MX2010007552A - Reemplazo de lampara de diodo emisor de luz (led) de lampara incandescente de baja potencia. - Google Patents

Abstract

Una lámpara de LED que puede tomar el lugar de lámparas incandescentes. Se coloca una fuente elevada de luz por arriba de una base tipo roscada. Se conecta una primera pluralidad de LED en serie en un lado de un sustrato plano y una segunda pluralidad de LED, igual número que la primera, se conecta en serie en un lado opuesto del sustrato. Cada LED de la primera y segunda pluralidad de LED se monta próximo a un disipador térmico y se proporciona un circuito accionador para los LED, con el circuito accionador que está localizado próximo y eléctricamente conectado a la base roscada.

Description

PLAZO DE LA PA A DE DIODO EMISOR DE LUZ (LED) DE INCANDESCENTE DE BAJA POTENCIA Campo de la Invención Esta solicitud se refiere a lámparas de LE or de luz), y de manera particular a una lámpar reemplazar lámparas incandescentes normales.

Antecedentes de la Invención Durante más de cien años han existido las ndescentes. Son atractivas y estéticamente a su alto Índice de reproducción cromática eratura caliente de color. Sin embargo, iencia, vida corta y desperdicio de energía han entajas principales que han forzado a los consu Diar a fuentes más eficientes de luz, tal como la bréscente .

La lámpara incandescente habría llegad écada de los 90, empezaron a aparecer los LED nsidad, incluyendo el LED blanco. Hoy, el avan ño de chip de LED y en la fabricación hace más nunca, reemplazar la lámpara incandescente.

Sin embargo, permanecen varios ret celeran la propagación de lámparas LED: 1. La baja temperatura máxima de unión de pación de calor Los LED generan calor a una velocidad ucto de la caida de voltaje VD y la corriente ie P y Q es la energía térmica producida por el snto de la temperatura de unión de LED es una fu diferencia entre el calor generado y el calor eratura de unión. La Figura 1 es una gráfic da luminosa versus temperatura de unión de co . 2. Eficiencia y Salida Luminosa La Eficiencia Luminosa es la relación d noso (Lm) a la potencia aplicada (Watios) . Los eos de eficiencia de lámparas incandescentes ncia, son: Eficiencia Luminosa LM/W Vela de Combustión 0.3 Incandescente de 5W 5 Incandescente de 40 12 La eficiencia de LED ha mejorado dur Ímos años y ha excedido 100 Lm/W. los LED de inmente disponibles pueden medir hasta 85 L *rgo, se señala que estas mediciones se toma ementa por un factor (1+K, donde 0<K<1) , no ementará la salida luminosa por un factor (1+ K) , pero el voltaje de LED, V también se incr un factor (1+V) . el nuevo consumo de potencia ará a ser: P = {1 + K) x {V + v) = (1 + K) x V + {1 + K) e el primer término representa el incremento en do al incremento solo en corriente, y el segundo esenta el incremento en potencia debido a un in orriente y voltaje.

De esta manera, el incremento de la corr incrementará la salida de LED al costo de re iencia. El porcentaje de incremento en lúmenes aquel del incremento en corriente, que red iencia a una mucho mayor proporción. 3. Un LED es una fuente de luz unidireccio pación térmica. 4. Necesidad de conversión de energía Los LED son dispositivos accionados por c requieren un suministro de energía de fu íente constante (Figura 5) . Como lo indica la F oltaje reflejado por un LED es una función exp la corriente impulsora. Un LED no se puede im onar por una fuente de voltaje, puesto que el te debe corresponder al voltaje del LED. De ot diferencia en el voltaje dividida por la res al del circuito dará por resultado una corri 5derá fácilmente la tasación máxima del LED y falle el dispositivo.

Un suministro de energía de fuente de c stante adiciona costo y reduce la confiabi :iencia del sistema de lámpara de LED. Un sumin rolar por fase el voltaje de entrada de CA. Sin suministro de energía de corriente constante co quier cambio en el voltaje de entrada a fin de corriente constante de salida. Estos son su ciales de energía que permiten atenüabilida nistros de energía se diseñan para produ ríente de salida que es proporcional al vol ada de RMS. Estos suministros de energía en gen complejos y exhiben menor eficiencia.

La Figura 5 es un diagrama de bloque nistro de energía con modo de conmutador fuera d suministro de energía de modo de conmutador se a convertir el voltaje de línea de 120 Va :iente baja de CD (10mA-350mA) . Los suminis :gía con potencia de salida de 5 Watios o m apre del tipo de retroceso, y tienen una e stencia, un capacitor o un inductor. Una resist ás barata y más disponible, pero la energía E=L2 isipa se pierde y no se puede recuperar. Las pér ementan con el incremento en la diferencia de e el voltaje fuente y el voltaje de LED, como se a Figura 6.

