БЕЗЛАМПОВОЕ ОСВЕТИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО НА БАЗЕ СВЕТОДИОДОВ

Область техники
[0001] Настоящая полезная модель относится к безламповому осветительному устройству, в частности, к осветительному устройству на базе светодиодов, имеющему безламповую конструкцию и предназначенному для использования в помещении и вне него с целью обеспечения освещения, а также сохранения свойств окружающей среды, экономии энергии и снижения массы.
Уровень техники
[0002] Хорошо известно об использовании люминесцентных ламп для обеспечения освещения в помещении и вне него. Обычная люминесцентная лампа излучает свет посредством возбуждения электрического разряда и требует наличия различных компонентов, включая монтажную опору лампы, разъемы, дроссель стартера (преобразователь) и стартер. Это обстоятельство приводит к недостаткам, которые заключаются в массивности, громоздкости и в необходимости большого количества ферросодержащих материалов. Кроме того, люминесцентная лампа внутри содержит ртуть, которая считается сильным загрязнителем окружающей среды. Таким образом, люминесцентная лампа по окончании ее использования часто вызывает загрязнение окружающей среды. Кроме того, между лампой, разъемами лампы, дросселем стартера и стартером необходимо выполнить некоторое количество контактов, которые увеличивают полное сопротивление, что приводит к ненужному и излишнему потреблению энергии. Из вышеизложенного следует, что люминесцентная лампа потребляет большое количество энергии и имеет маленький коэффициент мощности, что также является причиной снижения срока службы лампы и дросселя стартера.
[0003] Кроме того, в обычной люминесцентной лампе используются пластмассовые разъемы, которые имеют тенденцию к износу, обусловленному воздействием высокой температуры, приводящему к неустойчивости конструкции, поэтому, когда данная люминесцентная лампа подвергается внешним вибрациям или сотрясениям, то она может неожиданно упасть и травмировать находящихся рядом людей. Таким образом, в областях применения, где вибрация/сотрясение должны быть ограничены, общий вес осветительных устройств часто подлежит ограничению. Это обстоятельство приводит к ограничению применения люминесцентных ламп.
[0004] На рынке имеются решения подобной проблемы, такие как тайваньские полезные модели №М368749 и М365434, патентный документ США №2007/0228999, в котором предлагается "модернизированная светодиодная лампа для бездроссельной арматуры люминесцентных ламп", патентный документ США №2007/0223225, который предлагает "светодиодное осветительное устройство, применяемое с люминесцентной осветительной арматурой", и патент США №7114830, который предлагает «светодиодную замену люминесцентного освещения». Все эти документы из уровня техники для замены люминесцентной лампы предлагают осветительный модуль на базе светодиодов, который конструктивно выполнен в форме люминесцентной лампы. Подобные решения на базе светодиодов, несмотря на эффективное устранение загрязнения, обусловленное ртутью, содержащейся в люминесцентных лампах, требуют таких компонентов, как схемные платы для светодиодов, теплоотводы, провода и колпаки, которые не разлагаются естественным путем и могут, таким образом, вызвать увеличение отходов при замене осветительных ламп и фактически привести к вторичному загрязнению окружающей среды.
[0005] Указанные документы из уровня техники раскрывают осветительные лампы на базе светодиодов, для которых еще требуются компоненты, используемые в люминесцентных лампах, например, арматура, разъемы, дроссели и стартеры, а также электропроводка, поэтому известные осветительные лампы на базе светодиодов все еще обладают недостатками, которые заключаются в массивности и громоздкости, большом расходе ферросодержащих материалов, наличии большого количества контактов и коротком сроке службы. Кроме того, осветительные лампы на базе светодиодов требуют наличия схемных плат для светодиодов, теплоотводов, электропроводки и колпаков, при этом все эти компоненты способствуют нежелательному увеличению общего веса, затрудняя применение в условиях, в которых вибрации/сотрясения должны быть ограничены. Далее, все еще существует проблема, связанная с непрочностью конструкции, возникающей между лампой и разъемами, которая может привести к нежелательному нанесению травмы потребителю. Таким образом, известные осветительные лампы на базе светодиодов имеют ряд недостатков, которые следует устранить, чтобы обеспечить доминирующее направление развития осветительных ламп на базе светодиодов.
