СВЕТОДИОДНЫЙ СВЕТИЛЬНИК

Полезная модель относится к осветительной технике, а именно к светильникам и фонарям, в которых в качестве источников света использованы светоизлучающие диоды.
Применение светодиодов в системах освещения имеет целый ряд проблем, связанных с чувствительностью светодиодов к влаге и механическим повреждениям, необходимостью отвода тепла от светодиодов, а так же со сложностью получения необходимой диаграммы светового потока.
В современных светодиодных модулях, содержащих в качестве источника света полупроводниковый светоизлучающий элемент, широко применяются полимерные покрытия, наносимые на светоизлучающий элемент, образующие внешние оболочки указанных элементов, защищающие их от механических повреждений, а также выполняющие световыводящую и светопреобразующую функции. Кроме того, полимерные массы, образующие рассматриваемые покрытия, часто используются в качестве сред для диспергирования в них рассеивающих частиц или частиц люминофора, и в таких случаях полимерные покрытия с распределенными в них частицами дополнительно выполняют функцию преобразования света.
Рассматриваемые полимерные покрытия могут быть образованы путем заполнения полимерной заливочной массой полости, сформированной внутри светодиодного модуля, в частности, полости, образованной стенками отражателя, в котором помещен полупроводниковый светоизлучающий элемент, или поверхностью выемки, выполненной в линзе, расположенной поверх указанного светоизлучающего элемента. При этом форма сформированного указанным образом полимерного покрытия определяется формой описанных выше полости или выемки.
Так, например, известен светодиодный модуль [RU 67340], содержащий полупроводниковый светоизлучающий кристалл, помещенный в расположенном в металлокерамическом корпусе отражателе, имеющем наклонные стенки. Полость отражателя заполнена оптически прозрачным компаундом.
Указанное покрытие служит для защиты кристалла от механических повреждений. Однако рассматриваемое покрытие, сформированное в полости отражателя и имеющее плоскую верхнюю поверхность, не обеспечивает равномерное угловое распределение цветности выводимого светового излучения, что в ряде случаев не позволяет достигнуть требуемых оптических характеристик светодиодного модуля.
Известен светодиодный модуль [RU 2251761], выбранный авторами в качестве ближайшего аналога. Рассматриваемый светодиодный модуль содержит подложку, на которой установлен, по меньшей мере, один полупроводниковый светоизлучающий кристалл, имеющий покрытие, выполненное из оптически прозрачной полимерной заливочной массы. Покрытие образовано путем заполнения указанной массой выемки, имеющей куполообразную форму, сформированной в расположенном на подложке поверх светоизлучающего кристалла оптически прозрачном элементе, в качестве которого использованы рефлектор или линза.
Рассматриваемое покрытие выполняет защитную и световыводящую функции, при этом благодаря тому, что сформированное покрытие имеет куполообразную форму, в рассматриваемом светодиодном модуле обеспечивается равномерное угловое распределение цветности выводимого светового излучения.
Однако в рассматриваемом светодиодном модуле обязательным является наличие такого оптического конструктивного элемента, как рефлектор или линза, что усложняет конструкцию светодиодного модуля и может ограничить возможность его применения в светодиодных сборках, в которых светодиодные модули используются в качестве сборочных единиц.
Техническим результатом заявленной полезной модели является расширение арсенала технических средств, повышение надежности конструкции (ударопрочность, влагозащищенность и т.п.) и улучшение оптических свойств светодиодного светильника, за счет особого выполнения оптически прозрачной полимерной заливочной массы, и светопрозрачной оболочки.
Технический результат достигается за счет того, что в светодиодном светильнике, содержащем печатную плату с установленными на ней светодиодами, имеющими покрытие, выполненное из оптически прозрачной полимерной заливочной массы, и светопрозрачную оболочку, согласно предложенному, светопрозрачная оболочка, установленная на печатную плату, выполнена в виде тонкостенного листового светопрозрачного полимерного пластика толщиной 0,01 - 1 мм, сформованного по блистерной технологии для получения заданной формы и оптических свойств в составе с оптически прозрачным одно, двух или более компонентным полимером на основе силиконовых компаундов и/или акриловых и/или эпоксидных смол, причем диапазон светопропускания оптически прозрачной полимерной заливочной массы и тонкостенного листового светопрозрачного полимерного пластика составляет 400-800 нм (т.е. должен быть в диапазоне от 400 нм до 800 нм) и должен быть больше (но не менее) диапазона излучения длин волн светодиодов светильника, а коэффициенты преломления тонкостенного листового светопрозрачного полимерного пластика и оптически прозрачной полимерной заливочной массы лежат в пределах от 1,4 до 1,6 (должны быть в пределах от 1,4 до 1,6).
В предпочтительном варианте оптически прозрачная полимерная заливочная масса представляет собой силиконовый компаунд «Пентэласт - 712» и его модификации или полимерную смолу типа ПЭО - 90 и ее модификации или метилметакрилатные материалы.
