СВЕТОДИОДНАЯ ЛАМПА
LED LAMP

Изобретение относится к области светотехники, в частности к светодиодным лампам с круговым обзорным освещением, и может найти применение для освещения бытовых и промышленных помещений.
В последнее время как для закрытых помещений, так и для уличного освещения широкое распространение получили светодиодные лампы, обладающие высокой светоотдачей и малым электропотреблением. Благодаря нетепловой природе светодиодов они обуславливают высокий срок службы, низкое питающее напряжение, гарантируют высокий уровень безопасности.
Известен светильник светодиодный, содержащий соединенный со стандартным цоколем корпус, выполненный в форме правильного четырехгранника, на гранях которого размещены по высоте светодиоды с круговым обзорным освещением, соединенные с блоком питания, при этом корпус размещен в защитном, оптически прозрачном колпаке. В нижней и верхней частях корпуса выполнены отверстия с подсоединенными трубками, пропущенными через цоколь и купол плафона, для охлаждения светодиодов и других элементов устройства (RU, п.82081).
Недостатками данного светильника является ненадежность конструкции лампы, а также система охлаждения, выполненная в виде отверстий в нижней и верхней частях корпуса с подсоединенными трубками, пропущенными через цоколь и купол плафона, которая не достаточно эффективна для отвода тепла от светодиодов, что не позволяет использовать светодиоды большой мощности.
Во всех известных в настоящее время типах светодиодных ламп используется тепловая модель, включающая теплоотвод от светодиода на радиатор и естественную (без использования принудительного обдува) конвекционную теплопередачу от радиатора в окружающую среду. А как показала практика, наиболее эффективная система охлаждения для светодиодных ламп - это в виде оребренных внутренних и наружных поверхностей корпуса.
Известна светодиодная лампа, содержащая печатную плату со светодиодами, полый цилиндрический корпус с источником питания для светодиодов, радиатор с наружными радиально-продольными ребрами, в торцовой части которого установлена печатная плата со светодиодами, и контактную систему, связывающую через электронный блок питания источник внешнего напряжения с печатной платой со светодиодами (RU, п.80285).
Основным недостатком данной конструкции лампы является недостаточный теплоотвод от источника питания светодиодов, поскольку в области радиатора находится только печатная плата со светодиодами. Источник же питания светодиодов, размещенный в корпусе, находится вне действия охлаждающего радиатора. К недостаткам данной лампы относится и малоэффективная конвекционная система охлаждения корпуса, осуществляемая только через наружное оребрение радиатора.
Известна светодиодная лампа, содержащая соединенный со стандартным цоколем корпус-радиатор с наружными и внутренними ребрами, на котором в торцовой части установлена печатная плата со светодиодами, соединенными с блоком питания, при этом корпус-радиатор выполнен в виде стакана с радиально продольными ребрами на внешней поверхности и с кольцеобразными горизонтальными пластинами - на внутренней (RU, п.102746).
Недостаток данной лампы - недостаточный теплоотвод от светодиода на радиатор, поскольку теплоотвод от светодиода на радиатор осуществляется в основном через наружное продольное оребрение радиатора. Горизонтальное внутреннее оребрение в виде горизонтальных кольцеобразных пластин с незначительным образованием дополнительных конвекционных потоков и их скоростного режима, играющим незначительную роль для отвода тепла от светодиодов, а также перпендикулярное взаиморасположение наружного оребрения и светодиодов, при котором поверхность наружного оребрения не в полную силу отводит тепло от светодиодов, не дают должного эффекта охлаждения светодиодов, и как следствие - исключают возможность использования мощных светодиодов.
В качестве прототипа принята светодиодная лампа, содержащая корпус-радиатор с продольными наружными и внутренними элементами охлаждения, образующими транспортные каналы различной формы для прохождения конвекционных потоков воздуха, торцовую крышку, перфорированную как с торцовой, так и с боковых сторон, и светодиоды, соединенные с блоком питания, при этом светодиоды размещены на торцовой горизонтальной плоскости корпуса-радиатора (RU, п.2418345).
