СВЕТОДИОДНЫЙ МОДУЛЬ И СВЕТИЛЬНИК, СОДЕРЖАЩИЙ УПОМЯНУТЫЙ МОДУЛЬ Российский патент 2017 года по МПК F21V29/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к модулю светоизлучающего диода и, в частности, к модулю светоизлучающего диода, имеющему деформируемые области вблизи винтовых отверстий, предназначенных для приема винта для монтажа светодиодного модуля на радиатор.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В настоящее время на рынке есть много светильников с LED-источниками света. Многие из этих систем оснащены LED-модулями.

В большинстве таких приложений LED-модули прикреплены к металлической монтажной поверхности системы или светильника. Во время использования LED-модули, помимо света, генерируют тепло. Для того чтобы гарантировать длительный срок службы LED-модуля, важно отводить образованное тепло. Обычно образованное тепло отводится на металлическую монтажную поверхность системы или светильника, а затем – в окружение. Таким образом, эта металлическая монтажная поверхность функционирует как радиатор.

Важно обеспечить хороший тепловой контакт между LED-модулем и радиатором. Патентная заявка US 2008/0158822 А1 раскрывает мощный полупроводниковый модуль, содержащий теплорассеивающую контактную площадь, сконфигурированную для осуществления "теплового соединения" мощного полупроводникового модуля с радиатором. Для того чтобы еще больше увеличить тепловой контакт, этот мощный полупроводниковый модуль содержит также корпус и нажимной элемент. Нажимной элемент содержит область крепления и прочно закреплен в корпусе. С областью крепления упруго связан фиксирующий "глазок".

Существуют возможности для улучшения технологии, раскрытой в публикации US 2008/0158822 А1. Изготовление модуля, содержащего несколько элементов, где один закреплен в другом, сложно. Поскольку нажимные элементы получены инжекционной заливкой в пластиковую форму, они выполнены из материала, имеющего иные термопроводящие характеристики по сравнению с пластиковой формой, что может привести к возникновению проблем.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей настоящего изобретения является преодоление этой проблемы и обеспечение улучшенного LED-модуля, содержащего по меньшей мере один светодиод, установленный на плоской термопроводящей подложке. В частности, задачей настоящего изобретения является обеспечение LED-модуля, облегчающего передачу тепла от генерирующих тепло светодиодов к радиатору.

В соответствии с первым объектом изобретения эта и другие цели достигнуты обеспечением LED-модуля, содержащего по меньшей мере один светодиод, установленный на плоской теплопроводящей подложке, причем упомянутый светодиодный модуль выполнен с возможностью использования совместно с материалом теплового сопряжения (TIM) и радиатором, упомянутая плоская теплопроводящая подложка выполнена с возможностью отвода тепла от упомянутого LED-модуля через упомянутый TIM к упомянутому радиатору, упомянутая плоская теплопроводящая подложка содержит множество "глазков" крепежных элементов, причем каждый из упомянутых "глазков" крепежных элементов выполнен с возможностью приема в себя крепежного элемента для крепления упомянутой плоской теплопроводящей подложки к упомянутому радиатору, при этом упомянутая плоская теплопроводящая подложка вблизи каждого из упомянутого множества "глазков" крепежных элементов содержит интегрально сформированные деформируемые зоны, причем упомянутые интегрально сформированные деформируемые зоны являются соединенными с упомянутой плоской теплопроводящей подложкой.

Термин "крепежный элемент" предназначен для включения в себя любого подходящего крепежного элемента, такого как винт или заклепка. Аналогично, термин "крепежный глазок" предназначен для охвата "глазков" под винты, а также "глазков" под заклепки.

В одном варианте исполнения плоская теплопроводящая подложка может быть печатной платой, а LED-модуль может быть печатной платой со светодиодами. Этот вариант исполнения предпочтителен, когда LED-модуль генерирует малое количество тепла.

В другом варианте исполнения плоская теплопроводящая подложка представляет собой теплоотвод, сверху к которому присоединена печатная плата со светодиодами. Предпочтительно, чтобы теплоотвод являлся листовым металлическим теплоотводом, обычно имеющим максимальную толщину в 4 мм. Теплоотвод обычно выполнен из алюминия.

Предпочтительно, чтобы интегрально сформированные деформируемые зоны были менее тонкими и/или менее жесткими, чем остальная часть плоской теплопроводящей подложки. Особенно предпочтительно, чтобы толщина интегрально сформированной деформируемой зоны составляла не более чем половину толщины остальной части плоской теплопроводящей подложки.

В соответствии со вторым объектом цель изобретения достигнута обеспечением LED-блока, содержащего LED-модуль в соответствии с первым объектом и радиатор, причем LED-модуль прикреплен к упомянутому радиатору посредством вставки крепежных элементов, таких как винты или заклепки, через упомянутые "глазки" крепежных элементов (такие как "глазки" под винты или "глазки" под заклепки) в соответствующие отверстия крепежных элементов (такие как отверстия под винты или отверстия под заклепки) в радиаторе.

