СВЕТОДИОДНАЯ ЛАМПА ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ Российский патент 2015 года по МПК F21V29/00 

- Область техники.

Изобретение относится к области светотехники, а именно к источникам света, предназначенным для использования в составе осветительных устройств общего назначения.

- Уровень техники.

Известна светодиодная лампа, содержащая плату со светодиодами, размещенную вдоль продольной оси лампы; оптически прозрачную оболочку; радиатор, установленный с возможностью теплообмена с платой; источник питания, размещенный в цоколе (патент на полезную модель CN 201892082 (U), МПК F21S 2/00, опубликован 06.07.2011).

Недостатком известного решения является одностороннее направление светового потока, нетехнологичность конструкции для целей массового производства, обусловленная необходимостью выполнения большого количества ручных сборочных операций. Аналогичные конструкции уличных ламп описаны в патенте на полезную модель CN 201739916 (МПК F21S 8/00, опубликовано 09.02.2011), в заявке WO 2008100124 (МПК F21K 7/00, опубликовано 21.08.2008), в заявке KR 100987274 (МПК F21S 13/10, опубликовано 12.10.2010)

Известна также конструкция высокояркой светодиодной лампы, содержащая светодиоды, размещенные на вертикально установленных платах, образующих трехгранную призму, оптически прозрачную оболочку, радиатор и цоколь (патент на полезную модель CN 201661875 (U), F21S 2/00, опубликован 01.12.2010).

Известное решение обеспечивает круговое излучение светового потока. Размещение плат, образующих трехгранную призму, сопряжено с многочисленными технологическими сложностями, что увеличивает стоимость лампы. Форма платы критична для отведения тепла, так как во внутренних углах призмы будет возникать тепловое сопротивление конвективному потоку. Светодиоды в известном решении испытывают значительные тепловые нагрузки, которые уменьшают срок службы такой лампы. Известное решение не содержит каких-либо сведений об особенностях соединения узлов и деталей.

Известна интегрированная светодиодная лампа, содержащая корпус с радиатором и установленным внутри него источником питания, цоколь, закрепленный на корпусе, светодиодную матрицу, установленную продольно оси лампы на радиаторе, светорассеивающую оболочку, закрепленную на корпусе, выполненную из оптически прозрачного материала, в объем или в часть объема которого введены частицы люминофора или смеси люминофоров (патент на полезную модель RU 1064 45, МПК H01L 33/00, опубликован 10.07.2011)

В известном решении дискретные плоские платы установлены по окружности продольно оси лампы и обеспечивают круговое излучение светового потока. Однако установка плат торцом на плоский радиатор не может обеспечить эффективного теплообмена между платой и радиатором в силу малой площади поверхности теплообмена. Размещение плат, образующих призматическую конструкцию, сопряжено с многочисленными технологическими сложностями, что увеличивает стоимость лампы. Форма радиатора и его расположение критична для отведения тепла, поскольку конвекция будет осуществляться только с внешней торцевой поверхности радиатора, что не позволит оснащать лампу сколько-нибудь мощными светодиодами. Такая лампа может быть использована в качестве сигнального источника света и не пригодна для создания общего освещения.

Известное решение по патенту RU 106445 является ближайшим аналогом заявленного изобретения по основным конструктивным признакам и назначению.

Техническим результатом изобретения является повышение технологичности конструкции лампы, улучшение теплового режима работы светодиодов, повышение комфортности освещения в отношении равномерности свечения и цветовой температуры поверхности светоизлучающей оболочки.

- Раскрытие сущности изобретения

Изобретение характеризуется следующей совокупностью существенных признаков.

Светодиодная лампа общего назначения, содержащая светодиоды, размещенные на плате, установленной продольно оси лампы; оболочку из оптически прозрачного материала; радиатор, установленный с возможностью теплообмена с платой; источник питания светодиодов; средство соединения с электрической сетью, выполненное в виде цоколя, отличающаяся тем, что источник питания смонтирован на обособленной поверхности платы светодиодов, а радиатор имеет, по меньшей мере, две разъемные части, фиксирующие плату, по меньшей мере, на одном участке поверхности, расположенном между светодиодами и источником питания, при этом части радиатора скреплены между собой с одной стороны средством соединения с электрической сетью, а с другой стороны оптически прозрачной оболочкой.

В качестве дополняющих и развивающих признаков устройства необходимо указать следующие:

- плата может иметь плоскую или цилиндрическую поверхность. Фиксация плоской платы осуществлена по электрически изолированной металлизированной поверхности, расположенной между светодиодами и источником питания, которая снабжена сквозными отверстиями, заполненными теплопроводным материалом для интенсификации теплообмена между радиатором и платой. Для увеличения теплообмена может быть выполнен дополнительный электроизолированный участок, например, ниже источника питания. В варианте размещения светодиодов на цилиндрической поверхности плата изготовлена на гибком основании и закреплена на дополнительном продольном полом элементе радиатора;

- форма прилегающей к гибкой плате поверхности продольного элемента радиатора определяет пространственное позиционирование светодиодов. В случае размещения светодиодов на цилиндрической поверхности платы, оптимальным является равноудаленность светодиодов от внутренней поверхности оптически прозрачной оболочки;

