УЗЕЛ ИСТОЧНИКА СВЕТА И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ
LIGHT SOURCE NODE AND METHOD OF ITS MANUFACTURE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к узлу источника света и к способу изготовления такого узла источника света. Изобретение также относится к лампе, содержащей такой узел источника света.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Для многих типов узлов источников света отвод и обмен тепла, генерируемого источником света, таким как светодиод, узла источника света, зависит от размера подложки, на которой собран источник света, и от теплообмена между подложкой и газом, окружающим узел источника света. Это особенно верно для узлов источников света, установленных внутри оболочки в форме колбы, например в колбе лампочки. В такой конструкции колбы теплообмен между узлом источника света и окружением зависит от обычного теплообмена между подложкой, действующей в качестве теплоотвода, и заключенным в колбе газом, а также от теплового излучения, поскольку управление теплом через проводимость по соединительным проводникам (ножка лампы) в значительной степени пренебрежимо мала.
Для правильного теплообмена генерируемого источником света тепла необходима достаточная поверхность действующей в качестве теплоотвода подложки. Кроме того, необходим хороший тепловой интерфейс между источником света и теплоотводом. Устройства предшествующего уровня техники для усиления теплообмена между действующей в качестве теплоотвода подложкой и газом полагаются на большую поверхность подложки вокруг источника света. Однако такая конфигурация будет экранировать свет от источника света, который направлен к поверхности подложки.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей настоящего изобретения является - обеспечить узел источника света, имеющий эффективные свойства по отводу тепла при минимизации потерь света, спускаемого из источника света узла источника света.
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения обеспечен узел источника света. Узел источника света содержит подложку, содержащую первый и второй участки подложки, расположенные под углом сгиба по отношению друг к другу, образуя V-образную конструкцию, в которой на вершине V-образной конструкции первый участок подложки содержит первый электрический вывод, а второй участок подложки содержит второй электрический вывод; и источник света, выполненный с возможностью перемыкания контактного промежутка между первым и вторым электрическими выводами, так чтобы источник света при этом находился в электрическом соединении с этими первым и вторым электрическими выводами.
V-образная конструкция
Выражение "" следует толковать в самом широком смысле как конструкцию, содержащую ломаный участок, так что при этом образуется ломаная кривая. Другими словами, V-образная конструкция на своей вершине или вблизи ее может содержать прямые или изогнутые участки. В случае плоской подложки или подложки в форме пластины V-образная конструкция, кроме того, может пониматься как двугранный угол между первым и вторым участками подложки.
Образующие V-образную конструкцию первый и второй участки подложки обеспечивают для источника света опорную поверхность. Установка источника света на вершине V-образной конструкции уменьшает экранирование подложкой света, испущенного из источника света. Таким образом, подложка полностью находится под источником света без экранирования света, исходящего из вершины или из боковых сторон источника 20 света. Это особенно благоприятно для источника света, имеющего высокую величину бокового светового излучения. Кроме того, первый и второй участки подложки имеют также очень хорошую термическую взаимосвязь с источником света через электрические выводы. Потенциально большая поверхность первого и второго участков подложки облегчает оптимальный теплоотвод и теплообмен с окружением узла источника света. Таким образом, экранирование света, испущенного из источника света, минимизировано, и в то же время обеспечен достаточный теплоотвод и теплообмен. Более того, это стало возможным при использовании обычной и дешевой подложки.
Первый и второй участки подложки могут содержать опорную поверхность источника света, при этом на соответствующей опорной поверхности источника света выполнены первый и второй электрические выводы. Это еще более облегчает сборку источника света на вершине V-образной конструкции.
Первый и второй участки подложки на вершине V-образной конструкции могут быть разделены промежутком, при этом источник света выполнен с возможностью перемыкания этого промежутка. Это обеспечивает возможность более легкого отвода тепла от источника света и к верхней, и к нижней поверхности первого и второго участков подложки.
Источник света может дополнительно содержать механическую опору, удерживающую первый и второй участки подложки. Это обеспечивает устойчивый узел источника света. Механическая опора может быть использована также в качестве поверхности теплоотвода и теплообмена.
Угол сгиба может быть острым. Это еще более минимизирует экранирование света, испущенного из источника света.
Каждый из первого и второго участков подложки может содержать проводник, при этом участок соответствующего проводника образует первый и второй электрические выводы. Проводник работает в качестве теплоотвода и теплообменника и еще более повышает тепловые свойства узла источника света. Эти проводники предпочтительно сконфигурированы в виде поверхностных проводников, выполненных в виде самого внешнего слоя подложки. Потенциально большая поверхность проводников облегчает оптимальный теплоотвод и теплообмен с окружением узла источника света.
