СВЕТОДИОДНАЯ ЛАМПА

Полезная модель относится к светотехнике, в частности к источникам света - лампам на светоизлучающих диодах (СИД), предназначенным для применения в световых приборах и устройствах, используемых для местного и общего освещения жилых помещений, объектов социальной сферы и других объектов.
Известна лампа на СИД, способная работать при стандартных сетевых напряжениях, включающая трубчатую оптически прозрачную колбу и расположенные внутри колбы блок питания, множество СИД, соединенных последовательно, установленных на протяженных вдоль оси печатных платах и подключенных к токоведущим элементам стандартного цоколя [Патент США N 5463280, кл. Н05В 37/02 (нац. кл. 315/187), опубл. 31.10.95 г.]. В известной лампе на СИД подробно рассмотрены схемы электропитания СИД и описано конструктивное решение по размещению СИД на печатных платах.
К числу недостатков СИД относятся следующие: не решен вопрос охлаждения корпусов СИД, что особенно важно, когда в качестве источника света используются СИД повышенной мощности. Высокая рабочая температура переходов у кристаллов СИД снижает их долговечность и световые характеристики; снижает эффективность светоотдачи на единицу потребляемой мощности СИД и лампы в целом.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является патент ни изобретение РФ №2418345 «Светодиодная лампа», опубл. 10.05.2011.
Светодиодная лампа содержит алюминиевый корпус-радиатор с блоком питания в верхней части, образованный полым телом вращечия с наружными радиально-продольными ребрами, образующими контур лампы, снабженный внутренними радиально-продольными ребрами с окнами между ними и кольцевой площадкой на торце наружных радиально-продольных ребер в его нижней части, на которой установлены с натягом светодиодные модули. Конструкция корпуса-радиатора с окнами между внутренними радиально-продольными ребрами и направляющими в верхней и нижней части корпуса-радиатора, обеспечивает эффективный конвекционный теплоотвод от мощных светодиодов разделенными между собой внутренними и наружными потоками. Светодиодный модуль содержит светодиод, установленный в оптическую линзу и соединенный с печатной платой с натягом через охватывающий светодиод упругий уплотнительный элемент, а светодиод жестко соединен с теплоотводящей медной пластиной через отверстие в печатной плате.
Недостатком этой светодиодной лампы является выполнение корпуса-радиатора из алюминия или алюминиевых сплавов, что приводит к сложности изготовления, требующей дополнительной механической обработки. Высокая степень теплопроводности алюминиевого сплава используется неэффективно, ввиду недостаточно быстрого охлаждения радиатора потоками воздуха. Кроме того, в данной конструкции светодиодной лампы используется сложная и трудоемкая в монтаже система теплоотведения от светодиода, включающая медную пластину, а также необходимость крепления светодиода винтами с натягом. Наличие печатной платы для обеспечения электрических соединений светодиодов конструктивно сложно и экономически неоправданно.
Отсутствие теплоизоляции источника питания от радиатора приводит к его работе на высоких температурах, что снижает его надежность.
Задачей полезной модели является создание простой и эффективной конструкции светодиодной лампы.
Техническим результатом от использования полезной модели является улучшение отвода тепла от светоизлучающих диодов за счет увеличения интенсивности тепловых потоков, как внутри, так и снаружи радиатора. Отсутствие печатной платы в конструкции лампы за счет использования радиатора, изготовленного из теплопроводного электроизоляционного материала, с электропроводной системой уменьшает тепловое сопротивление системы охлаждения светодиодной лампы.
Задача решается, а технический результат достигается за счет того, что светодиодная лампа, содержащая радиатор, блок питания, цоколь, соединительные провода, колбу, светодиоды, отличается тем, что радиатор выполнен секционным и расположен поверх корпуса блока питания, светодиоды расположены непосредственно на радиаторе, каждый светодиод установлен на отдельной секции радиатора и соединен через электропроводную систему с коммутационной шиной, подключенной к выходу блока питания, при этом блок питания подключен к цоколю соединительными проводами, радиатор и колба содержат внутренние воздуховоды, корпус блок питания выполнен из теплоизоляционного материала и содержит вентиляционные отверстия, а радиатор выполнен из теплопроводного электроизоляционного материала.
Колба светодиодной лампы может быть выполнена секционной, при этом секции образованы продольно-радиальными ребрами и имеют вентиляционные отверстия.
Радиатор может быть выполнен с наружными и внутренними ребрами.
