СВЕТОДИОДНАЯ ЛАМПА
LIGHT-EMITTING DIODE LAMP

Изобретение относится к области полупроводниковой светотехники, а именно к светодиодным лампам, и может быть использовано для освещения.
Как правило, у светодиодных ламп светодиоды располагаются на плоской подложке, прикрепленной к радиатору охлаждения, а сверху прикрепляется колба из прозрачного (матового материала). Недостатком таких ламп являются большие потери света на переотражения в колбе, а также недостаточный теплоотвод со стороны установки светодиодов из-за низкой теплопроводности воздуха внутри колбы, вследствие чего светодиоды перегреваются и световой поток уменьшается. Альтернативой могут быть конструкции светодиодных ламп увеличенных размеров. Кроме того, пространство внутри прозрачной колбы не используется, что приводит к увеличению размеров лампы.
Если внимательно посмотреть на лампу накаливания, то можно сказать, что при нормальной яркости свечения невозможно определить, какой величины светящийся объект (нить), поскольку из-за высокой яркости вся лампа представляется единым светящимся объектом, в том числе из-за переотражения света внутри колбы и адаптации глаза. Если снижать напряжение на лампе и таким образом уменьшать яркость, то светящийся объект будет становиться все меньше, и, наконец, станет возможным увидеть светящуюся нить. Аналогичная картина наблюдается и в светодиодных лампах, когда при достаточной яркости не наблюдаются светящиеся кристаллы отдельных светодиодов, входящих в состав лампы, если на поверхности лежит люминофор, а видим общий светящийся объект, размеры которого больше размера корпуса светодиода, залитого люминофором. Если массив светодиодов расположить в одной плоскости на определенном расстоянии друг от друга и пространство между ними залить силиконом или силиконом с размешанным в нем люминофором или отражающими частицами, то при определенных условиях свечение отдельных светодиодов, входящих в состав лампы, становится неразличимым, а свечение всего массива светодиодов будет представляться как одно светящееся пятно, ограниченное размерами массива. В то же время в обычных лампах имеется отдельно колба, которая ничем не заполнена и нужна только для того, чтобы создать светящееся пространство и защитить светодиоды от соприкосновения, и массивный радиатор охлаждения светодиодов.
Существуют светодиодные лампы, одна из которых описана в патенте CN 202946967 U, в которых светодиоды установлены на промежуточной детали и светят прямо в пространство. Такие лампы имеют сложную конструкцию печатных плат и большие промежутки между светодиодами, что приводит к неравномерности освещения колбы, а именно к видимости светящихся точек светодиодов.
Наиболее близкой к заявленному изобретению является светодиодная лампа, описанная в патенте CN 202946950 U, в которой колба выполнена в форме сотовых элементов, внутри которых установлены светодиоды, а также применена теплопроводная жидкость. Данная светодиодная лампа выбрана в качестве прототипа заявленного изобретения.
Недостатком светодиодной лампы прототипа является сложность ее конструкции, следствием которой является высокая цена лампы.
Задачей заявленного изобретения является создание светодиодной лампы простой конструкции с меньшими габаритами, с улучшенным теплоотводом и с меньшими потерями света в колбе.
Поставленная задача решена путем создания светодиодной лампы, содержащей корпус, колбу, гибкую печатную плату со светодиодами, источник питания и цоколь, отличающейся тем, что корпус выполнен из теплопроводящего материала и имеет канал, образованный выступами корпуса, причем на дне канала прикреплена гибкая печатная плата со светодиодами, при этом все пространство между колбой, корпусом и печатной платой со светодиодами заполнено прозрачным материалом с теплопроводностью выше теплопроводности воздуха, при этом поверхность колбы выполнена с возможностью излучения света и тепла.
В предпочтительном варианте осуществления светодиодной лампы корпус имеет спиралевидный канал, образованный выступами корпуса.
В предпочтительном варианте осуществления светодиодной лампы корпус имеет несколько вертикальных каналов, образованных выступами корпуса.