В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения предложен способ получения узла источника света. Способ включает в себя: обеспечение подложки, содержащей электропроводящую дорожку и перфорированную линию, причем перфорированная линия проложена через эту электропроводящую дорожку и таким образом, что подложка является складывающейся относительно этой перфорированной линии; складывание подложки относительно перфорированной линии, образуя V-образную конструкцию; удаление вдоль перфорированной линии части из сложенной подложки, таким образом, что при этом образуются первый участок подложки и второй участок подложки, и таким образом, что при этом электропроводящая дорожка разделяется, и тем самым образуются первый электрический вывод, расположенный на первом участке подложки, и второй электрический вывод, расположенный на втором участке подложки; приведение источника света в электрическое соединение с первым и со вторым электрическими выводами таким образом, чтобы источник света перемыкал контактный промежуток между первым и вторым электрическими выводами, и таким образом, чтобы этот источник света состоял в электрическом соединении с первым и со вторым электрическими выводами.
Соответственно опора, на которой расположен источник света, легко производится посредством складывания подложки и удаления после этого части подложки. Удаление может, например, быть выполнено разрезанием этой подложки пополам. При удалении части подложки открывается установочная поверхность (или установочные поверхности), на которой собирают источник света. Удалением части подложки таким образом, что при этом электропроводящая дорожка разделяется, облегчается выполнение электрического вывода. Расположение источника света на вершине V-образной конструкции уменьшает экранирование подложкой света, испущенного из источника света. Таким образом, подложка полностью находится под источником света без экранирования света, исходящего из вершины или из боковых сторон источника света. Кроме того, первый и второй участки подложки имеют также очень хорошую термическую взаимосвязь с источником света через электрические выводы. Потенциально большая поверхность первого и второго участков подложки облегчает оптимальный теплоотвод и теплообмен с окружением узла источника света. Таким образом, экранирование света, испущенного из источника света, минимизировано, и в то же время обеспечен достаточный теплоотвод и теплообмен. Более того, это стало возможным посредством использования обычной и дешевой подложки.
Более того, детали и преимущества, описанные в связи с первым аспектом и его вариантами осуществления, соответственно, приложимы к этому второму аспекту настоящего изобретения. Поэтому ради краткости это описание здесь повторяться не будет.
В соответствии с третьим аспектом изобретения обеспечена лампа, содержащая, например, оболочку колбообразной формы и узел источника света по первому аспекту, или узел источника света, изготовленный в соответствии со вторым аспектом. Узел источника света расположен внутри оболочки колбообразной формы. Детали и преимущества, описанные в связи с первым и вторым аспектами и их вариантами осуществления, соответственно, приложимы к этому третьему аспекту настоящего изобретения. Поэтому ради краткости это описание здесь повторяться не будет.
Заметим, что настоящее изобретение относится ко всем возможным комбинациям признаков, перечисленным в пунктах формулы изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Эти и другие аспекты настоящего изобретения будут теперь описаны более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи, показывающие варианты осуществления изобретения. Как показано на чертежах, размеры слоев и областей в иллюстративных целях преувеличены, и, таким образом, эти чертежи представлены для иллюстрации общих конструкций вариантов осуществления настоящего изобретения. Одинаковые ссылочные позиции относятся к одним и тем же элементам.
Фиг. 1 представляет собой вид сверху подложки, используемой для создания узла источника света в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 2 представляет собой вид сбоку подложки по фиг.1 после ее складывания.
Фиг. 3 представляет собой вид сбоку узла источника света в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 4 представляет собой блок-схему способа изготовления узла источника света в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 5 представляет собой вид сверху узла источника света в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 6 представляет собой вид сбоку лампы, содержащей узел источника света в соответствии с настоящим изобретением.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение будет описано ниже более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показаны предпочтительные в настоящее время варианты осуществления изобретения. Однако данное изобретение может быть реализовано во многих других формах, и его не следует истолковывать как ограниченное вариантами осуществления, изложенными в данном документе; эти варианты осуществления, скорее, представлены для полноты и завершенности, и специалисту в данной области полностью передают объем изобретения.
В связи с фиг. 1-4 будет описано изготовление узла 1 источника света в соответствии с настоящим изобретением. Этот узел 1 источника света изготавливают из подложки 10 и одного или более источников 20 света. Источник 20 света может быть светодиодом. Подложка 10 в данном случае имеет форму пластины, но в других вариантах исполнения может содержать искривленные участки.
