СВЕТОДИОДНЫЙ ПРИБОР И СВЕТОДИОДНОЕ ОСВЕТИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО НА ЕГО ОСНОВЕ

Группа полезных моделей относится к области светотехники и, в частности, к осветительным устройствам на основе полупроводниковых источников света для освещения внутренних помещений и наружных пространств.
Известна светодиодная лампа (Патент US №7410273 В2, МПК: F21V 7/00, опубликован 12.08.2008 г., [1]), содержащая светодиод, закрепленный патроном в чашке, которая выполняет функции рефлектора и теплоотвода.
Недостатком описанной светодиодной лампы [1] является выполнение чашки в виде монолитной металлической конструкции, которая с одной стороны приводит к увеличению материалоемкости и весовых характеристик лампы, а с другой - наличие только одной параболической или сферической поверхности рефлектора не обеспечивает оптимального, эффективного и равномерного вывода света.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому светодиодному элементу и выбранной в качестве прототипа является интерьерная лампа (Патент US №7244058 В2, МПК: F21V 29/00 опубликован 17.07.2007 г., фиг.10A, 10В, 10С, [2]). Лампа [2] состоит из теплоотвода с теплоотводящими ребрами, выполняющего функцию корпуса, оптически прозрачного стекла, и размещенного на монтажной плате внутри теплоотвода, по крайней мере, одного светодиода с параболическим рефлектором.
Недостатки устройства-прототипа [2] аналогичны недостаткам лампы-аналога [1]. Кроме того, как видно, из фиг.10В, 10С, применяемая конструкция рефлекторов не обеспечивает плотного прилегания краев рефлекторов друг к другу, что при выполнении сборки из нескольких таких ламп в любом направлении не дает возможности обеспечить равномерное освещение всей поверхности конструкции.
Известна лампа на основе сборки из 36 светодиодов (Патент US №6367949 В1, МПК F21V 29/00, опубликован 09.04.2002 г., фиг.4, 6, 12, [3]) содержащая закрепленную в корпусе систему размещенных на монтажной плате светодиодов, рефлектор с конусообразными отверстиями для вывода света от каждого светодиода, оптически прозрачную крышку в виде линзы.
Недостатком лампы [3] является отсутствие равномерного освещения всей поверхности сборки из-за конструктивной особенности применяемого рефлектора.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому светодиодному осветительному устройству и выбранным в качестве прототипа является излучатель (Патент US №7207696 В1, МПК: F21V 21/30 опубликован 24.04.2007 г., фиг.1, 2, [4]), содержащий монтажную плату с размещенными на ней, по меньшей мере, вдоль одной линии светодиодами, каждый из которых имеет рефлектор (металлический колпак) в виде полого усеченного конуса, и стекло со стороны больших оснований конусных рефлекторов.
Недостатком излучателя [4] является:
- применение рефлекторов в виде конусов, что не обеспечивает оптимального и эффективного вывода света;
- коническая форма не обеспечивает плотной стыковки рефлекторов, что делает невозможным получение равномерного освещения всей поверхности светового устройства;
- использование металлических рефлекторов увеличивает материалоемкость, делая конструкцию осветительного устройства более тяжелой и дорогой.
В основу предлагаемой группы технических решений поставлена задача создания конструкций светодиодного прибора с использованием точечного полупроводникового источника света и светодиодного осветительного устройства на его основе, обеспечивающих высокоэффективный вывод света, равномерное распределение его по всей поверхности, как в единичном приборе, так и в светодиодном осветительном устройстве в целом при одновременном эффективном отводе тепла от каждого светодиодного прибора.
Техническим эффектом при использовании предлагаемых светодиодного прибора и осветительного устройства на его основе является:
- повышение эргономических параметров предлагаемых устройств за счет обеспечения высокоэффективного и равномерного освещения по всей площади;
- высокая надежность и большой срок службы за счет эффективного отвода выделяемого тепла;
- возможность создания светодиодного осветительного устройства любой геометрической формы без потери равномерности освещения;
- снижение материалоемкости за счет возможности использования дешевых пластических материалов.
Решение поставленной задачи и соответствующий технический результат достигаются тем, что:
- в светодиодном приборе, содержащем светодиодную сборку из, по меньшей мере, одного полупроводникового кристалла с соосным сборке рефлектором, внутренняя поверхность которого имеет светоотражающее покрытие, а кристаллы светодиодной сборки смонтированы на плате из теплоотводящего материала, которая размещена на радиаторе, рефлектор выполнен в виде полой многогранной равносторонней усеченной пирамиды с выводом излучения со стороны ее большего основания и торцевой стенкой с осевым отверстием со стороны ее меньшего основания, причем внутренняя поверхность пирамиды рефлектора имеет основные и угловые внутренние грани, при этом угловые внутренние грани пересекают соответствующие соседние основные внутренние грани от внутреннего угла пирамиды со стороны ее большего основания до торцевой стенки ее меньшего основания, в сквозном отверстии которой размещена светодиодная сборка, причем стороны основных и угловых внутренних граней со стороны торцевой стенки пирамиды рефлектора равны и образуют равные углы, при этом рефлектор закреплен на радиаторе;
- в светодиодном осветительном устройстве, содержащем монтажную плату и систему закрепленных на ней и выполненных как описано выше (согласно п.1 формулы) светодиодных приборов, при этом их светодиодные сборки размещены вдоль по меньшей мере одной прямой и/или зигзагообразной линий, причем стороны внешних граней полых многогранных равносторонних усеченных пирамид рефлекторов со стороны их больших оснований соседних светодиодных приборов в разных прямых и/или зигзагообразных линиях и вдоль каждой из них равны и прилегают друг к другу по всей их длине.
