СВЕТОДИОДНАЯ ЛАМПА ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ
GENERAL-PURPOSE LED LAMP

Область техники
Изобретение относится к полупроводниковым осветительным устройствам, предназначенным для использования в составе осветительного оборудования общего назначения.
Известный уровень техники
Светодиодные лампы требуют специальных средств для охлаждения светодиодов. При недостаточном охлаждении их эффективность и световой поток падают, а срок службы уменьшается. Светоотдача лампы зависит от типов светодиодов, их режима работы, оптических потерь в лампе, коэффициента полезного действия источника питания.
Одним из самых распространенных средств охлаждения является радиатор, выполненный из теплопроводного материала, имеющего высокий коэффициент теплопроводности, например медь, алюминий, специальные пластмассы. Чаще всего для этих целей применяют алюминий. Детали сложной формы из алюминия делают литьем, а это требует дорогого оборудования и цена такого радиатора также достаточно велика. Для ряда конструкций чаще всего применяются детали из алюминия, получаемые методом экструзии.
Специальные пластмассы имеют сравнительно низкий коэффициент теплопроводности 2-20 Вт/(м·К) (для сравнения, у алюминия от 160 до 200 Вт/(м·К)). При этом стоимость таких пластмасс высока, особенно пластмасс с высоким электрическим сопротивлением. При этом литье пластмасс позволяет получать сложные формы деталей, практически недоступные при литье алюминия.
Применение электропроводных конструкционных материалов для ламп при неизолированных источниках питания небезопасно, так как от попадания на радиатор сетевого напряжения предохраняет только изолирующий слой (припрег) на печатной плате. Изолированные источники питания существенно дороже.
Известна светодиодная лампа, содержащая объемный рассеиватель, источники излучения, смонтированные на плате, размещенной на торцевой поверхности полого теплоотвода из алюминия, установленного в полом радиаторе из поливинилхлорида или поликарбоната, на котором закреплен цоколь (CN 203384666 (U), МПК F21S 2/00, опубл. 08.01.2014).
Известна также светодиодная лампа, содержащая светорассеиватель, светодиоды, полый радиатор из электроизоляционного материала, снабженный поверхностью для закрепления цоколя, металлический теплоотвод, выполненный в виде тонкостенной цилиндрической детали с дном и установленной в полости упомянутого радиатора, на поверхности дна которой размещены упомянутые светодиоды, и цоколь (TW 201405067 (А), МПК F21V 3/04, опубл. 01.02.2014).
Применение электроизоляционного материала для радиатора у двух последних аналогов упрощает схему электронного преобразователя. Однако необходимость проведения теплофизических операций, обусловленных выполнением заливки теплоотвода пластичным материалом радиатора для создания надежного соединения поверхностей теплообмена между теплоотводом и радиатором, усложняет изготовление лампы.
Ближайшим аналогом по количеству совпадающих конструктивных признаков к заявленному изобретению является решение, описанное в источнике TW 201405067 (А).
Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции, улучшение теплового режима работы светодиодов и уменьшение габаритов изделия.
Раскрытие сущности изобретения
Изобретение характеризуется следующей совокупностью существенных признаков.
Светодиодная лампа общего назначения, содержащая светорассеиватель; светодиоды; полый радиатор из электроизоляционного материала; металлический теплоотвод, установленный в полости упомянутого радиатора и выполненный в виде тонкостенной детали с дном, на поверхности которой размещены упомянутые светодиоды; и цоколь, отличающаяся тем, что оконечная часть радиатора снабжена поверхностью для закрепления цоколя, полость радиатора и металлический теплоотвод имеют форму усеченной многогранной пирамиды, вершиной обращенной к цоколю и количество граней которой выбрано из выражения:
3≤n<∞, где
n - количество граней пирамиды,
при этом поверхность металлического теплоотвода имеет, по меньшей мере, один продольный разрез, а по периметру полости радиатора расположен клиновидный направляющий выступ, выполненный с возможностью удержания стенки металлического теплоотвода.
Отличительной особенностью заявленного решения является возможность раздельного изготовления радиатора и металлического теплоотвода. Пирамидальная форма полости радиатора, вершиной обращенная к месту крепления цоколя, обусловлена технологическими особенностями процесса литья радиатора. Пирамидальная форма тонкостенного металлического теплоотвода в лампе получена принудительным размещением многогранной призматической заготовки в пирамидальной полости радиатора за счет равномерного радиального смещения цилиндрической стенки теплоотвода к оси радиатора и надежной фиксации края стенки теплоотвода на клиновидном выступе, выполненном по периметру поверхности полости радиатора. Для возможности выполнения описанной трансформации формы теплоотвода, его боковая стенка снабжена одним или несколькими продольными разрезами. Форма и величина разрезов должны быть согласованы с величиной радиального смещения края теплоотвода. Кроме того, разрезы служат для компенсации температурного расширения материала теплоотвода.
