ОСВЕТИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО С ОБРАТНОКОНУСНЫМ ТЕПЛООТВОДОМ
ILLUMINATION DEVICE WITH INVERTED-CONE HEAT REMOVAL

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ (ЗАЯВКИ)
[0001] Приоритет данной заявки заявляется по дате подачи заявки на патент США №12/794559, поданной 4 июня 2010 года. Фактически содержание указанной заявки полностью включено в данный документ посредством ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0002] Данное изобретение относится к твердотельным осветительным устройствам и связанным с ними теплопередающим конструкциям.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0003] Светоизлучающие диоды (светодиоды) представляют собой твердотельные устройства, которые преобразуют электрическую энергию в световое излучение и обычно содержат один или более активных слоев полупроводникового материала, расположенного между легированными слоями, имеющими противоположный тип электропроводности. При приложении электрического смещения к легированным слоям дырки и электроны внедряются в один или более активных слоев, где они рекомбинируют с обеспечением испускания светового излучения указанным устройством. Лазерные диоды представляют собой твердотельные излучатели с аналогичными принципами работы.
[0004] Твердотельные источники светового излучения могут использоваться для получения цветного (например не белого) или белого светодиодного излучения (например воспринимаемого как белый или почти белый свет). Твердотельные излучатели белого свечения были разработаны как потенциальные заменители ламп накаливания белого света. Типичный пример светодиодной лампы белого свечения содержит корпус светодиодного кристалла голубого свечения (например, изготовленного из InGaN и/или GaN), покрытый фосфором (обычно YAG:Ce или BOSE), который поглощает по меньшей мере часть синего света и обеспечивает вторичное излучение желтого света, при этом смешанные излучения желтого и синего цветов дают свет, который по существу воспринимается как белый или почти белый. Если смешанные желтое и синее излучения воспринимаются как желтый или зеленый свет, он может быть назван «желтый со сдвигом к синему» (BSY) или «зеленый со сдвигом к синему» (BSG). Для усиления теплого колорита белого света может быть добавлен выходной сигнал красного спектра, полученный от твердотельного излучателя или люминофорного материала (например фосфора). Используемое к качестве альтернативы светодиодам белого свечения на основе фосфора комбинированное излучение твердотельных излучателей красного, синего и зеленого свечения и/или люминофоров также может по существу восприниматься как белое или почти белое. Другой подход к получению белого света заключается в возбуждении фосфора или красителей различных цветов при помощи светодиодного источника фиолетового или ультрафиолетового излучения. Твердотельное осветительное устройство может содержать, например, по меньшей мере один органический или неорганический светодиод и/или лазер.
[0005] Многие современные области применения осветительных приборов требуют использования твердотельных излучателей высокой мощности для обеспечения заданного уровня яркости. Мощные светодиоды могут потреблять большие токи с образованием, таким образом, значительного количество тепла, которое необходимо рассеять. Как правило, в тепловом контакте со светодиодами высокой интенсивности выполнены теплорассеивающие элементы, например теплоотводы, что обусловлено необходимостью предотвращения работы светодиода в условиях чрезмерно высокой температуры перехода для повышения надежности и продления срока службы светодиода. В качестве материала для теплоотводов, имеющих большой размер и/или подвергающихся воздействию окружающей среды, часто используют алюминий в силу его невысокой стоимости, устойчивости к коррозии и сравнительной простоты обработки. Алюминиевые теплоотводы для твердотельных осветительных устройств обычно изготавливают с приданием им различных форм путем отливки, экструзии и/или процессов механической обработки. Кроме того, в корпусах твердотельных излучателей, установленных на рамке с выводами, применяются работающие в масштабах кристалла теплоотводы, обычно расположенные вдоль единой неизлучающей (например нижней) поверхности корпуса с обеспечением тепловой проводимости к поверхности, на которой установлен указанный корпус. Такие работающие в масштабах кристалла теплоотводы обычно применяются в качестве промежуточных распределителей тепла, обеспечивающих отвод тепла к другим теплорассеивающим конструкциям, работающим в масштабе устройства, например к теплоотводам, выполненным путем отливки или механической обработки. Работающие в масштабах кристалла теплоотводы могут иметь по меньшей мере части, заключенные в облицовочный литой материал, в отличие от работающих в масштабах устройства теплоотводов, которые, как правило, не имеют частей, заключенных в облицовочный литой материал.
[0006] В качестве материала для теплоотводов твердотельных осветительных устройств, имеющих большой размер и/или подвергающихся воздействию окружающей среды, часто используется алюминий, которому может быть придана различная форма путем отливки, экструзии и/или процессов механической обработки.
