СВЕТОДИОДНЫЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ БЕЛОГО СВЕТА

Описание полезной модели
Светодиодный излучатель белого света
Область техники
Техническое решение относится к области техники освещения, более конкретно - к исполнению светодиодного светильника.
Уровень техники
Аналогом устройства является светодиодный излучатель с полимерным покрытием, описанный в патенте РФ №2402110, дата публикации 20.10.2010.
Известное устройство содержит светодиод; подложку; дополнительный слой из оптически прозрачного силиконового компаунда, содержащий люминофор. Светодиод расположен на подложке. Люминофор распределен по объему дополнительного слоя. Дополнительный слой имеет куполообразную форму и расположен на подложке таким образом, что основание дополнительного слоя вписано в площадь верхнего основания подложки. Дополнительный слой выполняет световыводящую и светопреобразующую функции, а также функцию защиты светодиода от механических повреждений. Светодиодный излучатель подключается к внешнему источнику питания.
Недостатком известного технического решения является использование дополнительного покрытия с распределением люминофора по его объему. Такое решение приводит к тому, что излучение от люминофора, находящегося вблизи светодиода, попадает на поверхность светодиода, который имеет низкую отражающую способность. Это приводит к снижению его оптической эффективности.
Наиболее близким техническим решением (прототип) железнодорожный светофор, содержащий светодиод (патент РФ на полезную модель 118934, дата публикации 10.08.2012). В известном устройстве содержится светодиод с соответствующими контактами, выполненными с обеспечением возможности подачи питающего электрического напряжения, покрытие, содержащее дополнительный и
защитный слой, в дополнительный слой введен люминофор, а защитный слой размещен с обеспечением возможности прохождения света от светодиода к дополнительному слою через защитный слой.
Недостатком известного технического решения является повышенная скорость деградации светодиода, приводящая к снижению его светового потока и эффективности.
Техническим результатом предлагаемого технического решения является снижение излучения от люминофора, попадающего на светодиод. В результате значительно повышается эффективность светодиодного излучателя.
Указанный технический результат достигается тем, что в светодиодном излучателе белого света, содержащем металлическую пластину с отражателем, содержащую первую поверхность и вторую поверхность, площадь которых более площади любой другой ее поверхности, причем отражатель размещен на первой поверхности, светодиод с соответствующими контактами, выполненными с обеспечением возможности подачи питающего электрического напряжения, покрытие, содержащее защитный слой и дополнительный слой, покрытие размещено на отражателе с обеспечением размещения светодиода между ним и отражателем, при этом дополнительный слой расположен со стороны покрытия, противоположной первой поверхности, в дополнительный слой введен люминофор, а защитный слой размещен с обеспечением возможности прохождения света от светодиода к дополнительному слою через защитный слой.
Краткое описание чертежей
Светодиодный излучатель белого света поясняется чертежами (фиг. 1, 2), где на фиг. 1 показан общий вид излучателя, на фиг. 2 приведен вид устройства без металлической пластины.
Раскрытие полезной модели
На фигурах обозначены: покрытие 1, металлическая пластина 2, светодиод 3, вторая поверхность 4, первая поверхность 5, клеевое соединение 6, дополнительный слой 7, люминофор 8, защитный слой 9, основание 10.
Светодиодный излучатель белого света состоит из металлической пластины 2, светодиода 3, защитного слоя 9, дополнительного слоя 7. Металлическая пластина 2 может быть изготовлена из алюминия, меди или другого металла. Металлическая
пластина 2 имеет форму диска или иную. Большие поверхности металлической пластины - первая поверхность 5 и вторая поверхность 4, расположены с противоположных ее сторон, как правило параллельно друг другу. Первая поверхность пластины выполнена светоотражающей, что может быть достигнуто полированием или нанесением светоотражающего покрытия, например, алюминиевой фольги. В центре металлической пластины 2, на первой поверхности 5, размещен светодиод 3. Светодиод 3 представляет собой полупроводниковый прибор с электронно-дырочным переходом (р-n), который с помощью клеевого соединения прикреплен к металлической пластине 2. Клеевое соединение 6 выполнено прозрачным и термостойким. Поверх светодиода 3 и свободной части первой поверхности 5 располагают покрытие 1, состоящее из защитного слоя 9 и дополнительного слоя 7. Покрытие 1 выполнено куполообразной или иной формы и расположено на металлической пластине 2 таким образом, что основание 10 покрытия 1 размещено в пределах первой поверхности 5 металлической пластины 2.
