МОЩНЫЙ СВЕТОДИОД

Область техники.
Предлагаемая полезная модель относится к мощным светодиодам, предназначенньм для локального освещения.
Уровень техники.
Известны источники света для локального освещения - лампы накаливания, например, типов А12-5, А24-5-1, и др. Их недостатки общеизвестны: низкий срок службы, низкая механическая прочность, широкий спектр излучения и т.п.
Известны стандартные светодиоды ⌀ 5 и ⌀ 10 мм, например, типов АЛ 307, КИПД 36 и др. Их недостатком являются низкие величины световых потоков ( обычно в диапазоне 0,5-3 лм).
Наиболее близким аналогом по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому устройству и принятому за прототип, являются светодиоды фирмы Lumiled, например типов "LXHL - BW 01" и "LXHL-PW03". Эти светодиоды характеризуются следующими основными конструктивными особенностями:
2
2
используется кристалл увеличенной площади: около 1 мм, имеется медный кристаллодержатель площадью ~ 26 мм для теплоотвода и встроенный в него отражатель бокового излучения кристалла высотой ~ 0,5 мм, применена заливка кристалла и отражателя эластичньм полимерным материалом, ограниченная прозрачным пластмассовым куполом для вывода излучения.
Особенностью приборов фирмы "Lumiled" является.широкая диаграмма направленности излучения (полуширина диаграммы находится в диапазоне 100-200 град.). Получить, узкую диаграмму направленности излучения можно только путем применения специальной внешней оптики. Конструкция неудобна для прижатия основания корпуса к теплоотводящему радиатору. Собственный кристаллодержатель имеет низкую теплоемкость.
Сущность полезной модели и се существенные признаки.
Предлагаемая полезная модель представляет собой мощный светодиод для целей локального освещения.
2
2
Поставленная цель достигается тем, что излучающие кристаллы имеют увеличенную площадь в диапазоне 0,25-1,6 мм, в качестве кристаллодержателя прибора использована ножка -КТ-9, содержащая наваренную медную пластину примерной площади 170 мм и толщиной 2 мм, для сбора и преобразования бокового
излучения кристалла используется накладной отражатель увеличенной высоты h, для формирования необходимой диаграммы направленности излучения и увеличения светового потока используется полусферический полимерный купол (показатель преломления n=1,55), диаметр которого D или 2R превышает диаметр отражателя d не менее, чем в 2,4 раза, а высота купола над излучающими кристаллами S составляет (1-1,8) R (для получения угла излучения прибора в диапазоне 50-120 град) и не менее, чем в 3,7 раза, превышает диаметр отражателя при высоте купола над излучающими кристаллами S=(1,8-2,4) R (для получения угла излучения прибора в диапазоне 15-50 град), а высота отражателя h составляет не менее 0,12 от высоты полимерного купола S. Для получения угла излучения в диапазоне 5-15 град предложено использовать полимерный купол эллиптической формы при соотношении диаметров купола D и отражателя d не менее 3,7 и расположении излучающих кристаллов вблизи второго фокуса эллипса от вершины полимерного купола.
Ножка КТ-9 содержит 2 отверстия 0 4 мм, которые позволяют обеспечить с помощью прижимных винтов, жесткий тепловой контакт прибора с радиатором.
Краткое описание конструкции полезной модели.
Описание полезной модели мощного светодиода поясняется чертежами, где на рис. 1 представлен общий вид мощного светодиода, а на рис.2 - диаграммы направленности излучения в зависимости от соотношений S/R и D/d.
Мощный светодиод содержит излучающий кристалл или кристаллы (1), отражатель бокового излучения (2), кристаллодержатель с наваренной медной пластиной и отверстиями- для крепления прибора на радиаторе (3), полимерный купол (4) и электрические выводы (5).
2
Работает мощный светодиод следующим образом. При пропускании электрического тока через кристалл или кристаллы генерируемый свет направляется как на криволинейную поверхность полимерного купола, так и на отражатель с последующим падением на криволинейную поверхность полимерного купола. При соблюдении заданных в настоящей полезной модели соотношений размеров свет падает на границу раздела полимер-воздух под углом, меньшим критического для этой границы, и выходит из прибора, создавая диаграмму направленности с полушириной, соответствующей заданным соотношениям размеров. Поскольку в конструкции используются кристаллы с увеличенной площадью р-n- переход и обеспечивается эффективный теплоотвод,- то возможно пропускание увеличенного тока (плотность тока до 100 А/см),-благодаря чему
удается получить повышенные величины светового потока.
Для получения белого свечения на поверхность кристаллов с синим свечением (дом 460 нм) наносится люминофор на основе алюмоиттриевого граната.
Типичные параметры ряда мощных светодиодов приводятся в таблицах 1 и 2.
Таблица 1Мощные светодиоды белого свечения направленного действия
Тип
Входные электрические параметры
Световые параметры
η<sub>v</sub>, лм/Вт
j<sub>вx</sub>, мА
U<sub>пp</sub>, В, не более
Р<sub>эл</sub>, Вт
Ф<sub>v</sub>, лм
J<sub>v</sub>.КД
2θ<sub>0,5</sub> град
У-345Бл-1
350
4,0
1,25
18...23 тип.21
80...120 тип. 100
20±5
17
У-345Бл-3
350
4,0
1,25
27...35 тип.32
6...10 тип.8
120±10
24
У-337Бл-1
700
7,5
5
90...120 тип. 100
60...80 тип.70
50±10
20
У-337Бл-2
700
7,5
5
90...120 тип. 100
25...35 тип.30
120±10
20
Таблица 2Мощные светодиоды различных цветов свечения
Тип
Входные электрические параметры
Световые параметры
η<sub>v</sub>,лм/Вт
J<sub>пр</sub>, МА
U<sub>пр</sub>, В, не более
Ф<sub>v</sub>,лм
J<sub>v</sub>.KH
2θ<sub>0,5</sub>, град
Цвет свечения λ<sub>max</sub>
У-345Б
300
2.5
9...11
100...180
20±5
красный,
17
тип, 10
тип. 140
630±5
У-345Д
250
2,5
9...12
80...120
20±5
желтый,
22
тип. 11
тип. 100
590±2
У-345И
350
4,0
17...22
80...120
20±5
зеленый,
17
тип.20.
тип. 100
525±5
У-345И-Э
350
4,0
15...20
150...270
10±3
зеленый,
15
тип. 17
тип.200
525±5
У-345С
350
4,0
1...2
30...40
20±5
синий,
1,2
тип. 1,5
тип.35
455±5
У-337Б
300
13,0
60...80
40...55
50±5
красный,
18
тип.70
тип. 50
630
У-337Д
250
13,0
65...75
30...60
50±5
желтый,
24
тип.70
тип.50
590
У-337И
700
7,0
70...85
130...170
50±5
зеленый,
17
тип. 80
тип. 150
525
У-337С
700
7,0
6...8
15...25
50±5
синий.
1,2
тип.6,5
тип. 19
455
Примечание: Прибор У-345И-Э выполнен с эллиптическим полимерным куполом;
Как следует из таблиц и рис.2, световой поток приборов достигает 120 лм, сила света -270 кд, угол излучения может варьироваться в широких пределах от 7 до 120 град.