СВЕТОДИОДНАЯ ЛАМПА
LIGHT DIODE LAMP

Изобретение относится к светотехнике, а именно к светодиодным источникам света, заменяющим лампы накаливания.
Известны светодиодные лампы, предназначенные для использования вместо ламп накаливания, которые в качестве источника света содержат светодиоды, а в качестве средства токоподвода содержат стандартный резьбовой цоколь, устанавливаемый в патрон, соединенный с сетью электропитания.
При конструировании рассматриваемых светодиодных ламп одной из главных проблем является необходимость адаптации характеристик электропитания светодиодов к параметрам электрической сети, что требует применения специализированных блоков питания или преобразователей напряжения. Как правило, основной функцией рассматриваемых блоков питания и преобразователей напряжения является преобразование стандартных значений напряжения сети до безопасных для работы светодиодов значений напряжения. Кроме того, указанные конструктивные элементы выполняют функции выпрямления и стабилизации сетевого тока.
Известен светодиодный светильник [RU 2399833], содержащий соединенный со стандартным цоколем корпус, выполненный в виде четырехгранного стакана, помещенный в оптически прозрачный колпак, выполненный с обеспечением входа и выхода из него воздуха. Гранями корпуса являются светодиодные секции, в которых к каждому светодиоду параллельно подключен стабилитрон. Внутри корпуса помещен сетевой дроссель и блок питания, состоящий из преобразователя и трансформатора. В нижней и верхней частях корпуса выполнены отверстия, обеспечивающие эффективное охлаждение светодиодов и других элементов устройства благодаря воздушной тяге в стакане.
Недостатком рассматриваемого устройства является сложность конструкции, обусловленная сложностью схемы адаптации характеристик электропитания светодиодов к параметрам электрической сети, в том числе сложностью блока питания, в состав которого входит понижающий трансформатор.
Известна светодиодная лампа [RU 71032], выбранная авторами в качестве ближайшего аналога.
Рассматриваемая светодиодная лампа содержит светодиодный модуль, выполненный в виде основания с закрепленными на нем единичными светодиодами, радиатор, преобразователь напряжения, средство токоподвода, выполненное в виде цоколя, при этом основание светодиодного модуля расположено поверх радиатора, а преобразователь напряжения электрически соединен соответственно с основанием светодиодного модуля и с цоколем. Радиатор выполнен в виде шайбы со сквозными отверстиями, служащими для улучшения отвода тепла от светодиодов. К нижней части радиатора прикреплен полый корпус, соединенный с цоколем. В полости корпуса помещен преобразователь напряжения.
Основной функцией преобразователя напряжения является понижение стандартного напряжения электрической сети до безопасной величины и задание рабочих токов светодиодов, что обуславливает сложность его электрической схемы и, соответственно, сложность конструкции рассматриваемого устройства.
Задачей заявляемого изобретения является упрощение конструкции светодиодной лампы.
Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что в светодиодной лампе, содержащей светодиодный модуль, выполненный в виде основания с закрепленными на нем единичными светодиодами, радиатор, поверх которого размещено основание светодиодного модуля, преобразователь напряжения, электрически соединенный со светодиодным модулем, а также выполненное в виде цоколя средство токоподвода, электрически соединенное с преобразователем напряжения, согласно изобретению в качестве единичных светодиодов использованы светодиоды, каждый из которых содержит группу последовательно соединенных полупроводниковых светоизлучающих кристаллов, количество которых выбрано таким, чтобы напряжение питания единичного светодиода составляло величину, не менее 20 В, при этом единичные светодиоды соединены последовательно, а их количество выбрано таким, чтобы напряжение питания светодиодного модуля превышало величину 100 В.
В частном случае выполнения изобретения радиатор выполнен в виде протяженного полого тела, снабженного ребрами, расположенными на его внешней боковой поверхности, преобразователь напряжения помещен в полости радиатора, цоколь скреплен с радиатором, при этом лампа содержит рассеиватель, имеющий форму части сферического тела.
В частном случае выполнения изобретения лампа содержит рассеиватель, имеющий форму части сферического тела.
В частном случае выполнения изобретения внешняя боковая поверхность радиатора покрыта кожухом, имеющим в нижней части отверстия, основание светодиодного модуля установлено на радиаторе таким образом, что оно не перекрывает каналов, образованных ребрами радиатора и поверхностью кожуха, а рассеиватель установлен с образованием зазора между поверхностью его нижней части и краевыми участками верхней поверхности радиатора.