Сущность полезной модели
[0006] Для известных из уровня техники люминесцентных ламп энергосберегающих осветительных устройств на базе светодиодов требуется лампа, которая делает данные осветительные устройства массивными, громоздкими, потребляющими большое количество ферросодержащего материала, кроме того, имеет большое количество точек контактов, что приводит к чрезмерному потреблению энергии, загрязнению окружающей среды и укороченному сроку службы. Между существующей осветительной лампой и разъемами может возникать неустойчивость конструкции, которая часто служит причиной падения лампы с нанесением травмы потребителям и, соответственно, ограничивает применение данных осветительных ламп определенными условиями, на которые наложены ограничения по вибрациям/сотрясениям.
[0007] С учетом подобных проблем требуется обеспечить безламповое осветительное устройство, которое снижает стоимость производства, потребление ферросодержащего материала, количество мест контакта и факторов, которые могут вызвать загрязнение окружающей среды, а также увеличивает срок службы и снижает опасность травмирования пользователей.
[0008] Таким образом, главная цель заявленной полезной модели заключается в создании безлампового осветительного устройства на базе светодиодов, которое содержит по меньшей мере одно основание, по меньшей мере один светодиодный осветительный модуль и по меньшей мере одну управляющую цепь. Указанное основание содержит теплоотводящий корпус. Светодиодный осветительный модуль установлен на основании так, что данное основание обеспечивает удержание светодиодного осветительного модуля и отведение тепла. На данном основании смонтирована управляющая цепь, электрически присоединенная к силовой электропроводке светодиодного осветительного модуля, которая переводит его во включенное/выключенное и подает электроэнергию. По существу, предлагается безламповое осветительное устройство, излучающее свет энергосберегающим способом, которое конструктивно выполнено способом, снижающим его массу.
[0009] Вторая цель заявленной полезной модели заключается в создании безлампового осветительного устройства на базе светодиодов, которое содержит по меньшей мере один светодиодный осветительный модуль, выполненный по меньшей мере из одной светодиодной многокристальной интегральной схемы в корпусе, причем каждая светодиодная многокристальная интегральная схема в корпусе излучает свет, распространение которого осуществляется в виде поверхностного источника света, и обеспечивает освещение в качестве поверхностного источника света.
[0010] Третья цель заявленной полезной модели заключается в создании безлампового осветительного устройства на базе светодиодов, которое содержит светодиодный осветительный модуль, состоящий по меньшей мере из одной схемной платы и множества отдельных монокристальных светоизлучающих диодных элементов, каждый из которых электрически подсоединен к схемной плате так, что каждый из монокристальных светоизлучающих диодных элементов создает свет в виде точечного источника света, обеспечивающего распространение света и освещение.
[0011] Четвертая цель заявленной полезной модели заключается в создании безлампового осветительного устройства на базе светодиодов, которое содержит основание, с присоединенным к нему колпаком, закрывающим прикрепленный к основанию светодиодный осветительный модуль снаружи, чтобы регулировать распространение света, излучаемого данным светодиодным осветительным модулем.
[0012] Пятая цель заявленной полезной модели заключается в создании безлампового осветительного устройства на базе светодиодов, которое содержит в своем внутреннем пространстве и на поверхности слой водонепроницаемого вещества, обеспечивающего защиту от воды светодиодного осветительного модуля и управляющей цепи.
[0013] Эффективность безлампового осветительного устройства на базе светодиодов согласно заявленной полезной модели заключается в том, что безламповое осветительное устройство, содержащее основание, светодиодный осветительный модуль, управляющую цепь и колпак, обеспечивает значительное снижение общего веса и размера осветительного устройства, а также уменьшение количества используемого ферросодержащего материала и количества контактов в цепи, при этом снижается потребление энергии, устраняется возможная опасность загрязнения окружающей среды, и продлевается срок службы осветительного устройства. Кроме того, обеспечивается безопасная эксплуатация без риска нанесения повреждений потребителю при падении лампы, а также имеется возможность использовать данное безламповое осветительное устройство на базе светодиодов в различных условиях.
