СВЕТОДИОДНАЯ ЛАМПА С ШИРОКОЙ ДИАГРАММОЙ ИЗЛУЧЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2015 года по МПК F21K99/00 

Изобретение относится к области электронной техники и технике освещения на основе полупроводниковых светоизлучающих диодов (СИД).

Полупроводниковые приборы на основе СИД, например, гетероструктуры из нитридов индия-галлия, получили очень большое распространение в технике освещения и информатике. На их основе созданы мощные устройства освещения на транспорте, эффективные осточники освещения жилых помещений и т.д. По своим светотехническим параметрам светодиодные лампы уже во многом превышают традиционные накальные источники света и, безусловно, будут усовершенствоваться в будущем.

Использование светоизлучающих диодов вместо ламп накаливания значительно повышает надежность и снижает энергопотребление. При этом во многих случаях требуются светодиодные устройства с широкой гаммой цветов и оттенков светового потока, разными мощностями излучения и угловым распределением силы света.

Известны светодиодные устройства, например, светодиодная лампа по патенту RU 2508498, которая содержит источник излучения света, состоящий из множество СИД, установленных на печатной плате. Источник света установлен внутри колбы, которая помещена на цоколь. Колба сформирована как пропускающая свет поверхность с вставленными элементами средств охлаждения. Эта лампа позиционируется как обладающая улучшенным пространственным распределением света. Данная лампа предполагает использование дискретных светодиодов, что усложняет отвод тепла от источника света - светодиодного кристалла. Использование колбы сложной конструкции делает лампу объемной и затрудняет герметизацию внутреннего объема лампы с целью защиты СИД от бездействия внешних факторов. К тому же наличие колбы способствует наличию дополнительных световых потерь.

Известна светодиодная лампа по патенту RU 2465688 (см. Фиг.1), содержащая светодиодный модуль, выполненный в виде основания с закрепленными на нем единичными светодиодами, радиатор, поверх которого размещено основание светодиодного модуля, преобразователь напряжения, электрически соединенный со светодиодным модулем, а также выполненное в виде цоколя средство токоподвода, электрически соединенное с преобразователем напряжения. В качестве единичных светодиодов использованы светодиоды, каждый из которых содержит группу последовательно соединенных полупроводниковых светоизлучающих кристаллов. Данное устройство применимо только для маломощных светодиодных кристаллов, поскольку использование дискретных светодиодов не обеспечивает необходимый отвод тепла. Лампа также предусматривает использование колпака, что способствует увеличению размера лампы и обуславливает дополнительные потери света. Конструкция лампы не позволяет получить источник света с широким углом свечения, близким к классическим лампам накаливания.

Известна светодиодная лампа по заявке US 2012/0307492 A1 (см. Фиг.2), выбранная авторами в качестве ближайшего аналога. Устройство содержит светоизлучающий элемент, выполненный на дискретных светодиодах, отражающие элементы, которые могут быть выполнены из фольги, диффузионный колпак, теплоотводящий элемент и др. Данное устройство не позволяет пропускать через светодиоды повышенные величины тока, конструкция системы отражения довольно сложная. Лампа требует эффективной защиты (в виде колпака) от воздействия внешних факторов, что приводит к усложнению лампы, увеличению ее габаритов и способствует дополнительным световым потерям на колпаке.

Таким образом, имеющиеся светодиодные системы (лампы) на основе СИД обычно требуют решения следующих технических вопросов:

- обеспечение защиты печатной платы и светодиодов от воздействия внешней среды: воды, повышенной влажности, пыли, ультрафиолетового излучения и др.;

- достижение требуемого углового распределения света и высокой эффективности светодиодной системы;

- решение вопроса отвода выделяющегося тепла.

Задачей настоящего изобретения является устранение недостатков известных светодиодных систем путем решения вышеуказанных проблем, при этом технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, состоит в улучшении оптических характеристик светодиодной лампы в широком спектральном диапазоне, обусловленном использованием специальной оптики; повышением эффективности светоизлучающего элемента, как следствие оптимизации системы теплоотвода, а также повышении уровня защиты конструкции от влияния негативных факторов окружающей среды.

