СВЕТОДИОДНАЯ ЛАМПА Российский патент 2015 года по МПК H01L33/00 

Изобретение относится к области полупроводниковой светотехники, а именно к светодиодным лампам, и может быть использовано для освещения.

Как правило, у светодиодных ламп светодиоды располагаются на плоской подложке, прикрепленной к радиатору охлаждения, а сверху прикрепляется колба из прозрачного (матового материала). Недостатком таких ламп являются большие потери света на переотражения в колбе, а также недостаточный теплоотвод со стороны установки светодиодов из-за низкой теплопроводности воздуха внутри колбы, вследствие чего светодиоды перегреваются и световой поток уменьшается. Альтернативой могут быть конструкции светодиодных ламп увеличенных размеров. Кроме того, пространство внутри прозрачной колбы не используется, что приводит к увеличению размеров лампы.

Если внимательно посмотреть на лампу накаливания, то можно сказать, что при нормальной яркости свечения невозможно определить, какой величины светящийся объект (нить), поскольку из-за высокой яркости вся лампа представляется единым светящимся объектом, в том числе из-за переотражения света внутри колбы и адаптации глаза. Если снижать напряжение на лампе и таким образом уменьшать яркость, то светящийся объект будет становиться все меньше, и, наконец, станет возможным увидеть светящуюся нить. Аналогичная картина наблюдается и в светодиодных лампах, когда при достаточной яркости не наблюдаются светящиеся кристаллы отдельных светодиодов, входящих в состав лампы, если на поверхности лежит люминофор, а видим общий светящийся объект, размеры которого больше размера корпуса светодиода, залитого люминофором. Если массив светодиодов расположить в одной плоскости на определенном расстоянии друг от друга и пространство между ними залить силиконом или силиконом с размешанным в нем люминофором или отражающими частицами, то при определенных условиях свечение отдельных светодиодов, входящих в состав лампы, становится неразличимым, а свечение всего массива светодиодов будет представляться как одно светящееся пятно, ограниченное размерами массива. В то же время в обычных лампах имеется отдельно колба, которая ничем не заполнена и нужна только для того, чтобы создать светящееся пространство и защитить светодиоды от соприкосновения, и массивный радиатор охлаждения светодиодов.

Существуют светодиодные лампы, одна из которых описана в патенте CN 202946967 U, в которых светодиоды установлены на промежуточной детали и светят прямо в пространство. Такие лампы имеют сложную конструкцию печатных плат и большие промежутки между светодиодами, что приводит к неравномерности освещения колбы, а именно к видимости светящихся точек светодиодов.

Наиболее близкой к заявленному изобретению является светодиодная лампа, описанная в патенте CN 202946950 U, в которой колба выполнена в форме сотовых элементов, внутри которых установлены светодиоды, а также применена теплопроводная жидкость. Данная светодиодная лампа выбрана в качестве прототипа заявленного изобретения.

Недостатком светодиодной лампы прототипа является сложность ее конструкции, следствием которой является высокая цена лампы.

Задачей заявленного изобретения является создание светодиодной лампы простой конструкции с меньшими габаритами, с улучшенным теплоотводом и с меньшими потерями света в колбе.

Поставленная задача решена путем создания светодиодной лампы, содержащей корпус, колбу, гибкую печатную плату со светодиодами, источник питания и цоколь, отличающейся тем, что корпус выполнен из теплопроводящего материала и имеет канал, образованный выступами корпуса, причем на дне канала прикреплена гибкая печатная плата со светодиодами, при этом все пространство между колбой, корпусом и печатной платой со светодиодами заполнено прозрачным материалом с теплопроводностью выше теплопроводности воздуха, при этом поверхность колбы выполнена с возможностью излучения света и тепла.

В предпочтительном варианте осуществления светодиодной лампы корпус имеет спиралевидный канал, образованный выступами корпуса.

В предпочтительном варианте осуществления светодиодной лампы корпус имеет несколько вертикальных каналов, образованных выступами корпуса.

В предпочтительном варианте осуществления светодиодной лампы корпус выполнен в виде двух половин, соединяющихся между собой.

В предпочтительном варианте осуществления светодиодной лампы спиралевидный канал начинается у основания колбы и заканчивается у вершины колбы.