На фиг. 1 проиллюстрирован вариант исполнения подложки 10, используемой для изготовления узла 1 источника света в соответствии с настоящим изобретением. Подложка 10 содержит перфорированную линию 12 и проводник 15. Чтобы электрически изолировать области проводника для эффективного экранирования и запитки источников 20 света узла 1 источника света, дополнительно предусмотрены электрически изолирующие участки 15b.
В соответствии с этим вариантом осуществления проводник 15 расположен поверх материала подложки. То есть, проводник 15 в соответствии с этим вариантом осуществления выполнен в виде электропроводящей поверхности материала подложки. Таким образом, проводник 15 образует внешний или внутренний слой, расположенный на материале подложки.

Подложка может быть, например, металлическим листом (например, токоподводящей рамкой, изготовленной из меди или алюминия), печатной платой на основе невоспламеняющегося материала Flame Retardant 4 (FR-4), композитными эпоксидными материалами (CEM-1, CEM-3), изолированной металлической подложкой, печатной платой на металлическом основании, фольгой или листом на полиимидной основе (например, Kapton), металлическим листом, покрытым серебром, алюминиевым листом с диэлектриком, печатной платой на основе керамики, печатной платой на основе стекла.
Проводник 15 выполнен из электро- и теплопроводящего материала. При формировании проводника 15 из теплопроводящего материала этот проводник работает как эффективный теплоотвод. Кроме того, посредством расположения проводника 15 на поверхности подложки 10 может быть достигнут эффективный теплообмен с окружающей средой. В соответствии с данным вариантом осуществления проводник 15 образован из металла. Неограничивающими примерами металлов, которые могут быть при этом использованы, являются медь, алюминий или серебро. Однако для проводника 15 могут также использоваться и другие электро- и теплопроводящие материалы. Неограничивающими примерами таких материалов являются электропроводящие пасты, краски, клеи (на основе серебра или меди). Проводник 15 образует электропроводящую дорожку 11.
Электрически изолирующие участки 15b могут дополнительно улучшить управление температурным нагревом узла 1 источника света. Улучшенный отвод тепла может быть достигнут посредством использования электрически изолирующих участков 15b, имеющих относительно более высокую излучательную способность по сравнению с проводящим(и) материалом (материалами). В результате переносимое в электрически изолирующие участки 15b тепло может эффективно уводиться от узла 1 источника света посредством теплового излучения.
Поперек электропроводящей дорожки 11 нанесена перфорированная линия 12. Подложка 10 является сгибаемой по этой перфорированной линии 12. Перфорированная линия может быть образована в виде ослабленной области в подложке 10, относительно которой эта подложка 10 является сгибаемой. Перфорированная линия может быть образована посредством механической надрезки или лазерной надрезки, прорезки V-образного паза, сверления или другими подобными методами, известными специалистами в данной области техники. Кроме того, перфорированная линия может дополнительно содержать вдавливания.
На фиг. 2 подложка 10 показана после того, как она была сложена относительно перфорированной линии 12. После складывания подложки 10 она образует V-образную конструкцию. V-образная конструкция имеет угол α сгиба. Этот угол α сгиба, предпочтительно, но не обязательно, является острым, образуя острую вершину V-образной конструкции.
Как показано на фиг. 2, сложенная подложка 10 может быть вставлена в механическую опору 30, удерживающую подложку 10. Механическая опора 30 может содержать отверстия (не показаны). Эти отверстия позволяют увеличить циркуляцию газа, проходящего в окончательно собранном узле 1 источника света. Следует понимать, что механическая опора 30 не является необходимой для функционирования узла источника света в соответствии с настоящим изобретением.
Как показано на фиг. 3, удалением части 13 сложенной подложки 10 образованы первый участок 14а подложки и второй участок 14b подложки. Часть 13, которую удаляют из сложенной подложки 10, расположена на вершине V-образной конструкции. Таким образом, удаленная часть 13 подложки 10 представляет собой участок подложки 10 вдоль перфорированной линии 12. Часть 13, которую необходимо удалить, выбирают таким образом, что при этом электропроводящая дорожка 11 разделяется. Тем самым образуется первый электрический вывод 16a и второй электрический вывод 16b. Первый электрический вывод 16a расположен на первом участке 14а подложки. Второй электрический вывод 16b расположен на втором участке 14b подложки. Кроме того, часть 13, которую необходимо удалить, выбирают таким образом, чтобы образовывались первая и вторая опорные поверхности 19а, 19b источника света. Первая опорная поверхность 19а источника света расположена на первом участке 14а подложки. Вторая опорная поверхность 19b источника света расположена на втором участке 14b подложки. Таким образом, первый и второй электрические выводы 16a, 16b расположены на соответствующих первой и второй опорных поверхностях 19а, 19b источника света. Первая и вторая опорные поверхности 19а, 19b источника света являются параллельными между собой. Источник 20 света узла 1 источника света расположен на первой и на второй опорных поверхностях 19а, 19b источника света. Эти первая и вторая опорные поверхности 19а, 19b источника света образуют опорную поверхность для удержания источника 20 света. Источник 20 света расположен на вершине V-образной конструкции. Следовательно, подложка 10 находится полностью под источником света без экранирования света, исходящего из вершины или из боковых сторон источника 20 света. Источник 20 света собран таким образом, что перемыкает контактный промежуток между первым и вторым электрическими выводами 16a, 16b. Кроме того, источник 20 света состоит в электрическом соединении с первым и вторым электрическими выводами 16а, 16b.
