточной компактностью (увеличенными габаритами) светящего тела, не обеспечивает высокую плоскость компоновки светодиодов на платах.

Известна лампа /3/ на светодиодах, содержащая большое количество одинаковых плоских электроизоляционных дисков - плат с осевыми отверстиями с распаянными по периметру светодиодами с радиально ориентированными оптическими осями, формирующими цилиндрическую конфигурацию светящего тела. Платы со светодиодами установлены параллельно между собой на центральном стержне и подключены к средствам токоподвода стандартного цоколя.

Недостатки прототипа вызваны неудовлетворительной конфигурацией светящего тела лампы, не обеспечивающего перераспределение светового потока вдоль оси лампы и частично в нижнюю полусферу под углами минус 6° -10° , что ограничивает применение ламп, например, в заградительных огнях или во взрывозащищенных световых приборах.

Кроме того, в лампе не обеспечена высокая комплектность светящего тела из-за недостаточной плотности компоновки светодиодов на платах.

Целью предлагаемого изобретения является устранение перечисленных недостатков прототипа, повышение компактности светящего тела, улучшение светотехнических характеристик, в том числе увеличение светового потока и равномерности светораспределения в пространстве.

Поставленная цель достигается тем, что в компактной лампе на светодиодах, содержащей две, три или большее количество плоских электроизоляционных плат круглой или многоугольной формы с установленными и распаянными на них группами светодиодов с токоведущими выводами, центральный стержень, удерживающий эти платы параллельно между собой, преобразователь питающей сети и средства токоподвода, указанные электроизоляционные платы выполнены различного диаметра и удерживают светодиоды, установленные с механически фиксированными токоведущими выводами и с выбранной пространственной ориентацией одновременно по периметру каждой платы и на одной или обеих сторонах по крайней мере части плат с ориентацией оптических осей в меридиональных плоскостях пространства по меньшей мере верхней полусферы.

Цель достигается также тем, что по крайней мере часть электроизоляционных, например печатных, плат с установленными на них по периметру светодиодами вписана в кривую поверхность усеченного конуса, части сферы, параболоида или эллипсоида вращения, а центральный стержень располагается на продольной оси указанных тел вращения.

Поставленная задача решается также тем, что печатные платы выполнены в форме правильных многоугольников с распаянными и механически фиксированными на сторонах и по периметру плат светодиодами с ориентацией оптических осей по апофемам многоугольника, причем по крайней мере часть указанных многоугольных плат с одинаковым количеством углов (n) установлена на центральном стержне с азимутальным угловым смещением относительно друг друга на величину 180° /n.

Цель достигается и тем, что распаянные и механически фиксированные на одной или обеих сторонах по крайней мере одной печатной платы светодиоды установлены с азимутальным угловым смещением относительно светодиодов, установленных и распаянных по периметру указанной платы на величину 180° /m, где m - количество светодиодов, установленных по периметру платы. Цель достигается также тем, что на двух электроизоляционных платах меньшего диаметра и большего диаметра установлены светодиоды с механически фиксированными токоведущими выводами, проходящими через отверстия в обеих платах и распаянными на тыльной стороне платы большего диаметра.

Достижению результата способствует также то, что на тыльной стороне нижней печатной платы со светодиодами собраны элементы преобразователя питающей сети и плата установлена на держателе, сопряженном со средствами токоподвода, например со стандартным цоколем типа Е 27.

Наиболее предпочтительные варианты исполнения устройств согласно изобретению показаны на чертежах.

Фиг.1. Компактная лампа на светодиодах со светящим телом, вписанным в кривую поверхность усеченного конуса, вид сбоку, частично в разрезе.

Фиг.2. То же, что и на фиг.1, вид сверху.

Фиг.3. Компактная лампа на светодиодах со светящим телом, вписанным в поверхность части сферы. Вид сбоку, частично в разрезе.

Фиг.4. Компактная лампа на светодиодах на двух платах со светящим телом, вписанным в параболоид вращения. Вид сбоку, частично в разрезе.

Фиг.5. То же, что и на фиг.4, вид сверху.

Показанный на фиг.1 и 2 первый вариант исполнения компактной лампы на светодиодах содержит плоские нижнюю 1, среднюю 2 и верхнюю 3 электроизоляционные платы, имеющие форму правильных многоугольников разного диаметра, установленные на центральном стержне 4 параллельно между собой через промежуточные трубчатые проставки 5.

Электроизоляционные платы 1,2 и 3 выполнены в виде печатных плат: нижняя плата 1 - в форме правильного 18-угольника, а средняя 2 и верхняя 3 платы - в форме правильного 3-угольника. В центре каждой многоугольной платы имеется отверстие для размещения центрального стержня 4, выполненного в виде болта, стягивающего и механически со стопорением удерживающего платы с заданной ориентацией между собой.