В предпочтительном варианте осуществления светодиодной лампы выступы имеют треугольное поперечное сечение.

В предпочтительном варианте осуществления светодиодной лампы выступы покрыты светоотражающим материалом.

В предпочтительном варианте осуществления светодиодной лампы печатная плата со светодиодами выполнена в виде самоклеящейся гибкой ленты с расположенными на ней светодиодами.

В предпочтительном варианте осуществления светодиодной лампы прозрачный материал выполнен в виде силикона с наполнителем или без наполнителя, который после затвердевания соединяет между собой колбу, корпус, печатную плату и светодиоды.

В предпочтительном варианте осуществления светодиодной лампы корпус, расположенный внутри колбы, повторяет контуры внутренней поверхности колбы и имеет резьбовое соединение с цоколем.

В предпочтительном варианте осуществления светодиодной лампы колба прикреплена вдоль ее основания к корпусу.

В предпочтительном варианте осуществления светодиодная лампа содержит переходник, прикрепленный к корпусу между цоколем и основанием колбы, при этом колба прикреплена вдоль ее основания к переходнику.

В предпочтительном варианте осуществления светодиодной лампы корпус образует внутреннюю полость, внутри которой расположен источник питания.

В предпочтительном варианте осуществления светодиодной лампы в материал колбы имплантирован или на внутреннюю поверхность колбы нанесен люминофор, выбранный из по меньшей мере одного люминофора из набора люминофоров, содержащего зеленый, желто-зеленый и желтый люминофор.

В предпочтительном варианте осуществления светодиодной лампы светодиоды выполнены синими или холодными белыми.

В предпочтительном варианте осуществления светодиодной лампы прозрачный материал выполнен в виде силикона с теплопроводностью выше воздуха.

В предпочтительном варианте осуществления светодиодной лампы люминофор красного цвета нанесен на синий светодиод или замешан в прозрачный материал.

В предпочтительном варианте осуществления светодиодной лампы мощность электропитания каждого светодиода не превышает половины номинальной мощности светодиода.

В предпочтительном варианте осуществления светодиодной лампы при использовании светодиодов больших линейных размеров (более 2 мм) корпус имеет несколько спиралевидных каналов, при этом витая спираль каналов корпуса, внутри которых между выступами прикреплена печатная плата со светодиодами, выполнена в виде хорд.

В предпочтительном варианте осуществления светодиодной лампы в верхней части колбы и корпуса, а также в нижней части корпуса выполнены отверстия, обеспечивающие проток воздуха.

В предпочтительном варианте осуществления светодиодной лампы печатная плата со светодиодами выполнена в виде звездочки с n полосами и кольцом в центре.

В предпочтительном варианте осуществления светодиодной лампы печатная плата со светодиодами выполнена в виде прямоугольника с треугольными отводами с каждой стороны, при этом в прямоугольнике выполнены выемки для выступов корпуса с треугольным поперечным сечением.

Для лучшего понимания заявленного изобретения далее приводится его подробное описание с соответствующими чертежами.

Фиг.1. Изображение варианта выполнения светодиодной лампы со спиральным расположением светодиодов согласно изобретению: a - вид в разборе; b - вид в разрезе фрагмента; c - вид в разрезе сбоку; d - вид в изометрической проекции; e - вид сбоку; f - вид сверху.

Фиг.2. Изображение варианта выполнения светодиодной лампы с вертикальным расположением светодиодов и с печатной платой в виде звездочки с n полосами и кольцом в центре согласно изобретению: a - вид в разборе; b - вид в разрезе сверху; c - вид в разрезе сбоку; d - вид в изометрической проекции; e - вид сбоку; f - вид сверху; g - вид сверху развернутой горизонтально печатной платы.

Фиг.3. Изображение варианта выполнения светодиодной лампы с вертикальным расположением светодиодов и с печатной платой в виде прямоугольника с треугольными отводами с каждой стороны согласно изобретению: a - вид в разборе; b - вид в разрезе сверху; c - вид в разрезе сбоку; d - вид в изометрической проекции; e - вид сбоку; f - вид сверху; g - вид сверху развернутой горизонтально печатной платы.