В случае выполнения полости радиатора в виде четырехгранной пирамиды (n равно 4), вершиной обращенной к цоколю, металлический теплоотвод до установки будет иметь форму четырехгранной призмы с разрезами на месте ребер призмы, а в собранной лампе трансформируется в четырехгранную пирамиду, также обращенную вершиной к цоколю.
Учитывая, что величина смещения краев стенки теплоотвода не превышает 10% его диаметра, недопустимая деформация этого элемента практически исключена.
Возможность размещения большого количества светодиодов, установленных близко друг к другу, обеспечивает создание единого источника светового излучения, подобного телу накала в лампах накаливания, при этом в силу увеличения эффективности теплоотвода светодиоды работают в существенно облегченном режиме.
Важно отметить, что дно теплоотвода может быть не только плоским, но и иметь форму выпуклого многогранника. При этом размещенные на его гранях светодиоды обеспечат значительное расширение области освещения.
Перечень графических материалов
На графических материалах показаны:
на фиг. 1 - вид лампы в плане,
на фиг. 2 - сечение лампы, изображенной на фиг. 1,
на фиг. 3 - объемное изображение показанной на фиг. 1 лампы в разборе,
на фиг. 4 - объемное изображение варианта теплоотвода в виде цилиндра,
на фиг. 5 - в плане вид лампы с теплоотводом, дно которого выполнено в виде многогранника.
Светодиодная лампа общего назначения (фиг. 2) имеет светорассеиватель 1, светодиоды 2, размещенные на плате 3; полый радиатор 4 из электроизоляционного материала, снабженный развитой ребристой поверхностью 5 для теплообмена с окружающей средой, металлический теплоотвод 6 с дном 7 и боковыми стенками 8. На внутренней поверхности радиатора 4 по периметру полости выполнен клиновидный направляющий выступ 9, обеспечивающий возможность позиционирования боковой стенки 8 теплоотвода 6 в полости радиатора 4. Удаленная оконечная часть 10 радиатора 4 снабжена цоколем 11.
Плата 3 со светодиодами 2 покрывает практически всю поверхность дна 7 теплоотвода 6 (фиг. 2), который размещен в полости тонкостенного радиатора 4. Для заполнения нежелательных зазоров между боковой поверхностью 8 теплоотвода 6 и поверхностью полости радиатора 4 может быть использован теплопроводящий жидкий гель.
Радиатор 4 из электроизоляционного материала изготовлен как единая деталь, включающая оконечную часть 10 для установки цоколя 11, например, с винтовой поверхностью для закрепления резьбового цоколя, как показано на фиг. 1, 2 и 3. Форма поверхности оконечной части 10 радиатора 4 зависит от используемой конструкции цоколя.
В другом варианте радиатор 4 может быть выполнен состоящим из двух одинаковых частей, образующих при соединении сборный радиатор 4. Такой вариант радиатора можно видеть в публикации заявителя WO 2013109161.
При необходимости возможно увеличение поверхности 5 теплообмена за счет удлинения корпуса радиатора 4 и/или увеличения количества ребер на внешней поверхности радиатора 4 (фиг. 1 и 3).
Светодиодная лампа общего назначения (фиг. 2 и 3) содержит светорассеиватель 1, светодиоды 2, размещенные на плате 3; полый радиатор 4 из электроизоляционного материала, имеющего коэффициент теплопроводности 5 Вт/(м·К), алюминиевый теплоотвод 6 с плоским дном 7 и прорезью 12 на боковой поверхности 8, резьбовой цоколь 11, установленный на винтовой поверхности 10 радиатора 4. Теплоотвод 6 изготовлен методом холодной штамповки из алюминиевой заготовки и снабжен продольной прорезью 12. Светорассеиватель 1 соединяется с радиатором 4 при помощи замков, образованных на соединяемых деталях. Полость радиатора 4 использована для размещения источника питания (не показан).
Возможность промышленного применения
Светодиодная лампа общего освещения может быть изготовлена с использованием автоматизированного оборудования для холодной штамповки, литья пластических масс и изготовления печатных плат, в том числе на гибкой основе. Сборка элементов лампы проста, технологична и не требует специального оборудования. В силу простоты и технологичности изделие обладает низкой ценой и высокой надежностью.