[0007] Существует необходимость в создании светодиодной лампы, способной заменить лампу накаливания без ущерба для показателей светоотдачи, однако различные ограничения препятствуют практической реализации светодиодных ламп в широком масштабе. В случае обычной светодиодной лампы с большой светоотдачей по меньшей мере часть теплоотвода расположена между цоколем и колбой (или плафоном) лампы, при этом указанная колба или плафон обычно служит для защиты светодиода и рассеивания испускаемого им света. Теплоотвод, размер которого достаточен для обеспечения надлежащего рассеивания тепла, выделенного светодиодом (светодиодами), к сожалению, создает препятствие световому потоку вблизи цоколя лампы. Примеры твердотельных осветительных устройств, в которых применяются теплоотводы, расположенные между плафонной и цокольной частями, изображены на фиг.6 и 7А-7В.
[0008] На фиг.6 изображена первая обычная светодиодная лампа 550, которая содержит цоколь 563, имеющий соответствующий нижний контакт 565 и боковой (резьбовой) контакт 566 для сопряжения с электрическим разъемом, колбу или плафон 580, ограничивающий внутренний объем, в котором расположен по меньшей мере один светодиод, и теплоотвод 590, проходящий между плафоном 580 и цокольной частью 563 и имеющий ребра 594. Верхняя граница 591 теплоотвода 590 образует линейную границу, перпендикулярную центральной вертикальной оси, проходящей через лампу 550, а нижняя граница 592 теплоотвода расположена смежно с цокольной частью 563. Самое широкое место теплоотвода 590 проходит вдоль его верхней границы 591, при этом ширина или боковой размер теплоотвода 590 непрерывно уменьшается в направлении от верхней границы 591 к нижней границе. Вблизи верхней границы 591 теплоотвода 590 расположена нижняя граница 581 плафона 580. Характерные излучения от обычной светодиодной лампы, выполненной в соответствии с фиг.6, проходят в пределах полного угла, составляющего примерно 135°, но обязательно меньшего чем 180° (что эквивалентно излучениям в половинном угле, составляющем примерно 67,5°, но обязательно меньшем чем 90°), поскольку теплоотвод 590 создает препятствие для прямых излучений ниже его горизонтальной верхней границы 591. В данном контексте понятие излучений в половинном угле относится к углу, образованному между (а) центральной вертикальной осью, проходящей через лампу, и (б) самым нижним неотраженным лучом, передаваемым по меньшей мере одним светодиодом за пределы бокового края лампы.
[0009] В случае, когда светодиодная лампа 550, изображенная на фиг.6, установлена в настольном светильнике в ориентации, обращенной вверх, получаемая низкая интенсивность светового излучения в области, расположенной под лампой, и возникающие тени являются неприемлемыми для многих пользователей.
[0010] На фиг.7А-7В изображена светодиодная лампа 550 в соответствии со второй типовой конструкцией (заявленная как новая светодиодная лампа GE Energy Smart  мощностью 9 Вт, но еще не поступившая в продажу), которая содержит цокольную часть 663 с соответствующим нижним контактом 665 и боковым (резьбовым) контактом 666 для сопряжения с электрическим разъемом, колбу или плафон 680, ограничивающий внутренний объем, в котором расположен по меньшей мере один светодиод, и теплоотвод 590, проходящий между плафоном 580 и цокольной частью 563 и дополнительно имеющий ребра 694 (например, семь ребер), которые проходят в направлении вверх вдоль наружных поверхностей колбы или плафона 680. Верхняя граница 691 ребер 694 расположена достаточно высоко над нижней границей 681 колбы или плафона 680, при этом самая широкая часть теплоотвода 690 расположена у нижней границы 681 колбы или плафона 680 или вблизи нее. Ребра 694 имеют светлую окраску (то есть выполнены белыми) для обеспечения отражения света. Несмотря на то, что мощности излучения в половинном угле для лампы 650 могут превышать данные значения для лампы 550, изображенной на фиг.6, ребра 694 теплоотвода служат препятствием для части светового излучения, испускаемого по меньшим мере одним светодиодом, расположенным в колбе или плафоне 680.
[0011] Существует необходимость в повышении светоотдачи вблизи цоколя светодиодной лампы. Кроме того, существует дополнительная необходимость в обеспечении такой повышенной светоотдачи без блокирования излучения светодиодной лампы в боковых направлениях.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0012] Данное изобретение относится к различным вариантам выполнения твердотельных осветительных устройств, содержащих теплоотводы, имеющие части, ширина которых увеличивается вдоль направления, проходящего от твердотельных излучателей к цокольным концам осветительных устройств, для обеспечения уменьшения блокирования светового излучения, испускаемого твердотельными осветительными устройствами, и увеличения лучеиспускания в половинном угле.
[0013] Согласно одному аспекту изобретение относится к твердотельному осветительному устройству, имеющему цокольный конец, по меньшей мере один твердотельный излучатель и теплоотвод, расположенный между цокольным концом и указанным по меньшей мере одним твердотельным излучателем и предназначенный для рассеивания тепла, образованного указанным по меньшей мере одним твердотельным излучателем, причем теплоотвод имеет первый конец, расположенный вблизи цокольного конца, и первую ширину у указанного первого конца, а также второй конец, расположенный между цокольным концом и указанным по меньшей мере одним твердотельным излучателем, и вторую ширину у указанного второго конца, при этом по меньшей мере часть теплоотвода, расположенная между первым и вторым концами, имеет третью ширину, которая превышает указанную вторую ширину.
