СВЕТОДИОДНАЯ ЛАМПА
LIGHT DIODE LAMP

Изобретение относится к светотехнике, в частности к источникам света - лампам на светоизлучающих полупроводниковых диодах, генерирующих оптическое излучение белого, красного, зеленого, синего, желтого, оранжевого и др. цветов, инфракрасное и ультрафиолетовое излучение, а также смешанное излучение.
Подобные лампы предназначены для прямой замены ламп накаливания, для применения в качестве источников света в системах освещения гражданского и военного назначения, например в люстрах бытового освещения, взрывозащищенных светильниках, прожекторах, а также для использования в светосигнальных приборах гражданского и военного назначения, например в заградительных огнях, в светомаяках, в огнях световой маркировки аэродромов и т.п.
Известны лампы на светодиодах [1…3], содержащие одну или несколько изоляционных плат, ориентированных перпендикулярно осевой линии лампы с установленными на них светодиодами, ориентированными под разными углами.
Недостатками данных изделий являются сложная в производстве конструкция, требующая задания индивидуального наклона установки светодиода, а также небольшая площадь колбы и, как следствие, недостаточный теплоотвод, существенно ограничивающий предельную мощность лампы.
Известны лампы на светодиодах [4…6], содержащие набор плат с перпендикулярно установленными на них светодиодами, расположенные под разными углами относительно основания.
Недостатками данных изделий являются сложная в массовом производстве конструкция, требующая задания для каждой группы плат индивидуального угла отклонения, отличного от прямого, а также недостаточный теплоотвод из-за небольшой площади колбы, существенно ограничивающий предельную мощность лампы.
Известна светодиодная лампа [7], состоящая из одного светодиода и токоограничивающего резистора, установленных в корпус миниатюрной лампы.
Недостатками данного изделия являются узкая диаграмма направленности и малая предельная мощность излучения, ограниченная мощностью излучения одного светодиода.
Известна светодиодная лампа [8], состоящая из группы светоизлучающих кристаллов, установленных на едином теплопроводящем основании, и рассеивателя, дающего равномерную диаграмму направленности.
Недостатком данного изделия является малая предельная мощность излучения вследствие невозможности рассеяния существенной мощности из-за малой площади колбы.
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в реализации светодиодной лампы компактных размеров с большей, чем у известных аналогов, мощностью излучения, упрощении конструкции, получении более равномерной диаграммы направленности, в формировании желаемого спектра излучения.
Поставленная задача решается за счет того, что светодиодная лампа содержит основную плату, расположенную перпендикулярно осевой линии лампы, заключенную в корпус, с выполненными на ней средствами токовода, перпендикулярно установленные две или более плат, равноудаленных от оси лампы и находящихся на одинаковом расстоянии друг от друга с установленным хотя бы одним светодиодом и имеющих индивидуальную колбу.
Поставленная задача решается также тем, что в центре основной платы установлены светодиоды, закрытые прозрачной колбой, ось свечения которых параллельна осевой линии лампы.
Поставленная задача решается также тем, что основная плата, а также платы, установленные перпендикулярно, выполнены из теплопроводящего материала.
Поставленная задача решается также тем, что основная плата, а также платы, установленные перпендикулярно, имеют поверхность, позволяющую более эффективно рассеивать тепло.
Поставленная задача решается также тем, что индивидуальные колбы плат, а также колба светодиодов, установленных на основной плате, выполнены из прозрачного для излучения теплопроводящего материала.
Поставленная задача решается также тем, что колбы имеют поверхность, позволяющую более эффективно рассеивать тепло.
Поставленная задача решается также тем, что индивидуальные колбы плат, а также колба светодиодов, установленных на основной плате, выполнены из материала, не пропускающего излучение определенной длины волны.
Поставленная задача решается также тем, что индивидуальные колбы плат, а также колба светодиодов, установленных на основной плате, выполнены из материала, выдерживающего резкие колебания температур.
