СВЕТОДИОДНАЯ ЛАМПА

Техническое решение относится к области осветительной техники, а именно к осветительным приборам на основе светоизлучающих диодов и может быть использовано для освещения офисных и административных помещений, а также детских и образовательных учреждений и прочих общественных мест.
Из уровня техники известно светодиодное осветительное устройство, содержащее выполненное в виде пластины с продольными ребрами основание из теплопроводного материала, расположенную на основании монтажную плату со светодиодами, а также установленный, поверх монтажной платы пластинчатый декоративный экран со сквозными отверстиями для светодиодов. Монтажная плата со светодиодами размещена на внутренней поверхности основания между внутренними продольными ребрами. Декоративный экран установлен поверх монтажной платы таким образом, что светодиоды помещены в его сквозных отверстиях для светодиодов (см., напр., RU 84944 U1, опубл. 20.07.2009, кл. МПК F21S 13/10).
Также из уровня техники известен светодиодный источник света для установки в отверстии фальш-панели, содержащий основание со светодиодами, на котором закреплена защитная пластина, и упоры для крепления источника света в отверстии фальш-панели. Защитная пластина расположена параллельно стороне основания, на которой установлены светодиоды и скреплена с ним с помощью стоек, при этом она может быть выполнена из материала, как свето-прозрачного, так и плохо пропускающего световые лучи (см., напр., RU 85755 U1, опубл. 10.08.2009, кл. МПК Н01L 33/00).
Кроме того, известен светодиодный потолочный светильник, содержащий корпус с окном из светопрозрачного материала и размещенные на задней стенке корпуса единичные светодиоды. Светодиоды распределены равномерно по всей площади задней стенки корпуса и смонтированы на печатных платах с алюминиевой основой, закрепленных в корпусе крепежными деталями (см., напр., RU 87598 U1, опубл. 10.10.2009, кл. МПК Н05К 5/00, H01L 33/00).
Известен светодиодный потолочный светильник, содержащий корпус, выполненный в виде параллелепипеда с передней и задней стенками, на задней стенке корпуса размещены светодиоды, смонтированные на печатных платах с алюминиевой основой, закрепленных в корпусе, корпус выполнен с возможностью установления в ячейки подвесного потолка, светодиоды размещены триадами и рядами, причем число триад и рядов выбирается исходя из размеров корпуса, в передней стенке корпуса выполнены прямоугольные отверстия, соответствующие каждой триаде, между рядов триад светодиодов установлены разделительные продольные светоотражающие элементы (см., напр., RU 93005 U1, опубл. 10.04.2010, кл. МПК Н05К 5/00, H01L 33/00).
Известен светопроводящий строительный профиль, выполненный из светопроводящего материала имеющий сопрягаемую форму с элементом декорирования профиль с нижней защитной оболочкой, наружной прозрачной декоративной оболочкой. Профиль имеет технологические отверстия для крепления к строительной поверхности и полости для размещения в нем светодиодов, связанных посредством удлинителя и соединительного разъема с блоком управления светодиодами (см., напр., RU 56927 U1, опубл. 27.09.2006, кл. МПК Е06В 3/67, F21V 33/00).
В светодиодных лампах отсутствуют цоколи, традиционно применяемые в люминесцентных лампах или лампах накаливания, что дает дополнительную экономию, пропорциональную количеству применяемых ламп без ущерба качеству освещенности.
В настоящее время многие светодиодные светильники, в которых используются диоды со смещением светового излучения в сторону синего, красного, зеленого или желтого спектра используются лишь в целях обеспечения декоративной подсветки, в отличие от предлагаемых светодиодных ламп в которых применены мощные световые диоды мощностью не менее 1 Вт с белым спектром свечения, что позволяет обеспечить нормы и требования к освещенности.
Задачей, на решение которой направлено заявленное техническое решение, является оптимизация затрат на производство и минимизация составных частей, упрощение конструкции с сохранением качества работы устройства и улучшением температурного режима работы светодиодов, а также создание конструкции, позволяющей производить переоборудование светильников, содержащих люминесцентные лампы без замены их каркасов.
Поставленная задача достигается за счет того, что светодиодная лампа, включает несущий каркас, плоские токопроводящие композитные элементы, а также световые диоды, причем каждый из диодов имеет два подводящих контакта, а каркас представляет собой протяженную негибкую объемную основу, состоящую из, по крайней мере, одной пластины, имеющей внешнюю плоскую поверхность и соединенного с этой пластиной, по меньшей мере, одного ребра, причем со стороны указанной внешней плоской поверхности упомянутой пластины расположены световые диоды, которые соединены между собой в электрическую цепь и закреплены на объемной основе каркаса посредством прикрепленных к внешней плоской поверхности 6 основания плоских токопроводящих композитных элементов, каждый из которых состоит из подложки, выполненной из диэлектрического материала и размещенных на подложке проводников.