В предпочтительном варианте осуществления светодиодной лампы корпус выполнен в виде двух половин, соединяющихся между собой.
В предпочтительном варианте осуществления светодиодной лампы спиралевидный канал начинается у основания колбы и заканчивается у вершины колбы.
В предпочтительном варианте осуществления светодиодной лампы выступы имеют треугольное поперечное сечение.
В предпочтительном варианте осуществления светодиодной лампы выступы покрыты светоотражающим материалом.
В предпочтительном варианте осуществления светодиодной лампы печатная плата со светодиодами выполнена в виде самоклеящейся гибкой ленты с расположенными на ней светодиодами.
В предпочтительном варианте осуществления светодиодной лампы прозрачный материал выполнен в виде силикона с наполнителем или без наполнителя, который после затвердевания соединяет между собой колбу, корпус, печатную плату и светодиоды.
В предпочтительном варианте осуществления светодиодной лампы корпус, расположенный внутри колбы, повторяет контуры внутренней поверхности колбы и имеет резьбовое соединение с цоколем.
В предпочтительном варианте осуществления светодиодной лампы колба прикреплена вдоль ее основания к корпусу.
В предпочтительном варианте осуществления светодиодная лампа содержит переходник, прикрепленный к корпусу между цоколем и основанием колбы, при этом колба прикреплена вдоль ее основания к переходнику.
В предпочтительном варианте осуществления светодиодной лампы корпус образует внутреннюю полость, внутри которой расположен источник питания.
В предпочтительном варианте осуществления светодиодной лампы в материал колбы имплантирован или на внутреннюю поверхность колбы нанесен люминофор, выбранный из по меньшей мере одного люминофора из набора люминофоров, содержащего зеленый, желто-зеленый и желтый люминофор.
В предпочтительном варианте осуществления светодиодной лампы светодиоды выполнены синими или холодными белыми.
В предпочтительном варианте осуществления светодиодной лампы прозрачный материал выполнен в виде силикона с теплопроводностью выше воздуха.
В предпочтительном варианте осуществления светодиодной лампы люминофор красного цвета нанесен на синий светодиод или замешан в прозрачный материал.
В предпочтительном варианте осуществления светодиодной лампы мощность электропитания каждого светодиода не превышает половины номинальной мощности светодиода.
В предпочтительном варианте осуществления светодиодной лампы при использовании светодиодов больших линейных размеров (более 2 мм) корпус имеет несколько спиралевидных каналов, при этом витая спираль каналов корпуса, внутри которых между выступами прикреплена печатная плата со светодиодами, выполнена в виде хорд.
В предпочтительном варианте осуществления светодиодной лампы в верхней части колбы и корпуса, а также в нижней части корпуса выполнены отверстия, обеспечивающие проток воздуха.
В предпочтительном варианте осуществления светодиодной лампы печатная плата со светодиодами выполнена в виде звездочки с n полосами и кольцом в центре.
В предпочтительном варианте осуществления светодиодной лампы печатная плата со светодиодами выполнена в виде прямоугольника с треугольными отводами с каждой стороны, при этом в прямоугольнике выполнены выемки для выступов корпуса с треугольным поперечным сечением.
Для лучшего понимания заявленного изобретения далее приводится его подробное описание с соответствующими чертежами.
Фиг.1. Изображение варианта выполнения светодиодной лампы со спиральным расположением светодиодов согласно изобретению: a - вид в разборе; b - вид в разрезе фрагмента; c - вид в разрезе сбоку; d - вид в изометрической проекции; e - вид сбоку; f - вид сверху.
Фиг.2. Изображение варианта выполнения светодиодной лампы с вертикальным расположением светодиодов и с печатной платой в виде звездочки с n полосами и кольцом в центре согласно изобретению: a - вид в разборе; b - вид в разрезе сверху; c - вид в разрезе сбоку; d - вид в изометрической проекции; e - вид сбоку; f - вид сверху; g - вид сверху развернутой горизонтально печатной платы.