Осуществление полезной модели
В случае использования указанных выше элементов и средств, полезная модель реализуется следующим образом. Из цельного листа алюминия или меди изготавливают пластину в форме диска. Диаметр диска выбирают таким, чтобы на первой поверхности 5 разместить светодиод 3 вместе с покрывающими его защитным слоем 9 и дополнительным слоем 7. Толщину диска выбирают из соображений требуемой прочности при эксплуатации устройства и осуществления эффективного теплоотвода от светодиода 3. При этом под светодиодом 3 может пониматься устройство, имеющее более одного р-n перехода на одной подложке или несколько единичных светодиодов, соединенных параллельно и формирующих в целом единый источник света. Используют светодиоды синего спектра (цвета свечения) с длиной волны 450-475 нм. Первую поверхность 5 металлической пластины 2 полируют или наносят светоотражающее покрытие. На первой поверхности 5, в центре, размещают светодиод 3. Электрические проводники, осуществляющие электрическое соединение светодиода 3 с внешним блоком питания постоянного тока, могут иметь плоскую форму. Электрические проводники располагают на первой поверхности 5 пластины, обеспечивают электрическую изоляцию проводников от металлической пластины 2 и, в случае необходимости, от светоотражающего слоя. Электрическая изоляция может быть выполнена нанесением изоляционного материала непосредственно на проводники или посредством расположения проводников на диэлектрической подложке. В случае
необходимости изолирования проводников от светоотражающего покрытия, диэлектрическая подложка может быть также расположена на проводниках сверху. Крепление светодиода 3, проводников и диэлектрической подложки выполняют термостойким клеем.
3
5
12
Дальнейшая сборка светодиодного излучателя белого света может быть выполнена двумя способами. Первый способ предполагает нанесение на светодиод 3 и окружающую его первую поверхность 5, в жидком состоянии, сперва защитного слоя 9 из эпоксидного компаунда и затем дополнительного слоя 7 из эпоксидного компаунда и частиц люминофора 8. Второй способ предполагает монтаж защитного слоя 9 и дополнительного слоя 7 на первую поверхность 5 в застывшем состоянии. При этом защитный слой 9 формируют таким образом, чтобы он покрывал светодиод 3 и часть первой поверхности 5. Дополнительный слой 7 формируют таким образом, чтобы он покрывал защитный слой 9 и, при необходимости дополнительного крепления к первой поверхности 5 металлической пластины 2 (к светоотражающему слою), имел общую поверхность с металлической пластиной 2. Такое дополнительное крепление может быть выполнено термостойким клеем (клеевым соединением 6) или с помощью соединительных деталей (шурупов, винтов) при предварительном высверливании подходящих отверстий в покрытии 1 и в металлической пластине 2. Люминофор 8 в составе дополнительного слоя 7 изготовлен на основе граната общей формулы АВО:М, где А - иттрий, гадолиний или лютеций, В - алюминий или галлий, М - церий, европий или хром или их смеси, а также содержащие их модификации с кремнеорганической или цинксиликатной, или циркониевой, или фосфатной обработкой.
При включении устройства напряжение внешнего блока питания постоянного тока, расположенного удаленно, подают на соответствующие контакты, отведенные за покрытие 1 защитного слоя 9 и дополнительного слоя 7. Блок питания преобразует напряжение внешнего электрического источника в рабочее напряжение, необходимое для корректной работы данного светодиодного излучателя. При пропускании электрического тока в прямом направлении светодиод 3 создает оптическое излучение. Люминофор 8 в составе дополнительного слоя 7 преобразует это излучение в свет в относительно широкой спектральной полосе с максимумом в области желтого. Излучение светодиода 3 и люминофора 8, смешиваясь, дают белый свет различных оттенков.
Световое излучение от светодиода 3, попадающее на частицы люминофора 8, излучается в различных направлениях. Таким образом каждая частица люминофора 8 в составе дополнительного слоя 7 образует вторичный источник. Вследствие того, что
светодиод 3 пространственно удален от дополнительного слоя 7, доля излучения света, испускаемое частицами люминофора 8 в составе дополнительного слоя 7, попадающая на светодиод 3 меньше, чем в случае его расположения непосредственно на светодиоде 3. Дополнительное уменьшение количества света, попадающего на светодиод обусловлено наличием отражателя на первой поверхности. Свет, отраженный от него, не попадает на светодиод, а отражается в покрытие. Это связано с тем, что при отдалении люминофора 8 от светодиода 3 уменьшается телесный угол с вершиной в точке вторичного источника, соответствующий светодиоду 3 и, следовательно, уменьшается доля фотонов, поглощаемых обратно светодиодом. Дополнительное уменьшение количества света, попадающего на светодиод обусловлено наличием отражателя на первой поверхности. Свет, отраженный от него, не попадает на светодиод, а отражается в покрытие. Вследствие этого уменьшается нагрев, обусловленный поглощением светодиодом 3 фотонов, излучаемых частицами люминофора 8. Отсутствие непосредственного контакта люминофора 8 с кристаллом светодиода 3 значительно уменьшает термодеструкцию люминофора 8 и исключает химическое взаимодействие люминофора 8 с полупроводниковым материалом, что увеличивает срок службы конструкции и повышает ее эксплуатационную надежность.
Таким образом, выполнение устройства описанным выше образом увеличивает срок службы и эксплуатационную надежность светодиода 3 и повышает его эффективность.