СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВЕТОДИОДНОЙ ЛАМПЫ И ЦОКОЛЯ ЛАМПЫ, СВЕТОДИОДНАЯ ЛАМПА И ЦОКОЛЬ ЛАМПЫ Российский патент 2014 года по МПК H01L25/00 

Изобретение относится к области электрического освещения, а именно к осветительным, сигнальным светодиодным лампам и другим подобным устройствам, и может найти применение при изготовлении и применении таких ламп для освещения и подсветки во многих сферах хозяйства, ламп заградительных огней, сигнальных огней на транспорте, в организации дорожного, речного движения, для бакенов, башен, высоких и протяженных зданий, аэродромов.

В настоящее время, в связи с повышением требований по экономии электроэнергии, ресурсосбережения, охраны окружающей среды и уменьшению затрат на организацию электрического освещения в хозяйственной деятельности человека появилась необходимость в разработке новых экономичных и безвредных энергосберегающих источников света.

По данным компании - интернет-магазина: использование светодиодных ламп дает ощутимую экономию. При сравнении ламп накаливания (1), энергосберегающих люминесцентных (2) и светодиодных ламп (3) с равной светоотдачей за ресурсное время работы одной светодиодной лампы (3) 50000 часов получаем

общую экономию электроэнергии -

по сравнению с (1) - в 15 раз, с (2) - в 3,5 раза,

а экономию общих расходов (в рублях) на 50000 ч работы ламп -

по сравнению с (1) - в 5,2 раза, с (2) - в 2,3 раза.

Более широкому использованию светодиодных ламп в хозяйстве мешает их относительно высокая стоимость, которая определяется сложностью конструкции ламп, необходимостью использования дорогих материалов, низкой технологичностью и слабой автоматизацией технологических процессов их производства.

Среди большого количества выпускаемых на рынок светодиодных ламп (см. обзор светодиодных источников света http://ledson.ru/companv) близкими к заявляемому техническому решению являются светодиодные лампы, которые содержат узел светоизлучающих источников: светодиодов корпусных, светодиодных кристаллов и/или сборок кристаллов с линзой или без нее, закрепленных и равномерно распределенных на плоских электроизоляционных платах (от 5 до 10 плат на лампу, от 5 до 400 светодиодов на лампу), при этом узел электропитания выполнен на отдельной плате, также отдельными деталями являются: радиаторы теплоотвода, крепежные элементы и отдельная цокольная часть лампы. Цоколи ламп обычно соответствуют патрону Е27 или Е14 и другим, а также выполнены в виде клеммных выводов. Обычно платы сформированы в симметричную цилиндрическую фигуру, одна плата находится в основании цилиндра, а остальные равномерно распределены на боковой его поверхности, что обеспечивает угол излучения лампы 360° (4 пи стерадиан). Также ряд ламп имеет дополнительные корпусные, отражающие, светорассеивающие элементы и/или общие колбы-колпаки. Возможность выбора мощности ламп по световому потоку соответствует диапазону от 10 Вт до излучения ДРЛ в 250 Вт и более.

Недостатком большинства указанных современных выпускаемых светодиодных ламп является сложность конструкции, использование большого количества дорогих и дефицитных материалов и деталей, относительно большая масса, сложность процесса изготовления ламп, низкая технологичность и слабая автоматизация технологических процессов их производства. Это приводит к снижению надежности ламп в эксплуатации, к повышенным затратам трудовых и материальных ресурсов, времени на их изготовления, а, в результате, к высокой стоимости ламп.

Известна светодиодная лампа для обозначения преграды (WO 0114789, МПК: B64D 47/06, F21S 8/00, F21V 19/00-29/00, H01L 25/075, опубл. 2001.03.01), включающая средство соединения с электрической сетью в виде силовых проводов, соединенных с блоком питания, основание-плату в виде диска с размещенным на ней блоком питания (схема электропитания светодиодов лампы) и плату со светодиодам, выполненную в виде вертикально расположенного цилиндра - шестигранного параллелепипеда. Светодиоды установлены на боковых гранях указанного параллелепипеда. Дополнительно над параллелепипедом расположена плата в виде диска с установленными на нем дополнительными светодиодами. Известную лампу изготавливают путем изготовления отдельной платы с блоком питания и отдельных плат со светодиодами, которые затем монтируются на вертикально расположенном цилиндре.

Недостатком известного технического решения является повышенная сложность изготовления, высокая трудоемкость сборочных операций и недостаточная вибростойкость конструкции лампы ввиду использования достаточно большого числа крепежных деталей.

Предпринимаются попытки упростить конструкцию и процесс изготовления светодиодных ламп.

Например, известна светодиодная лампа (по полезной модели №70050, МПК: H01L 25/075, F21V 23/00, приоритет от 30.08.2007 г.), а также способ изготовления цилиндрической платы со светодиодами и светодиодная лампа (по патенту на изобретение №2353019, МПК: H01L 25/075, приоритет от 30.08.2007 г.). Оба источника приняты здесь в качестве первого прототипа.

В способе изготовления цилиндрической платы указанной светодиодной лампы раскрывается технологический процесс, последовательность действий по ее изготовлению. Способ включает следующие операции: на заготовке платы, выполненной прямоугольной, размещают элементы блока питания и светодиоды, причем элементы блока питания размещают на крайней части заготовки платы, которую затем загибают под углом к плоскости заготовки платы по линии, параллельной высоте заготовки платы, после чего сгибают заготовку платы вокруг ее загнутой крайней части до формирования полого цилиндра - полой цилиндрической платы, у которой светодиоды расположены на ее внешней поверхности, а элементы блока питания - внутри ее полости. Кроме того, элементы блока питания и светодиоды размещают на одной стороне заготовки платы; элементы блока питания и светодиоды размещают на разных сторонах заготовки платы; в теле заготовки платы дополнительно выполняют вертикальные треугольные или прямоугольные пазы на глубину 0,5-0,9 толщины заготовки платы; вертикальные пазы выполняют со стороны размещения элементов блока питания; вертикальные пазы выполняют со стороны, обратной стороне размещения элементов блока питания; вертикальный полый цилиндр - полую цилиндрическую плату формируют с сечением в форме круга или с сечением в форме многоугольника.