[0014] Согласно другому аспекту изобретение относится к твердотельному осветительному устройству, имеющему цокольный конец, по меньшей мере один твердотельный излучатель и теплоотвод, расположенный между цоколем и указанным по меньшей мере одним твердотельным излучателем и предназначенный для рассеивания тепла, образованного указанным по меньшей мере одним твердотельным излучателем, причем осветительное устройство имеет по существу центральную ось, проходящую в направлении между цокольным концом и областью установки излучателя, в которой установлен указанный по меньшей мере один твердотельный излучатель, при этом теплоотвод выполнен с возможностью беспрепятственного пропускания светового излучения, создаваемого указанным по меньшей мере одним твердотельным излучателем, в пределах каждого половинного угла испускания, превышающего 90° и отсчитываемого относительно центральной оси по всему боковому периметру твердотельного осветительного устройства.
[0015] Согласно еще одному аспекту изобретение относится к теплоотводу, который предназначен для применения с твердотельным осветительным устройством, имеющим цокольный конец и по меньшей мере один твердотельный излучатель, и имеет первый конец, предназначенный для размещения вблизи цокольного конца осветительного устройства и имеющий первую ширину, и второй конец, предназначенный для размещения между первым концом и указанным по меньшей мере одним твердотельным излучателем осветительного устройства и имеющий вторую ширину, при этом по меньшей мере часть теплоотвода, расположенная между первым и вторым концами, имеет третью ширину, которая превышает указанную вторую ширину.
[0016] Согласно другому аспекту любые из вышеперечисленных аспектов и/или других особенностей и вариантов выполнения, описанных в данном документе, могут комбинироваться для получения дополнительного преимущества.
[0017] Другие аспекты, особенности и варианты выполнения изобретения станут более понятны из нижеприведенного описания и прилагаемой формулы изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0018] Фиг.1 изображает схематический вид сбоку первой светодиодной лампы с обратноконусным теплоотводом, по меньшей мере часть которого имеет ширину, увеличивающуюся в направлении, проходящем от твердотельного излучателя к цокольному концу, в соответствии с одним вариантом выполнения данного изобретения.
[0019] Фиг.2 изображает схематический вид в аксонометрии второй светодиодной лампы с обратноконусным теплоотводом, по меньшей мере часть которого имеет ширину, увеличивающуюся в направлении, проходящем от твердотельного излучателя к цокольному концу, в соответствии с другим вариантом выполнения данного изобретения, при этом пунктиром показан наружный контур лампы А19 (согласно стандарту ANSI. С.78.20-2003).
[0020] Фиг.3 изображает схематический вид сбоку третьей светодиодной лампы с обратноконусным теплоотводом спиральной формы, по меньшей мере часть которого имеет ширину, увеличивающуюся в направлении, проходящем от твердотельного излучателя к цокольному концу, в соответствии с другим вариантом выполнения данного изобретения.
[0021] Фиг.4 изображает схематический вид в аксонометрии четвертой светодиодной лампы с обратноконусным теплоотводом, который имеет ребра, выполненные в виде выступающих штырей или стержней, при этом по меньшей мере часть теплоотвода имеет ширину, увеличивающуюся в направлении, проходящем от твердотельного излучателя к цокольному концу, в соответствии с другим вариантом выполнения данного изобретения.
[0022] Фиг.5 изображает схематический разрез пятой светодиодной лампы с обратноконусным теплоотводом, который имеет ребра, расположенные перпендикулярно центральной тепловой трубке, при этом по меньшей мере часть теплоотвода имеет ширину, увеличивающуюся в направлении, проходящем от твердотельного излучателя к цокольному концу, в соответствии с другим вариантом выполнения данного изобретения.
[0023] Фиг.6 изображает вид в аксонометрии первой обычной светодиодной лампы, известной из уровня техники и содержащей теплоотвод с ребрами, расположенными между колбой или плафоном и цокольной частью лампы.
[0024] Фиг.7 изображает вид сбоку второй обычной светодиодной лампы, имеющей известную конструкцию и содержащую теплоотвод, который имеет ребра, проходящие между колбой или плафоном и цокольной частью, и дополнительно имеет ребра, проходящие в направлении вверх вдоль наружных поверхностей колбы или плафона.