Краткое описание чертежей
[0014] Заявленная полезная модель станет более понятной для специалистов в данной области техники при прочтении последующего описания предпочтительных вариантов осуществления заявленной полезной модели со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:
[0015] на фиг.1 представлено в аксонометрии безламповое осветительное устройстве на базе светодиодов, выполненное в соответствии с первым вариантом осуществления заявленной полезной модели;
[0016] на фиг.2 представлен покомпонентный вид безлампового осветительного устройства на базе светодиодов согласно первому варианту осуществления заявленной полезной модели, представленной на фиг.1;
[0017] на фиг.3 представлено в аксонометрии безламповое осветительное устройство на базе светодиодов, выполненное в соответствии со вторым вариантом осуществления заявленной полезной модели;
[0018] на фиг.4 представлен покомпонентный вид безлампового осветительного устройства на базе светодиодов согласно второму варианту осуществления заявленной полезной модели, представленной на фиг.3;
[0019] на фиг.5 представлено в аксонометрии безламповое осветительное устройство на базе светодиодов, выполненное в соответствии с третьим вариантом осуществления заявленной полезной модели;
[0020] на фиг.6 представлен покомпонентный вид безлампового осветительного устройства на базе светодиодов согласно третьему варианту осуществления заявленной полезной модели, представленной на фиг.5;
[0021] на фиг.7 представлено в аксонометрии безламповое осветительное устройство на базе светодиодов, выполненное в соответствии с четвертым вариантом осуществления заявленной полезной модели;
[0022] на фиг.8 представлен покомпонентный вид безлампового осветительного устройства на базе светодиодов согласно четвертому варианту осуществления заявленной полезной модели, представленной на фиг.7;
[0023] на фиг.9 представлено в аксонометрии безламповое осветительное устройство на базе светодиодов, выполненное в соответствии с пятым вариантом осуществления заявленной полезной модели;
[0024] на фиг.10 представлен покомпонентный вид безлампового осветительного устройства на базе светодиодов согласно пятому варианту осуществления заявленной полезной модели, представленной на фиг.9;
[0025] на фиг.11 представлено в аксонометрии безламповое осветительное устройство на базе светодиодов, выполненное в соответствии с шестым вариантом осуществления заявленной полезной модели;
[0026] на фиг.12 представлен покомпонентный вид безлампового осветительного устройства на базе светодиодов согласно шестому варианту заявленной полезной модели, представленной на фиг.11;
[0027] на фиг.13 представлено в аксонометрии безламповое осветительное устройство на базе светодиодов, выполненное в соответствии с седьмым вариантом осуществления заявленной полезной модели;
[0028] на фиг.14 представлен увеличенный вид с торца вмещающего канала на светодиодный осветительный модуль и водонепроницаемую смолу безлампового осветительного устройства на базе светодиодов согласно седьмому варианту осуществления заявленной полезной модели, представленной на фиг.13.
Подробное раскрытие предпочтительных вариантов осуществления
[0029] Обратимся к данным чертежам и, в частности, к фиг.1 и 2, на которых показано безламповое осветительное устройство на базе светоизлучающих диодов, выполненное в соответствии с первым вариантом осуществления данной полезной модели и обозначенное, в целом, номером позиции 100. Заявленное безламповое осветительное устройство 100 на базе светодиодов содержит по меньшей мере одно основание 10, выполненное из теплоотводящего корпуса. Основание 10 не ограничивается какой-либо конкретной формой, и в первом варианте выполнения данной полезной модели содержит полый алюминиевый профиль, который приведен в качестве иллюстрации, а не в качестве ограничительного примера. Основание 10 имеет верхнюю часть, образующую по меньшей мере одну соединительную секцию 11. Соединительная секция 11 содержит множество внутренних резьбовых отверстий 111. Основание 10 имеет полое внутреннее пространство, образующее по меньшей мере один вмещающий канал 12.
[0030] В первом варианте выполнен по меньшей мере один светодиодный осветительный модуль 20, при этом в качестве примера светодиодного осветительного модуля 20 рассматривается одна многокристальная светодиодная интегральная схема в корпусе. Светодиодный осветительный модуль 20 имеет поверхность, содержащую множество сквозных отверстий 21, соответствующих внутренним резьбовым отверстиям 11 основания 10 и резьбовым крепежным элементам 22, таким как винты или болты, предназначенным для соединения и прикрепления светодиодного осветительного модуля 20 к соединительной секции 11 основания 10. Таким образом, основание 10, в целом, служит теплоотводящим корпусом светодиодного осветительного модуля 20.
