СВЕТОДИОДНЫЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ

Изобретение относится к области светотехники, а именно: -к выполнению светодиодного источника, входящего в состав лампы.
Уровень техники
Наиболее близким техническим решением (прототип) является светодиодный излучатель, описанный в патенте РФ № 2423803, дата публикации 10.07.2011.
Известное устройство содержит хорошо рассеивающую тепло подложку; металлическую пластину; излучающий свет модуль, установленный на поверхности хорошо рассеивающей тепло подложки, и вывод для внешнего подключения, который расположен на хорошо рассеивающей тепло подложке и который обеспечивает электрическое соединение между светодиодами и внешним блоком питания. Хорошо рассеивающая тепло подложка имеет заданный рисунок схемы, сформированный на верхней поверхности металлической пластины с изолирующим слоем между ними. Излучающий свет модуль состоит из множества светодиодных элементов, расположенных на хорошо рассеивающей тепло подложке, и пропускающей свет смолы, которая покрывает светодиодные элементы. Металлическая пластина выполнена из материала, имеющего хорошую теплопроводность (алюминиевой пластины). Вывод для внешнего подключения сформирован из материала, имеющего меньшую теплопроводность, чем теплопроводность металлической пластины, и имеет по меньшей мере два внешних электрода, к которым припаивают проволочное электрическое соединение. Питание подают извне через вывод для внешнего подключения к светодиодным элементам через рисунок схемы.
Недостатком известных технических решений является ограничение диаграммы направленности вследствие использования теплоотвода из сплошной металлической пластины.
Техническим результатом предлагаемого технического решения является улучшение диаграммы направленности излучения света. Данное решение позволит повысить эффективность существующих светодиодных ламп и полноценно заменить лампы накаливания стандартного цоколя (E14, E27 и др.).
Указанный технический результат достигается за счёт того, что в светодиодном излучателе, содержащем металлическую пластину и, по крайней мере два светодиода, причём в металлической пластине выполнены отверстия, расположенные в один ряд с образованием между соседними отверстиями перемычек, каждый светодиод закреплён с помощью теплопроводящего состава на соответствующей ему перемычке с обеспечением электрической изолированности от неё, светодиоды соединены между собой электрически последовательно с помощью проводников, а крайние из них соединены с помощью проводников с соответствующей каждому из них контактной площадкой, размещённой у края металлической пластины и электрически изолированной от другой контактной площадки, на светодиоды и металлическую пластину со стороны светодиодов нанесён дополнительный слой, содержащий люминофор и выполненный светопропускающим.
Краткое описание чертежей
Световой излучатель поясняется чертежами (фиг. 1,2,3), где на фиг.1 показан общий вид излучателя с условным разрывом, фиг.2 - вид сверху, фиг.3 - выносное сечение.
Раскрытие полезной модели
На фигурах обозначены: отверстие 1, контактная площадка 2, металлическая пластина 3, перемычка 4, токопроводящая нить 5, светодиод 6, клеевое соединение 7, дополнительный слой 8, люминофор 9, подложка 10.
Светодиодный излучатель состоит из: металлической пластины 3; двух или более двух светодиодов 6, соединённых между собой последовательно токопроводящими нитями 5 (т.е. проводниками); и дополнительного слоя 8. Металлическая пластина 3 может быть изготовлена из алюминия или меди. Металлическая пластина 3 имеет прямоугольную форму. На металлической пластине 3 выполнены сквозные отверстия 1 квадратной формы, расположенные в один ряд и на равном расстоянии друг от друга и, таким образом, образующие перемычки 4 между двумя соседними отверстиями 1. Количество отверстий 1 на единицу больше количества светодиодов излучателя. На перемычках 4, по одну сторону металлической пластины 3, расположено по одному светодиоду 6 на диэлектрической подложке 10. Дополнительный слой 8 покрывает каждый светодиод 6 на диэлектрической подложке 10 и, со стороны этого светодиода, соответствующую (т.е. ту, на которой он расположен) этому светодиоду перемычку 4. Также на поверхности металлической пластины 3 расположены контактные площадки 2, электрически изолированные друг от друга и от самой металлической пластины 3. Светодиоды 6, расположенные крайними в ряду, по одному с каждой стороны ряда, имеют электрическое соединение токопроводящей нитью 5 (проводником) с соответствующими контактными площадками 2.