поддающийся пайке материал
Эти электрические выводы 16a и 16b могут содержать поддающийся пайке материал или часть поддающегося пайке материала, позволяющего обеспечить должную электрическую проводимость между электрическими выводами 16a и 16b и источником 20 света припайкой источника 20 света к электрическими выводами 16а и 16b. Поддающийся пайке материал может содержать, например, Cu, Al, Niau, NiPdAu или другие материалы, которые являются поддающимися пайке. Выражение "" в данном контексте следует понимать как материал, на котором может образоваться паяное соединение, которое обеспечивает должную электрическую проводимость. Кроме того, место пайки может обеспечивать эффективную передачу тепла.
В соответствии с другими вариантами исполнения соединение между электрическими выводами 16а и 16b и источником 20 света может быть установлено посредством приклеивания с помощью электропроводящего клея, например, эпоксидной смолы с серебряным наполнителем.
Как показано в варианте осуществления по фиг. 3, предназначенная для удаления часть 13 может быть выбрана таким образом, чтобы между первым и вторым участками 14а, 14b подложки образовался промежуток 18. Таким образом, на вершине V-образной конструкции образован промежуток 18. Источник 20 света собран таким образом, чтобы он перемыкал этот промежуток 18. Однако следует, понимать, что для некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения после удаления части 13 подложки 10 на вершине V-образной конструкции никакого промежутка между первым и вторым участками 14а, 14b не образуется. Лишь бы после удаления части 13 подложки 10 на вершине V-образной конструкции электропроводящая дорожка 11 оказалась разделенной, образуя первый и второй электрические выводы 16a, 16b.
В соответствии с другими вариантами осуществления подложка может быть образована слоем, который является проводником, например медью или алюминием. Этот проводник имеет свойства и теплоотвода и теплообмена. Таким образом, в соответствии с этими вариантами осуществления подложка не содержит материала подложки эта подложка образована только проводником.
В соответствии с другими вариантами осуществления подложка, далее, может быть покрыта дополнительным слоем, выполненным с возможностью осуществления контакта с проводником и, по меньшей мере, частичного покрытия проводника. Этот дополнительный слой может быть использован в сочетании с любым из вариантов осуществления подложки по настоящему изобретению. Дополнительный слой может обеспечить дополнительную электрическую изоляцию, такую, чтобы проводник при этом был, по меньшей мере, частично электрически изолирован от окружающей среды. Альтернативно или дополнительно дополнительный слой может обеспечивать механическую опору подложке таким образом, что при этом повышается механическая устойчивость узла источника света. Таким образом получается более надежный узел источника света. Этот дополнительный слой может дополнительно обеспечивать дополнительный теплоотвод, например, посредством теплового излучения, и/или он может образовать светоотражающую поверхность, что повышает эффективность узла источника света.
Дополнительный слой может содержать органическое покрытие, неорганическое покрытие и/или металлическое покрытие.
Фиг. 4 представляет собой блок-схему способа изготовления узла 1 источника света. Способ включает в себя нижеследующие действия. Обеспечение 400 подложки 10, содержащей электропроводящую дорожку 11 и перфорированную линию 12. Причем перфорированная линия 12 проложена через электропроводящую дорожку 11 и таким образом, что подложка 10 является складывающейся относительно этой перфорированной линии 12. Складывание 402 подложки 10 относительно перфорированной линии 12 с образованием V-образной конструкции. Удаление 404 вдоль перфорированной линии 12 части 13 из сложенной подложки 10 таким образом, что при этом образуются первый участок 14а подложки и второй участок 14b подложки, и таким образом, что при этом электропроводящая дорожка 11 разделяется, и тем самым образуются первый электрический вывод 16a, расположенный на первом участке 14а подложки, и второй электрический вывод 16b, расположенный на втором участке 14b подложки. Приведение 406 источника 20 света в электрическое соединение с первым и вторым электрическими выводами 16a, 16b таким образом, чтобы источник 20 света перемыкал контактный промежуток между первым и вторым электрическими выводами 16а, 16b, и таким образом, чтобы этот источник 20 света состоял в электрическом соединении с первым и вторым электрическими выводами 16a, 16b. Складывание 402 подложки 10 относительно перфорированной линии 12 может выполняться до тех пор, пока вершина V-образной конструкции не станет острой.