Поставленная задача решена за счет того, что в светодиодной лампе, состоящей из светодиодного модуля, выполненного в виде либо СОВ (chip-on-board) модуля, содержащего герметизированные компаундом светодиодные кристаллы, посаженные на печатную плату и имеющий электрическое соединение с печатной платой, либо в виде светодионого светодиодного модуля, выполненного в виде печатной платы с установленными на ней методом поверхностного монтажа дискретными светодиодами, имеющими электрическое соединение с печатной платой. Светодиодный модуль установлен поверх радиатора, внутри которого размещен преобразователь напряжения, электрически соединенный со светодиодным модулем и с цоколем лампы. При этом оптика светодиодного модуля выполнена на основе усеченной торической линзовой матрицы, прикрепленной к печатной плате. Линзовая матрица имеет поднутрения, в которых располагаются либо герметизированные компаундом светодиодные кристаллы, либо дискретные светодиоды. Линзовая матрица также может иметь дополнительные конструктивно интегрированные оптические элементы, выполненные в виде либо светопреломляющего сектора нижней части торической линзы, либо в виде элемента в области поднутрения, обеспечивающего полное внутреннее отражение падающего на него бокового излучения светодиода. Материал линзовой матрицы может содержать светорассеивающий материал (диспергатор). Конструкция светодиодной лампы способствует формированию широкоугольной диаграммы излучения, высокой эффективности излучения и отсутствию дополнительных световых потерь, связанных с использованием защитного колпака.

В частном случае усеченная торическая линза имеет диаметр больше диаметра печатной платы и радиатора лампы.

В частном случае усеченная торическая линза имеет конструктивно интегрированный светопреломляющего элемент, выполненный в виде сектора нижней части торической линзы.

В частном случае первичная оптика имеет дополнительные конструктивно интегрированные оптические элементы в области поднутрения, обеспечивающие полное внутреннее отражение падающего на него бокового излучения светодиодов.

В частном случае первичная оптика содержит диффузионно-рассеивающий материал (диспергатор).

Предпочтительно, чтобы первичная оптика содержала средства крепления к плате.

Предпочтительно, чтобы средства крепления были выполнены в виде пинов, которые одновременно служат котировочными элементами.

Предпочтительно, чтобы упомянутая печатная плата содержала теплоотводящую основу с размещенными на ней последовательно слоями из диэлектрического и токопроводящего материала. На одном или нескольких слоях из токопроводящего материала выполняется топология/трассировка печатной платы.

Заявленные варианты поясняются следующими чертежами:

Фиг.1 и Фиг.2 - ранее известные светодиодные лампы, описанные в публикации RU 2465688 и US 2013/0307492 A1, соответственно;

Фиг.3 - вертикальное сечение варианта осуществления светодиодного СОВ модуля с первичной оптикой;

Фиг.4 - чертежи линзовой матрицы, выполненной в виде усеченного тора;

Фиг.5 - вертикальное сечение варианта осуществления светодиодной лампы с первичной оптикой в виде усеченного тора;

Фиг.6 - вид А на фиг.5;

Фиг.7 - вид А на фиг.5 с показанной трассировкой световых лучей для прозрачного материала линзы;

Фиг.8 - вид А на фиг.5 с показанной трассировкой световых лучей для диффузионно-рассеивающего материала линзы;

Фиг.9 - общий вида светодиодной лампы в разных проекциях;

Фиг.10 - опытный образец светодиодной лампы;

Фиг.11 - диаграмма направленности излучения светодиодной лампы;

Фиг.12 - вид А на фиг.5 для варианта лампы на основе поверхностного монтажа готовых дискретных светодиодов.