Световые диоды могут быть дополнительно закреплены на объемной основе каркаса при помощи термоклея.
Предпочтительно, диоды прижаты к внешней плоской поверхности пластины.
Токопроводящие композитные элементы расположены относительно друг друга с зазорами, предпочтительно, в ряд.
Протяженная негибкая объемная основа может дополнительно включать, по меньшей мере, одно вертикальное ребро, расположенное под углом 90 градусов к внешней плоской поверхности пластины и, по меньшей мере, одно горизонтальное ребро, расположенное под углом 90 градусов к вертикальному ребру.
Протяженная негибкая объемная основа может дополнительно включать, по меньшей мере, одно ребро, закрепленное под углом 90 градусов к пластине и/или одно ребро, которое выполнено наклонным и расположено под углом к пластине.
Ребра могут быть сконфигурированы или расположены таким образом, что образуют замкнутый профиль.
Внутри замкнутого профиля могут быть расположены дополнительные вертикальные и/или горизонтальные и/или наклонные ребра.
Предпочтительно, по меньшей мере, одно ребро выполнено в виде плоской пластины.
Протяженная негибкая объемная основа выполнена из металла, предпочтительно, из алюминия или сплава алюминия.
Предпочтительно, проводники выполнены в виде металлических или металлизированных дорожек, предпочтительно, полос фольги, преимущественно, из меди или медного сплава.
Проводники могут быть выполнены в виде токопроводящих дорожек, нанесенных на подложки, из диэлектрического материала, например, посредством напыления токопроводящих частиц или наложением фольги.
Подложка может быть выполнена из стекловолокна пропитанного синтетическим связующим, например, полимеризованной смолой.
Предпочтительно, подложка выполнена из текстолита, гетинакса или пластика, предпочтительно, термостойкого.
Преимущественно, токопроводящие композитные элементы выполнены в виде фольгированого текстолита или гетинакса.
Преимущественно, подложки токопроводящих композитных элементов закреплены на основе посредством клея, предпочтительно, термоклея.
Подложки токопроводящих композитных элементов могут быть закреплены на основе посредством соединительных элементов, например, саморезов или болтов, которые пропущены в отверстия в подложке.
Предпочтительно, световые диоды прикреплены своими подводящими контактами к конечным частям проводников плоских токопроводящих композитных элементов.
Каждый световой диод может быть закреплен на двух примыкающих к нему композитных элементах посредством пайки его подводящих контактов к проводникам композитных элементов.
Между каждым из световых диодов и плоской внешней поверхностью основы каркаса может быть локально нанесена термопаста или термоклей.
Каждый из световых диодов может быть снабжен вторичной оптикой, предпочтительно, коллиматором, модифицирующим световой поток диода.
Светодиодная лампа может быть дополнительно снабжена блоком питания, предпочтительно, понижающим трансформатором и/или стабилизирующим питание световых диодов драйвером.
На проводники токопроводящих композитных элементов, например, методом шелкографии может быть нанесен слой, предпочтительно, теплопроводной краски.
Световые диоды и токопроводящие композитные элементы могут быть расположены друг за другом цепочкой и, предпочтительно, образовывать, по меньшей мере, один ряд.
Объемная основа каркаса может представлять собой профильную цельную конструкцию, в которой пластина с плоской гранью соединена с ребром жесткости монолитно и/или неразъемно.
Пластина совместно с, по меньшей мере, одним, а, предпочтительно, не менее чем с двумя ребрами может образовывать продольные полости или каналы, открытые с торцов для циркуляции воздуха.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является упрощение технологии производства светодиодной лампы за счет одновременного закрепления световых диодов на пластине и соединения их между собой в электрическую цепь посредством плоских отрезков токопроводящих композитных элементов, удешевление процесса сборки устройства и снижение трудозатрат за счет выполнения токопроводящих композитных элементов, состоящих из подложки, выполненной из диэлектрического материала и размещенных на подложке проводников, упрощение монтажа устройства в светильники за счет выполнения несущего каркаса в виде протяженной негибкой объемной основы, кроме того, обеспечение усиленного отвода тепла путем увеличения площади несущего каркаса за счет снабжения устройства, по крайней мере, одним ребром, а также за счет выполнения размещения токопроводящих композитных элементов с зазорами, в которых размещены основания световых диодов, отдающих тепло на основу каркаса лампы через свои основания.
Техническое решение поясняется чертежами, которые иллюстрируют частные формы его выполнения и никак не ограничивают другие возможные формы выполнения в пределах представленной формулы.
На фиг.1 изометрический вид устройства с открытым профилем основы каркаса.