[0025] Фиг.8 изображает выкопировку из стандарта ANSI. С.78.20-2003, показывающую наружные размеры (в миллиметрах) для лампы А19 в соответствии с данным стандартом.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0026] Ниже приведено более подробное описание данного изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых изображены варианты выполнения изобретения. Однако данное изобретение может быть реализовано в различных видах и не должно считаться ограниченным рассмотренными в данном документе конкретными вариантами выполнения. Напротив, данные варианты выполнения приведены для того, чтобы указать специалистам объем изобретения. Приведенные на чертежах габариты и относительные размеры слоев и областей могут быть представлены в увеличенном виде для ясности.
[0027] Если не указано иное, следует считать, что используемые в данном документе выражения (в том числе технические и научные термины) имеют значение, общепринятое в области техники, к которой относится данное изобретение. Кроме того, следует понимать, что используемые в данном документе выражения должны иметь значение, соответствующее их значению в контексте данного описания и соответствующей области техники, и не должны толковаться в идеализированном или слишком формальном смысле, если это ясно не указано в данном документе.
[0028] Если конкретно не указано на отсутствие одного или более элементов, то используемые в данном документе выражения «содержащий», «включающий» и «имеющий» следует истолковывать как неограничивающие выражения, которые не исключают наличия одного или более элементов.
[0029] Применяемые в данном документе выражения «твердотельный световой излучатель» или «твердотельное светоизлучающее устройство» могут охватывать светоизлучающий диод, лазерный диод и/или другое полупроводниковое устройство, которое имеет один или более полупроводниковых слоев. При приложении рабочего тока и напряжения к твердотельному световому излучателю указанный излучатель генерирует стационарную тепловую нагрузку. Понятно, что данная тепловая нагрузка, а также рабочий ток и напряжение соответствуют работе твердотельного излучателя на уровне, который обеспечивает максимальное выходное излучение в течение соответствующего длительного срока эксплуатации (предпочтительно, по меньшей мере в течение примерно 5000 часов, более предпочтительно, по меньшей мере примерно 10000 часов, еще более предпочтительно, по меньшей мере примерно 20000 часов).
[0030] Твердотельные световые излучатели могут применяться по отдельности или в комбинациях, при желании совместно с одним или более люминесцентными материалами (например фосфорами, сцинтилляторами, люминофорными красителями) и/или фильтрами для получения излучения необходимых воспринимаемых цветовых оттенков (включая сочетания цветов, которые могут восприниматься как белый цвет). Введение люминесцентых материалов (также называемых «люминофорными») в светодиодные устройства может быть выполнено путем добавления указанных материалов в герметизирующие вещества, путем добавления их в линзы либо путем их нанесения непосредственно на светодиоды. В данные герметизирующие вещества быть введены и другие материалы, такие как диспергирующие агенты и/или материалы для согласования показателей преломления.
[0031] Применяемое в данном документе выражение «теплоотвод, работающий в масштабе устройства», относится к теплоотводу, предназначенному для рассеивания во внешнюю среду тепла, соответствующего по существу всей стационарной тепловой нагрузке, от по меньшей мере одного твердотельного светового излучателя, работающего в масштабе кристалла, при этом минимальный габаритный размер теплоотвода, работающего в масштабе устройства (например высота, ширина, диаметр), составляет около 5 см или более, предпочтительнее, около 10 см или более.
[0032] Применяемое в данном документе выражение «теплоотвод, работающий в масштабе кристалла», относится к теплоотводу, имеющему меньший размер и/или отличающемуся меньшей способностью рассеивания тепла по сравнению с теплоотводом, работающим в масштабе устройства. Осветительное устройство может содержать один или более теплоотводов, работающих в масштабе кристалла, а также теплоотвод, работающий в масштабе устройства.
[0033] Данное изобретение в различных аспектах относится к твердотельным осветительным устройствам, которые содержат теплоотводы, работающие в масштабе устройства и предназначенные для уменьшения блокирования светового излучения, испускаемого по меньшей мере одним твердотельным излучателем. В обычных лампах накаливания, выполненных с твердотельным излучателем, применяются теплоотводы, имеющие наибольшую ширину вблизи твердотельного излучателя, причем ширина теплоотвода уменьшается вдоль направления, проходящего от твердотельного излучателя к цокольному концу лампы. В отличие от указанной обычной практики, устройства в соответствии с данным изобретением содержат теплоотводы, имеющие части, ширина которых увеличивается вдоль направления, проходящего от твердотельного излучателя к цокольному концу лампы. Полученный в результате обратноконусный теплоотвод снижает блокирование светового излучения, испускаемого твердотельными осветительными устройствами, и повышает лучеиспускания в половинном угле с обеспечением таким образом повышенной светоотдачи (например, в области, расположенной под осветительным устройством, когда данное устройство ориентировано в направлении вверх).