При этом по данному прототипу известная светодиодная лампа включает в себя средство соединения с внешней электрической сетью, элементы блока питания, основание, крышку и полую цилиндрическую плату со светодиодами на внешней поверхности платы, причем крышка соединена крепежом с основанием и фиксирует вертикально установленную на основание полую цилиндрическую плату, выполненную вышеуказанным способом, во внутренней полости которой элементы блока питания размещены на части платы, загнутой внутрь полости. В данной лампе светодиоды размещают на цилиндрической плате вертикальными рядами, также лампа снабжена дополнительными светодиодами, размещенными на крышке. Кроме того, полая цилиндрическая плата выполнена из металла, или двухслойного материала «металл-пластик», или термопласта, или реактопласта; полая плата образует форму цилиндра с сечением в форме круга или с сечением в форме многоугольника. Для облегчения процесса сгиба платы в цилиндр в теле платы между светодиодами выполнены продольные пазы. Основание и цилиндрическая плата скреплены специальной деталью - винтом со средством соединения с внешней электрической сетью, выполненным в виде цоколя традиционной лампы; основание и крышка выполнены с отбортовками для фиксации соединения цилиндрической платы с цоколем лампы и с другими деталями. В данной светодиодной лампе элементы блока питания и светодиоды размещают на заготовке платы традиционными способами монтажа и соединения электротехнических или полупроводниковых устройств. В лампе уменьшено количество крепежных и корпусных элементов по сравнению с другими аналогами, несколько снижена трудоемкость сборочных работ.

Способ изготовления платы и светодиодная лампа в прототипе обладают, в принципе, теми же недостатками, что и предыдущие аналоги: такая же сложность конструкции и использование большого количества дорогих и дефицитных материалов и деталей, та же сложность процесса изготовления лампы, низкая технологичность и низкая возможность автоматизации технологических процессов ее производства. Это приводит к снижению надежности ламп в эксплуатации, к повышенным затратам трудовых и материальных ресурсов, времени на их изготовление, а, в результате, к высокой стоимости ламп.

Известно большое количество типов и разновидностей цоколей (см. http://www.svet-consulting.ru/Technology/Cokol.php) - оконечных стандартных узлов лампы, предназначенных для надежного и единообразного присоединения лампы к проводникам, подводящим электрическое напряжение (ток). Обычно цоколь, который постоянно присоединен к проводникам электрической сети. Обязательным условием правильного закрепления и присоединения лампы к сети в патроне является соответствие размерных и электрических характеристик цоколя лампы и патрона.

В качестве второго прототипа рассмотрим широко используемый резьбовой цоколь Эдисона (см. http://ru.wikipedia.orq/wiki/UoKonb Эдисона). Цоколь выполнен в виде цилиндрического круглого тонкостенного металлического стакана со специально обработанной боковой поверхностью, на которой обычно выдавлена, волнистая спиральная форма - резьба стандартного размера (стандартизованы диаметр, глубина, шаг, направление, длина резьбы, профиль волн). Эта боковая поверхность цилиндра является одним из двух электродов, осуществляющих соединение проводниками светоизлучающих источников лампы с цоколем. Дно стакана составное, выполнено с металлическим выступом в центре, изолированном от боковой поверхности (от первого электрода) с помощью специальной электроизолирующей кольцевой вставки. Указанный выступ является вторым соединительным электродом лампы. Сам цоколь обычно присоединяется к телу лампы клеем или другими средствами (резьбой, пайкой, зажимными деталями и др.)

Стандартный резьбовой цоколь обозначается обычно в виде ЕХ, где X -число, показывающее диаметр резьбы цоколя в мм.

В таблице показаны широко используемые типы и диаметр резьбы таких цоколей в России и за рубежом.

Тип Диаметр, мм Наименование Е5 5 Микроцоколь (LES) Е10 10 Миниатюрный цоколь (MES) Е12 12 Миниатюрный цоколь (MES) Е14 14 "Миньон" (SES) Е17(110 В),стандарт Англии, Канады и др. 17 Малый цоколь (SES) Е26(110 В), стандарт Англии, Канады и др. 26 Средний цоколь (ES) Е27 27 Средний цоколь (ES) Е40 40 Большой цоколь (GES)

К недостаткам таких цоколей относится относительная сложность их производства, особенно технологический процесс присоединения и прикрепления цоколя к лампе, низкая надежность такого присоединения. Также в процессе эксплуатации лампы, в связи с истиранием цилиндрических поверхностей цоколя и патрона часто нарушается качество установки цоколя в патрон: происходит зажим цоколя, нарушение электрического контакта с лампой.

Задачей изобретения является создание способа изготовления светодиодной лампы, способа изготовления цоколя лампы, а также создание светодиодной лампы и цоколя лампы как элемента конструкции лампы. В результате решения задачи получаем следующий технический результат изобретения.

В производстве: так как в конструкции лампы предлагается использование одной основной формообразующей, несущей обрабатываемой детали, то получим снижение материалоемкости лампы, возможность использования современных технологий нанесения материалов и покрытий на нее, при этом в процессе изготовления получим меньше вспомогательных и промежуточных операций; возможность автоматизации, уменьшения затрат материальных, трудовых ресурсов и времени на изготовление лампы, а в результате - снижение стоимости.

По характеристикам и эксплуатации светодиодной лампы: особенностью конструкции лампы является то, что одна основная деталь выполняет функции - несущего, корпусного элемента, теплоотводящего радиатора, токоподводящих элементов, электроизолирующих элементов, светопередающих, отражающих, светорассеивающих элементов, при этом поверхность детали, элементов и/или покрытий на ней содержит люминофор для увеличения эффективности светоизлучающих характеристик лампы. Размещение светоизлучающих источников, светодиодов со всех сторон на поверхности детали, в той ее части, которая предназначена для формирования светового потока лампы, позволяет улучшить характеристики светоизлучения лампы, в том числе в пределах полного телесного угла.

Все эти особенности позволяют значительно снизить массу лампы, улучшить характеристики теплоотвода, повысить надежность и нормативный срок ее работы.

Новая конструкция винтового спирального цоколя лампы, являющегося продолжением той же основной детали лампы, на которой сформирована ее светоизлучающая поверхность, обеспечивает более надежное соединение цоколя с лампой, чем известные решения. Такая конструкция также обеспечивает удобное, надежное, безопасное вворачивание лампы в патрон, ее надежное, регулируемое только нажимом руки, закрепление в патроне и легкое выворачивание лампы из патрона.

