СВЕТОДИОДНЫЙ ЭЛЕМЕНТ С ТЕПЛОПРОВОДЯЩЕЙ ПЛАСТИНОЙ И СВЕТИЛЬНИК СВЕТОДИОДНЫЙ НА ЕГО ОСНОВЕ

Полезная модель относится к светотехнике, а именно к светодиодным светильникам, которые могут быть созданы с использованием светодиодных элементов с теплопроводящей пластиной заявляемой конструкции и корпусов светильников предыдущего поколения в целях их быстрой модернизации и в новых светильниках.
В настоящее время имеются самые различные конструкции светодиодов. Светодиоды имеют различные основания и крепятся непосредственно основанием или посредством промежуточных пластин к корпусам светильников. Промежуточные пластины служат для улучшения теплопередачи от светодиода к корпусу светильника. Анализ публикаций из Интернета показывает, что отсутствует устоявшаяся терминология в области светодиодной техники в части применения терминов «подложка» и «теплопроводящая пластина». Поэтому, применительно к данной заявке, термин «подложка» будет использован только как неотъемлемая часть собственно светодиода, как это и показано на рис.1 в (2) и описана ниже, а термин «промежуточная теплопроводящая пластина» или просто «теплопроводящая пластина» - исключительно как средство, находящееся между светодиодом (например, с подложкой типа (2)) и корпусом светильника в отдельных конструкциях светодиодных светильников, в т.ч. в заявляемых конструкциях, описанных ниже.
Таким образом, предметом заявляемой полезной модели не являются конструкции светодиодов, а являются исключительно теплопроводящие пластины с установленными на них светодиодами или, иначе говоря, светодиодные элементы с теплопроводящими пластинами и светодиодные светильники на их основе.
Светодиод - это полупроводниковый прибор, преобразующий электрический ток непосредственно в световое излучение. Светодиод состоит из полупроводникового кристалла на подложке, корпуса с контактными выводами и оптической системы. Современные светодиоды мало похожи на первые корпусные светодиоды, применявшиеся для индикации. Так, например, конструкция мощного светодиода серии Luxeon, выпускаемой компанией Lumileds, состоит из кристалла, расположенного на корпусе, над кристаллом размещена пластиковая линза. К кристаллу подведены электроды: катод и анод. Сам светодиод размещен на алюминиевой или медной основе (1).
Известен светодиод Cree XLAMP XR-C, внешний вид которого включает рефлектор, линзу и подложку. Размеры рефлектора: диаметр - 6,8 мм, высота с подложкой - 4,4 мм (2). Такая подложка выполняется из керамики и имеет выводы «катод-анод» в виде двух полосок для припайки ее, например, к соответствующим выводам «катод-анод» теплопроводящей пластины, а также третью полоску, называемую «термопад» для передачи тепла от светодиода к промежуточной теплопроводящей пластине. Подложка по сути является неотъемлемой частью собственно светодиода и изготавливается вместе с ним. Подложка выполняет технологическую функцию вывода на ее керамическую поверхность контактов «катод-анод» для осуществления сборки путем ее припайки. И лишь в незначительной степени она служит для передачи тепла от кристалла, т.к. основную функцию по отводу тепла от светодиода с подложкой играет теплопроводящая пластина.
Из уровня техники известен светодиодный элемент с теплопроводящей пластиной, представляющей собой шестиконечную конструкцию в виде плоских лепестков, расходящихся от центра подложки, в котором размещен светодиод. Лепестки по периметру отделены друг от друга полукруглыми выемками, которые могут быть использованы для крепления такого светодиодного элемента на основании светильника. Такая конструкция теплопроводящей пластины, скорее всего, предопределена ее конкретным применением в конструкции светильника с использованием мощных светодиодов (3). Она имеет достаточно большие габариты, сложную конфигурацию и предназначена для специфического применения в светодиодных светильниках конкретного производителя. Принимаем данную конструкцию теплопроводящей пластины за прототип.
Заявляемый в качестве полезной модели светодиодный элемент использует теплопроводящую пластину из фольгированного алюминия или алюминиевого сплава, на верхней стороне которой в средней зоне выполнены контакты «катод-анод» а между ними контакт, называемый «термопад» для соединения с соответствующим контактом «термопад» светодиода. Средняя зона теплопроводящей пластины выполнена под размер подложки соответствующего светодиода. От контактов «катод-анод» средней зоны выполнена известным образом (протравливанием) электрическая разводка к контактам по углам теплопроводящей пластины для последующего соединения с электрической цепью светильника. Теплопроводящая пластина изготавливается по известной технологии, согласно которой на алюминиевую пластину наносится изоляционный тонкий слой, затем фольгированный алюминий с протравленными участками, образующими внутреннюю часть электрической цепи пластины, а после протравливания сверху наносится покрытие, защищающее электрическую схему от окисления.