[0034] Работающие в масштабе устройства теплоотводы в соответствии с предпочтительными вариантами выполнения выполнены с возможностью рассеивания во внешнюю среду (например воздушную внешнюю среду) по существу всей стационарной тепловой нагрузки от одного или более твердотельных излучателей. Данные теплоотводы могут иметь размеры и форму, которые обеспечивают рассеивание во внешнюю воздушную среду значительных стационарных тепловых нагрузок (предпочтительно, по меньшей мере около 4 Вт, более предпочтительно, по меньшей мере около 8 Вт, еще более предпочтительно, по меньшей мере около 10 Вт) без превышения температур перехода твердотельного излучателя, что вызвало бы нежелательное сокращение срока службы данного излучателя (излучателей). Например, в случае работы твердотельного излучателя при температуре перехода, составляющей 85°С, средний срок службы данного излучателя может составлять 50000 часов, тогда как при температуре перехода, составляющей 95°С, 105°С, 115°С и 125°С, средний срок службы данного излучателя может уменьшиться соответственно до 25000 часов, 12000 часов, 6000 часов и 3000 часов. В одном варианте выполнения работающий в масштабе устройства теплоотвод выполнен с возможностью рассеивания стационарной тепловой нагрузки, составляющей по меньшей мере около 2 Вт (более предпочтительно, по меньшей мере около 4 Вт, еще более предпочтительно, по меньшей мере около 10 Вт) во внешнюю воздушную среду, температура которой составляет около 35°С, с поддержанием температуры перехода твердотельного излучателя на уровне около 95°С или ниже (более предпочтительно, на уровне около 85°С или ниже). В данном контексте выражение «температура перехода» относится к электрическому соединению, расположенному на кристалле твердотельного излучателя, такому как проволочное соединение или другой контакт. Работающие в масштабе устройства теплоотводы могут быть изготовлены с помощью соответствующих технологий, в том числе путем отливки, штамповки, экструзии, механической обработки, ковки, сварки/пайки и т.п.
[0035] В одном варианте выполнения твердотельное осветительное устройство, имеющее цокольный конец и по меньшей мере один твердотельный излучатель, содержит теплоотвод, который имеет первый конец, расположенный вблизи цокольного конца, и второй конец, расположенный между цокольным концом и указанным по меньшей мере одним твердотельным излучателем. Теплоотвод имеет первую ширину у первого конца и вторую ширину у второго конца, при этом по меньшей мере часть теплоотвода, расположенная между первым и вторым концами, имеет третью ширину, которая превышает указанную вторую ширину. Другими словами, второй конец теплоотвода, расположенный между цокольным концом и указанным по меньшей мере одним излучателем, является сравнительно узким, а часть теплоотвода, расположенная ближе к цокольному концу, - сравнительно более широкой. Такая обратная конусность уменьшает блокирование светового излучения теплоотводом. Данная обратная конусность может относиться ко всему теплоотводу или только к его части. В одном варианте выполнения теплоотвод имеет несколько обратноконусных частей (то есть их ширина сначала увеличивается, затем уменьшается и снова увеличивается при удалении от второго конца, расположенного вблизи по меньшей мере одного твердотельного излучателя, по направлению к первому концу, расположенному вблизи цокольного конца теплоотвода), которые расположены последовательно между цокольным концом и по меньшей мере одним твердотельным излучателем.
[0036] В одном варианте выполнения твердотельное осветительное устройство имеет по существу центральную ось, проходящую в направлении между цокольным концом и областью установки излучателя, при этом теплоотвод выполнен с возможностью беспрепятственного пропускания светового излучения, создаваемого указанным по меньшей мере одним твердотельным излучателем, в пределах по меньшей мере одного большого половинного угла испускания, отсчитываемого относительно указанной по существу центральной оси по всему боковому периметру твердотельного осветительного устройства. Данный большой половинный угол испускания предпочтительно составляет по меньшей мере примерно 90°, более предпочтительно, по меньшей мере примерно 120°, еще более предпочтительно, по меньшей мере примерно 135°, и еще более предпочтительно, по меньшей мере примерно 145°.
[0037] В некоторых вариантах выполнения теплоотвод может обеспечивать препятствующий излучению профиль, по существу симметричный относительно по существу центральной оси. В других вариантах выполнения теплоотвод может иметь препятствующий излучению профиль, асимметричный относительно по существу центральной оси, при этом одна или более частей теплоотвода выполнены с возможностью пропускания или блокирования светового излучения способом, который отличается в зависимости от направления. Верхняя часть теплоотвода может быть плоской, искривленной или скошенной под углом с обеспечением заданной модели блокирования или пропускания светового излучения.
[0038] В одном варианте выполнения цокольный конец твердотельного осветительного устройства содержит по меньшей мере один электрический контакт (предпочтительно несколько контактов), выполненный с возможностью приема тока от электрического разъема (например патрона осветительного прибора или штекера). Такие контакты могут быть выполнены в виде нижнего контакта и бокового контакта, подходящих для сопряжения с резьбовой осветительной штепсельной розеткой, в виде выступающих штырьковых контактов, в виде клемм для приема проводов или других проводников, либо в виде любых других контактов подходящего типа. Электрические проводники и/или элементы электрической цепи могут быть расположены в теплоотводе или на теплоотводе, например в канале или полости, образованной в теплоотводе, либо установлены в поверхности теплоотвода или вдоль нее. Данные проводники и/или элементы цепи применяются для подведения тока по меньшей мере к твердотельному излучателю твердотельного осветительного устройства и облегчения управления указанным излучателем.