В основу достижения поставленного результата в заявленных вариантах положена известная технология посадки светодиодного кристалла непосредственно на печатную плату, называемая Chip-on-Board (СОВ)-технология, позволяющая обеспечивать улучшенный отвод тепла и создавать световые системы повышенной яркости. Данная технология наиболее перспективна с точки зрения создания эффективных светодиодных модулей, кластеров. Такой подход к технологии корпусирования светодиодов с использованием специальной оптики позволяет формировать протяженные светодиодные модули с хорошей первичной оптикой. Для формирования требуемого спектра излучения светодиодного модуля допускается, чтобы герметизирующий компаунд содержал смесь светопрозрачного полимерного материала с по крайней мере одним люминофором. Возможно добавление в упомянутый светопрозрачный герметизирующий компаунд светорассеивающего материала. Светоизлучающие кристаллы могут быть разного типа, разного размера и имеющие различный спектр излучения.

На Фиг.3 показан принципиальный вариант выполнения заявленного светодиодного модуля на основе СОВ-технологии, содержащего печатную плату, имеющую теплоотводящую основу 1, выполненную из металла и/или теплопроводящей керамики, электроизолирующий слой (препрег) 8 (в случае использования керамической теплоотводящей основы этот слой может не использоваться) и металлический слой с выполненной на нем топологией/трассировкой печатной платы 2. Светодиодный модуль также содержит по крайней мере один светоизлучающий кристалл 3 с электрическими контактами, соединенный электрическими проводами 4 с металлическим слоем 2 и защищенный светопрозрачным герметизирующим компаундом 5, в качестве которого может быть использован инкапсулирующий материал, например, оптически прозрачный силикон. Область светоизлучающего кристалла 3 покрыта оптической линзой 6 с заданными характеристиками, выполненной с поднутрением, в котором заключен упомянутый светопрозрачный герметизирующий компаунд 5, формируя, тем самым, единую оптическую систему со светоизлучающим кристаллом 3. Линза 6 имеет крепежные пины 7, с помощью которых она закреплена и выровнена на печатной плате. Введение различных люминофоров в компаунд 5 позволяет получать различные спектры излучения светодиода. Также в компаунд 5 могут добавляться различные светорассеивающие материалы, что способствует формированию желаемого углового распределения света. Линза 6 крепится к печатной плате посредством развальцовки пинов 7 (например, терморазвальцовка поликарбоната), которые также выполняют функцию пространственной юстировки линзы, что способствует ее правильной установке.

При приложении напряжения к светодиодному кристаллу 3 через проводник 4 и трассировку слоя 2 печатной платы кристалл 3 начинает излучать свет с определенной длиной волны. Оптическая согласованная система, состоящая из линзы 6 и компаунда 5, обеспечивает вывод излучения от светодиодного кристалла и формирование определенного углового распределения света. Тепло, выделяемое в светодиодном кристалле 3, отводится на основание 1 платы и далее на радиатор светодиодного устройства, что способствует эффективному рассеиванию тепла. Улучшенный теплоотвод позволяет значительно поднять по сравнению со стандартным дискретным светодиодом максимальный ток, проходящий через светодиодный кристалл (по крайней мере на 50%), что, соответственно, позволяет увеличить интенсивность светового излучения кристалла. Для обеспечения лучшего теплоотвода от светодиодных модулей возможно использование печатных плат с металлической (например, Al или Cu) или керамической (например, нитридная керамика) основой. В настоящее время разработано большое количество композиционных керамических материалов, которые имеют высокую теплопроводность, сохраняя электроизоляционные свойства. Использование этих материалов в качестве теплоотводящей основы платы позволяет существенно упростить конструкцию платы. В случае использования печатной платы на теплоотводящей основе, являющейся электрическим изолятором, топология печатной платы, например медная трассировка, располагается непосредственно на основании платы.

На основе вышеуказанного подхода можно формировать светодиодные модули любого размера и геометрии, которые могут содержать любое количество светодиодных кристаллов.

