ИНТЕГРИРОВАННАЯ СВЕТОДИОДНАЯ ЛАМПА

Полезная модель относится к приборостроению, светотехнике и может быть использована при проектировании новых энергоэффективных полупроводниковых источников света. Полезная модель направлена на повышение общей светоотдачи устройства.
Известна интегрированная светодиодная лампа, содержащая корпус с установленным внутри драйвером питания, цоколь, соединенный с входными выводами драйвера и закрепленный на корпусе, светодиодную матрицу, подключенную к выходным выводам драйвера, светорассеивающую колбу, закрепленную на корпусе (LED Bulb Series. Products Brochure IMIGY / Imagey Lighting Co., Ltd., 2009).
Недостатком интегрированной светодиодной лампы является низкая общая светоотдача, что обусловлено потерями энергии на разогрев кристалла и снижением светового потока при преобразовании энергии первичного излучения светодиода слоем люминофора и повышении температуры p-n-перехода.
Известна интегрированная светодиодная лампа, содержащая корпус с установленным внутри драйвером питания, цоколь, соединенный с входными выводами драйвера и закрепленный на корпусе, светодиодную матрицу, подключенную к выходным выводам драйвера, светорассеивающую колбу, закрепленную на корпусе (Светодиодные лампы Bright Crystal BC48-3Q48E27-230С5. Каталог ООО «Световод» / ООО «Световод», 2010).
Недостатком интегрированной светодиодной лампы является низкая общая светоотдача, что обусловлено потерями энергии на разогрев кристалла и снижением светового потока при преобразовании энергии первичного излучения светодиода слоем люминофора и повышении температуры p-n-перехода.
Известна интегрированная светодиодная лампа, содержащая корпус с установленным внутри драйвером питания, цоколь, соединенный с входными выводами драйвера и закрепленный на корпусе, светодиодную матрицу, подключенную к выходным выводам драйвера, светорассеивающую колбу, закрепленную на корпусе (LED Lamp GLS AC 100-240 V. Products Brochure MEEK / Extra Lighting Manufacturing Limited., 2009).
Недостатком интегрированной светодиодной лампы является низкая общая светоотдача, что обусловлено потерями энергии на разогрев кристалла и снижением светового потока при преобразовании энергии первичного излучения светодиода слоем люминофора и повышении температуры p-n-перехода.
Известна интегрированная светодиодная лампа, содержащая корпус с охладителем и установленным внутри драйвером питания, цоколь, соединенный с входными выводами драйвера и закрепленный на корпусе, светодиодную матрицу, подключенную к выходным выводам драйвера, светорассеивающую колбу, закрепленную на корпусе (LED Panel Light. Bulb Lamp LGI 100-240 V. Products Brochure LIGHT GREEN / Light Green International Co., Ltd., 2010).
Указанная интегрированная светодиодная лампа является наиболее близкой по технической сущности к полезной модели и выбрана в качестве прототипа.
Недостатком прототипа является низкая общая светоотдача устройства, что обусловлено потерями энергии на разогрев кристалла и снижением светового потока при преобразовании энергии первичного излучения светодиода слоем люминофора и повышении рабочей температуры p-n-перехода.
Полезная модель направлена на решение задачи увеличения общей светоотдачи интегрированной (с электронным драйвером питания) светодиодной лампы, что является целью полезной модели.
Указанная цель достигается тем, что в интегрированной светодиодной лампе, содержащей корпус с охладителем и установленным внутри драйвером питания, цоколь, соединенный с входными выводами драйвера и закрепленный на корпусе, светодиодную матрицу, подключенную к выходным выводам драйвера и установленную на охладителе, светорассеивающую колбу, закрепленную на корпусе, на внутреннюю поверхность колбы нанесен слой люминофора.
Существенным отличием, характеризующим полезную модель, является повышение общей светоотдачи устройства, что обусловлено снижением потерь энергии на разогрев кристалла светодиода и ростом светового потока при преобразовании энергии первичного излучения светодиода слоем люминофора и снижении рабочей температуры p-n-перехода светодиода.
Повышение общей светоотдачи интегрированной светодиодной лампы является полученным техническим результатом, обусловленным новым принципом преобразования энергии первичного излучения светодиода слоем люминофора, нанесенным на внутреннюю поверхность светорассеивающей колбы, особенностями новой конструкции светодиодной лампы, то есть отличительными признаками полезной модели. Таким образом, отличительные признаки заявляемой интегрированной светодиодной лампы являются существенными.
На рисунке приведена типовая конструкция заявляемой интегрированной светодиодной лампы.
