ОСВЕТИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2016 года по МПК F21V29/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится в целом к осветительному устройству и более конкретно к осветительному устройству с отдельными источником света и возбудителем.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Светодиодные лампы известны из уровня техники. Светодиодная лампа представляет собой лампу, в которой в качестве источника света применяют светодиоды. В таких лампах может применяться множество диодов, например, для увеличения мощности на выходе лампы или для получения белого света с применением светодиодов, которые излучают свет в узкой полосе длин волны (в противоположность, например, применению светодиодов с люминофором, которые могут излучать свет во всем видимом спектре, таким образом, создавая более или менее белый свет). Светодиодные лампы могут применяться для общего освещения или даже более специального освещения, когда цвет и мощность на выходе могут быть настроены.

Обычно лампа или осветительное устройство содержат источник света, выполненный с возможностью формирования света, при этом источник света скомпонован в схеме возбудителя или по меньшей мере соединен со схемой возбудителя, скомпонованной в корпусе. Кроме того, источник света расположен в герметизирующей оболочке, обычно имеющей форму колбы. В дополнение к обеспечению максимального световыхода и/или конкретного цвета света, конструкция осветительного устройства должна предусматривать отвод тепла, выделяемого источником света и возбудителем. Срок службы и надежность, например, светодиодов и компонентов возбудителя являются важными характеристиками изделия, которые сильно зависят от рабочей температуры включенных компонентов.

Модифицированная лампа старого стиля из уровня техники обычно снабжена модифицированным цоколем, например, штыкового типа или резьбового типа, который механически соединяется с патроном лампы, в котором скомпонован возбудитель. Возбудитель содержит необходимую электронику для возбуждения источника света лампы. Источник света обычно скомпонован в пределах оболочки, которая является стеклянной колбой, таким образом, чтобы свет, генерируемый источником света, мог выходить из лампы через стеклянную колбу. Осветительное устройство содержит два главных источника тепла: возбудитель и источник света. Когда источник света содержит удаленные светодиоды с люминофором, удаленный люминофор также генерирует некоторое количество тепла. Для отвода тепла, выделяемого возбудителем и источником света, их соединяют с теплоотводом. Обычно для охлаждения лампы применяют корпус лампы, при этом, например, он может быть теплоотводом для возбудителя и источника света.

Документ WO 2009/012806 A1 описывает лампу, содержащую по меньшей мере один источник света, который расположен в верхней части и термически соединен с полым охлаждающим корпусом, то есть теплоотводом, расположенным в пределах корпуса лампы, который соединен с цоколем. Охлаждающий корпус скомпонован таким образом, что тепло может рассеиваться от источника света. Охлаждающий корпус также приспособлен для того, чтобы в положении, отделенном от верхней части охлаждающего корпуса, он фиксировал плату питания, то есть возбудитель, таким образом, что плата питания отделена от осветительного узла. Охлаждающий корпус скомпонован таким образом, что тепло может рассеиваться также от платы питания. Хотя они отделены друг от друга, тепло, выделяемое главными источниками тепла осветительного устройства, рассеивается от одного охлаждающего корпуса, и тепло, выделяемое, например, источником света, будет таким образом влиять на температуру возбудителя.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача настоящего изобретения состоит в создании улучшенного осветительного устройства с лучшей способностью охлаждения индивидуальных источников тепла в осветительном устройстве.

Эта задача решается осветительным устройством согласно настоящему изобретению, как определено в независимом пункте прилагаемой формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения описаны в зависимых пунктах формулы изобретения и в нижеследующем описании и на чертежах.

Таким образом, согласно замыслу настоящего изобретения, получено осветительное устройство, содержащее: источник света, возбудитель, выполненный с возможностью питания источника света, который пространственно отделен от источника света, теплоотвод источника света, с которым термически соединен источник света, и теплоотвод возбудителя, с которым термически соединен возбудитель. Теплоотвод источника света и теплоотвод возбудителя отделены воздушным зазором для обеспечения теплового разделения теплоотвода источника света и теплоотвода возбудителя.

