СВЕТОДИОДНАЯ ОСВЕТИТЕЛЬНАЯ ЛАМПА

Область техники, к которой относится изобретение.
Изобретение относится к светотехнике, в частности к источникам оптического излучения - осветительным лампам на полупроводниковых светоизлучающих диодах.
Уровень техники.
Известно светосигнальное устройство (Патент РФ №2179280, F21S 8/00, 2002.02.10), которое содержит прозрачный корпус со светоизлучающими диодами (СД), внешние контакты подключения, прозрачный корпус выполнен перфорированным с установленными в перфорациях СД, а во внутренней полости корпуса установлена дополнительная трубчатой формы плата, снабженная зеркальной пленкой со светодиодами, расположенными в оптических промежутках между проекциями перфораций прозрачного корпуса.
Недостатками известного устройства являются: сложность конструкции, значительные габариты и пространственная неоднородность светового потока.
Известна лампа на светодиодах (Патент РФ №2179280, F21S 8/00, 2002.02.10), которая содержит центральный стержень и окружающие его группы светодиодов с токоведущими выводами, собранные на пластинах, выполненных в форме плоских многоугольных плат, часть которых установлена в меридиональных плоскостях, пересекающих центральный стержень, на части ориентированных в окружающее пространство сторон или ребер каждой платы смонтирован СД, оптическая ось которого перпендикулярна
указанной стороне или ребру, а токоведущие выводы располагаются на поверхности платы.
Недостатками известного устройства являются: сложность конструкции, сложная технология изготовления, значительные габариты и пространственная неоднородность формируемого светового потока.
Известна компактная лампа на светодиодах (Патент РФ №2245489, F21S 8/00, 2005.01.27), которая содержит несколько электроизоляционных плат, по периметру каждой из которых расположены светодиоды, при этом на одной или обеих ее сторонах осуществлена ориентация оптических осей источников света в меридиональных плоскостях всего активного пространства излучения света. На тыльной стороне нижней электроизоляционной печатной платы со светодиодами собраны элементы преобразователя питающей сети и электроизоляционная печатная плата установлена на держателе, сопряженном со стандартным цоколем типа Е 27.
Недостатками известного устройства являются: сложность конструкции, сложная технология изготовления, значительные габариты и пространственная неоднородность диаграммы направленности формируемого светового потока.
Известна светодиодная лампа (Заявка PCT/KROO/01393, Н01L 33/00), содержащая плоскую подложку с размещенными на ней светодиодами и разводкой их электрических контактов размещенную в литой корпус из прозрачного материала, и электрические проводники, соединенные с разводкой электрических контактов, выполняющие роль радиаторов.
Недостатками известного устройства являются: сложная технология изготовления, спектральная и пространственная неоднородность формируемого
светового потока за счет растрескивания корпуса в результате теплового воздействия, а также недостаточный теплоотвод от светодиодов и их быстрая деградация в результате повышения внутреннего напряжения, возникающего при тепловом расширении.
Сущность технического решения.
Техническим результатом, на достижение которого направлено техническое решение, является упрощение технологии изготовления устройства, формирование равномерного распределения излучения в полный телесный угол в заданном спектральном диапазоне, преимущественно в видимом диапазоне, и замедление деградации светодиодов.
Технический результат достигается тем, что светодиодная осветительная лампа содержит корпус из прозрачного материала в котором размещены не менее двух светоизлучающих полупроводниковых кристаллов, выполненных в форме прямоугольного параллелепипеда, с их электрическими контактами, установленных на основании, в корпусе выполнена полость, заполненная светопроводящей средой, в которой размещены светодиоды, установленные на основании, полость соединена с окружающей средой отверстием, в котором зафиксировано основание, минимальные расстояния от каждой точки поверхности полости до поверхности ближайшего к этой точке светоизлучающего полупроводникового кристалла равны друг другу, а общий световой поток кристаллов излучается в полный телесный угол. При этом светопроводящая среда может являться эластичным веществом
Перечень иллюстраций.
На фиг.1 представлен вид светодиодной осветительной лампы спереди.
На фиг.2 представлен разрез светодиодной осветительной лампы.
Пример выполнения осветительной лампы.
2
Светодиодная осветительная лампа (фиг.1, 2) содержит корпус 1 с полостью 2, расположенной преимущественно в центральной его части. Полость 2 соединена отверстием 3 с окружающей средой и предназначена для установки и фиксации основания 4 с расположенными на нем светоизлучающими полупроводниковыми кристаллами 5 с их электрическими контактами 10 в корпусе 1 и заполнения полости 2 светопроводящей средой 6. Полость 2 выполнена в такой форме, которая обеспечивает равномерное распределение светопроводящей среды 6 вокруг поверхностей кристаллов 5. Эта форма определяется путем расчета удаления от точек поверхности полости 2 до ближайших точек ближайших кристаллов 5. Такое распределение светопроводящей среды 6, которая может содержать светорассеивающие частицы 7, например, SiO, позволяет сформировать практически равномерную диаграмму излучения светодиодов. Включение в светопроводящую среду частиц люминофора позволит формировать заданный спектр светового потока лампы.
