СВЕТОДИОДНЫЙ СВЕТИЛЬНИК

Полезная модель относится к светотехнике и может быть использована при проектировании новых энергоэффективных светильников со светодиодными (полупроводниковыми) источниками света, в том числе, встраиваемых устройств. Полезная модель направлена на увеличение коэффициента полезного действия светодиодного светильника.
Известен светодиодный светильник, содержащий корпус с установленной внутри панелью отражателя, рамку, закрепленную на корпусе, с рассеивателем из оптически прозрачного материала (Полупроводниковая светотехника. Каталог производственного альянса «Контракт-Электроника»/ ПА «Контракт-Электроника», 2010, с.24).
Недостатком светодиодного светильника является низкий коэффициент полезного действия, что обусловлено конструкцией, использованием светодиодов с нанесенным непосредственно на кристалл люминофорным слоем, работой кристалла и люминофорного слоя в режимах с повышенной температурой, приводящих к уменьшению светового выхода устройства.
Известен светодиодный светильник, содержащий корпус с установленной внутри панелью отражателя, рамку, закрепленную на корпусе, с рассеивателем из оптически прозрачного материала (LED Down Light/ MEEK, 2010, с.32).
Недостатком светодиодного светильника является низкий коэффициент полезного действия, что обусловлено конструкцией, использованием светодиодов с нанесенным непосредственно на кристалл люминофорным слоем, работой кристалла и люминофорного слоя в режимах с повышенной температурой, приводящих к уменьшению светового выхода устройства.
Известен светодиодный светильник, содержащий корпус с установленной внутри панелью отражателя, рамку, закрепленную на корпусе, с рассеивателем из оптически прозрачного материала (Освещение вагонов поездов. Каталог Лихославльского завода светотехнических изделий «Светотехника»/ Galad, 2010, с.12).
Указанный светодиодный светильник является наиболее близким по технической сущности к полезной модели и выбран в качестве прототипа.
Недостатком светодиодного светильника является низкий коэффициент полезного действия, что обусловлено конструкцией, использованием светодиодов с нанесенным непосредственно на кристалл люминофорным слоем, работой кристалла и люминофорного слоя в режимах с повышенной температурой, приводящих к уменьшению светового выхода устройства.
Полезная модель направлена на решение задачи повышения коэффициента полезного действия светодиодного светильника, что является целью полезной модели.
Указанная цель достигается тем, что в светодиодном светильнике, содержащем корпус с установленной внутри панелью отражателя, рамку, закрепленную на корпусе, с рассеивателем из оптически прозрачного материала, на поверхность рассеивателя нанесены люминофорный и защитный слои.
Существенным отличием, характеризующим полезную модель, является повышение коэффициента полезного действия светодиодного светильника, что обусловлено новым принципом устройства и новыми элементами в конструкции, работой кристаллов светодиодов и люминофорного слоя в режимах с более низкой предельной температурой, обеспечивающих более высокий световой выход комплекта: светодиодный источник излучения - корпус светильника.
Повышение коэффициента полезного действия светодиодного светильника является полученным техническим результатом, обусловленным новым принципом устройства, особенностями новой конструкции и новыми элементами устройства, то есть, отличительными признаками полезной модели.
Таким образом, отличительные признаки заявляемого светодиодного светильника являются существенными.
На рисунке приведена типовая конструкция светодиодного светильника нового типа.
Светодиодный светильник содержит корпус 1 с установленной внутри панелью отражателя 2, рамку 3, закрепленную на корпусе, с рассеивателем 4 из оптически прозрачного материала, на поверхность рассеивателя нанесены люминофорный 5 и защитный 6 слои.
Светодиодный светильник в установившемся режиме работает следующим образом. Корпус 1 светильника является несущей конструкцией, на которой устанавливаются все остальные элементы устройства. При работе устройства часть энергии рассеивается, что приводит к разогреву элементов. Отвод тепла осуществляется, в первую очередь, корпусом 3. Светодиодный источник излучают свет определенных длин волн, который преобразуется люминофорным слоем 5, нанесенным на поверхность рассеивателя 4, восстанавливающим недостающие части спектра с целью получения качественного «белого» света. Светодиодный источник излучения имеет, например, голубой цвет свечения. Люминофорный слой 5, наносимый на оптически прозрачную часть устройства (рассеиватель 4), при воздействии исходного (первичного) излучения светодиодного источника излучает энергию в недостающих областях спектра (желто-зеленый или зеленый и красный части спектра видимого света). При смешивании излучений светодиодного источника света и люминофора люминофорного слоя 5 образуется белый (или близкий к нему) свет. Светодиодный источник излучения (светодиод) представляет собой полупроводниковый прибор с p-n-переходом, работающий при прямом включении и преобразующий энергию электрического тока непосредственно в световое излучение. Защитный слой 6 предохраняет люминофорный слой 5 от неблагоприятных воздействий (влага, излучение) внешней среды. Одновременно защитный слой 6 служит для частичного рассеивания светового излучения, что повышает равномерность распределения яркости по длине лампы и устраняет слепящий эффект. Отражатель 2 предназначен для перенаправления светового потока светильника с целью получения заданной кривой распределения силы света и увеличения светоотдачи. Рамка 3 служит для механического соединения частей устройства и закрепления рассеивателя 4 на корпусе 1.
Защитный слой 6 светодиодного светильника может быть выполнен, в том числе, путем простого ламинирования с использованием пленки, например, типа Aclar. Корпус 1 изготавливается из металла или пластика. Рассеиватель 4 выполняется из стекла или оптически прозрачного пластика.
По сравнению с прототипом существенно увеличивается коэффициент полезного действия заявляемого светодиодного светильника. Это обеспечивается за счет работы кристаллов светодиодов и люминофора в режимах с более низкими предельными температурами. За счет вынесения люминофорного слоя за пределы конструкции светодиодного источника излучения (светодиода) уменьшается нагрев как самого кристалла за счет исключения теплопередачи от люминофорного слоя и эффективного рассеивания отраженной люминофором энергии излучения, так и самого люминофорного слоя за счет улучшения условий отвода тепла от люминофорного слоя и отсутствия разогрева за счет теплопередачи от кристалла. Люминофорный слой в заявляемом устройстве работает при низкой температуре и надежно изолирован от неблагоприятных воздействий внешней среды защитным слоем. Световой выход устройства, выполненного на основе заявляемого принципа, и, следовательно, его коэффициент полезного действия являются максимально возможными.
За счет снижения рабочих температур кристалла светодиодного источника излучения и люминофорного слоя рассеивателя повышается не только светоотдача светильника, но и снижается спад светового потока при длительной эксплуатации устройства, что является дополнительным преимуществом нового светодиодного светильника по сравнению с прототипом. Устройство, таким образом, сохраняет более высокий коэффициент полезного действия и в процессе длительной эксплуатации.
Дополнительно, по сравнению с прототипом, за счет выравнивания яркости по площади рассеивателя и исключения слепящего эффекта существенно расширяется область применения светодиодного светильника.
При этом, по сравнению с прототипом, срок службы светодиодного светильника (согласно экспертным оценкам) может быть увеличен в 1,4÷1,5 раза за счет ограничения деградации кристаллов светодиодов и люминофорного слоя рассеивателя в процессе эксплуатации.