На фиг.4 показан вариант оптики светодиодного модуля, выполненной на основе усеченной тороидальной линзовой матрицы 6 (второй из заявленных вариантов). Данная линза имеет отверстие 8 для крепления светодиодного модуля к радиатору лампы. Линзовая матрица имеет поднутрения 9, в которых располагаются светодиодные кристаллы или светодиоды. Для юстировки и крепления линзы к печатной плате светодиодного модуля оптика снабжена пинами 7, которые развальцовываются в печатной плате (см. также Фиг.3). Количество пинов выбирается из соображения достижения наиболее надежного крепления линзы на печатной плате, а также с учетом конструктивных особенностей печатной платы с установленными на ней электронными компонентами. Линзовая матрица может содержать дополнительный конструктивно интергрированный в конструкцию матрицы светопреломляющий элемент 10, выполненный в виде сектора нижней части усеченной торической линзы 1. Также линзовая матрица может содержать дополнительные конструктивно итегрированные оптические элементы 11, которые располагаются в области поднутрения 9 и сформированы по принципу полного внутреннего отражения излучения, идущего от светодиодных кристаллов, размещенных в поднутрении 9. Линзовая матрица со всеми дополнительными элементами может, например, изготавливаться методом литья под давлением из различных светопрозрачных материалов, например, поликарбоната или различных сополимеров. При необходимости иметь первичную оптику, устойчивую к воздействию внешних негативных факторов, например ультрафиолетового (УФ) излучения (в этом случае первичную оптику можно изготавливать из, например, поликарбоната «Макролон 7ХХ», устойчивого к воздействию УФ-излучения).

На Фиг.5 представлен еще один вариант воплощения конструкции согласно второму из предлагаемых вариантов светодиодной лампы. Светодиодный модуль лампы сформирован на основе печатной платы 2, на которую посажены светодиодные кристаллы 3, которые, в свою очередь, закрыты первичной оптикой 6, выполненной в виде усеченной торической линзовой матрицы. Для обеспечения герметизации светодиодного модуля при креплении первичной оптики 6 к печатной плате 2 могут использоваться различные герметизирующие компаунды, например силикон, которые могут наноситься на некоторые области нижней части усеченной тороидальной линзовой матрицы 6 перед ее установкой на печатную плату 2. Светодиодный модуль установлен на радиаторе 12, который может иметь различную конструкцию и дизайн. Светодиодный модуль крепится к радиатору посредством массивного винта 13, который играет роль дополнительного теплоотводящего элемента. Для улучшения отвода тепла от светодиодного модуля могут использоваться различные методы, в том числе, например, использование теплопроводящей пасты при присоедини светодиодного модуля к радиатору 12. Первичная оптика в виде линзовой матрицы 6 светодиодного модуля может иметь наружний диаметр, превышающий диаметр печатной платы 2 и радиатора 12. Внутри радиатора 12 установлен преобразователь напряжения (источник тока) 14, который обеспечивает электрическое питание светодиодного модуля. Преобразователь напряжения электрически соединен с цоколем лампы 15 и светодиодным модулем. Пространство между внутренней поверхностью радиатора 12 и преобразователем напряжения 14 может быть заполнено теплопроводящим герметиком, который обеспечит защиту преобразователя напряжения от воздействия внешних негативных факторов, а также способствует лучшему отводу тепла от источника тока.

На Фиг.6 более детально показан вид А согласно фиг.5. Усеченная торическая линзовая матрица 1 установлена на печатной плате 2, на которой посажены светодиодные кристаллы 3, имеющие электрическое соединение с печатной платой 2. Кристаллы 3 размещены внутри поднутрений 9, сформированных в усеченной торической линзовой матрице. Объем поднутрения 9 заполнен оптически прозрачным компаундом 5, который обеспечивает оптическое согласование в системе: светодиодный кристалл 3 - компаунд 5 - линзовая матрица 6. В качестве светодиодного кристалла может использоваться любой тип светодиодного кристалла с любым спектром излучения, а компаунд также может быть выполнен на основе любого типа светопрозрачного полимерного материала. Также компаунд может содержать следующие добавки:

- в виде одного люминофора или смеси различных типов люминофоров, например, алюмо-иттриевого граната, силикатных люминофоров, теогалатов и др.;

- в виде различных светопреломляющих и светорассеивающих материалов (диспергаторов), например, частиц двуокиси кремния, двуокиси титана, сульфата бария, окиси алюминия и др;

- в виде смеси люминофоров и светорассеивающих материалов. При этом могут использоваться компаунды с различным процентным содержанием добавок и дисперсным распределением размера частиц добавок.