Указанный технический результат достигается в способе изготовления светодиодной лампы, содержащей цоколь для соединения с внешней электрической цепью, элементы блока электропитания, один или более конструктивных несущих элементов, светодиодных полупроводниковых светоизлучающих элементов, формообразующих элементов, в том числе элементов поверхности излучения, светопередающих, светоотражающих и/или светорассеивающих элементов и/или теплоотводящих, токопроводящих и/или электроизолирующих элементов,

который характеризуется тем, что эту лампу изготавливают и формируют из одной основной детали постоянного или переменного сечения в виде полосы, ленты и/или длинного прута, в том числе имеющего сечение в форме квадрата, круга, равнобедренного треугольника, эллипса и/или прямоугольника, из материала, степень жесткости которого позволяет детали держать ее постоянную заданную форму, преимущественно из металла или металлсодержащего материала,

после предварительных подготовки и расчетов на эту основную деталь в лампе, выполняющую функции формообразующего элемента, теплоотводящего элемента, корпусного и несущего элемента, закрепляют/прикрепляют, наваривают, припаивают, наплавляют, наносят и/или на ней выращивают остальные элементы, детали и узлы лампы, в том числе

один или более электроизолирующих участков, слоев, пленок и/или элементов с заданной степенью прозрачности, содержащих или не содержащих в своем составе люминофор,

один или более токопроводящих, в том числе металлических, участков, слоев, пленок и/или элементов,

один или более светодиодных, полупроводниковых светоизлучающих источников, а именно послойных структур, кристаллов, сборок кристаллов и/или готовых, в том числе корпусных, светодиодов,

один или более элементов блока электропитания и/или этот блок целиком,

и/или один или более светопередающих, светоотражающих и/или светорассеивающих участков, слоев, пленок и/или элементов с заданной степенью прозрачности, содержащих или не содержащих в своем составе люминофор,

при этом на указанной основной детали формируют, по меньшей мере, два участка, из которых, по меньшей мере, один участок детали (обозначим первым) предназначен для формирования светового потока лампы, на нем размещают вышеуказанные светодиодные, полупроводниковые светоизлучающие источники, светопередающие, светоотражающие и/или светорассеивающие элементы, содержащие или не содержащие в своем составе люминофор,

при этом, по меньшей мере, один участок детали (обозначим вторым), не содержащий этих элементов, формируют как цоколь и/или несущую часть цоколя лампы,

при этом обозначенный первый участок детали изгибают в продольном, в поперечном направлении и/или с поворотом относительно продольной линии детали, преимущественно спиралью, с постоянным по длине радиусом изгиба, угловым поворотом, его плавным изменением, и/или крутым местным изгибом под углом так, чтобы средняя продольная линия или боковой край первого участка детали являлись образующей заранее заданной виртуальной поверхности в виде одной или более фигур, их части или целиком, преимущественно: шарообразной, грушевидной, цилиндрической, конической, призматической, пирамидальной, тороидальной, спиральной и/или переходной между ними формы, образуя в результате постоянную или стационарную форму поверхности, на которой размещены светодиодные, полупроводниковые светоизлучающие источники,

при этом указанные светодиодные, полупроводниковые светоизлучающие источники, с соответствующими им элементами электросхемы, размещают и закрепляют на расчетной длине первого участка детали в виде распределенной структуры и/или точечно по поверхности детали, по одному или более одного по ширине, в том числе по центру, в шахматном порядке, на расстоянии один от другого и/или со смещением относительно продольной средней линии детали так, чтобы они занимали часть или весь периметр поперечного сечения детали, по ее продольному ребру, с одной, с двух или со всех сторон первого участка детали,

кроме того, подбирают такое расположение светодиодных, полупроводниковых светоизлучающих источников и расстояние между ними на поверхности детали, а также расстояние между смежными ветвями первого участка детали, чтобы обеспечить расчетные параметры теплоотвода, яркости и распределения по телесному углу поля излучения совокупности источников света, при минимальном их затенении другими частями детали,

при этом все открытые участки лампы, кроме поверхностей цоколя, предназначенных для контакта с электродами электрической сети, покрывают электроизолирующим материалом, обеспечивающим защиту объектов внешней среды от контакта с токонесущими элементами лампы и от напряжения электрической сети,

при этом свободный конец первого участка детали размещают в виде консоли, или продолжают и закрепляют в любой точке детали, или заправляют его в цокольную часть лампы.

В частности, светодиодную лампу изготавливают в стандартизованном, стандартном исполнении.

В частности, в качестве материала основной детали лампы используют алюминий и/или металлсодержащий пластик.

В частности, в качестве материала электроизолятора, которым покрывают участки поверхности деталей лампы или всю ее, используют алюминия оксид.

В частности, в качестве элемента защиты каждого или группы светоизлучающих источников от перегрузок в схему лампы устанавливают один или более полупроводниковых стабилитронов, которые, например, напыляют на поверхность основной детали.

В частности, светодиодные, полупроводниковые, светоизлучающие источники соединяют в лампе по последовательной, параллельной или смешанной схеме электропитания.

В частности, в процессе изготовления светодиодной лампы и/или ее деталей используют заливку, пропитку и/или окунание.

В частности, наружную спиральную часть второго цокольного участка основной детали светодиодной лампы, ответную форме патрона питающей электрической сети, изготавливают в форме цилиндрической спирали, которая по форме, размерам, с шагом и направлением спирали соответствует тем же параметрам стандартного цоколя E14, E27 или E40.

В частности, для обеспечения электропроводности участков поверхности светодиодной лампы, предусмотренной электросхемой, те участки, которые выполнены из электроизолирующего материала или покрыты им, обрабатывают для обеспечения их электропроводных свойств или покрывают электропроводящим материалом, преимущественно металлом.