Новым в предлагаемых устройствах является то, что выполнение рефлектора в виде полой многогранной равносторонней усеченной пирамиды позволяет создавать светодиодные осветительные устройства любой формы с равномерно светящейся поверхностью без темных участков за счет плотного прилегания друг к другу сторон больших оснований рефлекторов соседних светодиодных приборов.
Наличие в каждом рефлекторе угловых внутренних граней обеспечивает устранение потерь излучения в углах, а пересечение угловых и основных внутренних граней рефлектора по всей высоте пирамиды и образование ими равностороннего с равными углами многоугольника на меньшем ее основании обеспечивает и повышает эффективность вывода света.
Крепление каждого рефлектора на своем радиаторе с платой из теплоотводящего материала обеспечивает простоту ремонтных работ.
Сопоставление предлагаемых светодиодного прибора и светодиодного осветительного устройства с уровнем техники и отсутствие описания аналогичных технических решений в известных источниках информации позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемых устройств критерию «новизна».
На фиг.1 и 2 схематически изображен светодиодный прибор с рефлектором в виде четырехгранной пирамиды в разрезе и вид сверху соответственно.
На фиг.3 и 4 схематически показан светодиодный прибор с рефлектором в виде трехгранной пирамиды в разрезе и вид сверху.
На фиг.5 и 6 схематически показано светодиодное осветительное устройство на основе светодиодного прибора, изображенного на фиг.1, в разрезе и вид сверху соответственно.
На фиг.7-13 схематически изображены возможные конструкции светодиодных осветительных устройств на основе светодиодного прибора, показанного на фиг.3.
Светодиодный прибор на фиг.1, 2, 3, 4 содержит: светодиодную сборку - 1; рефлектор - 2, который может быть выполнен из пластического материала со светоотражающим покрытием - 3 в виде полой многогранной равносторонней усеченной пирамиды с четным или нечетным числом граней и элементами крепления с внешней стороны у меньшего основания; выполненная с осевым сквозным отверстием торцевая стенка - 4 со стороны меньшего основания рефлектора - 2; основные внутренние грани - 5 рефлектора - 2; угловые внутренние грани - 6 рефлектора - 2; стороны - 7 основных внутренних граней - 5 со стороны торцевой стенки - 4 у меньшего основания рефлектора - 2; стороны - 8 угловых внутренних граней - 6 со стороны торцевой стенки - 4 у меньшего основания рефлектора - 2; сторона - 9 внешней грани рефлектора - 2 со стороны его большего основания. Светодиодная сборка - 1 смонтирована на плате - 10 из теплоотводящего материала, которая размещена на радиаторе - 11. При этом стороны - 7 и - 8 соответственно основных и угловых внутренних граней - 5 и - 6 со стороны торцевой стенки - 4 равны и образуют равные углы.
В светодиодном осветительном устройстве на фиг.5 показана монтажная плата - 12 с закрепленными на ней радиаторами - 11 светодиодных приборов. На фиг.6 показано прилегание сторон - 9 внешних граней пирамидальных рефлекторов - 2 по всей их длине у соседних светодиодных приборов в разных линиях и в каждой из них, при этом размеры радиаторов - 11 не должны превышать размеров большего основания рефлектора -2.
Описание примера реализации:
В светодиодных приборах (фиг.1, 3) к светодиодной сборке 1 через электрические вводы (не показаны) прикладывается заданное электрическое напряжение, обеспечивающее излучение полупроводниковых светодиодов, которое выводится через большое основание рефлектора 2. Использование светоотражающего покрытия 3, нанесенного на внутреннюю поверхность торцевой стенки 4 меньшего основания рефлектора 2 и его внутренние основные 5 и угловые 6 грани, наличие множества (основных 5 и угловых 6) граней, пересечение угловых 6 и основных 5 внутренних граней рефлектора 2 по всей высоте пирамиды с образованием ими равностороннего и с равными углами многоугольника у меньшего ее основания приводит к уменьшению потерь света, эффективному и равномерному его выводу. Монтаж светодиодной сборки 1 в каждом светодиодном приборе на плате 10 из теплоотводящего материала, размещенной на радиаторе 11, на котором крепится рефлектор 2, дает возможность одновременно эффективно отводить тепло от полупроводниковых кристаллов сборки 1, снизить материалоемкость прибора за счет возможности выполнения рефлектора 2 из пластического материала и упростить его ремонтные работы.
В светодиодных осветительных устройствах (фиг.5, 6 и 7-13) выполнение рефлекторов 2 каждого светодиодного прибора в виде многогранных и равносторонних пирамид обеспечивает плотное прилегание сторон 9 внешних граней у большего основания соседних приборов друг к другу, обеспечивая повышение эргономических параметров предлагаемых устройств за счет высокоэффективного и равномерного освещения их по всей площади. Возможны варианты использования в одном устройстве рефлекторов 2 с различным числом граней, но с одинаковым размером сторон 9. Для плотного прилегания сторон 9 у соседних приборов размеры их радиаторов 11 не должны превышать размеров большего основания рефлектора 2. Использование дешевых пластических материалов при изготовлении рефлекторов 2 обеспечивает снижение материалоемкости. Крепление каждого рефлектора 2 на своем радиаторе 11 с платой 10 из теплоотводящего материала, на которой смонтирована светодиодная сборка 1, обеспечивает взаимозаменяемость и простоту ремонтных работ. Кроме того, образование воздушных каналов между рефлекторами 2 в области расположения их меньших оснований создает дополнительные условия для эффективного отвода тепла от светодиодных сборок 1 осветительного устройства любой сложности и габаритов.