Линзовая матрица 6 также может содержать светоотражающий элемент 16, имеющий угол наклона, обеспечивающий полное внутреннее отражение на границе раздела между материалом линзовой матрицы 6 и воздухом. Внешний диаметр линзовой матрицы, а также форма кривой поверхности торической линзовой матрицы может меняться в зависимости от необходимости получить желаемое угловое распределение светового излучения от светодиодной лампы. При наружном диаметре линзовой матрицы 6, превышающем диаметры печатной платы 2 и радиатора светодиодной лампы, формируется дополнительный конструктивно интегрированный светопреломляющий элемент 16, который является определенным сектором нижней части торрической линзы. Меняя наружний диаметр, а также форму кривой поверхности торической линзовой матрицы 1, можно менять форму и размеры элемента 17.

Для уменьшения потерь света на печатной плате 2 ее поверхность можно покрыть светоотражающим материалом, например серебром, белым лаком, сульфатом бария, окисью алюминия и т.д. С целью повышения эффективности светодиодного модуля и улучшения вывода излучения из светодиодного кристалла 3, область посадки светодиодного кристалла также может быть хотя бы частично покрыта слоем светоотражающего материала, таким как серебро, окись алюминия, сульфат бария, двуокись титана и т.д.

На Фиг.7 показан принцип работы линзовой матрицы 6, выполненной из оптически прозрачного материала. Излучение (см. стрелки, выполненные сплошными линиями) от светодиодного кристалла 3, посаженного на печатную плату 2, доходя до границы раздела «полимерный материал - воздух», преломляясь, частично выходит наружу и частично отражается обратно. Этот процесс определяется значением коэффициента преломления материала и формой поверхности линзовой матрицы. Меняя форму поверхности торической линзовой матрицы, а также материал, из которого изготовлена линзовая матрица, можно подобрать желаемое соотношение интенсивности выходящего и отраженного излучений. Излучение светодиодного кристалла, выходящее наружу линзовой матрицы, способствует засветке пространства перед светодиодной лампой. Отраженное излучение светодиодного кристалла, проходя через элемент линзы 16 (см. Фиг.6) и преломляясь на границе линзы с воздушной средой, формирует световой поток, способствующий засветке пространства позади лампы. Таким образом формируется источник света с широкой диаграммой направленности излучения. Также соотношение интенсивности выходящего и отраженного излучений определяется положением светодиодного кристалла на печатной плате относительно линзовой матрицы. Изменяя пространственное положение светодиодного кристалла на плате, т.е. сдвигая его вправо или влево, можно менять соотношение интенсивности выходящего и отраженного излучений. Следует отметить, что многие светодиодные кристаллы имеют значительную составляющую излучения в виде бокового излучения, идущего от кристалла, что объясняется конструктивными особенностями светодиодных кристаллов. Зачастую данное излучение просто теряется в светодиодных устройствах. Во избежание таких потерь, в предлагаемой светодиодной лампе возможно использование дополнительного интегрированного оптического элемента 15 (см. Фиг.6), расположенного в области поднутрения линзовой матрицы и обеспечивающего полное внутреннее отражение излучения светодиодного кристалла на границе раздела «полимер - воздух». Данный эффект продемонстрирован на фиг.7 в виде стрелок, выполненных пунктирными линиями. Подобная конструкция линзовой матрицы обеспечивает большую эффективность светодиодной лампы, поскольку боковое излучение в некоторых кристаллах составляет до 15% от общего светового потока, а предлагаемая конструкция светодиодной лампы позволяет эффективно использовать данное излучение.

На фиг.8 поясняется принцип работы линзовой матрицы 1, выполненной из оптически прозрачного материала с добавлением светорассеивающих материалов (диспергаторов). В роли таких материалов могут выступать, например, частицы (мкм) двуокиси кремния, окиси алюминия, двуокиси титана, сульфата бария и др. Пузырьки воздуха микронного размера, сформированные внутри полимерного материала, также могут эффективно исполнять роль центров, рассеивающих свет. В некоторых случаях в состав материала линзовой крышки могут добавляться и оптически активные светорассеивающие материалы, например, люминофоры. В этом случае они могут как обеспечивать рассеивание света, так и способствовать формированию нового, дополнительного спектра излучения.

