СВЕТОДИОДНЫЙ ИСТОЧНИК ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ СЕКВЕНТАЛЬНЫХ ДРАЙВЕРОВ

Область техники
Полезная модель относится к светотехнике и предназначена для использования с неизолированными источниками питания
Уровень техники
Распространенные светодиоды, изготовленные по технологии Chip-On-Board (COB), имеют два выхода на лицевой стороне керамической подложки и предназначены для работы с напряжением 18 В…70 В в зависимости от мощности, но не подходят для простых и малобюджетных секвентальных (неизолированных) драйверов (источник ритания), гальванически связанных с питающей промышленной электросетью.
С другой стороны, секвентальные источники питания имеют гальваническую связь с промышленной электросетью, поэтому для безопасности необходима изоляция всей платы с СОВ. С учетом стандартов, обязывающих обеспечить изоляцию не менее 3,5 кВ, это трудноосуществимо, т.к. общая плата должна быть плотно расположена на радиаторе охлаждения, который, в свою очередь, должен контактировать с внешним воздухом для отдачи тепла. В противном случае при пробое печатной платы все металлические части оказываются под сетевым напряжением.
Известен COB, отличительная особенность которого состоит в том, что последовательно соединенные источники излучения установлены непосредственно на хорошо проводящей алюминиевой подложке, а для переноса излишков тепла используется боковая поверхность алюминиевой подложки, соединенная с радиатором с помощью теплопроводной смазки (CITIZEN ELECTRONICS CO., LTD, http://ce.citizen.co.jp., Каталог «Heat Dissipation Design», c.2, найдено 31.03.2016)
Известное решение непригодно для построения осветителей на мощных СОВ, поскольку они выделяют существенно больше тепловой энергии, которую невозможно отвести через торцевую поверхность алюминиевой подложки на радиатор. Другим недостатком известного решения является рискованность использования экономически выгодных секвентальных драйверов, неизолированных от питающей промышленной сети, при отсутствии надежной изоляции между токоведущими элементами подложки и радиатором.
Известна светодиодная лампа, предназначенная для подключения к промышленной электросети с напряжением более 120 В через секвентальный (неизолированный) источник питания. Источники излучения смонтированы на РСВ - плате, установленной на металлическом теплоотводе, размещенном с возможностью теплообмена на металлическом радиаторе. Выводы, выполненные на обратной стороне платы, имеющей изолирующий слой, препятствуют эффективному теплообмену с металлическим теплоотводом (KR1020160007998, МКИ F21V 25/00, опубликовано 21.01.2016).
Известно решение, содержащее источники излучения сгруппированные в последовательно соединенные кластеры СОВ, размещенные на керамической подложке, обратная сторона которой покрыта изолирующим слоем, на котором расположены контакты электрических выводов (CN10042 0019 С, МКИ H01L 25/075, публикация CN1702862 от 30.11.2005).
Известное решение предназначено для применения в сетях с питающим напряжением 9-10 В и не пригодно для использования с секвентальным (неизолированным) источником питания в сетях с напряжением 200-300 В, в связи с недостаточной изоляцией тововедущих элементов.
В качестве ближайшего аналога выбрано решение по патенту Китая CN100420019, совпадающего по большинству признаков с заявленной полезной моделью.
Техническим результатом заявленного решения является улучшение охлаждения источников излучения и повышение электробезопасности устройства, при использовании секвентальных драйверов.
Раскрытие решения
Заявленное решение характеризуется следующей совокупностью признаков:
Светодиодный источник излучения, содержащий подложку из изоляционного теплопроводного материала; две или более групп кристаллов светодиодов и выводы для подключения драйвера, смонтированные на лицевой поверхности подложки; металлический теплоотвод в виде пластины, поверхность которой снабжена диэлектрическим слоем, на которой обратной стороной размещена диэлектрическая подложка с возможностью теплообмена, при этом количество электрических выводов на единицу больше, чем количество групп светодиодов.
В качестве изоляционного теплопроводного материала подложки выбрана керамика, пробивное напряжение которой составляет не менее 4 кВ, при этом расстояние от любого токоведущего элемента подложки до ее края должно составлять не менее 3 мм.
Диэлектрический слой пластины теплоотвода образован теплопроводящим препрегом, пробивное напряжение которого выбрано не хуже 4 кВ.
Общее количество кристаллов светодиодов, размещенных на подложке должно быть выбрано из условия возможности подключения к питающим выводам общего напряжения до 300 В.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показано заявленное устройство в плане
На фиг. 1 следующими позициями обозначены элементы заявленного устройства:
1. Подложка.
2. Поле расположения групп светодиодов.
3. Электрические вывода.
Светодиодный источник излучения для секвентальных драйверов содержит подложку 1 из изоляционного теплопроводного материала, например керамики, две или более групп кристаллов светодиодов (не показаны) и выводов 3 для подключения драйвера (не показан), смонтированные на лицевой поверхности подложки 1. Обратная сторона подложки не имеет конструктивных элементов, препятствующих созданию надежного теплового контакта с поверхностью диэлектрического слоя (не показан) металлического теплоотвода(не показана). Количество последовательно соединенных кристаллов светодиодов в группах выбрано с учетом возможности подключения к выводам общего напряжения до 300 В. Количество электрических выводов 1 определяется в зависимости от количества групп кристаллов светодиодов. Например, для шести групп кристаллов светодиодов на поверхности подложки 5 размещают семь выводов 1, для восьми групп светодиодов - девять выводов, то есть выводов на единицу больше чем количество групп светодиодов. Такое соотношение позволяет снизить гармонические искажения, возникающие в электрической сети при питании групп светодиодов от секвентальных драйверов.
Выводы 3 должны быть расположены на расстоянии не менее 3 мм от края подложки 1 для снижения опасности пробоя на металлический теплоотвод 1.
Для повышения степени изоляции по краю подложки 1 возможно размещение изоляционного бортика, например, из силикона.
Промышленная применимость
Полезная модель может быть реализована на основе существующих материалов и технологий сборки светодиодных осветительных устройств.