Таким образом, получено осветительное устройство, в котором регулирование тепла, выделяемого источником света и возбудителем, в основном распределяется на два средства. Таким образом, самый важный компонент с точки зрения срока службы, которым здесь является возбудитель, поскольку он более чувствителен к высоким температурам, чем источник света, являющийся, например, светодиодом, может регулировать теплоотвод, который более или менее изолирован от тепла, выделяемого источником света. Таким образом, температура возбудителя может быть уменьшена, а общая надежность системы и срок службы осветительного устройства увеличены.

Кроме того, благодаря отделению теплоотвода источника света и теплоотвода возбудителя воздушным зазором, суммарная площадь теплоотвода для охлаждения корпуса посредством воздушной конвекции увеличена.

Согласно варианту выполнения осветительного устройства, воздушный зазор находится в сообщении с окружающим воздухом, таким образом, допуская вызванный теплом поток воздуха в промежутке между теплоотводами, что означает, что воздух может протекать или может обмениваться между воздушным зазором и окружающим воздухом таким образом, что достигается усиленное воздушное охлаждение осветительного устройства.

Согласно варианту выполнения осветительного устройства, оно также содержит охлаждающий канал, проходящий от входного отверстия для воздуха к воздушному зазору. Таким образом, получено средство для дополнительного воздушного охлаждения осветительного устройства, что является предпочтительным.

Согласно варианту выполнения осветительного устройства, оно также содержит оболочку для охвата источника света. Охлаждающий канал скомпонован в рефлекторе оболочки или в оболочке непосредственно. Таким образом, тепло, производимое в источнике света, может создавать воздушный поток в охлаждающем канале и воздушном зазоре, таким образом, увеличивая количество тепла, удаляемого от соответствующего теплоотвода.

Согласно варианту выполнения осветительного устройства, теплоотвод возбудителя также содержит выступающую часть, размещенную таким образом, что она проходит в охлаждающем канале, таким образом увеличивая площадь теплоотвода возбудителя и обеспечивая его воздушное охлаждение в охлаждающем канале, что предпочтительно.

Согласно варианту выполнения осветительного устройства, выступающая часть теплоотвода возбудителя имеет столбчатую форму, которая предпочтительна для установки в воздушный канал.

Согласно варианту выполнения осветительного устройства, теплоотвод источника света и теплоотвод возбудителя имеют соответствующую предварительно выбранную охлаждающую поверхность, удовлетворяющую соответствующим требованиям охлаждения источника света и возбудителя. Таким образом, благодаря применению термически отделенных теплоотводов для разных источников тепла, в дополнение к обеспечению увеличения охлаждающей поверхности (то есть увеличенной площади теплоотвода) теплоотводов, также облегчается индивидуальная оптимизация для теплового регулирования каждого источника тепла в соответствии с его собственными требованиями охлаждения. Индивидуальная оптимизация может быть осуществлена с применением предварительно выбранной охлаждающей поверхности для теплоотвода источника света и теплоотвода возбудителя, соответственно. То есть посредством увеличения охлаждающей поверхности теплоотвода возбудителя температура возбудителя уменьшается, таким образом, увеличивая надежность и срок службы возбудителя. Поскольку, например, модифицированная лампа будет иметь некоторое заданное требование по размеру и поэтому ограниченный баланс для тепловых потерь, увеличенная охлаждающая поверхность для теплоотвода возбудителя может одновременно приводить к выбору уменьшенной охлаждающей поверхности для теплоотвода источника света. Однако это не будет значительно уменьшать срок службы и надежность источника света, так как он менее чувствителен к высоким температурам.

Согласно варианту выполнения осветительного устройства, теплоотвод источника света и/или теплоотвод возбудителя также содержит охлаждающие ребра, при этом охлаждающие ребра дополнительно увеличивают охлаждающую поверхность соответствующего теплоотвода.