Разработанная светодиодная лампа изображена на фиг.1 и состоит из корпуса блока питания 1, цоколя 2, блока питания 3, закрепленного внутри корпуса блока питания 1 и подключенного к цоколю 2 проводами 4, колбы 5, радиатора 6, светодиодов 7, подключенных к коммутационной шине 8 посредством электропроводной системы 9, при этом корпус блок питания 3 имеет вентиляционные отверстия 10, а радиатор и колба имеют воздуховоды 11 и 12, соответственно.
Конструкция радиатора 6 в разрезе изображена на фиг.2. Для того чтобы разделить тепловые потоки от светодиодов 7 (см. фиг.1), радиатор 6 выполнен секционным. Каждая из секций 14 предназначена для охлаждения одного мощного светодиода. При этом охлаждение происходит потоками воздуха, проходящими в воздуховодах 11, а секции 14 разделены воздушными зазорами 13. Это исключает взаимный разогрев светодиодов, способствует лучшему охлаждению.
В целях разделения потоков воздуха, охлаждающих каждую секцию радиатора 6 снаружи, конструкция колбы 5 также выполнена секционной (см. фиг.3). Секции образованы продольно-радиальными ребрами 16 и пространственно соответствуют секциям радиатора 6. Для обеспечения конвекции в каждой секции плафона выполнены вентиляционные отверстия 17.
Для увеличения площади поверхности радиатора 6 и улучшения охлаждения светодиодов 7 на внешней и внутренней поверхности радиатора 6 могут быть добавлены ребра 15 (см. фиг.2).
Работает светодиодная лампа следующим образом. При подсоединении цоколя 2 к питающей сети напряжение подается на вход блок питания 3 через провода 4. Блок питания преобразует переменное напряжение сети в постоянный ток питания светодиодов и через коммутационную шину 8 посредством электропроводной системы 9 подает его на светодиоды 7, расположенные на радиаторе 6. Световой поток светодиодов 7 рассеивается колбой 5 так, чтобы обеспечить равномерное пространственное светораспределение. Тепло, выделяемое светодиодами 7, отводится радиатором 6 и рассеивается в окружающее пространство с помощью конвекционного воздушного теплообмена и теплового излучения. Подобное непосредственное расположение светодиодов 7 на радиаторе 6 без использования печатной платы обеспечивает простоту конструкции и низкое тепловое сопротивление системы охлаждения светодиодной лампы. Поверхности радиатора 6, на которых расположены светодиоды 7, могут быть выполнены с наконом к продольной оси лампы в пределах 30-60 градусов, что обеспечивает равномерность светового потока лампы в целом.
Электропроводная система 8 радиатора 6 обеспечивает закрепление (пайку) светодиодов на его поверхности в точном соответствии с конструкцией светодиодов 7 и в то же время выполняет подачу тока с выхода блока питания 3 через коммутационную шину 9. Это позволяет избавиться от традиционно используемых печатных плат на алюминиевой основе, имеющих высокую стоимость. Коммутационная шина 9 обеспечивает подачу тока на светодиоды 7 в нужной полярности.
Для обеспечения лучшего теплообмена с окружающим воздухом в колбе 5 и радиаторе 6 образованы воздуховоды 11 и 12, соответственно. Конвекционные потоки воздуха, возникающие в воздуховодах 11 и 12, значительно улучшают воздухообмен вблизи поверхности радиатора 6 и обеспечивают эффективное охлаждение светодиодов 7.
Материал радиатора 6 должен обладать электроизоляционными и в то же время теплопроводными свойствами, например, может быть использована теплопроводная пластмасса с керамическим волокнистым наполнителем, производимая серийно. Коэффициент теплопроводности, необходимый для эффективного рассеяния тепла, должен быть более 2,5 Вт/м*К. Подобный материал значительно легче и дешевле традиционно используемого алюминия. Кроме того, он технологичнее в производстве, практически не требует ручных операций обработки после литья. Эти качества обеспечивают экономичность предлагаемой конструкции.
Для того чтобы не происходил разогрев элементов блока питания 3 теплом светодиодов 7, корпус блока питания 3 выполнен из теплоизолирующего материала, например, из полистирола или пластика АБС. Кроме того, для охлаждения тепловыделяющих элементов блока питания 3 в корпусе блока питания 1 предусмотрены вентиляционные отверстия 10.
Таким образом, предлагаемая конструкция светодиодной лампы обеспечивает достижение технического результата, а именно: улучшение отвода тепла от светодиодов 7, что снижает их рабочую температуру, улучшает условия работы блока питания 3, и ведет к повышению срока службы светодиодной лампы, безопасности пользования светодиодной лампой, снижению материалоемкости, экономичности в изготовлении.