Излучение (показано стрелками, выполненными сплошными линиями) от светодиодного кристалла 3, посаженного на печатной плате 2, попадает на частицу светорассеивающего материала 18 (показана условно, масштаб не соблюден). Свет рассеивается на светорассеивающем материале по разным направлениям. На границе «линза - воздух» свет также претерпевает рассеивание на светорассеивающих частицах, расположенных в этой области линзовой матрицы, что способствует формированию излучения с широким угловым распределением. Размеры светорассеивающих частиц должны быть сравнимы с длиной волны излучения и, как следствие, частицы имеют размеры, лежащие в интервале от 0.5 мкм до 10 мкм, что определяется спектром излучения лампы и желаемой угловой диаграммой свечения лампы. Концентрация частиц диспергатора в материале линзы может варьироваться в диапазоне от 0.1 до 2% весовых частей, что также определяется спектром излучения лампы, материалами и размером светорассеивающих частиц, а также желаемой диаграммой светового излучения светодиодной лампы.

На Фиг.9 показан пример выполнения конструкции светодиодной лампы с широкой кривой силы света в различных проекциях. Видны основные элементы лампы: светодиодный модуль с усеченной торической линзовой матрицей 6, закрепленный на радиаторе 12 светодиодной лампы посредством винта 13. Радиатор 2 лампы соединен с цоколем лампы 15, который ввинчивается непосредственно в патрон светильника и через который осуществляется электрическое питание лампы. Цоколь лампы может быть различных стандартов, например, Е14, Е27, Е26, G10 и др. Хорошая защищенность светодиодного модуля 6 от воздействия внешних факторов обуславливает отсутствие необходимости использовать защитный светопропускающий колпак, характерный для многих ламп. Это обеспечивает упрощение конструкции светодиодной лампы и уменьшает световые потери, связанные с оптическими потерями на защитном колпаке.

На фиг.10 продемонстрирован опытный образец лампы, содержащей светодиодный модуль 6, в котором первичная оптика выполнена в виде усеченной торической линзовой матрицы с наружным диаметром, большим диаметра печатной платы и радиатора, с дополнительным конструктивно интегрированным светопреломляющим элементом в виде сектора нижней части торической линзы. Материал линзовой матрицы - поликарбонат «Макролон». Линза выполнена методом литья под давлением. Материал линзовой матрицы содержит светорассеивающий материал (диспергатор) в виде частиц двуокиси кремния (кварц). Размеры частиц кварца лежат в интервале 1-3 мкм, весовая доля диспергатора составляет 0.5%. В качестве светоизлучающих кристаллов использованы «белые» InGaN кристаллы размером 1×1 мм фирмы «Semileds», изначально покрытые слоем гранатового люминофора, что обеспечивает формирование излучения белого цвета с цветовой температурой 3000К. Светодиодный модуль содержит шесть светодиодных кристаллов, посаженных на печатную плату с алюминиевым основанием. Модуль закреплен на радиаторе 12 посредством винта. Радиатор выполнен из алюминия и покрыт декоративной белой эмалью. Внутри радиатора установлен источник тока, работающий от сети переменного тока 220 В и обеспечивающий работу шестиваттного светодиодного модуля. В качестве цоколя 15 использован цоколь стандарта Е14. Угловая диаграмма излучения светодиодной лампы показана на фиг.11 и демонстрирует, что предложенная конструкция лампы обеспечивает широкую диаграмму излучения.