- плата светодиодов может иметь многослойную структуру, включающую, по меньшей мере, один слой меди. Медные слои позволяют интенсифицировать процесс теплоотвода. Толщину слоев, а также их количество выбирают в зависимости от количества выделяемого светодиодами тепла;

- светодиоды установлены на плате с возможностью прямого облучения внутренней поверхности пространственно удаленной оболочки. В случае излучения в синей и/или ультрафиолетовой части спектра, оболочка выполнена из оптически прозрачного материала, содержащего разного состава частицы люминофора, размещенные в материале оболочки и/или на ее поверхности. Если излучение является смешанным, то оболочка может быть выполнена матированной;

- разъемные части радиатора могут быть выполнены из электроизоляционного полимерного композита, обеспечивающего электробезопасность конструкции, например, полимерного композита «Xyloy» компании Cool Polymers, Inc. (США);

- части радиатора светодиодной лампы имеют, по меньшей мере, одну продольную поверхность сопряжения, включающую продольную ось лампы, и могут быть симметричными;

- разъемные части радиатора могут быть выполнены из электропроводного материала, однако при этом необходимо между радиатором и средством соединения с электрической сетью установить переходную деталь из электроизоляционного материала;

- поверхности разъемных частей радиатора, независимо от материала радиатора, обращенные внутрь оптически прозрачной оболочки, имеют вогнутую поверхность, выполненную с возможностью рассеяния прямого излучения светодиодов и перенаправления отраженного излучения на внутреннюю поверхность оболочки. В частности, вогнутая поверхность может быть покрыта люминофором или, например, металлической пленкой. Такое использование отражающей поверхности позволяет не только выравнивать яркость излучающей поверхности оболочки, но и корректировать ее цветовую температуру путем применения для этих целей цветных светодиодов, в частности, светодиодов SMT-типа, имеющих боковое свечение;

- особенностью одного из воплощений лампы является дополнительное охлаждение светодиодов за счет конвекционных каналов, образованных отверстиями в нижней части сборного радиатора, полостью в дополнительном продольном элементе радиатора и отверстием в верхней части оболочки. Такое решение позволяет использовать более мощные светодиоды и увеличить силу света лампы;

- средство соединения с электрической сетью может быть выполнено в виде резьбового цоколя, или коннектора коаксиального типа, или любого другого средства соединения с электрической сетью, форма которого обеспечивает закрепление частей разъемного радиатора.

- Перечень графических материалов

Изобретение иллюстрируется следующими графическими материалами:

на фиг. 1 показан вид сбоку внешнего вида светодиодной лампы, имеющей плоскую плату светодиодов;

на фиг. 2 показан вид сбоку внешнего вида светодиодной лампы, имеющей цилиндрическую плату светодиодов;

на фиг. 3 показано осевое сечение светодиодной лампы, показанной на фиг. 1 в разборе;

на фиг. 4 показано осевое сечение лампы, показанной на фиг. 2 в разборе;

на фиг. 5 показано сечение светодиодной лампы, общего назначения в сборе, показанной на фиг. 1;

на фиг. 6 показано сечение лампы общего назначения в сборе, показанной на фиг. 2, имеющей разъемный радиатор из композита и дополнительный элемент радиатора из металла;

на фиг. 7 приведено изометрическое изображение плоской платы светодиодной лампы;

на фиг. 8 показано изометрическое изображение платы с цилиндрической поверхностью;

на фиг. 9 - изометрическое изображение вида сверху одной из частей сборного радиатора для варианта гибкой платы;

на фиг. 10 - изометрическое изображение вида снизу части сборного радиатора, показанного на фиг. 9;

на фиг. 11 показано изометрическое изображение оболочки с отверстием для воздуховодного канала лампы показанной на фиг. 2.

Светодиодная лампа общего назначения (фиг. 1 и 2), содержит оптически прозрачную оболочку 1, радиатор 2 и средство 3 соединения с электрической сетью. Светодиоды 4 размещены на плате 5 (фиг. 3, 4, 5, 6, 7 и 8). В вариантах выполнения радиатор 2 имеет разъемные по линии L части 2′ и 2″, и дополнительный элемент 6 радиатора, для случаев применения гибкой платы (фиг. 4, 6, 8).

Разъемные части 2′ и 2″ выполнены с возможностью фиксации платы 5 по электрически изолированной поверхности 7 и дополнительной поверхности 7′. Источник 8 питания светодиодов 4 смонтирован на обособленной поверхности 9 платы 5 и в сборке оказывается в полости 17 радиатора 2.

Поверхности 10 разъемных частей радиатора 2, обращенные внутрь оптически прозрачной оболочки 1, могут иметь вогнутую поверхность, в частности, покрытую люминофором, выполненную с возможностью рассеяния прямого излучения SMT-светодиодов 18 (фиг. 6, 8) и перенаправления отраженного излучения на внутреннюю поверхность оболочки 1.