Se asume VS=166V, V=36V, e I=20mA. Entonces 1 0.02 La disipación de energía a través stencia es PR = I2 x R = 2.6W La eficiencia del sistema llega a ser.

SALIDA 0.02 x 36 0.72 = 22 (lxV)+PR (0.02 x 36)+ 2.6 3.32 Obviamente, este sistema no es confiable. Otra solución es reemplazar R por una i ibie si se reduce la disipación de energía, que e reduce la diferencia de voltaje (Vs - V) . Esto ncrementar el número de LED en serie hasta que l de voltaje de LED se aproxime al voltaje fuen reducirá la diferencia de voltaje (Vs - V) así r de R requerido para limitar la corriente.

Por ejemplo, se asume que se conectan os LED para producir un voltaje total de carga uevo valor para R es y - Y 166 - 136 ? · y i / 0.02 La nueva disipación de energía es La eficiencia de nuevo sistema llega a ser IxV 0.02 x 136 2.72 = g2% (lxV)+PR (0.02 1 16)+ 0.6 ral plano, el sustrato que está separado de la segunda pluralidad de LED, conectados en ados en un lado opuesto del sustrato, con la alidad de LED que están localizados en gen eación con la primera pluralidad de LED. UN d ico está en el sustrato, con cada LED de la p inda pluralidad de LED que se monta próximo al d ico. Se proporciona un circuito activador para circuito activador que está localizado pr ricamente conectado a la base.

De acuerdo con la forma preferida de la in ase es una base tipo rosca. El circuito acció a en una tarjeta de circuitos que se extiende rato plano, la tarjeta de circuitos que se ext ase.

En una forma de la invención, el disipador un primero y un segundo propagadores térmicos, térmica en un lado del sustrato que se co er propagador térmico y cada isla térmica en sto que se conecta al segundo propagador térmi agador térmico es preferentemente una es aria, aunque los propagadores térmicos pueden e de elementos conductores conectados entre si.

De manera preferente, la invención est a de una bombilla convencional de luz. Por l uye un globo que se conecta a la base. La p nda pluralidad de LED, están orientados en gener > dentro del globo.

El circuito accionador comprende un sup ecarga, un rectificador, un capacitor de nive resistencia, con la primera pluralidad de L inda pluralidad de LED que se conectan en paral Breve Descripción de las Figuras La invención se describe en mayor detall iente descripción de ejemplos que incorporan de la invención, tomado en unión con las fig cuales : La Figura 1 es una gráfica de la in nosa versus temperatura de unión de un LED típic La Figura 2 es una gráfica de la salida us corriente impulsora de un LED, La Figura 3 es una gráfica del voltaje us corriente de LED, La Figura 4 es una gráfica del cono de em de un LED, La Figura 5 es un suministro de energía utador fuera de línea para un LED, La Figura 6 demuestra cómo se increme aje de corriente alterna de entrada, el ificado y la corriente de LED del circuito de l La Figura 11A es una vista en elevación, s igura 7, de una forma de la invención, La Figura 11B es una ilustración en e ral de la Figura 11A, La Figura 11C es el sustrato de las Figur que muestra el propagador térmico, La Figura 12A es una ilustración en elev forma de la invención, La Figura 12B es una vista en elevación a de la invención, La Figura 12C es una vista en elevación forma de la invención, La Figura 13A es una ilustración esquem ficada de la invención mostrada en la Figura 11 ra 15A que muestra la base, la Figura 15B que mu uiteria y fuente de luz, la Figura 15C que mu o . cripcion de Ejemplos que Incorporan el Mejor Mod Invención La invención produce una lámpara basada en ra las limitaciones descritas anteriormente ica anterior, específicamente: - Convertidor de energía, fuerte, simple; - Alta eficiencia luminosa del sistema; - Atenuable; - Eficiente salida de luz de 360°; - Sistema de manejo térmico eficiente; Reemplazo directo de cualquier ndescente de baja potencia; Se puede empacar un emisor de LED al es de LED en serie para producir un alto inado de LED a la corriente tasada. Esta serie aerá la misma corriente como un LED individu ejará un voltaje que está muy cerca al voltaj ificado. Esto es diferente del LED "Acriche" conductor donde se conectan moldes en antip inado de este modo la necesidad de un rectif sformando el LED en un LED de CA de alto vol inación de LED en serie da por resultado un LED voltaje, que requerirá un rectificador cuando e una fuente de CA. La ventaja es la capaci ionar un capacitor de nivelación para red tuación de corriente y lograr una fuente de luz parpadeo. El LED Acriche no permite que se in citor de nivelación puesto que el proc ral en 10. La invención se describe con relaci te 12 de corriente alterna aunque obviamente onible corriente directa, entonces es inneces ificador. La fuente 12 de corriente alt nistra a través de un fusible a un rectificado ificador 16 rectifica la corriente alterna para fuente de voltaje, ilustrada esquemáticamente en stencia 20 en serie, descrita anteriormente, dos combinaciones paralelas de LED 22 en serie erie. Para incrementar la conflabilidad del circ ién se incluye un supresor 26 de sobrecarga istor de óxido metálico) montado en superfi citor 28 de nivelación reduce la fluctua iente y elimina el parpadeo.