[0031] Выполнена по меньшей мере одна управляющая цепь 30, назначение которой заключается в управлении включением/выключением светодиода (светодиодов) и преобразовании переменного тока и постоянного тока. Управляющая цепь 30 установлена и удерживается в канале 12 основания 10. Управляющая цепь 30 содержит по меньшей мере один силовой кабель 31 и управляющий кабель 32. Силовой кабель 31 проходит из вмещающего канала 12 основания 10 для обеспечения избирательного присоединения к внешнему источнику питания, например, к магистральной линии. Управляющий кабель 32 электрически присоединен к сведодиодному осветительному модулю 20 так, что управление модулем 20 выполняется управляющей цепью 30, обеспечивающей его включение/выключение. Кроме того, управляющая цепь 30 обеспечивает подачу постоянного тока для обеспечения работы светодиодного осветительного модуля 20, так, что модуль 20 может постоянно обеспечивать поверхностный источник света.
[0032] Соединение между светодиодным осветительным модулем 20 и основанием 10 не ограничивается резьбовым соединением, выполняемым посредством резьбовых крепежных элементов 22, проходящих через внутренние резьбовые отверстия 111 основания 10 и входящих с ними в соединение. Прикрепление управляющей цепи 30 к основанию 10 также не ограничивается установкой управляющей цепи 30 в канал 12 основания 10. Кроме того, расположение силового кабеля 31 управляющей цепи 30, проходящего из основания 10, не ограничивается прохождением через вмещающий канал 12, при этом возможно использование любых равноценных схем расположения для получения тех же результатов без отклонения от объема правовой охраны данной полезной модели.
[0033] На фиг.3 и 4 показано безламповое осветительное устройство на базе светодиодов, выполненное в соответствии со вторым вариантом осуществления заявленной полезной модели и также обозначенное номером позиции 100. К основанию 10 присоединен по меньшей мере один колпак 40 светильника. Колпак 40 имеет внутренние края, образующие по меньшей мере одну установочную закраину 41, обеспечивающую установку и, соответственно, прикрепление к верхней части основания 10 и закрытие снаружи светодиодного осветительного модуля 20. Кроме того, колпак 40 также обеспечивает функцию настройки распространения света для обеспечения поверхностного источника света, создаваемого осветительным модулем 20. К открытым торцам, расположенным между колпаком 40 и основанием 10, для их уплотнения прикреплена пара крышек 50. Каждая из торцевых крышек 50 имеет нижний участок, образующий множество соединительных язычков 51, и ограничивает отверстие 52. Соединительные язычки 51 установлены во вмещающем канале 12 основания 10, при этом силовой кабель 31 управляющей цепи 30 может проходить наружу через отверстие 52 одной из крышек 50. Отверстие 52 торцевых крышек закрыто уплотнительной заглушкой 521.
[0034] На фиг.5 и 6 показано безламповое осветительное устройство на базе светодиодов, выполненное в соответствии с третьим вариантом осуществления заявленной полезной модели и также обозначенное номером позиции 100. Поверх нижней части основания 10 установлен по меньшей мере один монтажный элемент 13, который зажимает указанное основание. Монтажный элемент 13 имеет по меньшей мере одно отверстие 131, которое вмещает крепежный элемент 131А, проходящий через него для прикрепления к какой-либо неподвижной конструкции, например к потолку, посредством которого основание 10 прикрепляют к потолку 200, при этом заявленное безламповое осветительное устройство на базе светодиодов применяется как потолочный светильник, прикрепленный к потолку 200.
[0035] Прикрепление к потолку 200 безлампового осветительного устройства 100 на базе светодиодов, представленного на фиг.5 и 6, не ограничивается использованием монтажного элемента 13, который устанавливается на основание 10 и зажимает его, при этом предполагается использование любых других равноценных приспособлений и конструкций в пределах объема правовой охраны данного полезной модели.