[0039] В предпочтительных вариантах выполнения теплоотвод имеет ребра. Данные ребра могут быть выполнены и расположены любым подходящим образом. В одном варианте выполнения ребра выполнены в виде выступающих в наружном направлении штырей или стержней. В одном варианте выполнения ребра расположены по существу параллельно по существу центральной оси, проходящей через цокольный конец и область установки излучателя. В одном варианте выполнения ребра расположены по существу перпендикулярно по существу центральной оси. В одном варианте выполнения теплоотвод имеет по меньшей мере одно ребро спиральной формы. На одном теплоотводе могут быть расположены ребра разных размеров, форм и/или конфигураций.
[0040] В одном варианте выполнения теплоотвод содержит герметичную тепловую трубку, предназначенную для переноса тепла с помощью внутренней рабочей текучей среды. Ребра могут быть расположены и выполнены в тепловом контакте с тепловой трубкой.
[0041] В некоторых вариантах выполнения размер и форма твердотельного осветительного устройства, содержащего теплоотвод, описанный в данном документе, соответствуют стандарту ANSI С.78.20-2003 для ламп, например, но без ограничения этим, для лампы А19. Фиг.8 изображает выкопировку из стандарта ANSI С.78.20-2003, на которой показаны наружные размеры (в миллиметрах) для лампы 700 А19, соответствующей данному стандарту. Описанное в данном документе твердотельное осветительное устройство может содержать несколько твердотельных излучателей, которые могут регулироваться независимым образом.
[0042] В одном варианте выполнения твердотельное осветительное устройство, содержащее описанный в данном документе теплоотвод, содержит по меньшей мере один твердотельный излучатель, расположенный под по меньшей мере частично прозрачным плафоном или внутри него. Плафон может быть выполнен из любого подходящего оптически прозрачного материала, такого как (но без ограничения этим) полимерные материалы и/или стекло. Данный плафон может содержать рассеиватель или может быть выполнен с возможностью рассеивания света, испускаемого одним или более твердотельными излучателями. Плафон может содержать линзы, обеспечивающие фокусирование, направленное наведение или способность придания заданного профиля световому излучению. Как вариант или в дополнение, такой плафон может содержать один или более люминофоров (например фосфоров), предназначенных для взаимодействия со светом, испускаемым одним или более светодиодами. Плафон может быть по существу выполнен симметричным или намеренно асимметричным. Плафон, соответствующий твердотельному осветительному устройству, содержащему предложенный теплоотвод, может иметь любой соответствующий размер или форму, в том числе плоскую, сферическую, полусферическую и т.п. По меньшей мере часть данного плафона может напоминать по форме шар. В одном варианте выполнения наружный размер плафона (например высота и/или ширина) может быть приблизительно равен соответствующему размеру соответствующего теплоотвода. В другом варианте выполнения наружный размер плафона может быть существенно меньше соответствующего размера теплоотвода, например меньше примерно 1/2, меньше примерно 1/4 или меньшее примерно 1/5 соответствующего размера теплоотвода.
[0043] В соответствии с чертежами на фиг.1 изображено твердотельное осветительное устройство 10 в виде светодиодной лампы (или просто лампы) согласно одному варианту выполнения данного изобретения. Лампа 10 имеет цокольный конец 11 и дистальный конец 12, при этом вблизи цокольного конца 11 расположены первый и второй электрические контакты (то есть нижний контакт 15 и боковой (резьбовой) контакт 16), а ближе к дистальному концу 12 расположен плафон 30, который окружает по меньшей мере один твердотельный излучатель 20. Вблизи теплоотвода 40 может быть выполнена по меньшей мере одна колонка или опорная конструкция 13, 13' излучателя. Между излучателем 20 и цокольным концом 11 расположен обратноконусный теплоотвод 40, имеющий ребра 44. Теплоотвод 40 имеет первый конец 41, расположенный вблизи цокольного конца 11 осветительного устройства 10, и второй конец 42, расположенный между первым концом 41 и излучателем 20. Самая широкая часть 45 теплоотвода 40 расположена между первым концом 41 и вторым концом 42. Светодиодная лампа 10 обеспечивает излучение вдоль половинного угла θ, образованного между по существу центральной вертикальной осью 2 и проходящим от излучателя 20 линейным выступом 4 самой широкой части 45 теплоотвода 45. Как с очевидностью следует из фиг.1, светодиодная лампа 10 обеспечивает беспрепятственное излучение в пределах половинного угла θ, составляющего по существу более 90°, в данном случае половинный угол θ превышает 135°.