Согласно варианту выполнения осветительного устройства, источник света также содержит рефлектор, на котором применены охлаждающие ребра, что предпочтительно.

Согласно варианту выполнения осветительного устройства, источник света содержит по меньшей мере один светодиод, что предпочтительно.

Согласно варианту выполнения осветительного устройства, оно также содержит по меньшей мере один отделяющий элемент. Отделяющий элемент может быть выполнен из материала с малой удельной теплопроводностью и расположен для обеспечения воздушного зазора, сформированного между теплоотводом источника света и теплоотводом возбудителя.

Эти и другие объекты, признаки и преимущества изобретения будут очевидны и разъяснены при ознакомлении с вариантами его осуществления со ссылками на варианты осуществления, описанные далее.

Следует отметить, что изобретение относится ко всем возможным сочетаниям признаков, изложенных в формуле изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Этот и другие объекты настоящего изобретения далее описаны более подробно со ссылкой на сопровождающие чертежи, показывающие вариант(ы) осуществления изобретения.

Фиг. 1 - схематичный вид сбоку в перспективе варианта выполнения осветительного устройства согласно концепции настоящего изобретения;

фиг. 2 - вид сбоку в перспективе с сечением варианта выполнения осветительного устройства согласно концепции настоящего изобретения; и

фиг. 3a - вид сбоку в перспективе и 3b - вид сбоку с пространственным разделением деталей варианта выполнения осветительного устройства согласно концепции настоящего изобретения.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение теперь будет описано более полно далее со ссылкой на сопровождающие чертежи. Приведенные ниже варианты осуществления изобретения даны для примера так, чтобы это описание было полным и завершенным и полностью передавало объем изобретения специалистам в данной области техники. Во всем описании подобные элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями.

Осветительное устройство согласно настоящему изобретению в нижеследующем описании представляет собой модифицированную лампу с колбой на основе светодиодов. Она включает в себя простые светодиоды, светодиоды с изменяемым цветом свечения, светодиоды с люминофором, пакеты светодиодов, содержащие множество светодиодов и т.д. Кроме того, концепция настоящего изобретения применима как для твердотельных светодиодов, так и для органических светодиодов.

На фиг. 1 показано осветительное устройство 100 согласно концепции настоящего изобретения. Осветительное устройство 100 имеет форму модифицированной лампы с колбой и основано на твердотельных источниках света, таких как светодиоды (не показанных на фиг. 1). Осветительное устройство 100 содержит конический теплоотвод 115 возбудителя, скомпонованный на модифицированном цоколе 113, который является здесь резьбовым цоколем. Другим типичным цоколем, пригодным для осветительного устройства, является, например, цоколь штыкового типа. Цоколь 113 приспособлен для электрического и механического соединения осветительного устройства 100 с осветительной арматурой (не показана).

Теплоотвод 115 возбудителя полый и выполняет функцию корпуса возбудителя. Теплоотвод 115 возбудителя здесь выполнен из алюминия, однако другие пригодные материалы включают в себя другие пригодные металлы, термопластики обычные пластмассы и керамику. В теплоотводе 115 возбудителя расположена задающая схема для возбуждения светодиодов. На верхней части теплоотвода 115 возбудителя скомпонован теплоотвод 112 источника света, который отделен на расстояние d от теплоотвода 115 возбудителя посредством изолирующей распорной части 130, которая также предназначена для образования канала для электрических соединений между источниками света и электрической схемой возбудителя (не видна). Воздушный зазор 114 обеспечивает тепловое разделение теплоотвода 112 источника света и теплоотвода 115 возбудителя. На верхней части теплоотвода 112 источника света расположена колба 111, выполненная из стекла, для окружения источников света, являющихся пакетами светодиодов, расположенных поверх печатной платы. В альтернативном варианте выполнения источник света содержит светодиоды, скомпонованные прямо на печатной плате в конфигурации кристалла на печатной плате. Печатная плата установлена поверх теплоотвода 112 источника света и в тепловом соединении с ним и, как указано выше, также электрически соединена с возбудителем, который содержит электронные компоненты для питания источников света через распорную часть 130.