Предпочтительно, чтобы между плоской теплопроводящей подложкой LED-модуля и радиатором был введен TIM. Особенно предпочтительно, чтобы TIM был выбран из группы термической подушки, термозамазки или термопасты.

В соответствии с третьим объектом цель изобретения достигнута обеспечением светильника, содержащего LED-модуль по первому объекту изобретения или LED-блок по второму объекту изобретения.

Следует заметить, что изобретение относится ко всем возможным комбинациям признаков, перечисленным в приложенных пунктах формулы изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Эти и другие аспекты настоящего изобретения теперь будут описаны с большими деталями со ссылками на приложенные чертежи, показывающие вариант(ы) исполнения изобретения.

Фиг. 1 показывает вид сечения LED-модуля, который подготовлен к соединению с радиатором.

Фиг. 2 показывает вид сечения LED-модуля, который соединен с радиатором.

Фиг. 3 показывает вид сверху теплоотвода, содержащего "глазки" под винты, и в котором вблизи каждого из упомянутого множества "глазков" под винты интегрально сформированы деформируемые зоны.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение, как оно определено в пунктах формулы изобретения, обеспечивает надежное механическое, а также тепловое соединение между LED-модулями и радиаторами, такими как корпуса светильников в комбинации с термоподушками или высоковязкой термозамазкой в качестве теплового поверхностного материала. С точки зрения механического окружения при использовании термоподушки или термозамазки в качестве материала теплового сопряжения (TIM) достигается высокая надежность. Монтажные винты могут быть затянуты без применения специальных мер или без специальных ограничений по вращающему моменту, причем без риска ослабления винтов в результате уменьшения вращающего момента во времени. С термической точки зрения - достигается хороший тепловой контакт между LED-модулем и радиатором вследствие управляемого и ограниченного усилия сжатия в зоне теплового сопряжения, что обеспечивает неизменяемую плоскостность теплоотвода.

Обратимся теперь к чертежам и, в частности, к фиг. 1, на которой изображен вид сечения LED-модуля, который подготовлен к соединению с монтажной поверхностью, функционирующей в качестве радиатора 118. LED-модуль составлен из множества светодиодов 102, установленных на печатной плате 104 со светодиодами. В показанном варианте исполнения печатная плата 104 со светодиодами подсоединена к теплоотводу 106, обычно выполненному из металла, такого как алюминий. Однако в случае ограниченной генерируемой установленными на печатной плате светодиодами тепловой мощности такой отдельный теплоотвод можно и не использовать. Тогда в состав печатной платы 104 со светодиодами включен описанный далее специальный адаптер для крепления теплоотвода к радиатору 118. Этот вариант исполнения на чертежах не показан.

Теплоотвод 106 содержит множество "глазков" 108 под винты, предназначенных для приема винта 114. Каждый из таких "глазков" 108 под винты расположен над соответствующим резьбовым винтовым отверстием 120 в радиаторе 118. Вблизи каждого "глазка" 108 под винт есть деформируемая зона 112, которая выполнена интегрально с теплоотводом 106. Эти деформируемые зоны 112 сконструированы таким образом, чтобы они начинали деформироваться тогда, когда превышен некий предел усилия. Между теплоотводом 106 и радиатором 118 находится материал теплового сопряжения (TIM) 116.

Теперь обратимся к фиг. 2, на которой показан вид сечения LED-модуля, который соединен с монтажной поверхностью, функционирующей в качестве радиатора 218. LED-модуль такого же типа, что и на фиг.1, и составлен из множества светодиодов 202, установленных на печатной плате 204 со светодиодами. Теплоотвод 220 содержит множество "глазков" 208 под винты, предназначенных для приема винта 210. Каждый из таких "глазков" 208 под винты расположен над соответствующим резьбовым винтовым отверстием 216 в радиаторе 218. Вблизи каждого "глазка" 208 под винты есть деформируемая зона 206, которая выполнена интегрально с теплоотводом 220. Между теплоотводом 220 и радиатором 218 находится материал теплового сопряжения (TIM) 214. Изображенные на фиг.2 винты ввернуты в винтовые отверстия 216 радиатора 218. Как следствие, деформируемые зоны 206 вблизи "глазков" 208 под винты деформировались, и между теплоотводом 220 и радиатором 218 посредством материала теплового сопряжения (TIM) 214 установился хороший тепловой контакт.

Теперь обратимся к фиг. 3, на которой показан теплоотвод 300 или печатная плата со светодиодами (в том случае, когда печатная плата функционирует также как теплоотвод), имеющая три отдельных "глазка" 302 под винты, содержащих винтовые отверстия 304, и деформируемые зоны 306.