В заявляемой полезной модели теплопроводящая пластина имеет простую форму и рассчитанные малые габариты, позволяющие соединять эти пластины с размещенными на них светодиодами на основании светильника как непосредственно примыкая с друг к другу с 2-х или 4-х сторон, так и разнося их по основанию светильника, которое тоже имеет различные варианты исполнения, обеспечивая широкий диапазон технических параметров светильников в зависимости от требований заказчиков (по освещенности, местонахождению и т.п.). Дополнительным и существенным преимуществом заявляемой полезной модели является достаточно свободная модернизация ранее эксплуатируемых светильников с имеющимися корпусами, например, от светильников с люминесцентными лампами, которые в настоящее время повсеместно заменяются светодиодными светильниками, в т.ч. и заявляемой конструкции.
На базе заявляемой конструкции светодиодного элемента с теплопроводящей пластиной, рассчитанной и оптимизированной заявителем, им разработан и широкий ряд светодиодных светильников, которые являются также предметом настоящей полезной модели. На такой теплопроводящей пластине может быть установлен светодиод с подложкой типа (2).
Заявляемый в качестве полезной модели светодиодный элемент с теплопроводящей пластиной светодиодного светильника, который крепится с ее помощью на основании светодиодного светильника, характеризуется тем, что наружная конфигурация теплопроводящей пластины выполнена прямоугольной формы и имеет габаритные размеры в интервале: длина - 24-28 мм, ширина - 14-18 мм, преимущественно: длина - 26 мм, ширина - 16 мм.
Такая конструкция теплопроводящих пластин позволяет собирать различные комбинации на различных основаниях светильников, в том числе и с примыканием (соприкосновением) теплопроводящих пластин между собой по типу элементов рисунков - «пазлов». Габариты теплопроводящих пластин обусловлены компоновкой светодиодов в светильниках, теплопроводящая пластина универсальна для большинства светодиодов CREE,OSRAM, в т.ч. приведенных в (2).
Заявляемый в качестве полезной модели светодиодный светильник, использующий заявляемый и описанный выше светодиодный элемент, характеризуется также тем, что, по меньшей мере, одни из боковых сторон теплопроводящих пластин рядом расположенных светодиодных элементов соприкасаются друг с другом при их установке на основании светодиодного светильника или отстоят друг от друга не более 3 мм.
В варианте исполнения заявляемый в качестве полезной модели светодиодный светильник, использующий заявляемый и описанный выше светодиодный элемент, характеризуется также тем, что все боковые стороны теплопроводящих пластин сопрягающихся друг с другом светодиодных элементов соприкасаются друг с другом или отстоят друг от друга не более 3 мм.
В другом варианте исполнения заявляемый в качестве полезной модели светодиодный светильник, использующий заявляемый и описанный выше светодиодный элемент, характеризуется также тем, что светодиодные элементы расположены на расстоянии друг от друга.
Заявляемый в качестве полезной модели светодиодный светильник, использующий заявляемый и описанный выше светодиодный элемент, по любому из описанных выше вариантов размещения светодиодных элементов, характеризуется также тем, что основание светодиодного светильника имеет прямоугольную форму.
Заявляемый в качестве полезной модели светодиодный светильник, использующий заявляемый и описанный выше светодиодный элемент, по любому из описанных выше вариантов размещения светодиодных элементов, характеризуется также тем, что основание светодиодного светильника имеет круглую форму.
Заявляемый в качестве полезной модели светодиодный светильник, использующий заявляемый и описанный выше светодиодный элемент, характеризуется также тем, что основание светодиодного светильника является основанием игольчатого радиатора.
Заявляемый в качестве полезной модели светодиодный светильник, использующий заявляемый и описанный выше светодиодный элемент, характеризуется также тем, что игольчатый радиатор выполнен из алюминия или алюминиевого сплава с высотой игл от 25 до 40 мм.
Заявляемый в качестве полезной модели светодиодный светильник, использующий заявляемый и описанный выше светодиодный элемент, характеризуется также тем, что он имеет корпус с днищем и теплоотводящим компаундом, который заливается в днище светильника и застывает в массе после погружения в него игл игольчатого радиатора. Использование компаунда усиливает теплопередачу от игольчатого радиатора, который, обладая большой площадью поверхности, мгновенно отдает тепло стенкам днища светильника и далее в атмосферу.
Заявляемый в качестве полезной модели светодиодный светильник, использующий заявляемый и описанный выше светодиодный элемент, характеризуется также тем, что наряду с основанием из игольчатого радиатора прямоугольной формы, корпуса с днищем, заполненным теплоотводящим компаундом, светильник дополнительно содержит источник постоянного тока, боковые светоотражатели, защитный прозрачный экран и устройство для крепления светильника.
Заявляемый в качестве полезной модели светодиодный светильник, использующий заявляемый и описанный выше светодиодный элемент, характеризуется также тем, что наряду с основанием из игольчатого радиатора круглой формы, светильник дополнительно содержит источник постоянного тока, защитный прозрачный экран и устройство для крепления светильника. Светильник выполняется в вариантах с установкой светодиодных элементов как примыкающих друг к другу (по типу «пазлов»), так и отдаленных друг от друга.