Согласно варианту выполнения осветительного устройства, как изображено видом в сечении на фиг. 2, осветительное устройство 200 содержит цоколь 213 резьбового типа, расположенный в основании осветительного устройства 200. Цоколь 213 соединен с теплоотводом 215 возбудителя, несущим схему возбудителя (не показана). Теплоотвод 215 возбудителя полый и имеет форму усеченного конуса, имеющего закрытую верхнюю поверхность 217. В центре верхней поверхности 217 расположена выступающая охлаждающая часть 216, проходящая перпендикулярно и вверх от верхней поверхности 217. Охлаждающая часть 216 здесь представляет собой столбчатое удлиненное охлаждающее тело, имеющее продольные охлаждающие ребра 216a. В рамках замысла изобретения могут применяться другие формы охлаждающей части. Кроме того, в альтернативном варианте выполнения выступающая часть вообще отсутствует.

Далее, осветительное устройство 200 также содержит теплоотвод 212 источника света, который здесь содержит кольцеобразную металлическую пластину 212a, расположенную параллельно верхней поверхности 217 теплоотвода 215 возбудителя. Между пластиной 212a теплоотвода 212 источника света и поверхностью 217 сформирован воздушный зазор 214 посредством по меньшей мере одной изолирующей части 130, расположенной между ними и создающей расстояние d. Наружный диаметр пластины 212 больше наружного диаметра верхней поверхности 217 теплоотвода 215 возбудителя. Теплоотвод 212 источника света также содержит множество охлаждающих ребер 212b, которые распределены вдоль внешней периферии пластины 212a и проходят вниз и по существу параллельно теплоотводу 215 возбудителя. Внутренний диаметр пластины 212 теплоотвода больше диаметра охлаждающей части 216 теплоотвода 215 возбудителя.

В альтернативном варианте выполнения упомянутого выше теплоотвода источника света охлаждающие ребра 212b, проходящие вниз от пластины 212a теплоотвода, как описано выше, заменены внешним полым цилиндром (не показан) таким образом, что между внешним цилиндром и теплоотводом возбудителя сформирован воздушный зазор.

Далее, как показано на фиг. 2, поверх пластины 212a теплоотвода источника света расположен источник 220 света. Источник света 220 представляет собой кольцевую печатную плату, на которой установлено множество светодиодов 221, здесь являющихся белыми светодиодами. На теплоотводе 212 источника света расположена стеклянная оболочка, здесь далее называемая колбой 211, охватывающая источник 220 света. В альтернативном варианте осуществления изобретения с применением удаленных светодиодов с люминофором применяются синие светодиоды в источниках света, и слой люминофора располагается на внутренней или внешней части колбы.

Колба 211 здесь выполнена из стекла и имеет форму усеченного тора, и центральное отверстие колбы 211 образует воздушный канал 230 для сообщения воздуха между окружающей средой и воздушным зазором 214, то есть воздух может легко протекать между окружающей средой и воздушным зазором 214. В альтернативном варианте выполнения колба сформирована так, что она полностью охватывает источник света, то есть источник света полностью закупорен относительно окружающего воздуха. Другими пригодными материалами для колбы являются, например, полимеры, кремнийорганические материалы и керамика. Воздушный канал 230 также охватывает охлаждающую часть 216 теплоотвода возбудителя (когда она присутствует, см. упомянутый выше альтернативный вариант выполнения). Таким образом, во время работы осветительного устройства 200 охлаждающая часть 216 и воздушный зазор 214 открыты для воздушного потока, создаваемого разностью температур в осветительном устройстве 200. Окружающий воздух протекает в осветительное устройство 200 от верхней части колбы 211 в воздушный канал 230 и выходит через воздушный зазор наружу. Таким образом, поток холодного окружающего воздуха воздействует на открытые поверхности теплоотвода 212 источника света, охлаждающей части 216 и верхнюю поверхность 217 теплоотвода 215 возбудителя, создавая эффективную тепловую конвекцию, охлаждающую осветительное устройство.