Теплоотвод от светодиодов на радиатор в данной лампе осуществляется посредством продольных наружных и внутренних элементов охлаждения, а также наружного торцового теплоотвода через боковые и торцовые отверстия перфорированной крышки. Однако при наличии, казалось бы, достаточного количества теплоотводящих элементов охлаждение светодиодов недостаточно эффективно, поскольку расположение наружных и внутренних элементов охлаждения перпендикулярно торцовой горизонтальной плоскости корпуса-радиатора, на которой расположены светодиоды. При таком взаиморасположении теплоотводящих элементов и светодиодов поверхности теплоотводящих элементов не в полную силу воспринимают тепло от светодиодов, снижая таким образом эффективность охлаждения светодиодов.
Основными общими недостатками вышеперечисленных аналогов (2, 3, 4) являются: ненадежная и неэффективная система охлаждения светодиодов по причине перпендикулярного взаиморасположении теплоотводящих элементов и светодиодов, так как при этом поверхности теплоотводящих элементов не в полную силу воспринимают тепло от светодиодов, снижая, таким образом, эффективность охлаждения лампы в целом, и как следствие - исключает возможность использования светодиодов большой мощности.
Техническим результатом заявленного технического решения является создание светодиодной лампы с круговым обзорным освещением с эффективной системой охлаждения светодиодов и надежной в конструктивном выполнении.
Технический результат достигается тем, что светодиодная лампа содержит корпус-радиатор с продольными наружными и внутренними элементами охлаждения, образующими транспортные каналы для прохождения конвекционных потоков воздуха, плату со светодиодами, соединенными с блоком питания, при этом корпус-радиатор выполнен в виде шестигранника из трех, одинакового размера, больших граней с внутренними элементами охлаждения, расположенных через 120°, и расположенных между большими гранями трех малых граней, выполненных с наружными элементами охлаждения, при этом на наружных плоскостях больших граней, соединенных между собой посредством трех внутренних центральных элементов охлаждения, выполнены как одно целое и за одно целое с большими гранями установочные элементы для светодиодов и рассеивателей, а в нижней части корпуса размещены три разрезных кольцеобразных элемента, выполненных за одно целое с корпусом-радиатором, кроме того с торцовых сторон корпуса-радиатора установлены две торцовые крышки со сквозными отверстиями, одна из которых через соединительное кольцо соединяет корпус-радиатор с блоком питания.
Кроме того, количество вертикально установленных светодиодов на каждой большой грани шестигранника составляет от трех до шести штук.
Кроме того, три внутренних центральных элемента, соединяющие большие грани шестигранника, выполнены сходящимися в центре корпуса-радиатора.
Кроме того, продольные и наружные и внутренние элементы охлаждения выполнены длиной, равной длине корпуса. Кроме того, три разрезных кольцеобразных элемента выполнены за одно целое с корпусом-радиатором.
Эффективное охлаждение светодиодов и других тепловыделяющих элементов, а также надежность конструкции лампы достигается за счет рационального конструктивного выполнения корпуса-радиатора с продольными наружными и внутренними элементами охлаждения, образующими корпус-радиатор лампы, а также транспортные каналы различной формы для прохождения конвекционных потоков воздуха. Такая конструкция корпуса-радиатора обеспечивает достаточно необходимую поверхность для отвода тепла от светодиодов, а также позволяет установить светодиоды практически на элементы охлаждения, а транспортные каналы обеспечивают свободную и бесперебойную естественную конвекционную теплопередачу от теплоотводящих элементов корпуса-радиатора в окружающую среду.
Усиливают эффективность охлаждения корпуса-радиатора и сквозные отверстия торцовых крышек. Достаточно эффективно охлаждение и других тепловыделяющих элементов, как охлаждение блока питания для светодиодов, охлаждение которых осуществляется через сквозные отверстия одной из торцовых крышек, являющейся промежуточным элементом между корпусом радиатором и блоком питания.
Эффективное охлаждение всех тепловыделяющих элементов лампы позволяет использовать мощные светодиоды с мощностью 1 вт и более, а их вертикальное размещение в количестве от 3 до 6 штук на каждой из граней, расположенных через 120°, обеспечивает круговое обзорное освещение. Расположение в нижней части корпуса 3-х разрезных, кольцеобразных элементов, изолирующих пластмассовый элемент цоколя от металлической поверхности держателя цоколя, способствует повышению надежности конструкции лампы, так как предохраняет блок питания от замыкания и перегрева. Повышению надежности, а именно исключению деформации конструкции лампы, способствуют и жестко соединенные между собой большие грани посредством трех центральных элементов охлаждения.