Поставленная задача решается также тем, что пространство между основной платой и корпусом, а также между перпендикулярно установленными платами и индивидуальными колбами заполнено прозрачным для излучения газом или жидкостью, имеющими высокий коэффициент теплопроводности.
Поставленная задача решается также тем, что на индивидуальные колбы плат, а также колбу светодиодов, установленных на основной плате, нанесен слой люминофора.
Поставленная задача решается также тем, что в качестве источников излучения используются светодиоды, имеющие отдельный контакт для теплоотвода.
Поставленная задача решается также тем, что в качестве источников излучения используются кристаллы излучающих p-n-переходов, размещенные непосредственно на теплопроводящей плате.
Поставленная задача решается также тем, что в качестве крепления используются стандартные ламповые цоколи, например Е14, Е27, Gy9.5, байонетный разъем.
Поставленная задача решается также тем, что в качестве крепления используются крепления на трубу с выведенными проводами подключения.
Поставленная задача решается также тем, что в качестве крепления используются крепления на DIN-рейку.
Поставленная задача решается также тем, что в качестве крепления используются крепления на стандартную бытовую розетку.
Поставленная задача решается также тем, что корпус устройства выполнен из теплопроводящего материала и имеет форму, позволяющую эффективно рассеивать тепло.
Поставленная задача решается также тем, что основная плата состоит из двух плат, установленных параллельно и соединенных разъемом.
Поставленная задача решается также тем, что на основной плате также смонтированы преобразователь питания и система управления светодиодами.
Поставленная задача решается также тем, что на стенки колб нанесен состав, не пропускающий излучение определенной длины волны.
Поставленная задача решается также тем, что закачиваемые газ или жидкость не пропускают излучение определенной длины волны.
Поставленная задача решается также тем, что закачиваемые газ или жидкость самостоятельно генерируют излучение при облучении светом от светодиодов.
Поставленная задача решается также тем, что газ или жидкость закачиваются под избыточным давлением.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является улучшение отвода тепла от светодиодов и, как следствие, увеличение максимальной выходной мощности излучения, получение равномерной диаграммы направленности, упрощение конструкции и оптимизация ее под массовое производство, а также возможность формирования желаемого спектра излучения.
Наиболее предпочтительные варианты исполнения устройств приведены на чертежах, которые, однако, не охватывают и не ограничивают весь объем притязаний.
Фиг.1. Светодиодная лампа - профильное сечение.
Фиг.2. То же, что и на фиг.1, вид сверху.
Фиг.3. Светодиодная лампа с установленными в центре основной платы светодиодами, ось свечения которых параллельна осевой линии лампы, закрытыми прозрачной колбой - профильное сечение.
Фиг.4. То же, что и на фиг.3, вид сверху.
Светодиодная лампа содержит основную плату 1, расположенную перпендикулярно осевой линии лампы Z, заключенную в корпус 2, с установленными на ней держателями плат 3 и средствами токовода, перпендикулярно установленные две или более плат 4, равноудаленных от оси лампы и находящихся на одинаковом расстоянии друг от друга с установленным хотя бы одним светодиодом 5 и имеющих индивидуальную колбу 6.
На основной плате смонтированы преобразователь питания и система управления светодиодами 7. В случае применения низковольтного питания лампы от внешнего источника постоянного тока преобразователь питания и система управления светодиодами могут отсутствовать.
В качестве крепления светодиодной лампы могут использоваться стандартные резьбовые ламповые цоколи 8, например Е14, Е27, Gy9.5 и др., байонетный разъем, а также крепления на торец трубы, на DIN-рейку, на стандартную бытовую розетку.
В центре основной платы также могут размещаться дополнительные светодиоды 9, расположенные так, чтобы ось их свечения была параллельна осевой линии лампы. В этом случае в корпусе проделывается вырез для выхода излучения, который закрывается прозрачной колбой 10.
Основную плату и перпендикулярно установленные платы предпочтительно выполнить печатным способом на медной, алюминиевой или керамической плате с дополнительным креплением на них радиаторов.