Фиг.3. Изображение варианта выполнения светодиодной лампы с вертикальным расположением светодиодов и с печатной платой в виде прямоугольника с треугольными отводами с каждой стороны согласно изобретению: a - вид в разборе; b - вид в разрезе сверху; c - вид в разрезе сбоку; d - вид в изометрической проекции; e - вид сбоку; f - вид сверху; g - вид сверху развернутой горизонтально печатной платы.
Элементы:
1 - левая половина корпуса;
2 - правая половина корпуса;
3 - источник питания;
4 - печатная плата со светодиодами;
5 - переходник;
6 - цоколь;
7 - колба;
8 - силикон;
9 - выступы;
10 - отверстия.
В заявленном изобретении колба одновременно выполняет функцию радиатора охлаждения светодиодов и функцию светящегося объекта: она одновременно излучает в пространство свет и тепло от светодиодов. В то же время конструкция всей заявленной светодиодной лампы проста в сборке и дешева в изготовлении.
Рассмотрим вариант выполнения заявленной светодиодной лампы, приведенный на Фиг.1a (вид в разборе). Корпус лампы состоит из двух половин 1, 2, которые выполнены из теплопроводной, неэлектропроводной пластмассы. В корпусе 1, 2 выполнена резьба для завинчивания цоколя 6 и спиралевидный канал для навивки гибкой печатной платы 4 со светодиодами, которая может иметь клеевой слой. Внутри корпуса 1, 2 расположен источник питания 3. Между корпусом 1, 2 и цоколем 6 на корпусе может быть установлен переходник 5. Колба 7 и переходник 5 соединяются на защелках.
На Фиг.1b видно, что спиралевидный канал образован треугольными выступами 9 на корпусе 1, 2 лампы, которые функционируют как отражатели света от светодиодов. Все пространство между колбой 7 и корпусом 1, 2 заполнено прозрачным силиконом 8. После заполнения силиконом 8 заявленная светодиодная лампа становится неразборной. Силикон 8 обеспечивает тепловой контакт между колбой 7, корпусом 1, 2 и печатной платой 4 со светодиодами. В отсутствие воздуха и при наличии вместо него силикона 8 в качестве теплопроводящего материала в пространстве между корпусом 1, 2 и колбой 7 вся поверхность колбы 7 нагревается до температуры почти равной температуре печатной платы 4, и колба 7 функционирует в качестве радиатора охлаждения. Поскольку светодиоды расположены по спирали на корпусе 1, 2, а силикон 8 и колба 7 прозрачны, свет от светодиодов выходит в окружающее лампу пространство. Треугольные выступы 9 за счет отражения возвращают от светодиодов лучи, которые имеют малый угол между их направлением и поверхностью колбы 7. Для того чтобы свечение колбы 7 было равномерным (казалось одним большим пятном, и не выделялись яркие точки светодиодов) шаг установки светодиодов вдоль спиралевидного канала уменьшен, а в состав силикона 8, который залит между колбой 7 и корпусом 1, 2, введены отражающие частицы или люминофор. В последнем случае применяют либо синие светодиоды, либо очень холодные белые, у которых значительная синяя составляющая.
На Фиг.1с показан разрез варианта выполнения заявленной светодиодной лампы в сборе, а на Фиг.1d лампа показана в изометрической проекции. Отверстия 10 могут быть выполнены одновременно в корпусе 1, 2 и в переходнике 5, а также вместе с отверстием на вершине колбы (не показано) и являются системой внутренней вентиляции лампы, в которой в теплообмене участвует внутренняя поверхность корпуса. Система внутренней вентиляции позволяет увеличить мощность заявленной светодиодной лампы.
На Фиг.2 показан другой вариант выполнения заявленной светодиодной лампы, в котором корпус 1, 2 имеет несколько вертикальных каналов для размещения печатной платы 4 со светодиодами, а печатная плата 4 в развернутом виде (Фиг.2g) представляет собой звездочку с несколькими полосами и кольцом вверху.