Заявляемый в качестве полезной модели светодиодный светильник, использующий заявляемый и описанный выше светодиодный элемент, характеризуется также тем, что основание светодиодного светильника выполнено из металлического штампованного листа. Такая конструкция используется особенно при быстрой модернизации светильников предыдущего поколения (на люминесцентных лампах и т.п.).
Заявляемый в качестве полезной модели светодиодный светильник, использующий заявляемый и описанный выше светодиодный элемент, характеризуется также тем, что основание светодиодного светильника имеет прямоугольную форму, высота игл радиатора находится в интервале 25-40 мм, расстояние между центрами светодиодных элементов находится в интервале 30-40 мм по горизонтали и 30-40 мм по вертикали, преимущественно 35 мм по горизонтали и 35 мм по вертикали.
Заявляемый в качестве полезной модели светодиодный светильник, использующий заявляемый и описанный выше светодиодный элемент, характеризуется также тем, что теплопроводящие пластины расположены на основании из металлического штампованного листа, образуя до 4-х рядов и от 4-х до 10 светодиодных элементов в каждом ряду.
Заявляемый в качестве полезной модели светодиодный светильник, использующий заявляемый и описанный выше светодиодный элемент, характеризуется также тем, что теплопроводящие пластины расположены на основании из металлического штампованного листа с расстоянием между центрами теплопроводящих пластин, находящимся в интервале 60-80 мм, преимущественно 72 мм, соединены между собой электрическими проводами, образуя последовательную электрическую цепь, при этом теплопроводящие пластины расположены на основании в 2 ряда.
Заявляемый в качестве полезной модели светодиодный светильник, использующий, заявляемый и описанный выше светодиодный элемент, характеризуется также тем, что основания светильника, содержащие светодиодные элементы, расположенные в два ряда, группируются по 2, 3, 4 и более оснований в более мощный светильник.
Заявляемый в качестве полезной модели светодиодный светильник, использующий заявляемый и описанный выше светодиодный элемент, характеризуется также тем, что основание выполнено из пластины алюминия или алюминиевого сплава.
Заявляемый в качестве полезной модели светодиодный светильник, использующий заявляемый и описанный выше светодиодный элемент, характеризуется также тем, что теплопроводящие пластины на основании, выполненном из пластины алюминия или алюминиевого сплава расположены соприкасаясь друг с другом или на расстоянии друг от друга.
Отдельные варианты конструкций заявляемых светильников представлены на фиг.1-3.
Фиг.1 - разрез светильника в варианте, заявленном в п.п.9 и 10 формулы.
Фиг.2 - основание светильника со светодиодными элементами (виды спереди и сбоку) в варианте, заявленном в п.п.5 и 8 формулы.
Фиг.3 - основание светильника со светодиодными элементами (вид спереди) в варианте, заявленном в п.п.12-15 формулы.
Заявляемый в качестве полезной модели светодиодный светильник, использующий заявляемый и описанный выше светодиодный элемент, приведенный на фиг.1, состоит из корпуса 1, основания игольчатого радиатора 2 с иглами 3, вторичной оптики 4 со светодиодом, расположенной на заявляемой теплопроводящей пластине 5. На днище корпуса крепится источник постоянного тока (драйвер) 6. В днище заливается теплоотводящий компаунд 7, который по уровню доходит до основания 2, оставляя иглы радиатора в своей массе, которая со временем застывает, создавая хорошую теплопроводящую среду, так важную для светодиодного светильника. К корпусу светильника и основанию крепится отражатель 8. Светильник закрывается прозрачным защитным экраном (не показан) и имеет устройство для крепления светильника.
Заявляемый в качестве полезной модели светодиодный светильник, использующий заявляемый и описанный в п.1 светодиодный элемент, в части, отнесенной к основанию, приведен на фиг.2. Основание светильника является основанием игольчатого радиатора 9 с иглами 10, на котором устанавливаются светодиодные элементы 11 заявляемой конструкции.
Заявляемый в качестве полезной модели светодиодный светильник, использующий заявляемый и описанный в п.1 светодиодный элемент, в части, отнесенной к основанию, приведен на фиг.3. Основание светильника 12 представляет собой металлический штампованный лист, на котором устанавливаются светодиодные элементы 13 заявляемой конструкции. По бокам установлены драйвера 14.
Заявляемые светодиодный элемент и основанные на нем светильники отвечают основным требованиям массовых светодиодных светильников широкого назначения, включая светильники ЖКХ, сравнительно дешевы и универсальны, оптимальны при быстрой модернизации светильников предыдущего поколения и при разработке новых светильников.
Литература
1. FAQ про LED. Часть первая: LED тронулся. А.Рябов. «Цоколь» №1 (январь-февраль) 2004 г.
2. http://www.remserv.ru/cgi/magazine/issue/139/Svet/2776, Ремонт&Сервисс/Архив/ 2010 №4 рис.1.
3. www.svetila.ru/userfiles/image/Led (1).jpg.