Крепление светодиодов 5, 9 на основную плату и перпендикулярно установленные платы должно осуществляться с минимальным тепловым сопротивлением перехода, поэтому предпочтительно использовать светодиоды, имеющие отдельный теплоотвод, либо бескорпусные светоизлучающие кристаллы, выращенные непосредственно на плате и имеющие хороший тепловой контакт.
Для дополнительного увеличения теплоотвода от светодиодов в атмосферу целесообразно заполнять корпус и колбы перпендикулярно установленных плат прозрачным для излучения газом или жидкостью. В этом случае необходимо герметизировать колбы перпендикулярно установленных плат, а также сам корпус. Для дополнительного увеличения теплопроводности газов возможно заполнение их в колбы с избыточным давлением.
Колбы предпочтительно выполнять из теплопроводящего материала.
Если планируется использование лампы в таких условиях, при которых возможно попадание брызг жидкости, например под открытым небом, то в этом случае предпочтительно колбы выполнять из материала, способного выдерживать без повреждений резкие колебания температур.
Крепление перпендикулярно установленных плат к основной плате, а также соединение токоведущих частей осуществляется пайкой, например через штыревой разъем, устанавливаемый в отверстия платы на основную плату и ламельно - на перпендикулярно установленные платы. Для увеличения жесткости крепления платы и индивидуальной колбы предпочтительно использовать пластиковые держатели, позволяющие надежно закрепить основание платы и колбы.
Корпус устройства выполнен из теплопроводящего материала, например алюминия, и имеет предпочтительно ребристую форму, позволяющую эффективно рассеивать тепло.
Для увеличения площади расположения элементов преобразователя питания и системы управления, а также увеличения жесткости крепления колб перпендикулярно установленных плат целесообразно выполнять основную плату из двух, параллельно установленных плат, соединенных разъемом.
В случае использования в лампе светодиодов с широкой диаграммой направленности возможно исключение из конструкции светодиодов, установленных на основной плате и соответствующей колбы.
Формирование желаемого спектра излучения производится подбором светодиодов с необходимыми параметрами, нанесением на стенки колб люминофоров с необходимыми характеристиками или составов, поглощающих излучение в каком-либо диапазоне длин волн, подбором вещества, из которого выполнены колбы, а также подбором газа или жидкости, закачиваемых в колбу, поглощающих или излучающих в каком-либо диапазоне длин волн.
Преимущества предложенной конструкции светодиодной лампы заключаются в большой площади рассеяния тепла и в специальных технических приемах, позволяющих минимизировать тепловое сопротивление между кристаллом светодиода и поверхностью лампы, таким образом, увеличивая максимальную мощность излучения.
Также благодаря данной конструкции становится возможным получить практически равномерную диаграмму направленности в угле 270 градусов в вертикальной плоскости и 360 градусов - в горизонтальной.
Кроме того, данная конструкция упрощает сборку светодиодной лампы при производстве, делая ее более технологичной для автоматической сборки.
ЛИТЕРАТУРА
1. Лампа на светоизлучающих диодах. Пат. РФ №2158876, кл. F21S 8/10. Опубл. 10.11.2000.
2. Лампа на светодиодах. Пат. РФ №2244870, кл. F21S 8/00. Опубл. 20.01.2005.
3. Компактная лампа на светодиодах. Пат. РФ №2245489, кл. F21S 8/00. Опубл. 27.01.2005.
4. Лампа на светодиодах. Пат. РФ №2227245, кл. F21S 8/10. Опубл. 20.04.2004.
5. Лампа на мощных светодиодах. Пат. РФ №2347975, кл. F21S 8/00. Опубл. 27.02.2009.
6. Светодиодный огонь. Пат. РФ №2225961, кл. F21S 8/10. Опубл. 20.03.2004.
7. Светодиодная лампа. Пат. РФ №2231170, кл. F21S 8/10. Опубл. 20.06.2004.
8. Полупроводниковый источник света. Пат. РФ №2349988, кл. H01L 33/00. Опубл. 20.03.2009.