Технический результат также достигается в способе изготовления цоколя лампы или его несущей части, содержащего наружный и центральный электроды, заключающемся в том, что цоколь или несущую часть цоколя изготавливают и формируют из одной основной детали. Способ отличается от известных тем, что указанную основную деталь цоколя выполняют как продолжение несущей детали лампы постоянного или переменного сечения в виде изогнутой в продольном, в поперечном направлении и/или с поворотом относительно продольной линии детали полосы, ленты и/или длинного прута, в том числе имеющего сечение в форме квадрата, круга, равнобедренного треугольника, эллипса и/или прямоугольника, преимущественно из металла, металлосодержащего материала и/или электроизоляционного материала и/или покрывают ими,

при этом указанную деталь преимущественно выполняют в виде цилиндрической спирали, а степень жесткости ее материала позволяет держать постоянную заданную форму спирали,

при этом наружную поверхность указанной спирали, которая обладает токопроводящими свойствами, формируют как наружную часть цоколя лампы, соответствующую, преимущественно, по форме, размерам, с шагом и направлением спирали параметрам стандартного цоколя, например, типа E14, E27 или E40, а в имеющейся внутренней полости спиральной формы размещают и/или закрепляют блок и/или элементы электропитания лампы и/или другие элементы, например внутренний электрод и/или несущие элементы лампы.

В частности, в качестве материала основной детали цоколя используют алюминий и/или металлсодержащий пластик.

В частности, в качестве материала электроизолятора, которым покрывают участки поверхности цоколя и/или весь цоколь, используют алюминия оксид.

В частности, для обеспечения электропроводности участков поверхности цоколя, предусмотренной электросхемой, те участки, которые выполнены из электроизолирующего материала или покрыты им, обрабатывают для обеспечения их электропроводных свойств или покрывают электропроводящим материалом, преимущественно металлом.

Технический результат также достигается тем, что светодиодная лампа включает в себя цоколь для соединения с внешней электрической цепью, элементы блока электропитания, один или более конструктивных несущих элементов, светодиодных, полупроводниковых светоизлучающих элементов, формообразующих элементов, в том числе элементов поверхности излучения, светопередающих, светоотражающих и/или светорассеивающих элементов и/или теплоотводящих, токопроводящих и/или электроизолирующих элементов.

Отличие светодиодной лампы от известных решений заключается в том, что эта лампа изготовлена из одной основной детали постоянного или переменного сечения в виде полосы, ленты и/или длинного прута, в том числе имеющего сечение в форме квадрата, круга, равнобедренного треугольника, эллипса и/или прямоугольника, из материала, степень жесткости которого позволяет детали держать ее постоянную заданную форму, преимущественно из металла или металлсодержащего материала,

эта деталь в лампе, выполняя функции формообразующего, теплоотводящего, токопроводящего, корпусного и/или электроизолирующего элементов, является также несущим элементом и основой, на/к которой закреплены/прикреплены, наварены, припаяны, наплавлены, нанесены и/или выращены остальные элементы, детали и узлы лампы, в том числе

один или более электроизолирующих участков, слоев, пленок и/или элементов с заданной степенью прозрачности, содержащих или не содержащих в своем составе люминофор,

один или более токопроводящих, в том числе металлических, участков, слоев, пленок и/или элементов,

один или более светодиодных, полупроводниковых светоизлучающих источников, а именно послойных структур, кристаллов, сборок кристаллов и/или готовых, в том числе корпусных, светодиодов,

один или более элементов блока электропитания и/или этот блок целиком и/или один или более светопередающих, светоотражающих и/или светорассеивающих участков, слоев, пленок и/или элементов с заданной степенью прозрачности, содержащих или не содержащих в своем составе люминофор,

при этом на указанной основной детали имеются, по меньшей мере, два участка, из которых, по меньшей мере, один участок (обозначим первым) является местом размещения вышеуказанных светодиодных, полупроводниковых светоизлучающих источников, светопередающих, светоотражающих и/или светорассеивающих элементов, содержащих или не содержащих в своем составе люминофор, и предназначен для формирования светового потока,

при этом, по меньшей мере, один участок детали (обозначим вторым), не содержащий этих элементов, имеет форму цоколя и/или несущей части цоколя лампы,

при этом обозначенный первый участок детали изогнут в продольном, в поперечном направлении и/или с поворотом относительно продольной линии детали, преимущественно спиралью, с постоянным по длине радиусом изгиба, угловым поворотом, их плавным изменением, и/или крутым местным изгибом под углом так, чтобы средняя продольная линия или боковой край первого участка детали являлись образующей заранее заданной виртуальной поверхности в виде одной или более фигур, их части или целиком, преимущественно: шарообразной, грушевидной, цилиндрической, конической, призматической, пирамидальной, тороидальной, спиральной и/или переходной между ними формы, образуя в результате постоянную или стационарную форму поверхности, на которой размещены светодиодные, полупроводниковые светоизлучающие источники,

при этом указанные светодиодные, полупроводниковые светоизлучающие источники, с соответствующими им элементами электросхемы, размещены и закреплены на расчетной длине первого участка детали в виде распределенной структуры и/или точечно по поверхности детали, по одному или более одного по ширине, в том числе по центру, в шахматном порядке, на расстоянии один от другого и/или со смещением относительно продольной средней линии детали так, чтобы они занимали часть или весь периметр поперечного сечения детали, по ее продольному ребру, с одной, с двух или со всех сторон первого участка детали,

кроме того, расположение светодиодных полупроводниковых светоизлучающих источников и расстояние между ними на поверхности детали, а также расстояние между смежными ветвями первого участка детали является таким, какое обеспечит расчетные параметры теплоотвода, яркости и распределения по телесному углу поля излучения совокупности источников света, при минимальном их затенении другими частями детали,

при этом все открытые участки лампы, кроме поверхностей цоколя, предназначенных для контакта с электродами электрической сети, покрыты электроизолирующим материалом, обеспечивающим защиту объектов внешней среды от контакта с токонесущими элементами лампы и от напряжения электрической сети,

при этом свободный конец первого участка детали имеет форму консоли, или продолжен и закреплен в любой точке детали, или заправлен в цокольную часть лампы,

при этом указанная светодиодная лампа стандартизована,

в качестве материала основной детали лампы используется алюминий и/или металлсодержащий пластик,

в качестве материала электроизолятора, покрывающего участки поверхности деталей лампы или всю ее, используется алюминия оксид,

в качестве элемента защиты каждого или группы светоизлучающих источников от перегрузок в схеме лампы используется один или более полупроводниковых стабилитронов, например, напыляемых на поверхность основной детали,

а светодиодные, полупроводниковые светоизлучающие источники соединены в лампе по последовательной, параллельной или смешанной схеме электропитания,

при этом наружная часть второго цокольного участка основной детали лампы, ответная форме патрона питающей электрической сети, имеет форму цилиндрической спирали по форме, размерам, с шагом и направлением спирали, преимущественно, соответствующим тем же параметрам стандартного цоколя E14, E27 или E40,

а для обеспечения электропроводности участков поверхности светодиодной лампы, предусмотренной электросхемой, те участки, которые выполнены из электроизолирующего материала или покрыты им, должны быть обработаны для обеспечения их электропроводных свойств или покрыты электропроводящим материалом, преимущественно металлом.