Светодиод 6 представляет собой полупроводниковый прибор с электронно-дырочным переходом (p-n), который с помощью клеевого соединения 7 прикреплён к диэлектрической подложке 10. Клеевое соединение 7 выполнено прозрачным и термостойким, например, теплопроводящего состава. Диэлектрическая подложка 10 может быть выполнена из лейкосапфира (оксида алюминия) или другого теплопроводящего состава, обеспечивающего электрическую изоляцию. Каждая диэлектрическая подложка 10 прикреплена к соответствующей перемычке 4 металлической пластины 3. Перемычки 4 сделаны такими, чтобы светодиод 6 на диэлектрической подложке 10 находился в непосредственной близости от отверстий 1.
Осуществление полезной модели
В случае использования указанных выше элементов и средств, полезная модель реализуется следующим образом. Из цельного листа алюминия, меди или иного материала с высокой теплопроводностью изготавливают пластину прямоугольной или вытянутой, удлинённой формы, с ровными или неровными краями. Размер и форма пластины зависит от количества и типа светодиодов 6 излучателя. На одной поверхности металлической пластины 3 с двух сторон размещают контактные площадки 2, электрически изолированные друг от друга и от самой металлической пластины 3. Электрическая изоляция может быть осуществлена нанесением на металлическую пластину 3 изоляционного материала - диэлектрика (стеклотекстолит; бумага, пропитанная парафином и др.) с последующим размещением на поверхности диэлектрика контактных площадок 2. Размер диэлектрика и контактных площадок 2 подбирают достаточным для осуществления соединения пайкой проводников внешнего блока питания и токопроводящих нитей 5 светодиодов 6. Кроме того, в металлической пластине 3 выполняют отверстия 1 квадратной или прямоугольной формы любым из методов достаточной точности, получая, таким образом, перемычки 4.
На перемычках 4 закрепляют диэлектрические прозрачные подложки 10, выполнение из лейкосапфира или другого теплопроводящего состава с обеспечением электрической изоляции, на которых впоследствии закрепляют светодиоды 6 либо, в процессе изготовления светодиодного излучателя на перемычках 4 закрепляют подложки 10 с предварительно закреплёнными на них светодиодами 6. Каждой перемычке 4 соответствует один светодиод 6. Следует отметить, что под светодиодом 6 может пониматься устройство, имеющее более одного p-n перехода на одной подложке или несколько единичных светодиодов, соединённых параллельно. Используют светодиоды синего спектра (цвета свечения) с длиной волны 450-475 нм. Крепление светодиода 6 к подложке осуществляется прозрачным термостойким клеем 7, обладающим свойством высокой теплопроводности, крепление подложки 10 к перемычке 4 может быть осуществлено методом наращивания или с помощью термостойкого клея. Закреплённые светодиоды 6 последовательно соединяют между собой токопроводящей нитью 5. Токопроводящая нить 5 изготавливают из золота для обеспечения высокой стабильности электромеханических свойств при повышенных температурах. Включение светодиодов 6 в электрическую цепь осуществляют подключением токопроводящей нитью 5 крайних, по одному с каждой стороны металлической пластины 3, светодиодов 6 к контактным площадкам 2. На завершающем этапе изготовления светодиодного излучателя светодиоды 6 вместе с подложкой 10 и перемычкой 4 со стороны светодиодов 6 покрывают дополнительным слоем 8, содержащими люминофор 9.
При включении устройства напряжение внешнего блока питания постоянного тока подают на соответствующие контактные площадки 2 светодиодного излучателя. Блок питания преобразует напряжение внешнего электрического источника в рабочее напряжение, необходимое для корректной работы светодиодного излучателя. При пропускании через полученную электрическую схему электрического тока в прямом направлении, светодиоды 6 создают оптическое излучение. Дополнительный слой 8 с люминофором 9 преобразует это излучение в свет в относительно широкой спектральной полосе с максимумом в области жёлтого. Излучение светодиода 6 и люминофора 9, смешиваясь, дают белый свет различных оттенков. Дополнительные слои 8, представляющие собой смесь светопропускающего эпоксидного компаунда и люминофора 9, нанесены на светодиод 6 с подложкой 10 и на перемычку 4. Это позволяет улучшить (расширить) диаграмму направленности излучаемого светодиодами 6 света. При этом, чем больше толщина дополнительного слоя 8 с люминофором, тем больше рассеяние в нем. Кроме того, нанесение дополнительного слоя 8 на поверхность перемычки 4 повышает надёжность крепления светодиода 6 к металлической пластине 3 светодиодного излучателя.
Таким образом, выполнение устройства описанным выше образом повышает его надёжность при эксплуатации и обеспечивает улучшение диаграммы направленности, вследствие использования дополнительного слоя 8 с люминофором 9 со стороны монтажа светодиодов 6.