Согласно варианту выполнения осветительного устройства, как показано на фиг. 3a и 3b, получено осветительное устройство 300 с такой же базовой структурой, как и для осветительного устройства 200, описанного со ссылкой на фиг. 2, но упомянутое осветительное устройство 300 также содержит рефлектор 318, расположенный в центре колбы 311 осветительного устройства 300. Рефлектор 318 является алюминиевым корпусом в форме усеченной воронки, имеющим основание, приспособленное для сопряжения с внутренним диаметром пластины 212a. Рефлектор 318 расположен в колбе 311 для отражения наружу лучей света, исходящих от светодиодов 221. Наружная поверхность 319 рефлектора 318 здесь вогнуто искривлена относительно светодиодов 221 и снабжена очень отражающей поверхностью, которая может быть, например, зеркальной поверхностью, может быть посеребрена или может иметь покрытие белого цвета. «Белый цвет» определен как цвет, который не имеет оттенка или образует небольшой оттенок при отражении всего или почти всего падающего света. Наружная поверхность 319 рефлектора 318 может быть, без ограничения, например, параболической кривой или тюльпанообразной кривой.

Альтернативный вариант выполнения осветительного устройства 200, как описано со ссылкой на фиг. 2, содержит рефлектор, расположенный в отверстии колбы 211. В простой форме рефлектор выполнен, например, как посеребренная центральная часть в колбе 211.

Кроме того, осветительное устройство 300, показанное на фиг. 3a и 3b, снабжено рефлектором 318, имеющим охлаждающие ребра 318a, отнесенные друг от друга и проходящие в вертикальной плоскости вдоль внутренней поверхности рефлектора 318, и в горизонтальной плоскости расположены охлаждающие ребра 318a, проходящие на заданную длину радиально внутрь к центру рефлектора 318. Заданная длина выбрана таким образом, что охлаждающие ребра 318a и охлаждающая часть 316, которая охвачена рефлектором, физически не сталкиваются. Конструкция, например, рефлектора 318, колбы 311, воздушного зазора 214 и охлаждающей части 216, предпочтительно, предварительно выбрана таким образом, что воздушный поток в воздушном канале 230, сформированном в центре осветительного устройства 300, оптимизирован.

На фиг. 3b части варианта выполнения осветительного устройства 300 показаны в виде в перспективе с пространственным разделением деталей. Во-первых, в основании показан резьбовой цоколь 213, который приспособлен для приема вкладыша 330 для электрической изоляции между цоколем 213 и токоведущими частями электрической схемы возбудителя (не показана). Вкладыш 330 приспособлен для сопряжения с теплоотводом возбудителя 315, который здесь снабжен охлаждающими ребрами 315a для увеличения площади поверхности теплоотвода возбудителя 315, то есть охлаждающей поверхности, таким образом улучшая его способность охлаждения возбудителя. Столбчатая охлаждающая часть 316 расположена поверх верхней поверхности 317 теплоотвода 315 возбудителя, и здесь видны три изолирующие распорные части 130. Распорные части 130 снабжены сквозными отверстиями 130a для обеспечения электрических соединений между возбудителем и источниками света или, в качестве альтернативы, для закрепления теплоотвода источника света, например, винтами (не показаны). В теплоотводе 312 источника света выполнены соответствующие отверстия 312a. На верхней части теплоотвода 312 источника света расположен кольцевой источник 220 света, который охвачен колбой 311, в которую установлен рефлектор 318.

Хотя описанные выше варианты осуществления изобретения относятся к осветительному устройству, имеющему колбу стандартной формы, может быть предусмотрена любая другая соответствующая форма.