Интегрированная светодиодная лампа содержит корпус 1 с охладителем 2 и установленным внутри драйвером питания 3, цоколь 4, соединенный с входными выводами драйвера и закрепленный на корпусе, светодиодную матрицу 5, подключенную к выходным выводам драйвера и установленную на охладителе, светорассеивающую колбу 6, закрепленную на корпусе. На внутреннюю поверхность светорассеивающей колбы нанесен слой люминофора 7.
Интегрированная светодиодная лампа в установившемся режиме работает следующим образом. Лампа через цоколь 4 стандартного вида подключается к обычной питающей сети переменного тока. Корпус 1 с охладителем 2 является несущей конструкцией, на которой устанавливаются все остальные элементы интегрированной светодиодной лампы. При работе устройства часть энергии рассеивается, что приводит к разогреву элементов. Отвод тепла осуществляется охладителем 2. Драйвер питания 3 преобразует переменное напряжение питающей сети в постоянное напряжение, необходимое для питания светодиодов матрицы 5. При работе устройства драйвер питания 3 обеспечивает требуемые параметры преобразования напряжения (низкие пульсации выходного напряжения и тока светодиода, стабилизированный выходной ток). Светодиодная матрица 5 излучает свет определенных длин волн, который преобразуется люминофором 7, нанесенным на внутреннюю поверхность светорассеивающей колбы 6. Таким образом, источник света (лампа) становится более распределенным в пространстве и видоизменяется спектр его излучения в необходимом направлении. Интегрированная светодиодная лампа приобретает привычную форму. За счет преобразования первичного излучения светодиода (матрица 5) люминофором 7 светоотдача (отношение светового потока к потребляемой мощности, лм/Вт) устройства возрастает (большая часть потребляемой устройством энергии преобразуется в энергию света).
Светодиоды матрицы 5 имеют, например, голубой цвет свечения. Люминофор 7 при воздействии исходного излучения светодиода (5) излучает энергию в недостающих областях спектра (желто-зеленый или зеленый и красный части спектра видимого света). При смешивании излучений светодиода (5) и люминофора 7 образуется белый или близкий к нему свет. Светодиод (5) представляет собой полупроводниковый прибор, работающий при прямом включении и преобразующий энергию электрического тока непосредственно в световое излучение. Драйвер питания 3 устройства выполняется по любой из известных схем для регулируемого преобразования переменного тока в постоянный ток (с трансформацией уровня напряжения с помощью обычного трансформатора или без нее).
По сравнению с прототипом существенно возрастает общая светоотдача интегрированной светодиодной лампы. Светоотдача - это отношение светового потока лампы к общей потребляемой мощности. Световой поток светодиода уменьшается при нагреве кристалла. Нагрев кристалла обусловлен, в том числе, рассеиваемой в люминофоре и отраженной им энергией излучения (известные конструкции светодиодов с нанесенным непосредственно на кристалл слоем люминофора) p-n-перехода. При нанесении люминофора на внутреннюю поверхность светоизлучающей колбы лампы потери энергии в нем не влияют на дополнительный нагрев кристалла и не приводят к повышению его рабочей температуры и снижению исходного светового потока излучения светодиода. Более того, суммарный световой поток светодиода возрастает. Таким образом, для получения равного светового потока требуется меньшая мощность. Общая светоотдача устройства возрастает. Слой люминофора на внутренней поверхности светорассеивающей колбы в заявляемой лампе выполняет одновременно несколько функций (светорассеивание, модифицирование спектра, увеличение суммарного светового потока излучения). В прототипе световой поток уменьшается за счет непроизводительных потерь в светорассеивающем покрытии колбы. Это дополнительная причина снижения общей светоотдачи лампы, выбранной за прототип.
Дополнительно увеличиваются срок службы и надежность работы заявляемой интегрированной светодиодной лампы с электронным драйвером питания. Это достигается за счет комплексного снижения электрической нагрузки драйвера и рабочей температуры p-n-перехода светодиода. Срок службы интегрированной светодиодной лампы согласно экспертным оценкам может быть увеличен в 1,3÷1,5 раза.
По сравнению с прототипом, дополнительно, коэффициент полезного действия нового устройства повышается на 2÷3% за счет уменьшения электрических потерь энергии в элементах при одинаковом световом потоке.
Может быть существенно упрощена конструкция и снижена цена интегрированной светодиодной лампы за счет уменьшения потерь мощности в элементах и снижения их загрузки по току, следовательно, за счет возможности использования элементов на меньшую установленную мощность.
По сравнению с прототипом могут быть снижены весогабаритные показатели заявляемой интегрированной светодиодной лампы (до 7%) за счет оптимизации конструкции (в том числе, охладителя), что также расширяет ее область применения.