Элементы:

1 - левая половина корпуса;

2 - правая половина корпуса;

3 - источник питания;

4 - печатная плата со светодиодами;

5 - переходник;

6 - цоколь;

7 - колба;

8 - силикон;

9 - выступы;

10 - отверстия.

В заявленном изобретении колба одновременно выполняет функцию радиатора охлаждения светодиодов и функцию светящегося объекта: она одновременно излучает в пространство свет и тепло от светодиодов. В то же время конструкция всей заявленной светодиодной лампы проста в сборке и дешева в изготовлении.

Рассмотрим вариант выполнения заявленной светодиодной лампы, приведенный на Фиг.1a (вид в разборе). Корпус лампы состоит из двух половин 1, 2, которые выполнены из теплопроводной, неэлектропроводной пластмассы. В корпусе 1, 2 выполнена резьба для завинчивания цоколя 6 и спиралевидный канал для навивки гибкой печатной платы 4 со светодиодами, которая может иметь клеевой слой. Внутри корпуса 1, 2 расположен источник питания 3. Между корпусом 1, 2 и цоколем 6 на корпусе может быть установлен переходник 5. Колба 7 и переходник 5 соединяются на защелках.

На Фиг.1b видно, что спиралевидный канал образован треугольными выступами 9 на корпусе 1, 2 лампы, которые функционируют как отражатели света от светодиодов. Все пространство между колбой 7 и корпусом 1, 2 заполнено прозрачным силиконом 8. После заполнения силиконом 8 заявленная светодиодная лампа становится неразборной. Силикон 8 обеспечивает тепловой контакт между колбой 7, корпусом 1, 2 и печатной платой 4 со светодиодами. В отсутствие воздуха и при наличии вместо него силикона 8 в качестве теплопроводящего материала в пространстве между корпусом 1, 2 и колбой 7 вся поверхность колбы 7 нагревается до температуры почти равной температуре печатной платы 4, и колба 7 функционирует в качестве радиатора охлаждения. Поскольку светодиоды расположены по спирали на корпусе 1, 2, а силикон 8 и колба 7 прозрачны, свет от светодиодов выходит в окружающее лампу пространство. Треугольные выступы 9 за счет отражения возвращают от светодиодов лучи, которые имеют малый угол между их направлением и поверхностью колбы 7. Для того чтобы свечение колбы 7 было равномерным (казалось одним большим пятном, и не выделялись яркие точки светодиодов) шаг установки светодиодов вдоль спиралевидного канала уменьшен, а в состав силикона 8, который залит между колбой 7 и корпусом 1, 2, введены отражающие частицы или люминофор. В последнем случае применяют либо синие светодиоды, либо очень холодные белые, у которых значительная синяя составляющая.

На Фиг.1с показан разрез варианта выполнения заявленной светодиодной лампы в сборе, а на Фиг.1d лампа показана в изометрической проекции. Отверстия 10 могут быть выполнены одновременно в корпусе 1, 2 и в переходнике 5, а также вместе с отверстием на вершине колбы (не показано) и являются системой внутренней вентиляции лампы, в которой в теплообмене участвует внутренняя поверхность корпуса. Система внутренней вентиляции позволяет увеличить мощность заявленной светодиодной лампы.

На Фиг.2 показан другой вариант выполнения заявленной светодиодной лампы, в котором корпус 1, 2 имеет несколько вертикальных каналов для размещения печатной платы 4 со светодиодами, а печатная плата 4 в развернутом виде (Фиг.2g) представляет собой звездочку с несколькими полосами и кольцом вверху.

Канал, образованный выступами 9 корпуса 1, 2, может быть спиралевидным (Фиг.1). Спиралевидная форма канала позволяет упростить и как следствие удешевить процесс изготовления заявленной светодиодной лампы за счет простоты монтажа печатной платы 4 со светодиодами в виде единой ленты вдоль единого канала (печатную плату 4 не приходится разрывать и делать сложной формы, как в варианте с несколькими каналами).

Корпус 1, 2 может иметь несколько вертикальных каналов, образованных выступами 9 корпуса 1, 2 (Фиг.2, 3), при этом печатная плата 4 со светодиодами выполнена в виде звездочки с n полосами и кольцом в центре (Фиг.2).