[0044] В соответствии с фиг.2 светодиодная лампа 110 согласно другому варианту выполнения содержит по меньшей мере один твердотельный излучатель 120 и соответствующую подложку 121, расположенную под плафоном 130, который значительно меньше по размеру, чем соответствующий обратноконусный теплоотвод 140, но при этом конечный размер и форма лампы не выходят за пределы наружного габарита для ламп А19 стандарта ANSI С.78.20-2003, который показан в виде внешнего пунктирного контура 99. Вдоль цокольного конца 111 расположены нижний контакт 115 и боковой (резьбовой) контакт 116. От цокольного конца 111 в направлении теплоотвода 140 (и дополнительно через него), имеющего ребра 144 (расположенные вертикально и параллельно центральной оси лампы 110) может проходить по меньшей мере одна колонка или опорная конструкция 113 излучателя. Теплоотвод 140 имеет первый конец 141, расположенный вблизи цокольного конца 111, и второй конец 142, расположенный между первым концом 141 и указанным по меньшей мере одним твердотельным излучателем 120. Самая широкая часть 145 теплоотвода 140 расположена между первым концом 141 и вторым концом 142. Вблизи указанного по меньшей мере одного излучателя 120 теплоотвод 140 имеет малую ширину, которая увеличивается по мере удаления от излучателя 120 к самой широкой части 145, а ниже указанного самого широкого места 145 ширина теплоотвода 140 уменьшается по мере удаления от излучателя 120.
[0045] На фиг.3 изображена другая светодиодная лампа 210, содержащая обратноконусный теплоотвод 240 с по меньшей мере одним ребром 244 спиральной формы, при этом конечный размер и форма лампы не выходят за пределы наружного габарита для ламп А19 стандарта ANSI С.78.20-2003. По меньшей мере один твердотельный излучатель 220 и соответствующая подложка 121 расположены под плафоном 230. Вдоль цокольного конца 211 расположены нижний контакт 215 и боковой (резьбовой) контакт 216. От цокольного конца 211 в направлении теплоотвода 140 (и дополнительно через него) может проходить по меньшей мере одна колонка или опорная конструкция 213, 213' излучателя. Теплоотвод 240 имеет первый конец 241, расположенный вблизи цокольного конца 311, и второй конец 242, расположенный между первым концом 241 и указанным по меньшей мере одним твердотельным излучателем 220. Самая широкая часть 245 теплоотвода 240 расположена между первым концом 241 и вторым концом 242. Вблизи указанного по меньшей мере одного излучателя 220 теплоотвод 240 имеет малую ширину, которая увеличивается по мере удаления от излучателя 220 к самой широкой части 245, а ниже указанного самого широкого места 245 ширина теплоотвода 240 уменьшается по мере удаления от излучателя 220. Теплоотвод 240 с противоположным обычному углом наклона уменьшает блокирование светового излучения по сравнению с обычным теплоотводом.
[0046] На фиг.4 изображена другая светодиодная лампа 310. Светодиодная лампа 310 содержит обратноконусный теплоотвод 340, имеющий ребра 344, выполненные в виде стержней или штырей, выступающих в боковом наружном направлении относительно центральной вертикальной оси, проходящей через лампу 310, при этом конечный размер и форма лампы не выходят за пределы наружного габарита для ламп А19 стандарта ANSI С.78.20-2003. По меньшей мере один твердотельный излучатель 320 расположен под плафоном 330. Вдоль цокольного конца 311 расположены нижний контакт 315 и боковой (резьбовой) контакт 316. От цокольного конца 311 в направлении теплоотвода 340 (и дополнительно через него) может проходить по меньшей мере одна колонка или опорная конструкция 313, 313' излучателя. Теплоотвод 340 имеет первый конец 341, расположенный вблизи цокольного конца 311, и второй конец 342, расположенный между первым концом 341 и указанным по меньшей мере одним твердотельным излучателем 320. Самая широкая часть 345 теплоотвода 340 расположена между первым концом 341 и вторым концом 342. Вблизи указанного по меньшей мере одного излучателя 320 теплоотвод 340 имеет малую ширину, которая увеличивается по мере удаления от излучателя 320 к самой широкой части 345, а ниже указанного самого широкого места 345 ширина теплоотвода 340 уменьшается по мере удаления от излучателя 320. Теплоотвод 240 с противоположным обычному углом наклона уменьшает блокирование светового излучения по сравнению с обычным теплоотводом.