Также технический результат достигается тем, что цоколь лампы или его несущая часть изготовлены из одной основной формообразующей детали и содержат наружный и центральный электроды,

этот цоколь отличается от известных тем, что указанная основная деталь цоколя является продолжением несущей детали лампы постоянного или переменного сечения, изогнута в продольном, в поперечном направлении и/или с поворотом, относительно продольной линии детали и имеет форму полосы, ленты и/или длинного прута, в том числе имеющего сечение в форме квадрата, круга, равнобедренного треугольника, эллипса и/или прямоугольника, при этом указанная деталь выполнена преимущественно из металла, металлосодержащего материала и/или электроизоляционного материала и/или покрыта ими, также эта деталь преимущественно имеет форму цилиндрической спирали, а степень жесткости ее материала позволяет держать постоянную заданную форму спирали,

при этом наружная поверхность указанной спирали, которая обладает токопроводящими свойствами, соответствует, преимущественно по форме, размерам и с шагом спирали, параметрам стандартного цоколя лампы, например, типа E14, E27 или E40, а в имеющейся внутренней полости спиральной формы размещены и/или закреплены блок и/или элементы электропитания лампы и/или другие элементы, например внутренний электрод и/или несущие элементы лампы,

при этом в качестве материала основной детали цоколя используется алюминий и/или металлсодержащий пластик,

в качестве материала электроизолятора, покрывающего участки поверхности цоколя и/или весь цоколь, используется алюминия оксид,

а для обеспечения электропроводности участков поверхности цоколя, предусмотренной электросхемой, те участки, которые выполнены из электроизолирующего материала или покрыты им, должны быть обработаны для обеспечения их электропроводных свойств или покрыты электропроводящим материалом, преимущественно металлом.

Ниже показан пример осуществления способа изготовления светодиодной лампы и цоколя лампы, готовая светодиодная лампа с цоколем типа Е.

На фиг.1 изображена готовая светодиодная лампа с цоколем типа E, вид в аксонометрии, на фиг.2 - то же, вид сбоку.

В данном примере светодиодная лампа содержит цоколь для соединения с внешней электрической цепью, элементы блока электропитания, один или более конструктивных несущих элементов, светодиодных полупроводниковых светоизлучающих элементов, формообразующих элементов, в том числе элементов поверхности излучения, светопередающих, светоотражающих и/или светорассеивающих элементов и/или теплоотводящих, токопроводящих и/или электроизолирующих элементов. При этом лампа изготовлена и сформирована из одной основной детали (1). Заготовку детали (1) разметкой разделяют на два последовательных участка: из первого участка (1.1) формируют светоизлучающую поверхность, а из второго участка (1.2), являющегося продолжением первого, формируют цоколь Эдисона (например, типа E14, E27 или E40). Он предназначен для соединения с внешней электрической цепью, при этом блок электропитания (на фигурах не виден) размещен внутри цоколя (1.2).

В данном случае первый участок (1.1) лампы формируют в виде полосы прямоугольного сечения, а цокольная часть - второй участок (1.2) - в виде длинного прута круглого сечения. При этом полоса (1.1) в большей своей части имеет участки с постоянным сечением, с отношением толщины полосы к ее ширине, близким к значению 1:6, а в другой своей части имеет переменное сечение. На участках полосы (1.1), расположенных вблизи цокольной части лампы, ширина полосы плавно уменьшается, а противоположный свободный конец этих участков (1.1) детали может иметь более широкую часть. Диаметр прута цокольного участка (1.2) подбирают таким образом, чтобы он соответствовал размеру углубления спиральной канавки патрона типа Е, предназначенного для этой лампы.

Материалом детали (1) является алюминий и/или металлсодержащий пластик.

После предварительных подготовки и расчетов на деталь (1), выполняющую в лампе функции формообразующего, теплоотводящего, токопроводящего, корпусного и/или электроизолирующего элементов и являющуюся основным несущим элементом и основой, закрепляют/прикрепляют, наваривают, припаивают, наплавляют, наносят и/или выращивают остальные элементы, детали и узлы лампы (на фигурах не показаны),

в том числе, на поверхность первого участка детали (1.1) прикрепляют/наносят: заданное количество подобранных светодиодных, полупроводниковых светоизлучающих источников, а именно послойных структур, кристаллов, сборок кристаллов и/или готовых, в том числе корпусных, светодиодов,

один или более электроизолирующих участков, слоев, пленок и/или элементов с заданной степенью прозрачности, содержащих или не содержащих в своем составе люминофор,

один или более токопроводящих, в том числе, металлических, участков, слоев, пленок и/или элементов,

один или более элементов блока электропитания

и/или один или более светопередающих, светоотражающих и/или светорассеивающих участков, слоев, пленок и/или элементов с заданной степенью прозрачности, содержащих или не содержащих в своем составе люминофор,

при этом в качестве материала электроизолятора, покрывающего участки поверхности детали лампы или всю ее, используется алюминия оксид.

Указанный первый участок (1.1) детали лампы изгибают в продольном, в поперечном направлении и с поворотом спиралью относительно своей продольной линии так, что он образует форму грушевидной поверхности, близкой к поверхности широко распространенных ламп накаливания, образуя в результате постоянную или стационарную форму поверхности, на которой размещены светодиодные, полупроводниковые светоизлучающие источники и остальные вышеперечисленные детали.

Расположение светодиодных полупроводниковых светоизлучающих источников и расстояние между ними на поверхности (1.1) детали, а также расстояние между смежными ветвями первого участка детали определяют с учетом назначения лампы, выбранными комплектующими и расчетом так, чтобы обеспечить расчетные параметры теплоотвода, яркости и распределения по телесному углу поля излучения совокупности источников света, при минимальном их затенении другими частями детали. При этом источники света могут находиться на поверхности детали по одному или более одного по ширине полосы, в виде распределенной структуры и/или точечно по поверхности детали и быть размещены не только с внешней, но и с внутренней стороны полосы детали, а также на торцах вдоль полосы. В качестве примера изготовления и применения распределенных и точечных источников света можно привести светоизлучающие OLED-структуры (см. Стахарный С. «Перспективы органических светодиодов в системах освещения». Ж. Современная светотехника, №3, 2010 г., с.23-30). В комбинированном варианте исполнения точечные источники света, размещенные вместе с распределенными структурами, могут возбуждать излучение из этих структур.