По периметру многоугольных плат 1, 2 и 3 установлены группы светодиодов 6 с изогнутыми под углом 90° токоведущими выводами 7, распаянными на каждой из них таким образом, что оптические оси ОО, О' и О" светодиодов 6 ориентированы в меридианальных плоскостях пространства верхней полусферы, проходящих через апофемы "a" (показано пунктиром на фиг.2) правильных многоугольников и центральный стержень 4. При этом по крайней мере часть многоугольных плат с одинаковым количеством углов (n) установлена на центральном стержне 4 с азимутальным угловым смещением относительно друг друга на величину 180° /n, обеспечивая высокую равномерность светораспределения по горизонту (O, O' и O") и близким к горизонту направлением, например, в вертикальных углах от +6° до минус 6° .

Средняя плата 2 выполнена меньшего диаметра по сравнению с платой 1, не большего диаметра по сравнению с платой 3, что создает возможность даже при малом удалении указанных плат между собой одновременно устанавливать и распаивать на сторонах (на плоскостях плат 1 и 2) вторую концентрически располагаемую группу светодиодов 8 с токоведущими выводами, изогнутыми и механически фиксированными на платах таким образом, что оптические оси О₁, О₂ свотодиодов 8 ориентированы в меридиональных плоскостях пространства верхней полусферы, проходящих через вершины многоугольных плат и центральный стержень 4.

Светодиоды 6 и 8 верхней платы 3 также устанавливают с механически фиксированными токоведущими выводами и выбранной пространственной ориентацией по периметру и на лицевой стороне платы с ориентацией оптических осей О" и О₃ в меридиональных плоскостях пространства по горизонту и под малыми углами наклона относительно продольной ocи ZZ лампы соответственно, обеспечивая при этом распределение светового потока в зенит на "хвостах" светораспределения светодиодов 8.

D рассматриваемом варианте исполнения лампы электроизоляционные (печатные) платы 1, 2 и 3, а также светодиоды 6, установленные на них по периметру, вписаны в кривую поверхность усеченного конуса (показано пунктиром на фиг.1), формируют аналогичную форму светящего тела со светораспределением, обеспечивающим силу света по азимуту и в вертикальных углах +6° - минус 6° ~15-20 кд и 7-10 кд в углах +6 - +174° верхней полусферы для светодиодов с силой света 5-6 кд и двойным углом рассеяния 2θ _0,5≈_{20° , при допускаемой неравномерности светораспредоления по горизонту менее 30%.}

Второй вариант исполнения компактной лампы на светодиодах (см. фиг.3) предусматривает выполнение электроизоляционных (печатных) плат 9, 10, 11 и 12 различного диаметра со светодиодами 13, установленными с выбранной пространственной ориентацией по периметру указанных плат, а также со светодиодами 14 и 15 на одной (для плат 11 и 12) и на обеих (для платы 10) сторонах плат соответственно с ориентацией оптических осей О, О’, О'', О''', а также О₁, О₂ О₃, О₄ и О₅ в меридиональных плоскостях пространства и по горизонту большей части сферы, преимущественно в углах от минус 10° до плюс 90° относительно горизонта.

При этом по крайней мере часть печатных плат и установленные на них по периметру светодиоды 13 вписаны в кривую поверхность части сферы (показано пунктиром на фиг.3) либо параболоида (см. фиг.4) или эллипсоида вращения (на фиг. не показано), а центральный стержень 16 располагается на продольной оси указанных тел вращения.

Распаянные и механически фиксированные светодиоды 14 на одной стороне печатных плат 11 и 12 или светодиоды 15 на обеих сторонах платы 10 установлены с азимутальным угловым смещением (аналогично схеме размещения для 1-го варианта лампы, см. фиг.2) относительно светодиодов 13, установленных по периметру указанной платы на величину 180° /m, где m - количество светодиодов 13, размещенных по периметру платы, что обеспечивает высокую равномерность и плавную индикатрису светораспределения.

Фиксация токоведущих выводов светодиодов 6, 8 и 13, 14 на платах осуществляется пайкой концов выводов и заливкой средней части выводов электроизоляционным компаундом 16а (см. фиг.3)

Показанный на фиг.4, 5 вариант исполнения лампы на двух электроизоляционных платах 17 и 18 меньшего и большего диаметров соответственно с установленными на них светодиодами с механически фиксированными токоведущими выводами 19 и 20. При этом выводы 19 верхней платы меньшего диаметра проходят через отверстие в ней, а также через отверстия в нижней плате 18 большого диаметра и распаиваются на тыльной стороне последней, обеспечивая одновременно механическую фиксацию выводов светодиодов на верхней и нижней платах, а также электрические соединение их между собой на нижней плате 18.

