Светоизлучающая структура для неизолированного драйвера

Область техники.
Полезная модель относится к светотехнике и может быть использована при производстве и эксплуатации светодиодных осветительных устройств, работающих от неизолированного драйвера.
Уровень техники.
Известно, что неизолированные драйверы светодиодов, имеют существенно более низкую цену, а секвентальные драйверы не требуют фильтров и их построение возможно полностью на SMT компонентах, что практически невозможно при необходимости применения фильтров. Кроме того, применяя секвентальные драйверы, можно располагать на единой плате, как светодиоды, так и все элементы драйверов, при этом все компоненты устанавливаются в автоматическом режиме, без применения ручного труда.
Однако при применении неизолированных от промышленной сети драйверов возникает другая проблема - как надежно изолировать плату с драйверами и светодиодами от возможности попадания электрической сети на внешний радиатор охлаждения, на который установлена печатная плата и поверхность платы, на которой установлены светодиоды. Поскольку, обычно, в таких случаях применяют алюминиевые печатные платы с припрегом, наличие одного защитного слоя (припрега) создает определенные риски для изготовления осветителей, так как при наличии какого-либо дефекта в печатной плате, все сетевое напряжение оказывается на наружном радиаторе, кроме того, алюминиевые платы с изоляцией на высокое напряжение пробоя дороже, чем платы с напряжением пробоя до 2 кВ.
С другой стороны, для эффективного теплообмена необходимо осуществить хороший тепловой контакт между платой и внешним радиатором с минимальным тепловым сопротивлением.
Для реализации передачи тепла с одной поверхности на другую, фирма ЗМ предлагает пленку с клеевой поверхностью с двух сторон, толщиной 250 и 190 мкм, теплопроводностью 1-1,5 Вт/Км и напряжением пробоя 40 кВ/мм. Однако на практике с помощью такой пленки невозможно приклеить две жесткие поверхности (плату и радиатор) друг к другу без воздушных зазоров, а также данные пленки имеют достаточно высокую стоимость. Фирма ЗМ также выпускает пористые пленки с двойным слоем, которые хорошо вытесняют воздух, но их толщина в 1 мм и более, что создает повышенное тепловое сопротивление и, кроме того, стоимость этих пленок при больших площадях покрытия становится запредельной. Известно решение, раскрытое в полезной модели Китая CN 202419582U (МПК F21V 29/00), опубликованной 05.09.2012, содержащей металлическую печатную плату светодиодов; источник питания (не показан); оптическую систему, снабженную линзами и закрепленную на монтажной поверхности платы; металлический радиатор, на поверхности которого размещен изолирующий слой, на котором установлена печатная плата. Состав и теплотехнические свойства изолирующего слоя в этом решении не раскрыты, а от этого зависит эффективность изоляции.
Также известно осветительное устройство, содержащее печатную плату светодиодов, световой рассеиватель, металлический радиатор, на котором при помощи слоя теплопроводящей пасты закреплена печатная плата. Состав и теплотехнические свойства изолирующего слоя в этом решении не раскрыты (DE 102010028764 А1, МПК F21V 3/04, опубликовано 10.11.2011).
Ближайшим аналогом является патент на полезную модель CN 202419582, совпадающий с заявленным решением по большинству признаков.
Известна полиимидная пленка, которая не относится к теплопроводным, но обладает высоким электрическим сопротивлением, прочностью, высоким напряжением пробоя, способностью удлинения при повышении температуры и относительно низкой стоимостью. При толщине 20-200 мкм полиимидная пленки имеет существенные преимущества для целей теплоотвода.
Техническим результатом является повышение надежности электроизоляции светоизлучающей структуры при использовании неизолированного драйвера для питания светодиодов на печатной плате.
Раскрытие сущности решения.
На фиг. 1 представлена серия светодиодов, накрытая стеклянной или силиконовой линзой. Светодиоды 8 установлены на алюминиевой печатной плате 1, которая с 2-х сторон обклеена полиимидной пленкой 2 и 7, концы которых со всех сторон склеены друг с другом, образуя закрытый оболочкой объем. В верхней по рис. 1 полиимидной пленке 2 имеются вырезы 9 для установки светодиодов 8, которые заполняются силиконом для герметизации. Сверху на плату устанавливается линза 6, которая имеет силиконовую прокладку 3 и весь пакет прижимается к плате 2 и далее к радиатору (не показан) охлаждения светодиодов с помощью металлической шайбы 4 и саморезов 5. При этом светодиоды 8 отделены от окружающей среды силиконовой прокладкой 3 (первый уровень защиты) и полиимидной пленкой 2 и силиконовой заливкой (второй уровень защиты). Относительно внешнего радиатора светодиоды отделяет припрег на печатной плате (первый уровень защиты) и полиимидная пленка 7 (второй уровень защиты), с точки зрения электрической безопасности.
На фиг. 2 показан блок из 3-х серий светодиодов в разборе. Защитные полиимидные пленки 2 и 7 имеют одностороннюю клеевую основу и размеры на 8-10 мм больше, чем плата 1 для образования замкнутого объема вокруг платы (радиатор на который установлена печатная плата и к которому с помощью саморезов 5 крепится весь блок - не показан). Данная конструкция блока светодиодов имеет двойную изоляцию светодиодов от проникновения влажности окружающей среды и двойную защиту от электрического пробоя с поверхности платы, где установлены светодиоды, на внешний радиатор охлаждения, обеспечивая защиту класса 2, не требующую внешнего заземления