Сущность технического решения дополнительно поясняется чертежами.
На фиг.1 - общий вид лампы в аксонометрии в разобранном виде во взаимосвязанной последовательности составляющих элементов.
На фиг.2 - общий вид светодиодной лампы.
На фиг.3 - горизонтальный разрез корпуса-радиатора.
Светодиодная лампа состоит из корпуса-радиатора 1 с верхней 2 и нижней 3 торцовыми крышками со сквозными, круглыми или продольными, отверстиями (Фиг.1, 2). Корпус-радиатор закреплен с помощью винтов 4 на нижней торцовой крышке 3, которая в свою очередь соединена через резьбовое соединение кольца 5 с держателем 6 цоколя 7. В держателе 6 установлен блок питания со стабилизатором тока (на фигуре не показан). Цоколь 7 накручивается на пластиковый корпус держателя 6 и обжимается на станке. На передвижной пластине 8 корпуса-радиатора 1 крепятся светодиоды 9 на платах 10 с радиальным расположением с углом 120°, что делает характеристику лампы с освещением 360°. Светодиоды закрываются светорассеивателями 11 из поликорбаната. На места установки светодиодов 9 наносится теплопроводящая паста 12 для улучшения тепла от светодиодов
Основным элементом светодиодной ламы является корпус-радиатор, изготовленный из теплопроводящего материала алюминия, конструкция которого выполнена методом протяжки в виде продольных наружных и внутренних ребер, равных длине корпуса-радиатора.
Корпус-радиатор 1 (фиг.3) выполнен в виде шестигранника из трех, одинакового размера, больших граней 13, расположенных через 120° и снабженных внутренними элементами охлаждения 14, и трех малых граней 15, выполненных с наружными элементами охлаждения 16 и расположенных между большими гранями 13. На наружных плоскостях больших граней 13 шестигранника выполнены, как одно целое и за одно целое с большими гранями 13, установочные элементы 17 для светодиодов 9 и светорассеивателей 11. Количество светодиодов на каждой большой грани 13 составляет от трех до шести штук. При этом большие грани 13 с внутренними продольными элементами охлаждения 14, 18 и малые грани 15, равные длине корпуса-радиатора, образуют транспортные каналы 19 для прохождения конвекционных потоков воздуха. Большие грани 13 шестигранника жестко соединены между собой посредством внутренних центральных 18, сходящихся в центре корпуса-радиатора, элементов охлаждения. В нижней части корпуса-радиатора размещены три разрезных кольцеобразных элемента 20, составляющих как одно целое с корпусом-радиатором, для изоляции пластмассового элемента цоколя 7 от металлической поверхности держателя 6 цоколя.
Кроме того, конструкция корпуса-радиатора позволяет при незначительных изменениях производственного процесса, а именно, при использовании одной и той же технологической оснастки, изготавливать различные по мощности лампы, изменяя лишь длину ламы и количество светодиодов.
Светодиодная лампа работает следующим образом.
При подключении лампы в сеть переменное напряжение подается в блок питания, где преобразуется в стабилизированное напряжение, которое подается на светодиоды 9, размещенные на плате 10. Световой поток светодиодов проходит через светорассеиватель 11, благодаря чему обеспечивается равномерная диаграмма направленности светового потока. В процессе работы происходит нагрев светодиодов 9, от которых тепло передается через плату 10, слой теплопроводящей пасты 12 и далее на теплоотводящие элементы 14, 16, 18, корпуса-радиатора 1, а затем через транспортные каналы 19 посредством конвекции рассеивается в окружающую среду.
Простая, надежная и рациональная конструкция заявляемой лампы обеспечивает достаточно необходимую поверхность для теплоотвода от светодиодов, а также свободную и бесперебойную естественную конвекционную теплопередачу от теплоотводящих элементов корпуса-радиатора в окружающую среду и как следствие - возможность использования мощных светодиодов.
Максимально возможная площадь заявляемой лампы около 100 кв. см на 1 ватт светодиодной мощности, потребляемая мощность от 10 до 20 ватт с напряжением питающей сети 220 вольт 50 Гц и возможность установки мощных светодиодов со световым потоком более 90 люменов на один ватт потребляемой мощности.