В частности, в лампе светодиодные, полупроводниковые светоизлучающие источники соединяют по последовательной, параллельной или смешанной схеме электропитания, а в качестве элемента защиты каждого светоизлучающего источника от перегрузок используют по одному полупроводниковому стабилитрону на каждый светодиодный полупроводниковый источник света, при этом, например, светоизлучающие кристаллы припаивают, приваривают, а стабилитроны напыляют на поверхность основной детали.

В данном варианте лампы свободный конец участка (1.1) детали располагают в виде консоли, но могут, вместо этого, продолжить его и закрепить в любой точке детали, в том числе, он может быть заправлен в цокольную часть лампы. Степень жесткости материала детали (1) позволяет обеспечить постоянную заданную стандартную форму лампы.

Цоколь лампы, являющийся продолжением участка (1.1) детали лампы, содержит наружный и центральный электроды, а также блок питания лампы. Цоколь изготовлен из того же материала, что и участок (1.1), и сформирован в виде участка (1.2) основной детали лампы. Этот участок выполнен в виде полосы, которую изгибают в виде цилиндрической спирали. Технология обработки и покрытия участка (1.2) соответствующими материалами и электронными элементами используется та же, что и при обработке участка (1.1).

При этом наружная поверхность указанной спирали обладает токопроводящими свойствами и преимущественно соответствует по форме, размерам и с шагом спирали параметрам стандартного цоколя, например, в данном случае типа E14, E27 или E40, а в имеющейся внутренней полости спиральной формы размещены и закреплены блок и/или элементы электропитания лампы и/или другие элементы, например внутренний электрод и/или несущие элементы лампы.

При этом все открытые участки лампы, кроме поверхностей цоколя, предназначенных для контакта с электродами электрической сети в патроне, покрывают электроизоляционным материалом, обеспечивающим защиту объектов внешней среды от контакта с токонесущими элементами лампы и напряжения электрической сети. При этом, кроме прочих, используют технологию заливки, пропитки и/или окунания.

Новая конструкция винтового спирального цоколя лампы обеспечивает более надежное соединение цоколя с лампой, чем известные решения. Такая конструкция также обеспечивает удобное, надежное, безопасное вворачивание лампы в патрон, ее надежное, регулируемое только нажимом руки, закрепление в патроне и легкое выворачивание лампы из патрона.

Принцип работы и работа указанной светодиодной лампы широко известны (см. например, http://ledson.ru/company).

В представленном примере показаны различные варианты изготовления и конструкции светодиодной лампы и цоколя. Эти варианты показывают, что осуществление лампы и цоколя при всех имеющихся альтернативных признаках и указанных их сочетаниях позволяет достигнуть заявленного технического результата изобретения.

Изобретение относится к электроосветительным, сигнальным и др. подобным устройствам, а именно к светодиодным лампам, и может найти применение при изготовлении таких ламп для освещения и подсветки во многих сферах хозяйства, заградительных, сигнальных огней на транспорте, в дорожном, речном движении, для бакенов, башен, протяженных зданий, аэродромов. Особенностью конструкции лампы является то, что одна основная деталь или ее поверхность выполняет функции - несущего, корпусного элемента, теплоотводящего радиатора, токоподводящих элементов, электроизолирующих элементов, светоизлучающих, светопередающих, отражающих и светорассеивающих элементов, она содержит люминофор для увеличения эффективности светоизлучающих характеристик лампы. Технический результат - улучшение характеристики светоизлучения лампы в пределах полного телесного угла, снижение массы лампы, улучшение характеристики теплоотвода, повышение надежности. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 ил.,1 табл.

1. Способ изготовления светодиодной лампы, содержащей цоколь для соединения с внешней электрической цепью, элементы блока электропитания, один или более конструктивных несущих элементов, светодиодных полупроводниковых светоизлучающих элементов, формообразующих элементов, в том числе элементов поверхности излучения, светопередающих, светоотражающих и/или светорассеивающих элементов и/или теплоотводящих, токопроводящих и/или электроизолирующих элементов,
характеризующийся тем, что эту лампу изготавливают и формируют из одной основной детали постоянного или переменного сечения в виде полосы, ленты и/или длинного прута, в том числе имеющего сечение в форме квадрата, круга, равнобедренного треугольника, эллипса и/или прямоугольника, из материала, степень жесткости которого позволяет детали держать ее постоянную заданную форму, преимущественно из металла или металлсодержащего материала,
после предварительных подготовки и расчетов на эту основную деталь в лампе, выполняющую функции формообразующего элемента, теплоотводящего элемента, корпусного и несущего элемента, закрепляют/прикрепляют, наваривают, припаивают, наплавляют, наносят и/или на ней выращивают остальные элементы, детали и узлы лампы, в том числе
один или более электроизолирующих участков, слоев, пленок и/или элементов с заданной степенью прозрачности, содержащих или не содержащих в своем составе люминофор,
один или более токопроводящих, в том числе металлических, участков, слоев, пленок и/или элементов,
один или более светодиодных, полупроводниковых светоизлучающих источников, а именно послойных структур, кристаллов, сборок кристаллов и/или готовых, в том числе корпусных, светодиодов,
один или более элементов блока электропитания и/или этот блок целиком,
и/или один или более светопередающих, светоотражающих и/или светорассеивающих участков, слоев, пленок и/или элементов с заданной степенью прозрачности, содержащих или не содержащих в своем составе люминофор,
при этом на указанной основной детали формируют, по меньшей мере, два участка, из которых, по меньшей мере, один участок детали (обозначим первым) предназначен для формирования светового потока лампы, на нем размещают вышеуказанные светодиодные, полупроводниковые светоизлучающие источники, светопередающие, светоотражающие и/или светорассеивающие элементы, содержащие или не содержащие в своем составе люминофор,
при этом, по меньшей мере, один участок детали (обозначим вторым), не содержащий этих элементов, формируют как цоколь и/или несущую часть цоколя лампы,
при этом обозначенный первый участок детали изгибают в продольном, в поперечном направлении и/или с поворотом относительно продольной линии детали, преимущественно спиралью, с постоянным по длине радиусом изгиба, угловым поворотом, его плавным изменением, и/или крутым местным изгибом под углом так, чтобы средняя продольная линия или боковой край первого участка детали являлись образующей заранее заданной виртуальной поверхности в виде одной или более фигур, их части или целиком, преимущественно: шарообразной, грушевидной, цилиндрической, конической, призматической, пирамидальной, тороидальной, спиральной и/или переходной между ними формы, образуя в результате постоянную или стационарную форму поверхности, на которой размещены светодиодные, полупроводниковые светоизлучающие источники,
при этом указанные светодиодные, полупроводниковые светоизлучающие источники, с соответствующими им элементами электросхемы, размещают и закрепляют на расчетной длине первого участка детали в виде распределенной структуры и/или точечно по поверхности детали, по одному или более одного по ширине, в том числе по центру, в шахматном порядке, на расстоянии один от другого и/или со смещением относительно продольной средней линии детали так, чтобы они занимали часть или весь периметр поперечного сечения детали, по ее продольному ребру, с одной, с двух или со всех сторон первого участка детали,
кроме того, подбирают такое расположение светодиодных, полупроводниковых светоизлучающих источников и расстояние между ними на поверхности детали, а также расстояние между смежными ветвями первого участка детали, чтобы обеспечить расчетные параметры теплоотвода, яркости и распределения по телесному углу поля излучения совокупности источников света, при минимальном их затенении другими частями детали,
при этом все открытые участки лампы, кроме поверхностей цоколя, предназначенных для контакта с электродами электрической сети, покрывают электроизолирующим материалом, обеспечивающим защиту объектов внешней среды от контакта с токонесущими элементами лампы и от напряжения электрической сети,
при этом свободный конец первого участка детали размещают в виде консоли, или продолжают и закрепляют в любой точке детали, или заправляют его в цокольную часть лампы.