Корпус 1, 2 может быть выполнен в виде двух половин, соединяющихся между собой. Это позволяет упростить процесс монтажа заявленной светодиодной лампы и как следствие удешевить процесс ее изготовление.

Спиралевидный канал корпуса 1, 2 может начинаться у основания колбы 7 и заканчивается у вершины колбы 7.

Выступы 9 могут иметь треугольное поперечное сечение. Выступы 9 могут быть покрыты светоотражающим материалом.

Печатная плата 4 со светодиодами может быть выполнена в виде самоклеящейся гибкой ленты с расположенными на ней светодиодами.

Прозрачный материал, заполняющий пространство между колбой 7, корпусом 1, 2 и печатной платой 4 со светодиодами, может быть выполнен в виде силикона с наполнителем или без наполнителя, который после затвердевания соединяет между собой колбу 7, корпус 1, 2, печатную плату 4 и светодиоды.

Корпус 1, 2 может повторять контуры внутренней поверхности колбы 7, при этом образовывать внутреннюю полость, внутри которой расположен источник питания 3 (Фиг.1-3). Такая форма корпуса 1, 2 и расположение источника питания 3 позволяет уменьшить габариты заявленной светодиодной лампы по сравнению с известными светодиодными лампами, у которых источник питания расположен вне колбы.

Корпус 1, 2, может иметь резьбовое соединение с цоколем 6. Колба 7 может быть прикреплена вдоль ее основания к корпусу 1, 2.

Заявленная светодиодная лампа может содержать переходник 5, прикрепленный к корпусу 1, 2 между цоколем 6 и основанием колбы 7, при этом колба 7 прикреплена вдоль основания к переходнику 5.

В материал колбы 7 может быть имплантирован или на внутреннюю поверхность колбы 7 нанесен люминофор, выбранный из по меньшей мере одного люминофора из набора люминофоров, содержащего зеленый, желто-зеленый и желтый люминофор.

Светодиоды могут быть выполнены синими или холодными белыми.

Прозрачный материал, заполняющий пространство между колбой 7, корпусом 1, 2 и печатной платой 4 со светодиодами, может быть выполнен в виде силикона с теплопроводностью выше воздуха.

Люминофор красного цвета может быть нанесен на синий светодиод или замешан в прозрачный материал.

Мощность электропитания каждого светодиода может не превышать половины номинальной мощности светодиода.

При использовании светодиодов больших линейных размеров (более 2 мм) корпус 1, 2 может иметь несколько спиралевидных каналов, при этом витая спираль каналов корпуса 1, 2, внутри которых между выступами 9 прикреплена печатная плата со светодиодами, выполнена в виде хорд.

В верхней части колбы 7 и корпуса 1, 2, а также в нижней части корпуса 1, 2 могут быть выполнены отверстия, обеспечивающие проток воздуха.

Печатная плата 4 со светодиодами может быть выполнена в виде прямоугольника с треугольными отводами с каждой стороны (Фиг.3), при этом в прямоугольнике выполнены выемки для выступов 9 корпуса 1, 2 с треугольным поперечным сечением.

Хотя описанные выше варианты выполнения предложенного изобретения были изложены с целью иллюстрации предложенного изобретения, специалистам ясно, что возможны разные модификации, добавления и замены, не выходящие из объема и смысла предложенного изобретения, раскрытого в прилагаемой формуле изобретения.

Изобретение относится к области полупроводниковой светотехники, а именно к светодиодным лампам, и может быть использовано для освещения. Техническим результатом изобретения является создание светодиодной лампы простой конструкции с меньшими габаритами, с улучшенным теплоотводом и с меньшими потерями света в колбе. Светодиодная лампа содержит корпус (1 и 2), колбу (7), гибкую печатную плату (4) со светодиодами, источник питания (3) и цоколь (6). Корпус выполнен из теплопроводящего материала и имеет канал, образованный выступами (9) корпуса, причем на дне канала прикреплена гибкая печатная плата со светодиодами. Все пространство между колбой, корпусом и печатной платой со светодиодами заполнено прозрачным материалом (8) с теплопроводностью выше теплопроводности воздуха. 21 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Светодиодная лампа, содержащая корпус, колбу, гибкую печатную плату со светодиодами, источник питания и цоколь, отличающаяся тем, что корпус выполнен из теплопроводящего материала и имеет канал, образованный выступами корпуса, причем на дне канала прикреплена гибкая печатная плата со светодиодами, при этом все пространство между колбой, корпусом и печатной платой со светодиодами заполнено прозрачным материалом с теплопроводностью выше теплопроводности воздуха, при этом поверхность колбы выполнена с возможностью излучения света и тепла.