[0036] На фиг.7 и 8 показано безламповое осветительное устройство на базе светодиодов, выполненное в соответствии с четвертым вариантом осуществления заявленной полезной модели и также обозначенное номером позиции 100. В данном варианте осуществления светодиодный осветительный модуль 20 содержит осветительный модуль, выполненный из нескольких отдельных точечных источников света. Светодиодный осветительный модуль 20 содержит по меньшей мере одну схемную плату 23 и множество отдельных монокристальных светодиодов 24. Схемная плата 23 имеет множество монтажных отверстий 231, соответственно совмещенных с внутренними резьбовыми отверстиями 11 соединительной секции 11 основания 10 и обеспечивающих, соответственно, размещение резьбовых крепежных элементов 231А, обеспечивающих прикрепление к соединительной секции 11 основания 10. Схемная плата 23 имеет поверхность, с выполненной на ней схемой электропроводки для подключения электропитания светодиодов. Каждый светодиод 24 электрически присоединен к схемной плате 23 так, что схема подключения электропитания каждого светодиода 24 присоединена к схемной плате 23, что позволяет подавать к светодиоду 24 рабочее питание для обеспечения излучения точечного источника света, при этом светодиодный осветительный модуль 20 в целом излучает свет от множества точечных источников света.
[0037] На фиг.9 и 10 показано безламповое осветительное устройство на базе светодиодов, выполненное в соответствии с пятым вариантом осуществления заявленной полезной модели и также обозначенное номером позиции 100. В данном варианте выполнена имитация люминесцентного светильника треугольной конструкции со сдвоенными лампами, при этом основание 10' имеет треугольное поперечное сечение и выполнено с двумя соединительными секциями 11' на верхней стороне, причем каждая секция образует наклонную поверхность. Каждая соединительная секция 11' вмещает прикрепляемый к ней светодиодный осветительный модуль 20. Светодиодные осветительные модули 20 могут быть осветительным устройством с поверхностным источником освещения, выполненным из одной многокристальной светодиодной интегральной схемы в корпусе, показанным в варианте исполнения, проиллюстрированном на фиг.1-6, или, как вариант, содержат осветительный модуль с множеством точечных источников света, выполненный из схемной платы 23 и множества монокристальных светоизлучающих диодов 24, как показано в варианте исполнения на фиг.7 и 8. В варианте исполнения, показанном на фиг.9 и 10, в качестве примера осветительного модуля приведена одна многокристальная интегральная схема в корпусе, при этом два светодиодных осветительных модуля 20 вместе образуют поверхностный источник света, который может обеспечивать расширенное покрытие площади распространение.
[0038] В вариантах исполнения, показанных на фиг.9 и 10 основание 10' имеет нижний участок, образующий вмещающую камеру 14, в которой находится и удерживается управляющая цепь 30. Нижний участок основания 10' присоединен по меньшей мере к одной паре плеч 15 подвески, которые подвешивают основание 10' под потолком 200, посредством чего безламповое осветительное устройство 100 на базе светодиодов может быть подвешено под потолком для обеспечения освещения или для других целей. В показанном на фиг.9 и 10 варианте исполнения колпак 40' светильника закрыт у противоположных торцов крышками 42.
[0039] На фиг.11 и 12 показано безламповое осветительное устройство на базе светодиодов, выполненное в соответствии с шестым вариантом осуществления заявленной полезной модели и также обозначенное номером позиции 100. В данном варианте выполнена имитация люминесцентного светильника шевронной конструкции со сдвоенными лампами, в котором основание 10' имеет шевронное поперечное сечение, а на его верхней стороне образованы две соединительные секции 11', причем каждая образует наклон с формированием углубления. Каждая соединительная секция 11' вмещает монтируемый на ней светодиодный осветительный модуль 20. Светодиодный осветительный модуль 20 может быть осветительным устройством с поверхностным источником освещения, выполненным из одной многокристальной светодиодной интегральной схемы в корпусе, как в варианте исполнения, представленном на фиг.1-6, или содержать осветительный модуль с множеством точечных источников света, выполненный из схемной платы 23 и множества монокристальных светодиодов 24, как показано в варианте исполнения на фиг.7 и 8, В варианте исполнения, показанном на фиг.11 и 12, в качестве примера осветительного модуля представлена одна многокристальная светодиодная интегральная схема в корпусе, при этом два светодиодных осветительных модуля 20 вместе создают поверхностный источник света, который может обеспечить расширенное покрытие площади распространения.