В предпочтительном варианте оптически прозрачную полимерную заливочную массу получают смешиванием основного компонента и катализатора в следующих соотношениях: основной компонент - 100 м.ч., катализатор - 5 м.ч. для «Пентэласт - 712» и основной компонент - 53,5 м.ч., отвердитель 45 м.ч., ускоритель - 1,5 м.ч. для ПЭО-90.
В предпочтительном варианте в оптически прозрачную полимерную заливочную массу для создания рассеивания света внутри массы добавляется диффузант в количестве до 10 м.ч.
В предпочтительном варианте для устранения из смеси воздушных пузырьков и повышения текучести смеси применяется вакуумирование смеси и нагревание ее выше 30 градусов во время заполнения формы, образованной светопрозрачной оболочкой и печатной платой.
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где: на фиг.1, 2 - показаны варианты заявленного светодиодного светильника со светопрозрачной оболочкой заданной формы.
Светодиодный светильник содержит печатную плату 1, на которой устанавливаются светодиоды 2, имеющие покрытие, выполненное из оптически прозрачной полимерной заливочной массы 3, и светопрозрачную оболочку 4. В качестве светопрозрачной оболочки 4 предлагается использовать тонкостенный листовой светопрозрачный полимерный пластик (поликарбонат, оргстекло и т.п.) толщиной 0,01 - 1 мм, сформованный по блистерной технологии для получения необходимой формы и оптических свойств в составе с оптически прозрачным теплопроводящим одно, двух или более компонентным полимером на основе силиконовых, акриловых и т.п. смол. Причем указанный тонкостенный листовой светопрозрачный полимерный пластик 4, сформованный по блистерной технологии для получения заданной формы и оптических свойств устанавливается непосредственно на печатную плату 1 со светодиодами 2, пространство между которыми заполняется оптически прозрачным теплопроводящим полимером (3). Диапазон светопропускания оптически прозрачной полимерной заливочной массы 3 и тонкостенного листового светопрозрачного полимерного пластика 4 должен быть от 400 нм до 800 нм и должен быть не менее (т.е. больше) диапазона излучения длин волн светодиодов 2 светильника. Коэффициенты преломления тонкостенного листового светопрозрачного полимерного пластика 4 и оптически прозрачной полимерной заливочной массы 3 должны находиться в пределах от 1,4 до 1,6.
В предпочтительном варианте для устранения из смеси воздушных пузырьков и повышения текучести смеси во время заполнения необходимой (заданной) формы, образованной светопрозрачной оболочкой 4 и печатной платой 1, применяется вакуумирование смеси и нагревание ее выше 30 градусов.
Оптически прозрачная полимерная заливочная масса 3 представляет собой силиконовый компаунд «Пентэласт - 712» и его модификации или полимерную смолу типа ПЭО - 90 и ее модификации или метилметакрилатные материалы.
Компаунд "Пентэласт - 711-712 марок А и Б, применяется в качестве заливочного материала для изделий, где необходима адгезия компаунда к поверхности, например, для защиты и электроизоляции приборов, эксплуатирующихся в среде воздуха в условиях повышенной влажности при температурах от -90°С до +250°С. Отличительной особенностью компаунда "Пентэласт - 712" является адгезия к поверхности.
Указанную оптически прозрачную полимерную заливочную массу 3 (компаунд) получают смешиванием основного компонента и катализатора в следующих соотношениях: основной компонент - 100 м.ч., катализатор - 5 м.ч. для «Пентэласт - 712» и основной компонент - 53,5 м.ч., отвердитель 45 м.ч., ускоритель - 1,5 м.ч. для ПЭО - 90. Для получения большей адгезии к поверхности можно применять подслой П-11 или П-12Э (ТУ 38.303-04-06-90). Также в указанную полимерную заливочную массу 3 для создания рассеивания света внутри массы добавляется диффузант в количестве до 10 м.ч. Для увеличения рассеивания света в компаунд 3 можно добавлять, например, мелкие стеклянные шарики, имеющие коэффициент преломления, отличающийся от компаундов.
Данная технология позволяет заблокировать доступ влаги к светодиодам 2 и токопроводящим элементам, значительно улучшить отвод тепла от светодиодов 2, так как теплопроводность оптически прозрачных теплопроводящих полимеров 4 достигает 1 w/mk, в то время как теплопроводность воздуха не превышает 0,0116 w/mk. Применение дешевых формообразующих для блистерной технологии и получение по этой технологии разнообразных форм пластика, позволяет получить практически любую диаграмму направленности светового потока и низкую себестоимость, а сочетание компаунда 3 внутри, и пластика 4 снаружи, дает непревзойденную прочность всей конструкции.
Таким образом, с помощью заявленного светодиодного светильника:
1. Повышается герметизация светодиодного модуля.
2. Улучшается теплоотвод от светодиодов со стороны выхода света в более 100 раз (по сравнению с имеющимися аналогами).
3. Получается практически любая диаграмма направленности светового потока.
4. Снижаются потери светового потока за счет применения тонкостенного листового светопрозрачного полимерного пластика маленькой толщины.