Канал, образованный выступами 9 корпуса 1, 2, может быть спиралевидным (Фиг.1). Спиралевидная форма канала позволяет упростить и как следствие удешевить процесс изготовления заявленной светодиодной лампы за счет простоты монтажа печатной платы 4 со светодиодами в виде единой ленты вдоль единого канала (печатную плату 4 не приходится разрывать и делать сложной формы, как в варианте с несколькими каналами).
Корпус 1, 2 может иметь несколько вертикальных каналов, образованных выступами 9 корпуса 1, 2 (Фиг.2, 3), при этом печатная плата 4 со светодиодами выполнена в виде звездочки с n полосами и кольцом в центре (Фиг.2).
Корпус 1, 2 может быть выполнен в виде двух половин, соединяющихся между собой. Это позволяет упростить процесс монтажа заявленной светодиодной лампы и как следствие удешевить процесс ее изготовление.
Спиралевидный канал корпуса 1, 2 может начинаться у основания колбы 7 и заканчивается у вершины колбы 7.
Выступы 9 могут иметь треугольное поперечное сечение. Выступы 9 могут быть покрыты светоотражающим материалом.
Печатная плата 4 со светодиодами может быть выполнена в виде самоклеящейся гибкой ленты с расположенными на ней светодиодами.
Прозрачный материал, заполняющий пространство между колбой 7, корпусом 1, 2 и печатной платой 4 со светодиодами, может быть выполнен в виде силикона с наполнителем или без наполнителя, который после затвердевания соединяет между собой колбу 7, корпус 1, 2, печатную плату 4 и светодиоды.
Корпус 1, 2 может повторять контуры внутренней поверхности колбы 7, при этом образовывать внутреннюю полость, внутри которой расположен источник питания 3 (Фиг.1-3). Такая форма корпуса 1, 2 и расположение источника питания 3 позволяет уменьшить габариты заявленной светодиодной лампы по сравнению с известными светодиодными лампами, у которых источник питания расположен вне колбы.
Корпус 1, 2, может иметь резьбовое соединение с цоколем 6. Колба 7 может быть прикреплена вдоль ее основания к корпусу 1, 2.
Заявленная светодиодная лампа может содержать переходник 5, прикрепленный к корпусу 1, 2 между цоколем 6 и основанием колбы 7, при этом колба 7 прикреплена вдоль основания к переходнику 5.
В материал колбы 7 может быть имплантирован или на внутреннюю поверхность колбы 7 нанесен люминофор, выбранный из по меньшей мере одного люминофора из набора люминофоров, содержащего зеленый, желто-зеленый и желтый люминофор.
Светодиоды могут быть выполнены синими или холодными белыми.
Прозрачный материал, заполняющий пространство между колбой 7, корпусом 1, 2 и печатной платой 4 со светодиодами, может быть выполнен в виде силикона с теплопроводностью выше воздуха.
Люминофор красного цвета может быть нанесен на синий светодиод или замешан в прозрачный материал.
Мощность электропитания каждого светодиода может не превышать половины номинальной мощности светодиода.
При использовании светодиодов больших линейных размеров (более 2 мм) корпус 1, 2 может иметь несколько спиралевидных каналов, при этом витая спираль каналов корпуса 1, 2, внутри которых между выступами 9 прикреплена печатная плата со светодиодами, выполнена в виде хорд.
В верхней части колбы 7 и корпуса 1, 2, а также в нижней части корпуса 1, 2 могут быть выполнены отверстия, обеспечивающие проток воздуха.
Печатная плата 4 со светодиодами может быть выполнена в виде прямоугольника с треугольными отводами с каждой стороны (Фиг.3), при этом в прямоугольнике выполнены выемки для выступов 9 корпуса 1, 2 с треугольным поперечным сечением.
Хотя описанные выше варианты выполнения предложенного изобретения были изложены с целью иллюстрации предложенного изобретения, специалистам ясно, что возможны разные модификации, добавления и замены, не выходящие из объема и смысла предложенного изобретения, раскрытого в прилагаемой формуле изобретения.