[0040] В показанном на фиг.11 и 12 варианте исполнения основание 10' имеет нижнюю часть, образующую углубление 16, в котором находится и удерживается управляющая цепь 30.
[0041] На фиг.13 и 14 показано безламповое осветительное устройство на базе светодиодов, выполненное в соответствии с седьмым вариантом осуществления заявленной полезной модели и также обозначенное номером позиции 100. В данном варианте исполнения основание 10 содержит по меньшей мере один слой водонепроницаемой смолы 17, или вещества такого же назначения, расположенный внутри вмещающего канала 12, и, кроме того, по меньшей мере один слой водонепроницаемой смолы 25, или вещества такого же назначения, нанесен на поверхность светодиодного осветительного модуля 20 соединительной секции 11 основания 10 для обеспечения защиты от проникновения воды к светодиодному осветительному модулю 20 и управляющей цепи 30, за счет чего применение заявленного безлампового осветительного устройства 100 на базе светодиодов может быть расширено для использования во влажной среде. Применение водонепроницаемой смолы 17 во вмещающем канале 12, или применение водонепроницаемой смолы 25 светодиодного осветительного модуля не ограничивается заливкой и/или нанесением покрытия. Кроме того, водонепроницаемое вещество может быть дополнительно применено в пятом, шестом и седьмом вариантах выполнения, показанных на фиг.7-12.
[0042] Между предлагаемым безламповым осветительным устройством 100 на базе светодиодов и обычными люминесцентными лампами Т8 и Т5 был проведен сравнительный анализ, результаты которого приведены ниже.
Изделие/
Обычная Т8
Обычная Т5
Настоящая
модель
(одна лампа,
(одна лампа,
полезная модель,
длина 2')
длина 5')
светодиодный
осветительный
модуль длиной 2'
из одной
многокристальной
светодиодной
микросхемы в
корпусе
Вес
400 г
300 г
200 г
Освещенность
84 люкс
90 люкс
93 люкс
(на расстоянии
1200 мм)
Объем и срок службы
Большой объем и короткий срок службы
Большой объем и срок службы больше, чем у Т8
Светодиодный осветительный модуль имеет самый большой срок службы и дольше всех не выходит из строя, общий объем меньше, чем у Т5 и Т8 на 50%
Содержание ртути
15 мг
5 мг
0 мг
Срок службы источника света
3000 ч
10000 ч
100000 ч
Потребляемая мощность (при одинаковой освещенности)
27 Вт
14,34 Вт
10,35 Вт
Расход электроэнергии за определенный период и ее стоимость
464,28 КВт·ч NT$2015
125,6 КВт·ч NT$545,2
90,67 КВт·ч NT$393,5
Применение ферросодержащих материалов
100%
100%
50%
Безопасность эксплуатации
Присоединительный узел лампы может изнашиваться, что ведет к падению лампы
Присоединительный узел лампы может изнашиваться, что ведет к падению лампы
Присоединительный узел лампы отсутствует, нет риска падения лампы
[0043] В соответствии с перечисленными в вышеприведенной таблице данными заявленное безламповое осветительное устройство 100 на базе светодиодов по всем перечисленным выше показателям превосходит обычные люминесцентные лампы Т8 и Т5. Очевидно, что данная полезная модель обладает преимуществом, которое заключается в уменьшении веса осветительного устройства, снижении размеров, снижении количества используемых черных металлов, снижении количества мест контакта в схеме электропроводки и потребления энергии, устранении загрязнения окружающей среды, увеличении срока службы осветительного устройства и обеспечении безопасности осветительного устройства.
[0044] Несмотря на то, что данная полезная модель описана со ссылкой на предпочтительные варианты реализации данной полезной модели, специалистам в данной области техники следует понимать, что возможно внесение различных модификаций и изменение без отклонения от объема правовой охраны данной полезной модели, который определен в прилагаемой формуле полезной модели.