2. Светодиодная лампа по п.1, отличающаяся тем, что корпус имеет спиралевидный канал, образованный выступами корпуса.

3. Светодиодная лампа по п.1, отличающаяся тем, что корпус имеет несколько вертикальных каналов, образованных выступами корпуса.

4. Светодиодная лампа по п.1, отличающаяся тем, что корпус выполнен в виде двух половин, соединяющихся между собой.

5. Светодиодная лампа по п.2, отличающаяся тем, что спиралевидный канал начинается у основания колбы и заканчивается у вершины колбы.

6. Светодиодная лампа по п.1, отличающаяся тем, что выступы имеют треугольное поперечное сечение.

7. Светодиодная лампа по п.1, отличающаяся тем, что выступы покрыты светоотражающим материалом.

8. Светодиодная лампа по п.1, отличающаяся тем, что печатная плата со светодиодами выполнена в виде самоклеящейся гибкой ленты с расположенными на ней светодиодами.

9. Светодиодная лампа по п.1, отличающаяся тем, что прозрачный материал выполнен в виде силикона с наполнителем или без наполнителя, который после затвердевания соединяет между собой колбу, корпус, печатную плату и светодиоды.

10. Светодиодная лампа по п.1, отличающаяся тем, что корпус, расположенный внутри колбы, повторяет контуры внутренней поверхности колбы и имеет резьбовое соединение с цоколем.

11. Светодиодная лампа по п.1, отличающаяся тем, что колба прикреплена вдоль ее основания к корпусу.

12. Светодиодная лампа по п.1, отличающаяся тем, что содержит переходник, прикрепленный к корпусу между цоколем и основанием колбы, при этом колба прикреплена вдоль ее основания к переходнику.

13. Светодиодная лампа по п.1, отличающаяся тем, что корпус образует внутреннюю полость, внутри которой расположен источник питания.

14. Светодиодная лампа по п.1, отличающаяся тем, что в материал колбы имплантирован или на внутреннюю поверхность колбы нанесен люминофор, выбранный из по меньшей мере одного люминофора из набора люминофоров, содержащего зеленый, желто-зеленый и желтый люминофор.

15. Светодиодная лампа по п.1, отличающаяся тем, что светодиоды выполнены синими или холодными белыми.

16. Светодиодная лампа по п.1, отличающаяся тем, что прозрачный материал выполнен в виде силикона с теплопроводностью выше воздуха.

17. Светодиодная лампа по п.1, отличающаяся тем, что люминофор красного цвета нанесен на синий светодиод или замешан в прозрачный материал.

18. Светодиодная лампа по п.1, отличающаяся тем, что мощность электропитания каждого светодиода не превышает половины номинальной мощности светодиода.

19. Светодиодная лампа по п.2, отличающаяся тем, что при использовании светодиодов больших линейных размеров (более 2 мм) корпус имеет несколько спиралевидных каналов, при этом витая спираль каналов корпуса, внутри которых между выступами прикреплена печатная плата со светодиодами, выполнена в виде хорд.

20. Светодиодная лампа по п.1, отличающаяся тем, что в верхней части колбы и корпуса, а также в нижней части корпуса выполнены отверстия, обеспечивающие проток воздуха.

21. Светодиодная лампа по п.3, отличающаяся тем, что печатная плата со светодиодами выполнена в виде звездочки с n полосами и кольцом в центре.

22. Светодиодная лампа по п.3, отличающаяся тем, что печатная плата со светодиодами выполнена в виде прямоугольника с треугольными отводами с каждой стороны, при этом в прямоугольнике выполнены выемки для выступов корпуса с треугольным поперечным сечением.