На фиг.2 плоский токопроводящий элемент
На фиг.3 изометрический вид устройства с закрытым профилем основы каркаса.
На фиг.4-19 варианты поперечного сечения профильной основы каркаса.
Светодиодная лампа включает несущий каркас 1, плоские токопроводящие композитные элементы 2, а также световые диоды 3. Каждый из диодов имеет два подводящих контакта 4. Каркас выполнен вытянутым, его длина превышает его высоту и/или ширину и представляет собой протяженную негибкую объемную основу, состоящую из, по крайней мере, одной пластины 5, имеющей внешнюю плоскую поверхность 6 и соединенного с этой пластиной, по меньшей мере, одного ребра 7.
Предпочтительно, диоды прижаты к внешней плоской поверхности пластины и могут быть дополнительно закреплены на ней при помощи термоклея.
Со стороны указанной внешней плоской поверхности 6 упомянутой пластины 5 расположены световые диоды 3, которые соединены между собой в электрическую цепь и закреплены на объемной основе каркаса посредством прикрепленных к внешней плоской поверхности 6 основания плоских токопроводящих композитных элементов 2. Каждый из композитных элементов состоит из подложки 8, выполненной из диэлектрического материала и размещенных на подложке проводников 9.
Токопроводящие композитные элементы расположены относительно друг друга с зазорами 10 в ряд.
Протяженная негибкая объемная основа включает, по меньшей мере, одно дополнительное вертикальное ребро 11, расположенное под углом 90 градусов к внешней плоской поверхности пластины и, по меньшей мере, одно горизонтальное ребро 12, расположенное под углом 90 градусов к вертикальному ребру.
Протяженная негибкая основа может включать наклонные ребра (условно не показаны) расположенные под углом к пластине.
Ребра 7, 11, 12 основы могут быть сконфигурированы различным образом, в том числе расположены таким образом, что совместно с пластиной образуют замкнутый профиль 13.
В конструкции лампы используются довольно мощные светодиоды от 1 Вт и выше, поэтому в зависимости от мощности светодиодов для обеспечения необходимого отвода тепла используют основы с различным количеством и расположением ребер.
Основа может иметь открытый (фиг.1, 4-6) или замкнутый (фиг.3, 14-19) профиль.
Внутри замкнутого профиля также могут быть расположены дополнительные вертикальные и/или горизонтальные и/или наклонные ребра.
Предпочтительно, все ребра выполнены в виде плоских пластин.
Протяженная негибкая объемная основа выполнена из металла, предпочтительно, из алюминия или сплава алюминия. Использование алюминия способствует хорошему отводу тепла от диодов, при использовании алюминия возможно применение саморезов, кроме того алюминий является остаточно легким металлом и применение его в конструкции лампы позволяет снизить нагрузки на подвесные потолки куда устанавливаются лампы в составе офисных светильников (условно не показаны). Кроме того алюминиевый профиль легко поддается обработке даже без использования специализированного оборудования, что позволяет получать основу для лампы требуемой длинны без особых трудозатрат.
Проводники 9 токопроводящих композитных элементов 2 выполнены в виде металлических или металлизированных дорожек, предпочтительно, полос фольги, преимущественно, из меди или медного сплава.
Применение меди в качестве материала проводников позволяет успешно использовать пайку для крепления подводящих контактов 4 световых диодов 3 и соединения их в электрическую цепь.
Подложки 8 композитных элементов выполнены из текстолита, гетинакса или пластика, предпочтительно, термостойкого и закреплены на основе посредством термоклея, либо саморезов (условно не показано).
Каждый диод закреплен на двух примыкающих к нему композитных элементах посредством пайки его контактов к проводникам композитных элементов, при этом диоды расположены в зазорах 10 между токоподводящими композитными элементами 2.
Для лучшего отвода тепла от световых диодов 3 они могут быть прижаты к внешней плоской поверхности 6 основы. Для равномерного отвода тепла от световых диодов 3 и исключения их перегрева между световыми диодами 3 и плоской поверхностью 6 основы может быть локально нанесена термопаста или термоклей (условно не показаны). В случае использования термоклея он также может выполнять функцию дополнительной фиксации диодов к основанию.
Лампа включает в качестве блока питания понижающий трансформатор или стабилизирующий питание диодов драйвер (условно не показаны), обеспечивающий безопасные для человека напряжение. Что дает возможность проводить работы по установке и замене ламп в светильниках без отключения их от электропитания.
Длина лампы составляет не более 150 см. для возможности ее установки в офисные потолочные светильники.
На проводники композитных элементов для обеспечения элекроизоляции методом шелкографии может быть нанесен слой теплопроводной краски.