2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что светодиодную лампу изготавливают в стандартизованном, стандартном исполнении.

3. Способ по п.1, характеризующийся тем, что в качестве материала основной детали лампы используют алюминий и/или металлсодержащий пластик.

4. Способ по п.1, характеризующийся тем, что в качестве материала электроизолятора, которым покрывают участки поверхности деталей лампы или всю ее, используют алюминия оксид.

5. Способ по п.1, характеризующийся тем, что в качестве элемента защиты каждого или группы светоизлучающих источников от перегрузок в схему лампы устанавливают один или более полупроводниковых стабилитронов, которые, например, напыляют на поверхность основной детали.

6. Способ по п.1, характеризующийся тем, что светодиодные, полупроводниковые светоизлучающие источники соединяют в лампе по последовательной, параллельной или смешанной схеме электропитания.

7. Способ по п.1, характеризующийся тем, что в процессе изготовления светодиодной лампы и/или ее деталей используют заливку, пропитку и/или окунание.

8. Способ по п.1, характеризующийся тем, что наружную спиральную часть второго цокольного участка основной детали светодиодной лампы, ответную форме патрона питающей электрической сети, изготавливают в форме цилиндрической спирали, которая по форме, размерам, с шагом и направлением спирали соответствует тем же параметрам стандартного цоколя E14, E27 или E40.

9. Способ по п.1, характеризующийся тем, что для обеспечения электропроводности участков поверхности светодиодной лампы, предусмотренной электросхемой, те участки, которые выполнены из электроизолирующего материала или покрыты им, обрабатывают для обеспечения их электропроводных свойств или покрывают электропроводящим материалом, преимущественно металлом.

10. Способ изготовления цоколя лампы или его несущей части, содержащего наружный и центральный электроды, заключающийся в том, что цоколь или несущую часть цоколя изготавливают и формируют из одной основной детали,
отличающийся тем, что указанную основную деталь цоколя выполняют как продолжение несущей детали лампы постоянного или переменного сечения в виде изогнутой в продольном, в поперечном направлении и/или с поворотом, относительно продольной линии детали, полосы, ленты и/или длинного прута, в том числе имеющего сечение в форме квадрата, круга, равнобедренного треугольника, эллипса и/или прямоугольника, преимущественно из металла, металлосодержащего материала и/или электроизоляционного материала и/или покрывают ими,
при этом указанную деталь преимущественно выполняют в виде цилиндрической спирали, а степень жесткости ее материала позволяет держать постоянную заданную форму спирали,
при этом наружную поверхность указанной спирали, которая обладает токопроводящими свойствами, формируют как наружную часть цоколя лампы, соответствующую, преимущественно, по форме, размерам, с шагом и направлением спирали, параметрам стандартного цоколя, например, типа E14, E27 или E40, а в имеющейся внутренней полости спиральной формы размещают и/или закрепляют блок и/или элементы электропитания лампы и/или другие элементы, например внутренний электрод и/или несущие элементы лампы.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что в качестве материала основной детали цоколя используют алюминий и/или металлсодержащий пластик.

12. Способ по п.10, отличающийся тем, что в качестве материала электроизолятора, которым покрывают участки поверхности цоколя и/или весь цоколь, используют алюминия оксид.

13. Способ по п.10, отличающийся тем, что для обеспечения электропроводности участков поверхности цоколя, предусмотренной электросхемой, те участки, которые выполнены из электроизолирующего материала или покрыты им, обрабатывают для обеспечения их электропроводных свойств или покрывают электропроводящим материалом, преимущественно металлом.