Способ может дополнительно включать в себя сборку 403 сложенной подложки 10 в механической опоре 30. Упомянутое удаление 404 материала может быть выполнено после упомянутой сборки 403 сложенной подложки 10 в механической опоре 30.
На фиг. 5 проиллюстрирован вариант осуществления собранного узла 1 источника света. В показанном на фиг. 5 варианте осуществления на первом участке 14а подложки расположены четыре первых электрических вывода 16a, а на втором участке 14b подложки расположены четыре вторых электрических вывода 16b, образуя четыре различных контактных промежутка, при этом источник 20 света выполнен с возможностью перемыкания каждого из электрических контактных промежутков. Однако следует понимать, что настоящее изобретение приложимо к любому количеству первых и вторых электрических выводов для формирования контактных промежутков, предназначенных для перемыкания источником (источниками) 20 света. Во время работы узла 1 источника света через проводники 15 и источники 20 света организовано прохождение электрического тока 17 для запитки последних.
Узел 1 источника света включает в себя подложку 10, содержащую первый и второй участки 14а, 14b подложки, расположенные под углом α сгиба по отношению к друг к другу и образующие V-образную конструкцию. На вершине этой V-образной конструкции первый участок 14а содержит первый электрический вывод 16a, а второй участок 14b содержит второй электрический вывод 16b. Кроме того, узел 1 источника света содержит источник 20 света, выполненный с возможностью перемыкания контактного промежутка между первым и вторым электрическими выводами 16a, 16b, таким образом, что этот источник 20 света состоит в электрическом соединении с этими первым и вторым электрическими выводами 16a, 16b.
На фиг. 6 показана лампа 50, содержащая узел 1 источника света в соответствии с настоящим изобретением. Лампа 50 дополнительно содержит оболочку 52 в форме колбы, а также цоколь 54. Узел 1 источника света расположен внутри оболочки 52 в форме колбы. Цоколь выполнен с возможностью ввода в патрон светильника для обеспечения опоры лампе 50. Кроме того, цоколь 54 выполнен с возможностью подачи в лампу 50 электрического тока с целью возбуждения внутри лампы 50 источника света. Узел 1 источника света приведен в электрический контакт с цоколем 54 для возбуждения источника 20 света узла 1 источника света.
Специалисту в данной области техники будет понятно, что настоящее изобретение никоим образом не ограничивается вышеописанными предпочтительными вариантами осуществления. Напротив, в рамках объема приложенных пунктов формулы изобретения возможны многие его модификации и изменения.
Например, в узле 1 источника света может быть использован один или более источников 20 света.
Далее, как показано на фиг. 6, у источника (источников) 20 света быть расположен оптический элемент 22 для управления светом, испускаемым из этого источника (источников) 20 света. Этот оптический элемент 22 может включать в себя объектив(ы) и/или рефлектор(ы) для направления света от источника (источников) 20 света и/или люминофор(ы) для преобразования света от источника (источников) 20 света.
Кроме того, первый и второй участки 14а, 14b подложки могут содержать электрическую схему для управления источником (источниками) 20 света.
Как показано на фиг. 1, вид электропроводящей дорожки 11 зависит от очертания поверхности 15 проводника подложки 10. На фиг. 1 показано ее конкретное очертание. Однако специалист в данной области поймет, что в равной степени возможны различные очертания. Например, поверхность 15 проводника подложки 10 может быть выполнена таким образом, чтобы он содержал множество электропроводящих дорожек.
Кроме того, специалистами в данной области при практической работе с заявленным изобретением в результате изучения чертежей, описания, а также приложенных пунктов формулы изобретения могут быть придуманы и реализованы другие изменения в раскрытые варианты исполнения. В этих пунктах слово "содержащий" не исключает других элементов или этапов, а признак единственного числа не исключает множественности. Тот простой факт, что некоторые размеры указаны во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что для получения преимущества не может быть использована комбинация этих размеров.