Похожую конструкцию светодиодной лампы можно использовать и в случае применения готовых дискретных светодиодов, имеющих свою первичную оптику (а также и не имеющих ее). В этом случае готовые светодиоды устанавливаются на печатную плату методом поверхностного монтажа (первый из заявленных вариантов). На Фиг.12 показан пример такой конструкции светодиодного модуля (для упрощения использован вид А на Фиг.5). Усеченная торическая линзовая матрица 6 установлена на печатной плате 2, на которой методом поверхностного монтажа установлены дискретные светодиоды 3, имеющие электрическое соединение с печатной платой 2. Светодиоды 3 размещены внутри поднутрений 9, сформированных в усеченной торической линзовой матрице. Светодиоды могут иметь свою первичную оптику 6′. В этом случае линзовая матрица 6 выполняет функции вторичной оптики. В качестве светодиодов может быть использован любой тип светодиода, любой конструкции с любым спектром излучения.

Линзовая матрица 6 также может иметь светоотражающий элемент 16, имеющий угол наклона, обеспечивающий полное внутреннее отражение на границе раздела между материалом линзовой матрицы 6 и воздухом. Внешний диаметр линзовой матрицы и форма кривой поверхности торической линзовой матрицы также может меняться в зависимости от необходимости получить желаемое угловое распределение светового излучения от светодиодной лампы. При наружнем диаметре линзовой матрицы 6, превышающем диаметры печатной платы 2 и радиатора светодиодной лампы, также формируется дополнительный конструктивно интегрированный светопреломляющий элемент 17, который является определенным сектором нижней части торической линзы. Меняя наружний диаметр, а также форму кривой поверхности торической линзовой матрицы 6, можно менять форму и размеры элемента 17. Для уменьшения потерь света на печатной плате 2 поверхность печатной платы также может быть покрыта светоотражающим материалом, например серебром, белым лаком, сульфатом бария, окисью алюминия и т.д.

Изобретение относится к области светотехники. Техническим результатом является улучшение оптических характеристик и повышение эффективности освещения за счет создания оптимальной системы теплоотвода, а также повышения уровня защиты от влияния негативных факторов окружающей среды. Светодиодная лампа содержит светодиодный модуль, выполненный либо в виде СОВ (chip-on-board) модуля, содержащего герметизированные компаундом светодиодные кристаллы, установленные на печатную плату, и имеющий электрическое соединение с печатной платой, либо светодиодный модуль выполнен в виде печатной платы с установленными на ней методом поверхностного монтажа дискретными светодиодами, имеющими электрическое соединение с печатной платой. Светодиодный модуль установлен поверх радиатора, внутри которого размещен преобразователь напряжения, электрически соединенный со светодиодным модулем и с цоколем лампы. Оптика светодиодного модуля выполнена на основе усеченной торической линзовой матрицы, прикрепленной к печатной плате и имеющей поднутрения, в которых располагаются либо герметизированный компаундом светодиодный кристалл, либо дискретные светодиоды. Линзовая матрица может иметь дополнительные конструктивно интегрированные оптические элементы, выполненные в виде светопреломляющего сектора нижней части торической линзы, а также в виде элемента в области поднутрения, обеспечивающего полное внутреннее отражение падающего на него бокового излучения светодиода. Материал линзовой матрицы может содержать светорассеивающий материал (диспергатор). Конструкция светодиодной лампы способствует формированию широкоугольной диаграммы излучения. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Светодиодная лампа, содержащая светодиодный модуль, выполнений в виде СОВ (chip-on-board) модуля, содержащего по крайней мере один герметизированный компаундом светодиодный кристалл, посаженный на печатную плату и имеющий электрическое соединение с печатной платой; светодиодный модуль установлен поверх радиатора, внутри которого размещен преобразователь напряжения, электрически соединенный со светодиодным модулем и с цоколем лампы, отличающаяся тем, что первичная оптика светодиодного модуля выполнена на основе усеченной торической линзовой матрицы, прикрепленной к печатной плате и имеющей по крайней мере одно поднутрение, в котором располагается герметизированный компаундом светодиодный кристалл.

2. Светодиодная лампа по п. 1, отличающаяся тем, что первичная оптика, выполненная на основе усеченной торической линзовой матрицы, имеет наружний диаметр, превышающий диаметры печатной платы и радиатора.

3. Светодиодная лампа по п. 2, отличающаяся тем, что первичная оптика, выполненная на основе усеченной торической линзовой матрицы, имеет дополнительный конструктивно интегрированный светопреломляющий элемент, выполненный в виде сектора нижней части торической линзы.