Были проведены эксперименты по затягиванию винтов, соединяющих теплоотвод с радиатором, когда теплоотвод и радиатор разделены посредством термоподушки. В этих экспериментах теплоотвод, такой как показанный на фиг. 3, сравнивался с обычным теплоотводом такого же размера, имеющим обычные отверстия под винты и не имеющим ни "винтовых глазков", ни деформируемых зон. Оказалось, что теплоотвод в соответствии с настоящим изобретением оставался плоским и что деформация термоподушки имела место только рядом с "винтовыми глазками". В отличие от этого, после подобного же усилия при затягивании винтов, соединяющих обычный теплоотвод, оказалось, что этот теплоотвод изгибался, а термоподушка по бокам выдавливалась и, вообще, деформировалась.

Специалисты в данной области поймут, что настоящее изобретение никоим образом не ограничено вышеописанными предпочтительными вариантами исполнения. Наоборот, в рамках объема, определенного приложенными пунктами формулы изобретения, возможны многочисленные модификации и изменения.

Изобретение относится к модулю светоизлучающего диода и, в частности, к модулю светоизлучающего диода, имеющему деформируемые области вблизи винтовых отверстий, предназначенных для приема винта для монтажа светодиодного модуля на радиатор. Задачей изобретения является обеспечение LED-модуля, облегчающего передачу тепла от генерирующих тепло светодиодов к радиатору. Светодиодный модуль содержит по меньшей мере один светодиод, установленный на плоской теплопроводящей подложке, причем упомянутый светодиодный модуль выполнен с возможностью использования совместно с материалом теплового сопряжения (TIM) и радиатором. Плоская теплопроводящая подложка выполнена с возможностью отвода тепла от упомянутого светодиодного модуля через упомянутый TIM к упомянутому радиатору, упомянутая плоская теплопроводящая подложка содержит множество "глазков" крепежных элементов, причем каждый из упомянутых "глазков" крепежных элементов выполнен с возможностью приема крепежного элемента, такого как винт или заклепка, для крепления упомянутой плоской теплопроводящей подложки к упомянутому радиатору. Плоская теплопроводящая подложка вблизи каждого из упомянутого множества "глазков" крепежных элементов содержит интегрально сформированные деформируемые зоны. Интегрально сформированные деформируемые зоны являются соединенными с упомянутой плоской теплопроводящей подложкой. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Светодиодный (LED-) модуль (100, 200), содержащий по меньшей мере один светодиод (102, 202), установленный на плоской теплопроводящей подложке (104, 204), причем упомянутый LED-модуль выполнен с возможностью использования совместно с материалом теплового сопряжения (116, 214) и радиатором (118, 218), упомянутая плоская теплопроводящая подложка выполнена с возможностью отвода тепла от упомянутого LED-модуля через упомянутый TIM к упомянутому радиатору, упомянутая плоская теплопроводящая подложка содержит множество глазков (108, 208) крепежных элементов, причем каждый из упомянутых "глазков" крепежных элементов выполнен с возможностью приема в себя крепежного элемента (114, 210) для крепления упомянутой плоской теплопроводящей подложки к упомянутому радиатору, при этом упомянутая плоская теплопроводящая подложка вблизи каждого из упомянутого множества "глазков" крепежных элементов содержит интегрально сформированные деформируемые зоны (112, 206), причем упомянутые интегрально сформированные деформируемые зоны являются соединенными с упомянутой плоской теплопроводящей подложкой.

2. LED-модуль по п. 1, в котором плоская теплопроводящая подложка представляет собой печатную плату, а LED-модуль является печатной платой со светодиодами.

3. LED-модуль по п. 1, в котором плоская теплопроводящая подложка представляет собой теплоотвод, сверху к которому присоединена печатная плата со светодиодами.

4. LED-модуль по п. 3, в котором теплоотвод представляет собой листовой металлический теплоотвод, обычно имеющий максимальную толщину в 4 мм.

5. LED-модуль по любому из пп. 1-4, в котором упомянутые интегрально сформированные деформируемые зоны являются менее тонкими и/или менее жесткими, чем остальная часть плоской теплопроводящей подложки.

6. LED-модуль по п. 5, в котором толщина интегрально сформированной деформируемой зоны составляет не более чем половину толщины остальной части плоской теплопроводящей подложки.

7. LED-модуль по п. 1, в котором крепежный элемент представляет собой винт или заклепку.

8. Светодиодный блок, содержащий LED-модуль по любому из пп. 1-7 и радиатор, при этом LED-модуль прикреплен к упомянутому радиатору посредством вставки крепежных элементов через упомянутые "глазки" крепежных элементов в соответствующие отверстия крепежных элементов в радиаторе.

9. Светодиодный блок по п. 8, в котором между плоской теплопроводящей подложкой LED-модуля и радиатором введен TIM.

10. Светодиодный блок по п. 9, в котором TIM выбран из группы термической подушки, термозамазки или термопасты.

11. Светодиодный блок по п. 8, в котором крепежный элемент представляет собой винт или заклепку.

12. Светильник, содержащий LED-модуль по любому из пп. 1-7 или светодиодный блок по любому из пп. 8-11.