[0047] На фиг.5 изображен схематический разрез еще одной светодиодной лампы 410. Светодиодная лампа 410 содержит обратноконусный теплоотвод 440 с ребрами 444, которые проходят в горизонтальном наружном направлении относительно центральной вертикальной оси, проходящей через лампу 410, при этом конечный размер и форма лампы не выходят за пределы наружного габарита для ламп А19 стандарта ANSI С.78.20-2003. По меньшей мере один твердотельный излучатель 420 расположен под плафоном 430. Вдоль цокольного конца 411 расположены нижний контакт 415 и боковой (резьбовой) контакт 416. В направлении вверх относительно цокольного конца 411 может проходить по меньшей мере одна колонка или опорная конструкция 413 излучателя. Данная колонка или опорная конструкция 413 выполнена полой и содержит провода 405, 406, находящиеся в электрическом соединении соответственно с нижним контактом 415 и боковым контактом 416. Кроме того, в колонке или конструкции 413 расположен по меньшей мере один элемент электрической цепи и/или управляющий элемент 409 (дополнительно содержащий любой из следующих элементов: балластное сопротивление, регулятор освещенности, контур регулировки цветности и контур тепловой защиты).
[0048] Центральная часть теплоотвода 440 содержит тепловую трубку 419, при этом ребра 444 находятся в тепловом контакте с указанной тепловой трубкой 419. Тепловая трубка 419 предназначена для переноса тепла от твердотельного излучателя 420, причем данное тепло рассеивается в боковом наружном направлении с помощью ребер 444 во внешнюю среду. Теплоотвод 440 имеет первый конец 441, расположенный вблизи цокольного конца 411 лампы 410, и второй конец 442, расположенный между первым концом 441 и указанным по меньшей мере одним твердотельным излучателем 420. Самая широкая часть 445 теплоотвода 440 расположена между первым концом 441 и вторым концом 442. Вблизи указанного по меньшей мере одного твердотельного излучателя 420 теплоотвод 440 имеет малую ширину, которая увеличивается по мере удаления от излучателя 420 к самой широкой части 445, а ниже указанного самого широкого места 445 ширина теплоотвода 440 уменьшается по мере удаления от излучателя 420. По сравнению с обычным теплоотводом теплоотвод 440 с противоположным обычному углом наклона уменьшает блокирование светового излучения, создаваемого твердотельным излучателем 420.
[0049] Один вариант выполнения данного изобретения содержит осветительный прибор с по меньшей мере одним твердотельным осветительным устройством, описанным в данном документе. В одном варианте выполнения осветительный прибор содержит несколько твердотельных осветительных устройств. В одном варианте выполнения осветительный прибор выполнен с возможностью установки заподлицо в потолке, стене или другой поверхности. В другом варианте выполнения осветительный прибор выполнен с возможностью установки на направляющих. Твердотельное осветительное устройство может быть стационарно установлено на сооружении или транспортном средстве либо представлять собой ручное портативное устройство, например фонарь.
[0050] В одном варианте выполнения имеется корпус, который ограничивает замкнутое пространство и содержит по меньшей мере одно твердотельное осветительное устройство или осветительный прибор, описанный в данном документе, причем при подаче электрического тока в сеть питания указанное по меньшей мере одно твердотельное осветительное устройство освещает по меньшей мере одну часть указанного замкнутого пространства. В другом варианте выполнения имеется конструкция, которая представляет собой поверхность или объект и содержит по меньшей мере одно твердотельное осветительное устройство, описанное в данном документе, причем при подаче электрического тока в сеть питания указанное твердотельное осветительное устройство освещает по меньшей мере одну часть указанной поверхности или объекта. В другом варианте выполнения описанное в данном документе осветительное устройство может применяться для освещения области, содержащей по меньшей мере один из следующих объектов: плавательный бассейн, комнату, склад, устройство индикации, дорогу, транспортное средство, дорожный знак, рекламный щит, корабль, игрушку, электронное устройство, бытовое или промышленное электрическое оборудование, катер, воздушное судно, стадион, дерево, окно, двор и фонарный столб.
[0051] Твердотельное осветительное устройство, описанное в данном документе, может обеспечивать один или более из нижеперечисленных полезных технических эффектов: уменьшенное блокирование светового излучения вблизи цокольного конца твердотельного осветительного устройства (например светодиодной лампы), уменьшенное блокирование светового излучения, испускаемого твердотельным осветительным устройством (например светодиодной лампой) в боковых направлениях, и уменьшенное затемнение (или уменьшение резкости переходов у границ тени) в области, расположенной вблизи цоколя твердотельного осветительного устройства (например светодиодной лампы).
[0052] Несмотря на то что изобретение описано со ссылкой на конкретные аспекты, особенности и иллюстративные варианты его выполнения, следует понимать, что практическое применение изобретения не ограничено ими, а напротив, охватывает многочисленные другие разновидности, модификации и альтернативные варианты, которые могут быть созданы на основании данного описания специалистами в области техники, к которой относится данное изобретение. Предполагается, что любые особенности, описанные в данном документе, могут комбинироваться с другими описанными особенностями, если не указано иное. Соответственно, заявленное в нижеприведенной формуле изобретение следует толковать и интерпретировать в широком смысле, как включающее все такие разновидности, модификации и альтернативные варианты, находящиеся в рамках сущности и объема изобретения.