Выше были описаны варианты выполнения осветительного устройства согласно настоящему изобретению, определенные в прилагаемой формуле изобретения. Они должны рассматриваться только как не вносящие ограничений примеры. Как будет понятно специалисту, в рамках объема изобретения возможно много модификаций и альтернативных вариантов его осуществления.

Следует отметить, что для целей этой заявки и, в частности, относительно прилагаемой формулы изобретения слово «содержащий» не исключает другие элементы или этапы, и что форма единственного числа не исключает множество, что по существу будет очевидно для специалиста в данной области техники.

Изобретение относится к осветительному устройству, в частности к осветительному устройству с разделенными источником света и возбудителем. Достигаемый технический результат - улучшенная способность охлаждения индивидуальных источников тепла в осветительном устройстве. Заявленное осветительное устройство (100) содержит источник света и возбудитель, выполненный с возможностью питания источника света, при этом возбудитель пространственно отделен от источника света. Осветительное устройство имеет два отдельных теплоотвода - теплоотвод (112) источника света, с которым термически соединен источник света, и теплоотвод (115) возбудителя, с которым термически соединен возбудитель. Теплоотводы отделены воздушным зазором (114) для обеспечения теплового разделения теплоотвода источника света и теплоотвода возбудителя. 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Осветительное устройство (100, 200, 300), содержащее: источник света (220);
возбудитель, выполненный с возможностью питания упомянутого источника света и пространственно отделенный от упомянутого источника света;
теплоотвод (112, 212, 312) источника света, с которым термически соединен упомянутый источник света;
отличающееся тем, что указанное осветительное устройство дополнительно содержит теплоотвод (115, 215, 315) возбудителя, с которым термически соединен упомянутый возбудитель; при этом теплоотвод источника света и теплоотвод возбудителя отделены воздушным зазором (114, 214) для обеспечения теплового разделения теплоотвода источника света и теплоотвода возбудителя.

2. Осветительное устройство (100, 200, 300) по п. 1, в котором воздушный зазор (114, 214) выполнен сообщающимся по текучей среде с окружающим воздухом.

3. Осветительное устройство (200, 300) по п. 2, дополнительно содержащее охлаждающий канал (230), проходящий от входного отверстия для воздуха и к упомянутому воздушному зазору.

4. Осветительное устройство по п. 3, дополнительно содержащее оболочку (211, 311) для окружения упомянутого источника света, причем упомянутый охлаждающий канал (230) размещен в рефлекторе упомянутой оболочки или в самой оболочке.

5. Осветительное устройство по п. 3 или 4, в котором упомянутый теплоотвод возбудителя также содержит выступающую часть, расположенную таким образом, что она проходит внутри упомянутого охлаждающего канала.

6. Осветительное устройство по п. 5, в котором упомянутая выступающая часть теплоотвода возбудителя имеет столбчатую форму.

7. Осветительное устройство по любому из пп. 1-4, в котором теплоотвод источника света и теплоотвод возбудителя размещены таким образом, что они имеют соответствующую заранее выбранную охлаждающую поверхность, выбранную для удовлетворения соответствующим требованиям охлаждения источника света и возбудителя.

8. Осветительное устройство по любому из пп. 1-4, в котором упомянутый теплоотвод (212, 312) источника света и/или упомянутый теплоотвод (315) возбудителя дополнительно содержит охлаждающие ребра (212b, 322, 315а).

9. Осветительное устройство по любому из пп. 1-4, причем упомянутое осветительное устройство дополнительно содержит рефлектор (318), на котором находятся охлаждающие ребра (318а).

10. Осветительное устройство по любому из пп. 1-4, в котором упомянутый источник (220) света содержит по меньшей мере один светодиод, LED.

11. Осветительное устройство по любому из пп. 1-4, дополнительно содержащее по меньшей мере один отделяющий корпус (130), при этом упомянутый отделяющий корпус образует упомянутый воздушный зазор.