Корпус 1 с полостью 2 и отверстием 3 может быть выполнен из любого прозрачного материала, поддающегося формовке (литье, штамповка). Корпус 1 может быть монолитным или собран из составных частей. Отверстие 3 может быть выполнено таким образом, что его периферийные части 12 могут служить направляющими для основания 4 и обеспечивать его осевую ориентацию, а упоры 13 обеспечивают позиционирование кристаллов 5 в полости 2 (фиг.1). Вдоль продольной оси отверстие 3 выполняется
с таким сечением, которое позволяет ввести в корпус 1 кристаллы 5 расположенные на основании 4.
В случае выполнения светопроводящей среды 6 эластичной, она может снимать внутреннее напряжение кристаллов 5, возникающее при тепловом расширении, за счет собственного расширения и изменения границ своего расположения в отверстии 3.
Основание 4, преимущественно плоское, может быть выполнено из теплопроводного материала, например, из металла, покрытого электроизолирующим материалом 8, выполнять роль радиатора. На электроизолирующем слое 8 формируется топология разводки 9 электрических контактов кристаллов 5. Кристаллы 5 могут быть закреплены на соседних или/и противоположных сторонах основания 4. Один или несколько электрических контактов 10 кристаллов 5 могут быть выполнены, например, из металлической проволоки, например, золотой, припаянной одним концом к разводке, а другим к поверхности кристалла 5. Места пайки могут быть укреплены обволакивающими каплями электропроводного клея 11. Один или несколько электрических контактов кристаллов 5 могут быть выполнены путем посадки кристалла на электропроводный теплопроводный клей 11 в соответствующем месте разводки.
В случае выполнения основания 4 из металла оно может выполнять роль одного из электрических контактов, а кристаллы 5 могут быть закреплены непосредственно на сторонах основания 4 путем посадки кристаллов на теплопроводный клей.
Корпус 1, может быть выполнен в любой форме, однако преимущественно таким образом, что его поверхность выполняет роль концентрирующей линзы или составные элементы поверхности формируют группу не менее чем из двух концентрирующих линз, а светодиоды располагаются вблизи фокуса линзы или линз или с наименьшим возможным удалением
от него. Преимущественно корпус 1 выполняется со сферической поверхностью.
Включение в состав светопроводящей среды 6 частиц люминофора, позволяет преобразовать поток излучения кристаллов 5, например, из ультрафиолетовой или синей части спектра в область белого света.
В одном из вариантов изготовления светодиодной осветительной лампы кристаллы могут находиться в тепловом контакте с охлаждающим элементом. Охлаждающим элемент может быть выполнен, например, с использованием эффекта Пельтье.
Соединение лампы с источником электроэнергии может осуществляться через стандартный цоколь, выбор которого зависит от конкретного предназначения лампы.
Выбор габаритов и формы корпуса также зависит от конкретного предназначения лампы и ограничен минимальными габаритами, обусловленными размерами кристаллов, основания и, в одном из вариантов изготовления, охлаждающего элемента.
Сборка светодиодной осветительной лампы осуществляется следующим образом. Основание 4 с предварительно закрепленными на нем светоизлучающими полупроводниковыми кристаллами 5 размещается в и фиксируется в заданном положении в корпусе 1. Размещение основания 4 в заданной позиции может быть обеспечено направляющими 12 отверстия 3 и упорами 13 выполненными в них. В случае более простой конфигурации основания 4 и отверстия 3 размещение основания 4 в заданной позиции может быть обеспечено установочным инструментом. Фиксация основания может быть обеспечена с помощью клея, пайки или других жестких соединений, или за счет плотного соприкосновения поверхностей основания 4 и отверстия 3. Заполнение полости 2 светопроводящей средой 6
может быть осуществлено как до размещения в ней основания с кристаллами, так и после. Затем, случае необходимости, производится полимеризация светопроводящей среды 6 и просушка клея.
Светодиодная осветительная лампа работает следующим образом.
2
2
При пропускании прямого тока через светоизлучающие полупроводниковые кристаллы в них инжектируются неравновновесные носители, которые рекомбинируют с выделением фотонов видимого спектра излучения. Излучение кристаллов проходит сквозь светопроводящую среду, что является первым этапом формирования диаграммы направленности излучения светодиодной осветительной лампы. Наличие равномерно распределенных рассеивающих излучение частиц в светопроводящей среде (SiO или SiO + люминофор) позволяет формировать равномерную диаграмму излучения в заданном диапазоне длин волн. После прохождения излучения сквозь корпус формируется окончательная диаграмма направленности излучения светодиодной осветительной лампы полный телесный угол.