Световые диоды 3 и токопроводящие композитные элементы 2 расположены друг за другом цепочкой в один ряд. Частота расположения световых диодов 3 на пластине 5 основы зависит от требуемой мощности и равномерности светового потока.
Объемная основа каркаса представляет собой алюминиевый экструзионный профиль, в котором пластина 5 с внешней плоской поверхностью 6 соединена с ребрами 7, 11, 12 монолитно, при этом пластина совместно с, по меньшей мере, одним, а, предпочтительно, не менее чем с двумя ребрами 7 и/или 11 и/или 12 образует продольные полости 14 или каналы 15, открытые с торцов для циркуляции воздуха, что в совокупности обеспечивает наилучший отток тепла от основания и долговечную бесперебойную работу диодов.
Светодиодную лампу изготавливают следующим образом.
На внешней плоской поверхности 6 пластины 5 закрепляют один за другим в ряд плоские токопроводящие композитные элементы 2, оставляя зазоры 10, необходимые для размещения световых диодов 3 и закрепления их подводящих контактов 4 на концевых частях проводников 9 композитных элементов. Проводники 9 в предпочтительном варианте выполнены в виде полос медной фольги наклеенной на подложку, которая выполнена из текстолита. Контакты 4 диодов 3 соединяют с полосами медной фольги, предпочтительно, с помощью пайки, что с одной стороны обеспечивает прохождение тока, а с другой позволяет удерживать диоды на композитных элементах без применения каких-либо дополнительных креплений. Для лучшего отвода и распределения тепла испускаемого диоды должны быть прижаты к внешней плоской поверхности пластины непосредственно, либо через слой термопасты или термоклея локально нанесенной в зазорах 10 между токоподводящими композитными элементами 2.
Использование термоклея кроме теплоотвода может также обеспечить дополнительную фиксацию диодов на пластине.
Работа светодиодной лампы осуществляется следующим образом. В зависимости от расчета освещенности одну или несколько ламп устанавливают в каркас офисного потолочного светильника, закрепляя их, например, соединительными элементами типа саморезов. В каркасе офисного потолочного светильника или вне его пределов размещают блок питания в виде понижающего трансформатора или драйвера, обеспечивающего нужное напряжение и ток, подаваемые на диоды ламп. Трансформатор подключают к общей электрической сети, после чего лампы готовы к работе.
В предпочтительном варианте в лампе не предусмотрено использование оптических частей в виде вторичной оптики, что также снижает ее общую себестоимость и световые потери. Чтобы не уменьшать излучаемый световой поток в светодиодной лампе отсутствуют части из поликарбоната или прочих прозрачных пластиков, закрывающих переднюю часть с диодами, не применяются трубки из стекла или прозрачных пластиков, имитирующих форму колбы люминесцентной лампы. Данные лампы в основном предназначены для использования в светильниках с использованием светорассеивающего материала (рассеиватели), которые модифицируют световые потоки и направляют их под нужными углами. Таким образом, отпадает необходимость в дополнительных светопропускающих элементах, которые влияют на количество излучаемого света. Кроме того отсутствие вторичной оптики способствует лучшему теплообмену диодов и основания с окружающей средой. Также в конструкции лампы отсутствуют дорогостоящие печатные платы.
Отдельная светодиодная лампа в предпочтительном варианте использования не содержит в себе блока питания или стабилизатора переменного тока, эти элементы находятся вне лампы и крепятся рядом с ней, дабы тепло, выделяемое светодиодами не влияло на срок службы блока питания или стабилизатора переменного тока. Еще более эффективен вариант применения одного питающего устройства для группы ламп, закрепленных в светильнике, что сокращает расходы на производство и дает возможность максимально удалить питающее устройство от алюминиевого корпуса лампы, тем самым препятствуя нагреванию питающего устройства. Питающее устройство - трансформатор подает на лампы безопасное для человека напряжение, предпочтительно, не более 12 В, что дает возможность производить работы по замене, ремонту и установки ламп в светильники без отключения напряжения в сети.
Ввиду явных преимуществ светодиодного освещения перед люминесцентным светодиодные лампы, изготовленные в соответствии с полезной моделью могут служить заменой традиционным люминесцентным лампам. Использование протяженного легкообрабатываемого алюминиевого профиля в качестве предпочтительного материала основания лампы и отрезков композитных элементов различной длины позволяет с минимальными трудозатратами изготовить лампу нужных габаритов и с нужным количеством диодов на единицу длины основания. Переоборудование светильников, содержащих люминесцентные лампы, с заменой последних на светодиодные лампы является актуальной задачей, так как люминесцентные лампы содержат очень токсичные пары ртути, а сеть по сбору и утилизации этих ламп развита очень слабо, что наносит большой вред экологии и здоровью граждан.