Наличие в заявляемой светодиодной лампе светодиодного модуля, содержащего несколько единичных светодиодов, обеспечивает ее высокую силу излучения.
Наличие в заявляемой светодиодной лампе радиатора обеспечивает отвод от светодиодов выделяющегося при их работе тепла.
Принципиально важным в заявляемой светодиодной лампе является использование в ней высоковольтных единичных светодиодов, напряжение питания каждого из которых составляет величину, не менее 20 В. Такое высокое напряжение питания указанного единичного светодиода обусловлено тем, что он содержит группу последовательно соединенных полупроводниковых светоизлучающих кристаллов, количество которых выбрано таким, чтобы их суммарное напряжение питания составляло указанную выше величину.
В частности, группа светоизлучающих кристаллов содержит от 6 до 12 кристаллов.
Последовательное соединение указанных высоковольтных единичных светодиодов обеспечивает достижение высокого питающего напряжения светодиодного модуля. При этом количество единичных светодиодов выбрано таким, чтобы их суммарное напряжение питания превышало величину 100 В.
В частности, количество единичных светодиодов составляет от 3 до 20 штук.
Конструкция заявляемой светодиодной лампы обеспечивает возможность запитки ее высоким напряжением, в частности, напряжением стандартных электрических сетей в диапазоне от 100 до 1000 В.
При этом наличие цоколя обеспечивает возможность установки заявляемой лампы в патрон, соединенный с сетью электропитания.
Возможность запитки заявляемой светодиодной лампы высоким напряжением позволяет упростить конструкцию используемого в ней преобразователя напряжения, обеспечивающего адаптацию параметров электропитания единичных светодиодов к параметрам источника питания, в частности, за счет исключения из его электрической схемы элементов, обеспечивающих понижение стандартного напряжения электрической сети до безопасной величины и задание рабочих токов светодиодов.
Таким образом, техническим результатом, достигаемым при реализации заявляемого изобретения, является упрощение конструкции светодиодной лампы, что обусловлено упрощением конструкции используемого в ней преобразователя напряжения.
В случае, когда радиатор выполнен в виде протяженного полого тела, снабженного ребрами, расположенными на его внешней боковой поверхности, преобразователь напряжения помещен в полости радиатора, цоколь скреплен с радиатором, обеспечивается рациональная компоновка конструктивных элементов лампы.
В случае, когда лампа содержит рассеиватель, имеющий форму части сферического тела, обеспечивается равномерность ее светового потока в широком угловом диапазоне, в частности, в диапазоне более 180 градусов. В частном случае, лампа содержит матированный рассеиватель, что подавляет слепящий эффект.
В случае, когда внешняя боковая поверхность радиатора покрыта кожухом, имеющим в нижней части отверстия, основание светодиодного модуля установлено на радиаторе таким образом, что оно не перекрывает каналов, образованных ребрами радиатора и поверхностью кожуха, а рассеиватель установлен с образованием зазора между поверхностью его нижней части и краевыми участками верхней поверхности радиатора, обеспечивается более эффективное охлаждение светодиодов и прочих элементов лампы. Это достигается благодаря воздушной тяге в пространстве между кожухом и радиатором, возникающей из-за наличия отверстий в нижней части кожуха, а также открытых сверху каналов, образованных ребрами радиатора и поверхностью кожуха.
На фиг.1 представлен общий вид светодиодной лампы (вид спереди); на фиг.2 - то же (вид сверху со снятым рассеивателем).
Светодиодная лампа содержит светодиодный модуль, включающий основание 1, на котором размещены единичные высоковольтные светодиоды 2 (на чертеже позицией обозначен один светодиод), а также радиатор 3. Основание 1 светодиодного модуля выполнено в виде печатной платы, имеющей, в частности, форму круга. Каждый светодиод 2 содержит группу последовательно соединенных светоизлучающих кристаллов (на чертеже не показаны), размещенных на общем держателе 4 (на чертеже позицией обозначен держатель одного светодиода 2). Последовательное соединение светоизлучающих кристаллов светодиода 2 обеспечивается, в частности, с помощью сформированных на основании держателя 4 токопроводящих площадок и проволочных разварок (на чертеже не показаны), соединенных с соответствующими выводами (на чертеже не показаны) светоизлучающих кристаллов светодиода 2.