4. Светодиодная лампа по любому пп. 1-3, отличающаяся тем, что первичная оптика, выполненная на основе усеченной торической линзовой матрицы, имеет направляющие пины.

5. Светодиодная лампа по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что первичная оптика, выполненная на основе усеченной торической линзовой матрицы, имеет дополнительный конструктивно интегрированный оптический элемент в области поднутрения, обеспечивающий полное внутреннее отражение падающего на него излучения светодиодного кристалла.

6. Светодиодная лампа по п. 4, отличающаяся тем, что первичная оптика, выполненная на основе усеченной торической линзовой матрицы, имеет дополнительный конструктивно интегрированный оптический элемент в области поднутрения, обеспечивающий полное внутреннее отражение падающего на него излучения светодиодного кристалла.

7. Светодиодная лампа по любому пп. 1-3, 6, отличающаяся тем, что первичная оптика, выполненная на основе усеченной торической линзовой матрицы, содержит светорассеивающий материал - диспергатор.

8. Светодиодная лампа по п. 4, отличающаяся тем, что первичная оптика, выполненная на основе усеченной торической линзовой матрицы, содержит светорассеивающий материал - диспергатор.

9. Светодиодная лампа по п. 5, отличающаяся тем, что первичная оптика, выполненная на основе усеченной торической линзовой матрицы, содержит светорассеивающий материал - диспергатор.

10. Светодиодная лампа по п. 7, отличающаяся тем, что частицы диспергатора имеют размеры 0,5÷10 мкм.

11. Светодиодная лампа по п. 8 или 9, отличающаяся тем, что частицы диспергатора имеют размеры 0,5÷10 мкм.

12. Светодиодная лампа по п. 10, отличающаяся тем, что концентрация частиц диспергатора составляет 0,1÷2% весовых частей.

13. Светодиодная лампа по п. 11, отличающаяся тем, что концентрация частиц диспергатора составляет 0,1÷2% весовых частей.

14. Светодиодная лампа, содержащая светодиодный модуль, выполненный в виде печатной платы с установленными на ней методом поверхностного монтажа электронными компонентами и содержащий по крайней мере один светодиод, имеющий электрическое соединение с печатной платой; светодиодный модуль установлен поверх радиатора, внутри которого размещен преобразователь напряжения, электрически соединенный со светодиодным модулем и с цоколем лампы, отличающаяся тем, что вторичная оптика светодиодного модуля выполнена на основе усеченной торической линзовой матрицы, прикрепленной к печатной плате и имеющей по крайней мере одно поднутрение, в котором располагается светодиод.

15. Светодиодная лампа по п. 14, отличающаяся тем, что вторичная оптика, выполненная на основе усеченной торической линзовой матрицы, имеет наружний диаметр, превышающий диаметры печатной платы и радиатора.

16. Светодиодная лампа по п. 15, отличающаяся тем, что вторичная оптика, выполненная на основе усеченной торической линзовой матрицы, имеет дополнительный конструктивно интегрированный светопреломляющий элемент, выполненный в виде сектора нижней части торической линзы.

17. Светодиодная лампа по п. 14, отличающаяся тем, что вторичная оптика, выполненная на основе усеченной торической линзовой , имеет направляющие пины.

18. Светодиодная лампа по любому из пп. 14-17, отличающаяся тем, что вторичная оптика, выполненная на основе усеченной торической линзовой матрицы, имеет дополнительный конструктивно интегрированный оптический элемент в области поднутрения, обеспечивающий полное внутреннее отражение падающего на него бокового излучения светодиода.

19. Светодиодная лампа по любому из пп. 14-17, отличающаяся тем, что вторичная оптика, выполненная на основе усеченной торической линзовой матрицы, содержит светорассеивающий материал - диспергатор.

20. Светодиодная лампа по п. 19, отличающаяся тем, что частицы диспергатора имеют размеры 0,5÷10 мкм.

21. Светодиодная лампа по п. 20, отличающаяся тем, что концентрация частиц диспергатора составляет 0,1÷2% весовых частей.