14. Светодиодная лампа, включающая в себя цоколь для соединения с внешней электрической цепью, элементы блока электропитания, один или более конструктивных несущих элементов, светодиодных, полупроводниковых светоизлучающих элементов, формообразующих элементов, в том числе элементов поверхности излучения, светопередающих, светоотражающих и/или светорассеивающих элементов и/или теплоотводящих, токопроводящих и/или электроизолирующих элементов,
отличающаяся тем, что эта лампа изготовлена из одной основной детали постоянного или переменного сечения в виде полосы, ленты и/или длинного прута, в том числе имеющего сечение в форме квадрата, круга, равнобедренного треугольника, эллипса и/или прямоугольника, из материала, степень жесткости которого позволяет детали держать ее постоянную заданную форму, преимущественно из металла или металлсодержащего материала,
эта деталь в лампе, выполняя функции формообразующего, теплоотводящего, токопроводящего, корпусного и/или электроизолирующего элементов, является также несущим элементом и основой, на/к которой закреплены/прикреплены, наварены, припаяны, наплавлены, нанесены и/или выращены остальные элементы, детали и узлы лампы, в том числе
один или более электроизолирующих участков, слоев, пленок и/или элементов с заданной степенью прозрачности, содержащих или не содержащих в своем составе люминофор,
один или более токопроводящих, в том числе металлических, участков, слоев, пленок и/или элементов,
один или более светодиодных, полупроводниковых светоизлучающих источников, а именно послойных структур, кристаллов, сборок кристаллов и/или готовых, в том числе корпусных, светодиодов,
один или более элементов блока электропитания и/или этот блок целиком,
и/или один или более светопередающих, светоотражающих и/или светорассеивающих участков, слоев, пленок и/или элементов с заданной степенью прозрачности, содержащих или не содержащих в своем составе люминофор,
при этом на указанной основной детали имеются, по меньшей мере, два участка, из которых, по меньшей мере, один участок (обозначим первым) является местом размещения вышеуказанных светодиодных, полупроводниковых светоизлучающих источников, светопередающих, светоотражающих и/или светорассеивающих элементов, содержащих или не содержащих в своем составе люминофор, и предназначен для формирования светового потока,
при этом, по меньшей мере, один участок детали (обозначим вторым), не содержащий этих элементов, имеет форму цоколя и/или несущей части цоколя лампы,
при этом обозначенный первый участок детали изогнут в продольном, в поперечном направлении и/или с поворотом относительно продольной линии детали, преимущественно спиралью, с постоянным по длине радиусом изгиба, угловым поворотом, их плавным изменением, и/или крутым местным изгибом под углом так, чтобы средняя продольная линия или боковой край первого участка детали являлись образующей заранее заданной виртуальной поверхности в виде одной или более фигур, их части или целиком, преимущественно: шарообразной, грушевидной, цилиндрической, конической, призматической, пирамидальной, тороидальной, спиральной и/или переходной между ними формы, образуя в результате постоянную или стационарную форму поверхности, на которой размещены светодиодные, полупроводниковые светоизлучающие источники,
при этом указанные светодиодные, полупроводниковые светоизлучающие источники, с соответствующими им элементами электросхемы, размещены и закреплены на расчетной длине первого участка детали в виде распределенной структуры и/или точечно по поверхности детали, по одному или более одного по ширине, в том числе по центру, в шахматном порядке, на расстоянии один от другого и/или со смещением относительно продольной средней линии детали так, чтобы они занимали часть или весь периметр поперечного сечения детали, по ее продольному ребру, с одной, с двух или со всех сторон первого участка детали,
кроме того, расположение светодиодных полупроводниковых светоизлучающих источников и расстояние между ними на поверхности детали, а также расстояние между смежными ветвями первого участка детали является таким, какое обеспечит расчетные параметры теплоотвода, яркости и распределения по телесному углу поля излучения совокупности источников света, при минимальном их затенении другими частями детали,
при этом все открытые участки лампы, кроме поверхностей цоколя, предназначенных для контакта с электродами электрической сети, покрыты электроизолирующим материалом, обеспечивающим защиту объектов внешней среды от контакта с токонесущими элементами лампы и от напряжения электрической сети,
при этом свободный конец первого участка детали имеет форму консоли, или продолжен и закреплен в любой точке детали, или заправлен в цокольную часть лампы,
при этом указанная светодиодная лампа стандартизована,
в качестве материала основной детали лампы используется алюминий и/или металлсодержащий пластик,
в качестве материала электроизолятора, покрывающего участки поверхности деталей лампы или всю ее, используется алюминия оксид,
в качестве элемента защиты каждого или группы светоизлучающих источников от перегрузок в схеме лампы используется один или более полупроводниковых стабилитронов, например, напыляемых на поверхность основной детали,
а светодиодные, полупроводниковые светоизлучающие источники соединены в лампе по последовательной, параллельной или смешанной схеме электропитания,
при этом наружная часть второго цокольного участка основной детали лампы, ответная форме патрона питающей электрической сети, имеет форму цилиндрической спирали по форме, размерам, с шагом и направлением спирали, преимущественно, соответствующим тем же параметрам стандартного цоколя E14, E27 или E40,
а для обеспечения электропроводности участков поверхности светодиодной лампы, предусмотренной электросхемой, те участки, которые выполнены из электроизолирующего материала или покрыты им, должны быть обработаны для обеспечения их электропроводных свойств или покрыты электропроводящим материалом, преимущественно металлом.

15. Цоколь лампы или его несущая часть, изготовленный из одной основной формообразующей детали и содержащий наружный и центральный электроды, отличающийся тем, что указанная основная деталь цоколя является продолжением несущей детали лампы постоянного или переменного сечения, изогнута в продольном, в поперечном направлении и/или с поворотом, относительно продольной линии детали и имеет форму полосы, ленты и/или длинного прута, в том числе имеющего сечение в форме квадрата, круга, равнобедренного треугольника, эллипса, и/или прямоугольника, при этом указанная деталь выполнена преимущественно из металла, металлосодержащего материала и/или электроизоляционного материала и/или покрыта ими, также эта деталь преимущественно имеет форму цилиндрической спирали, а степень жесткости ее материала позволяет держать постоянную заданную форму спирали,
при этом наружная поверхность указанной спирали, которая обладает токопроводящими свойствами, соответствует, преимущественно по форме, размерам и с шагом спирали, параметрам стандартного цоколя лампы, например, типа E14, E27 или E40, а в имеющейся внутренней полости спиральной формы размещены и/или закреплены блок и/или элементы электропитания лампы и/или другие элементы, например внутренний электрод и/или несущие элементы лампы,
при этом в качестве материала основной детали цоколя используется алюминий и/или металлсодержащий пластик,
в качестве материала электроизолятора, покрывающего участки поверхности цоколя и/или весь цоколь, используется алюминия оксид,
а для обеспечения электропроводности участков поверхности цоколя, предусмотренной электросхемой, те участки, которые выполнены из электроизолирующего материала или покрыты им, должны быть обработаны для обеспечения их электропроводных свойств или покрыты электропроводящим материалом, преимущественно металлом.