Все предложенные варианты исполнения компактной лампы на светодиодах предусматривают шунтирование светодиодов или групп светодиодов, установленных на платах стабилитронами (на фиг. не показано), которые монтируют непосредственно на указанных платах либо на нижней плате, что обеспечивает функционирование лампы при выходе из строя одного или нескольких светодиодов.

Для всех вариантов исполнения лампы (см. фиг.1, 3 или 4) на тыльной стороне нижней печатной платы 1, 9 или 18 со светодиодами собраны элементы преобразователя 19а питающей сети и указанная плата установлена на держателе 20а, сопряженном со средствами токоподвода, в качестве которых может быть использован стандартный цоколь 21 типа Е 27 (фиг.1) либо несущий кронштейн 22 и токоведущий провод 23 (фиг.3 и 4).

Возможно также применение низковольтного питания лампы от источника постоянного тока с токоограничивающим сопротивлением без преобразователя промышленной сети.

Второй вариант исполнения лампы обеспечивает формирование почти круглосимметричной индикатрисы силы света в большей части сферы, что предпочтительно для применения в осветительных, например взрывозащищенных световых, приборах.

Преимущества предложенных вариантов лампы на светодиодах заключаются в повышении компактности светящего тела, уменьшении габаритов, а также в улучшении светотехнических характеристик, в том числе увеличении светового потока и равномерности светораспределения в пространстве.

Литература

1. Лампа на светоизлучающих диодах. Пат. РФ №2158876, кл. F 21 S 8/10. Публ. 10.11.2000 г., Бюл №21.

2. Заградительный огонь. Св-во на пол. модель №24719, кл. F 21 S 2/00, 8/110. Публ. 20.08.02. Бюл. 23.

3. Пат. Франции №2714956, кл. F 21 Q 3/02. Публ. 13.07.95 г.

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к технике светосигнальных приборов для использования в системах кругового обзора. Технический результат - повышение светотехнических характеристик и равномерности светораспределения. Для достижения данного результата лампа содержит несколько электроизоляционных плат. По периметру каждой электроизоляционной платы расположены светодиоды. При этом на одной или обеих ее сторонах осуществлена ориентация оптических осей источников света в меридиональных плоскостях всего активного пространства излучения света. 5 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Компактная лампа на светодиодах, содержащая две, три или большее количество плоских электроизоляционных плат круглой или многоугольной формы с установленными и распаянными на них группами светодиодов с токоведущими выводами, центральный стержень, удерживающий эти платы параллельно между собой, преобразователь питающей сети и средства токоподвода, отличающаяся тем, что электрозоляционные платы выполнены резличного диаметра и удерживают светодиоды, установленные с механически фиксированными токоведущими выводами и с выбранной пространственной ориентацией одновременно по периметру каждой электроизоляционной платы и на одной или обеих сторонах, по крайней мере, части электроизоляционных плат, с ориентацией оптических осей в меридиональных плоскостях пространства, по меньшей мере, верхней полусферы.2. Компактная лампа на светодиодах по п.1, отличающаяся тем, что по крайней мере часть электроизоляционных, например электроизоляционных печатных плат с установленными на них по периметру светодидами, вписаны в кривую поверхность усеченного конуса, части сферы, параболоида или эллипсоида вращения, а центральный стержень располагается на продольной оси указанных тел вращения.3. Комнатная лампа на светодиодах по любому из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что электроизоляционные печатные платы выполнены в форме правильных многоугольников с распаянными и механически фиксированными на сторонах и по периметру плат светодиодами с ориентацией оптических осей по апофемам многоугольника, причем, по крайней мере, часть указанных многоугольных плат с одинаковым количеством углов (n) установлены на центральном стержне с азимутальным угловым смещением относительно друг друга на величину 180°/n.4. Компактная лампа на светодиодах по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что распаянные и механически фиксированные на одной или обеих сторонах, по крайней мере, одной электроизоляционной печатной платы светодиоды установлены с азимутальным угловым смещением относительно светодиодов, установленных и распаянных по периметру указанной платы на величину 180°/m, где m - количество светодиодов, установленных по периметру электроизоляционной печатной платы.5. Компактная лампа на светодиодах по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что на двух электроизоляционных платах меньшего диаметра и большего диаметра установлены светодиоды с механически фиксированными токоведущими выводами, проходящими через отверстия в электроизоляционной печатной плате и распаянных на тыльной стороне электроизоляционной печатной плате большего диаметра.6. Компактная лампа на светодиодах по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что на тыльной стороне нижней электроизоляционной печатной платы со светодиодами собраны элементы преобразователя питающей сети и электроизоляционная печатная плата установлена на держателе, сопряжённом со средством токоподвода, например, со стандартным цоколем типа Е 27.