ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ИСТОЧНИК СВЕТА

Полезная модель относится к светодиодной технике, к источникам света, предназначенным для локального освещения и для замены лампочек накаливания в аппаратуре гражданского и иного назначения с малым диаметром цоколя (типа S6s/10 и др.). Лампочки с указанным цоколем используются в аппаратуре для подсветки шкал электроприборов, в приборах сигнализации, в индикаторной аппаратуре, и других устройствах.
Известен миниатюрный полупроводниковый источник света, аналогичного назначения [1]. Этот источник света выполнен в виде монолитной гибридной интегральной схемы, состоящей из стандартного лампового цоколя, теплопроводной керамической подложки, спаянной с теплоотводящим основанием, с размещенными на ней излучающими кристаллами. Для центрального электрода цоколя в центре керамической подложки выполнено отверстие, а световыводящая линза имеет куполообразную форму и изготовлена из материала, содержащего рассеивающие излучение вещества. Монолитность конструкции данного источника делает его устойчивым к вибрационным и ударным нагрузкам, однако использование в качестве источников света светоизлучающих кристаллов спаянных с керамической подложкой усложняет технологию изготовления, увеличивает трудоемкость и удорожает изделие.
Полупроводниковый источник света (прототип) [2], состоит из лампового цоколя, светодиода, диэлектрической втулки, закрепленной на торце цоколя, балластного резистора, электрическая связь одного из электрических выводов светодиода с цоколем осуществляется через балластный резистор по его внутренней металлической поверхности, причем светодиод входит в цоколь до плоскости крепления полупроводникового излучающего элемента. Свободный внутренний объем цоколя заполнен теплопроводящей цокольной мастикой. К недостаткам этого источника света следует отнести отсутствие внутренней схемы стабилизации и сложность пайки балластного резистора к внутренней поверхности цоколя. Следствием этого является то, что яркость и надежность работы этого источника света по объективным причинам существенно зависит от возможных колебаний тока, протекающего через светодиоды. Кроме того, в данном варианте полупроводникового источника света возможно использовать только рамочный круглый светодиод с уже сформированной линзой диаметром 5 мм или 10 мм, что накладывает ограничения на диаметр цоколя.
Целью данного изобретения является уменьшение габаритных размеров полупроводниковых ламп с одновременным снижением трудоемкости изготовления и увеличением устойчивости к внешним воздействиям.
Для достижения поставленной цели предлагается конструкция полупроводникового источника света, представленная на фиг.1. Полупроводниковый источник света состоит из типового лампового цоколя 1, двусторонней печатной платы 2, на одной стороне которой размещен светодиод 4, а на другой электрическая схема из выпрямительного диодного моста 5 и стабилизатора тока 6. Один из электрических выводов схемы через полукруглое металлизированное отверстие 7 в печатной плате путем пайки соединен с внутренней поверхностью цоколя, а другой вывод электрической схемы через центральный металлический электрод с центральным электродом цоколя. Купол линзы 3 выполнен из рассеивающего свет материала. Монолитность конструкции данного источника делает его устойчивым к вибрационным и ударным нагрузкам.
На Фиг.2 приведена принципиальная электрическая схема заявляемого полупроводникового источника света. Здесь DA1 микросхема LM 317, R1 - ограничивающий резистор, DV1 - диодный мост VB6S, VD1 - светодиод с тремя кристаллами, соединенными последовательно.
Микросхемы LM 317 представляют собой регулируемые стабилизаторы напряжения с выходным напряжением 1,2-37 В при выходном токе до 1,5 А, они снабжены защитой от короткого замыкания, выходной ток не за висит от температуры кристалла, рабочий диапазон температур от минус 55 до 150°С.
В схеме, приведенной на Фиг.2, микросхема LM 317 в пластиковом корпусе ТО-220 выступает в качестве стабилизатора тока. При этом ток стабилизации ограничивается резистором R1, а значение тока определяется из выражения: I=1,25/R1 (0,8≤R1≤120 Ом). В случае последовательно соединенных кристаллов со значением тока 20 мА номинал резистора составляет 62 Ом. Рассеиваемая резистором электрическая мощность не превышает 30 мВт так, что может быть использован чип резистор размером 0805, рассеивающий мощность не менее 125 мВт.
Положительный результат достигается тем, что на периферии печатной платы сформировано полукруглое металлизированное отверстие, электрически соединенное с одним из выводов диодного моста, через которое происходит пайка этого вывода к внутренней поверхности цоколя.
Заявляемая конструкция оказалась более надежной, более простой в изготовлении, технологичной, а в условиях промышленного производства поддающейся автоматизации, что является существенным преимуществом перед прототипом.
Пример практического исполнения. Была изготовлена партия полупроводниковых источников света предлагаемой конструкции с использованием стандартных цоколей B9s/14 и Е10\13 диаметром 9 и 10 мм в количестве 100 шт. Светодиоды белого цвета свечения, содержащие три светоизлучающих кристалла, были припаяны к проводящим площадкам двусторонней печатной платы, таким образом, чтобы кристаллы были соединены последовательно. На противоположной стороне печатной платы припаивались стабилизатор тока LM 317, ограничивающий ток резистор и диодный мост MB6S. Площадка одного из выводов диодного моста была соединена с полукруглым металлизированным отверстием на периферии печатной платы, через которое осуществлялась пайка этого вывода к внутренней поверхности цоколя. Далее весь блок герметизировался эпоксидным компаундом с использованием специальной заливочной формы. В результате достигалась монолитность конструкции источника света и формировалась куполообразная линза диаметром И мм и высотой 10 мм. Рабочее напряжение полученных образцов составляло 28 В, рабочий ток был≤20 мА.
Экспериментальные образцы полупроводниковых источников света были обследованы в ФГУП «Производственное объединение «Новосибирский приборостроительный завод»» г.Новосибирск, где прошли полный цикл испытаний в составе комплекса 1П22. По заключению данного предприятия полупроводниковые источники света, изготовленные по данному предложению, удовлетворяют всем требованиям, предъявляемым к комплексу 1П22.
В рамках данного предложения вместо светодиода может быть использован гибридно-интегральный модуль из параллельно-последовательно соединенных излучающих кристаллов.
Поскольку предлагаемый источник света имеет стандартный ламповый цоколь, то в находящемся в эксплуатации оборудовании легко заменить применяемые лампы накаливания предлагаемыми источниками света, работает источник аналогично лампам накаливания.
Таким образом, предлагаемый источник света является надежным, простым в изготовлении и сборке, удобным в эксплуатации, долговечным.
Источники информации
1. Патент RU 95182, 24.02.2010
2. Патент RU 2231170,13.05.2002