Держатель 4 каждого светодиода 2 имеет присоединительные выводы 5, обеспечивающие подключение электрического питания к светоизлучающим кристаллам светодиода 2. В частности, в качестве держателей 4 использованы стандартные корпуса светодиодов, каждый из которых снабжен тремя парами присоединительных пластинчатых выводов 5. Основание каждого держателя 4 с расположенными на нем светоизлучающими кристаллами, в частности, покрыто прозрачным герметизирующим компаундом.
Количество светоизлучающих кристаллов в светодиоде 2 выбрано таким, чтобы напряжение питания светодиода 2 составляло величину, не менее 20 В. Количество светоизлучающих кристаллов светодиода 2 может составлять от 6 до 12 штук. В частности, использованы светодиоды 2, содержащие 9 светоизлучающих кристаллов.
Светодиоды 2, расположенные на основании 1 светодиодного модуля, соединены последовательно, а их количество выбрано таким, чтобы напряжение питания светодиодного модуля превышало величину 100 В. Количество светодиодов 2 светодиодного модуля может составлять от 3 до 20 штук. В частности, светодиодный модуль содержит 9 единичных светодиодов 2. Основание 1 светодиодного модуля может быть покрыто слоем теплопроводной пасты с целью улучшения отвода тепла от светодиодов 2 или слоем теплопроводного электроизоляционного материала с целью улучшения отвода тепла от светодиодов 2 и увеличения класса защиты устройства по электробезопасности.
Основание 1 светодиодного модуля расположено поверх радиатора 3 и зафиксировано на нем, в частности, с помощью винтов (на чертеже не показаны).
Радиатор 3 имеет форму тела вращения, в частности, полого усеченного конуса, расширяющегося снизу вверх. Радиатор 3 имеет продольные ребра 6 (на фиг.2 позицией обозначено одно ребро), расположенные на его внешней боковой поверхности.
В полости 7 радиатора 3 помещен преобразователь 8 напряжения, электрически соединенный соответственно со светодиодами 2 светодиодного модуля и со средством 9 токоподвода, выполненным в виде стандартного резьбового цоколя. Преобразователь 8 напряжения обеспечивает выпрямление и стабилизацию тока, поступающего от источника питания, в качестве которого может быть использована, в частности, сеть электропитания, напряжение которой может составлять от 100 до 1000 В. В частности, в качестве источника питания использована стандартная сеть электропитания с напряжением 220 В.
Внешняя боковая поверхность радиатора 3 покрыта кожухом 10, имеющим в нижней части сквозные отверстия 11. Диаметральный размер основания 1 светодиодного модуля выбран таким, что основание 1, установленное на радиаторе 3, не перекрывает каналов 12 (на чертеже позицией обозначен один канал), образованных ребрами 6 радиатора 3 и поверхностью кожуха 10.
Поверх светодиодного модуля на радиаторе 3 установлен рассеиватель 13, имеющий форму части сферического тела, В частности, рассеиватель 13 выполнен из матового стекла.
Цоколь 9 скреплен с нижней частью радиатора 3. В частности, скрепление цоколя 9 с радиатором 3 осуществляется с помощью переходного элемента 14, выполненного в виде кольцевого фиксатора, верхний концевой участок которого прикреплен, например, приклеен к нижней части радиатора 3, а нижний концевой участок обжат в цоколе 9.
Устройство также содержит изоляционную втулку 15, помещенную в полости 7 радиатора 3.
Устройство работает следующим образом.
Осуществляют подключение светодиодной лампы к источнику электропитания. В частности, устанавливают цоколь 9 лампы в патрон, соединенный со стандартной сетью электропитания.
При подключении светодиодной лампы к источнику электропитания, в частности, к стандартной электрической сети, по ее электрической цепи, включающей последовательную цепочку светодиодов 2 светодиодного модуля, протекает электрический ток. При этом в каждом светодиоде 2 ток течет через последовательно соединенные светоизлучающие кристаллы. При протекании тока через светоизлучающие кристаллы светодиодов 2 кристаллы излучают свет. Световое излучение выводится из устройства через рассеиватель 13, который выполняет световыводящую и защитную функции: обеспечивая равномерность излучения в широком угловом диапазоне.