ИСТОЧНИК ОСВЕЩЕНИЯ

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при проектировании осветительных приборов широкого назначения, в конструкции которых задействованы светодиоды.
Известны устройства освещения, содержащие светодиодный модуль, соединенный с источником переменного напряжения стабильного тока. Для обеспечения надежной работы при увеличении температуры светодиоды устанавливают на радиаторах, выполненных из керамики (Журнал «Полупроводниковая светотехника» №2, 2011 г.) или алюминия («Мощные светодиодные матрицы на анодированной алюминиевой подложке» «Температурные исследования надежности матриц мощных светодиодов» В.И.Мамушкин и др. УДК 621.315.592, 22.04.2010 г.). В радиаторах данного типа используется естественное охлаждение за счет обтекающего их воздуха.
Недостатком известных технических решений является низкая надежность работы схемы при повышении температуры окружающей среды (из-за недостаточно эффективного охлаждения светодиодов). Это объясняется значительной массой и малой развитой поверхностью радиаторов, не позволяющей эффективно использовать обтекающий их окружающий воздух. Кроме того, из-за большой массы радиаторы имеют значительную тепловую инерцию и, следовательно, не могут служить элементами, уравнивающими температуру кристаллов светодиодов (особенно при их параллельном соединении).
Наиболее близким к изобретению является источник света, представляющий собой энергосберегающую лампу, светодиоды которой закреплены на подложке, установленной на радиаторе. Сверху подложка со светодиодами закрыта светорассеивателем (ж. «Современная светотехника» №4, октябрь 2010 г., с39). Яркость свечения (мощность светового потока) известного источника ограничена степенью эффективности отвода тепла от светодиодов, осуществляемого с помощью радиатора, который является наиболее сложным конструктивным элементом изделия, определяющим его высокую себестоимость.
Техническим результатом, которого можно достичь при Использовании изобретения, является увеличение светоотдачи источника света и снижение его себестоимости при сохранении надежности работы светодиодов.
Технический результат достигается за счет того, что в источнике света, содержащем источник питания и светодиоды, аноды светодиодов закреплены на наружной поверхности теплоотводящей подложки, имеющей форму открытой с двух сторон трубы, которая изготовлена из тонкого гибкого электропроводящего материала, при этом первый вывод источника питания соединен с подложкой, а второй - с катодами светодиодов. При этом одна из торцевых сторон подложки может быть укреплена на цоколе, со стороны которого в подложке выполнены сквозные отверстия, обеспечивающие естественную конвекцию воздуха в ее внутренней полости, а на наружной поверхности подложки может быть установлен светорассеиватель.
В патентных источниках информации не обнаружено сведений об увеличении светоотдачи светильника (при сохранении допустимой температуры нагрева кристаллов светодиодов) путем обеспечения равномерности токов через светодиоды и усиления интенсивности их охлаждения без использования специальных радиаторов, что говорит о соответствии технического решения критериям охраноспособности «новизна» и «изобретательский уровень».
На чертеже представлена конструкция источника света.
Устройство содержит источник питания 1 и светодиоды 2, аноды которых закреплены на наружной поверхности теплоотводящей подложки 3. Подложка, имеющая форму открытой с двух сторон трубы, изготовлена из тонкого гибкого электропроводящего материала с хорошей теплопроводностью, например, медной фольги. Подложка 3 соединена с первым выводом источника питания, второй вывод которого подключен к катодам параллельно соединенных между собой светодиодов. Одна из сторон подложки может быть укреплена на цоколе 4. На наружной поверхности подложки установлен светорассеиватель 5. Торцевые стороны подложки могут иметь любую форму, например, круга, эллипса, прямоугольника и т.д.
Устройство работает следующим образом.
При подключении источника питания 1 источник света (лампа) загорается. Аноды светодиодов 2 непосредственно (без диэлектрической прокладки) закреплены на металлической теполоотводящей подложке 3, поэтому они электрически соединены друг с другом, при этом катоды светодиодов подключены к выводу источника питания, т.е. все светодиоды соединены между собой параллельно.
Благодаря хорошей теплопроводности подложки 3 мгновенный перегрев одного из светодиодов перераспределяется равномерно по ее поверхности, т.е. происходит автоматическое выравнивание температуры светодиодов, и, следовательно, их токов. Это связано, в первую очередь, с малой тепловой инерцией подложки, которая сравнима с тепловой инерцией кристаллов светодиодов.
Разница температур внутри подложки 3 (трубы) и окружающей среды вызывает естественную конвекцию проходящего через полость подложки потока воздуха и ее мощное охлаждение. Такой процесс аналогичен работе теплового насоса, который перекачивает теплый воздух из трубы в окружающую среду, при этом одновременно затягивая его внутрь трубы.
Наиболее интенсивное охлаждение подложки 3 и светодиодов происходит при открытых торцевых сторонах подложки. При такой модификации конструкции источник питания 1 (выполняющий одновременно функции опоры) может крепиться, например, к середине наружной поверхности трубы-подложки.
Если одна из торцевых сторон подложки укреплена на цоколе 4, то в подложке необходимо выполнить сквозные отверстия 6, которые обеспечивали бы естественную конвекцию воздуха в ее внутренней полости. Для компактности устройства источник электропитания 1 может быть размещен в цоколе 4.
Для удобства эксплуатации на наружной поверхности подложки можно установить светорассеиватель 5.
Таким образом, размещение анодов светодиодов на наружной поверхности теплоотводящей подложки, выполненной в виде трубы из тонкого электропроводящего материала, обеспечивает интенсивное охлаждение светодиодов и равномерное распределение их токов. Усиление теплоотвода от кристаллов светодиодов позволяет увеличить количество световых элементов в устройстве, что бы повысить его светоотдачу. При этом данный технический результат достигнут без снижения надежности работы светодиодов, т.е при сохранении допустимой температуры нагрева их кристаллов. Конструкция изделия отличается простотой исполнения, не требует использования специальных радиаторов, что положительно сказывается на его себестоимости.
Благодаря простоте конструкции, высокой светоотдаче и низкой себестоимости изобретение может быть наиболее предпочтительным при разработке устройств освещения широкого назначения.