В случае плоской платы 5 ее фиксация осуществлена по электрически изолированной металлизированной поверхности 7, расположенной на обеих сторонах платы между светодиодами 4 и обособленной поверхностью 9. На поверхности 7 в плоской плате 5 выполнены сквозные отверстия (на чертежах не показаны), заполненные теплопроводным материалом (например, металлом) для интенсификации теплообмена с радиатором 2. Для выравнивания яркости излучения поверхности оболочки SMT-светодиодов могут быть установлены по краю платы 5.

В варианте размещения светодиодов 4 на цилиндрической поверхности, плата 5 (фиг. 8) изготовлена на гибком основании и закреплена на дополнительном продольном полом элементе 6 радиатора 2. Форма прилегающей к гибкой плате 5 поверхности дополнительного элемента 6 радиатора 2 определяет пространственное позиционирование светодиодов. Профиль цилиндрической поверхности дополнительного элемента 6 может быть любым, например, шести- или восьмиугольным. Для интенсификации процесса теплообмена на внутренней поверхности дополнительного элемента 6 в некоторых случаях могут быть выполнены ребра 11 охлаждения. Плотность прилегания платы 5 к дополнительному элементу 6 может быть увеличена за счет выполнения продольной прорези 19 на теле элемента 6. Это позволит использовать силы упругости элемента 6, которые обеспечат дополнительное прижатие платы к частям радиатора 2.

Поверхность 15 (фиг. 9 и 10) сопряжения частей радиатора 2 с поверхностью платы 5 обеспечивает эффективный теплообмен между радиатором 2 и платой 5.

В одном из воплощений соединение частей 2′ и 2″ радиатора 2 осуществляется резьбовым цоколем 3. Для этого на нижней части каждой из частей радиатора 2 выполнена винтовая направляющая 16.

Особенностью другого воплощения светодиодной лампы является возможность использования более мощных светодиодов, которая обеспечивается наличием сквозных вентиляционных каналов (фиг. 5), образованных продольными прорезями 12 в нижней части разборного радиатора 2, полостью 13 в дополнительном элементе 6 радиатора 2 и отверстием 14 в верхней части оболочки 1 (фиг. 11).

- Возможность промышленного применения

Приведенные в описании варианты комбинаций элементов светодиодного источник света общего назначения не являются исчерпывающими. Они могут быть изменены для реализации конкретных целей освещения. Элементы конструкции осветительного устройства имеют простые формы, которые могут быть изготовлены с использованием известных средств, имеющих автоматизированное управление.

Изобретение относится к области светотехники, а именно, к светодиодным лампам, предназначенным для использования в составе осветительных устройств общего назначения. Достигаемый технический результатом - повышение технологичности конструкции лампы, улучшение теплового режима работы светодиодов, повышение комфортности освещения, выражающейся в равномерности свечения светоизлучающей оболочки и его цветовой температуры. Светодиодная лампа содержит светодиоды (4), размещенные на плате (5), установленной продольно оси лампы; источник питания смонтирован на обособленной поверхности платы светодиодов, а радиатор имеет, по меньшей мере, две разъемные части, фиксирующие плату на участке поверхности, расположенном между светодиодами и источником питания, при этом части радиатора скреплены между собой с одной стороны цоколем (16), а с другой стороны оптически прозрачной оболочкой (1). 6 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Светодиодная лампа общего назначения, содержащая светодиоды, размещенные на плате, установленной продольно оси лампы; оптически прозрачную оболочку; радиатор, установленный с возможностью теплообмена с платой; источник питания светодиодов и цоколь, отличающаяся тем, что источник питания смонтирован на обособленной поверхности платы светодиодов, а радиатор имеет, по меньшей мере, две разъемные части, фиксирующие плату, по меньшей мере, на одном участке поверхности, расположенном между светодиодами и источником питания, при этом части радиатора скреплены между собой с одной стороны цоколем, а с другой стороны оптически прозрачной оболочкой.

2. Светодиодная лампа по п. 1, отличающаяся тем, что плата светодиодов имеет многослойную структуру, включающую, по меньшей мере, один слой меди.

3. Светодиодная лампа по п. 2, отличающаяся тем, что участок фиксации платы разборным радиатором снабжен сквозными отверстиями, заполненными теплопроводным материалом.

4. Светодиодная лампа по п. 1, отличающаяся тем, что радиатор выполнен из электропроводного материала, а между радиатором и цоколем установлена переходная деталь из электроизоляционного материала.

5. Светодиодная лампа по п. 1, отличающаяся тем, что радиатор выполнен из электроизоляционного полимера.

6. Светодиодная лампа по п. 1, отличающаяся тем, что поверхность разъемных частей радиатора, обращенная внутрь оптически прозрачной оболочки, имеет изогнутую поверхность, выполненную с возможностью рассеяния прямого излучения светодиодов.

7. Светодиодная лампа по п. 1, отличающаяся тем, что светодиоды установлены с возможностью прямого облучения в синей и/или ультрафиолетовой части спектра внутренней поверхности оптически прозрачной оболочки, снабженной частицами люминофора, размещенными в материале оболочки и/или на ее поверхности.