La eficiencia se puede mejorar adicional ionar más LED en serie, incrementando de este ntrada se aplicará a ?? únicamente, lo que provo orriente cambie de una manera proporcional.

Si d? es el cambio del voltaje fuente Vs, io se aplicará a R, que ahora es constante. iente llagará a ser donde d? puede ser positivo o negativo, esenta el cambio en la corriente de carga. Enton definirá la regulación como el porce salida : d? Reg.

Una finalidad de la invención es especi lación más grande aceptable para un cambio dado aje fuente Vs. Esto definirá la ?? más pequeña á para determinar R y la eficiencia del sistema.

La Figura 10 representa las formas de aje de CA de entrada, el voltaje rectificad iente de LED.

Los LED son más eficientes cuando se ac corriente relativamente baja donde las pérdidas bajas. Sin embargo, esto también significa que umen total. Por ejemplo, si un LED tiene una e 100 Lm/ a 0.03 W, entonces su salida será de 3 LED eficiente no significa necesariamente Lioso. Por el contrario, el LED más eficiente p luado de modo que se volverá inútil como una f para iluminación.

En la presente invención, los LED 2 ientes de bajo costo se arreglan en serie, s de una tarjeta o sustrato de circuitos impre ntar al máximo la salida total de lúmenes y para bsorción. Los LED se accionan a una baja corrie ener alta la eficiencia. La baja salida de lú ensa al incrementar el número de LED. Puesto ño de los LED es miniatura y es bajo el cación en PCB de los componentes montados en sup nica penalidad es el costo del LED.

Considerando dos intensidades luminos ara de LED, equivalente a incandescente, de 15 y de 25 Watios/200 Lm.

Para el sistema de 75 Lm, se arreglan en 18 en cualquier lado de la tarjeta de circ aciones idénticas. El sistema se muestra en la Debido al método en el cual los LED se ar an dentro de la lámpara, más lúmenes dejan la do a menor absorción y menor obstrucción.

Aunque el gran número de LED en cada urará un compartimiento igual de corriente, se a stencias 30 en serie para cada circuito 10 para par el incremento en las pérdidas debido a da, asi como para mejorar la compartición de co upresor 26 se sobrecarga de MOV montado en supe usible 14 también se pueden adicionar para inc onflabilidad.

Aunque el análisis anterior se limitó íes de potencia, se puede aplicar el mismo p lograr una mayor potencia de 40 Watios equiva r. La eficiencia total de sistema se puede inc tilizar más LED y al reducir la corriente accion pador térmico externo, que coloca el LED directa disipador térmico, reduciendo si efecti ementando el costo. + La presente invención ofrece un método alt isipación térmica para LED. En lugar de disipar e un LED de potencia a través de un disipador rno, múltiples LED 24 y 26 de baja potencia di >r a través de islas 32 y 34 de cobre del pr ico en las capas superior y de fondo de un su eta PCB 36 de múltiples capas. Las islas sfieren el calor a dos capas interiores de prop nicos 38 y 40 de cobre. Cada una está locali :a a las islas térmicas 32 y 34 en las capas ext propagadores 38 y 40 internos conducen calor d srna a una base roscada 42 de la lámpara, que disipará lejos a través del accesorio y és de la conducción a la base roscada, la lá e colocar dentro de un globo sellado 44 (Fig ), sin circulación de aire. También permitirá dié más luz, puesto que los LED están elevados y bles .

En el fondo del sustrato 36 de L agadores térmicos 38 y 40 se unen térmicamente unta por vias de la tarjeta de circuitos impre medios para proporcionar conexión eléctrica e os en diferentes capas de una tarjeta de circ de aumentar al máximo la disipación de energía a aáa al conducir térmicamente el calor de una c .

Los LED 22 y 24 se colocan en el sustrato glo de un arco que asemeja el filamento de una ndescente de luz, con la intención de mant sparencia. Puesto que no se usa un disipador rno, el globo 24 de lámpara puede ser p letamente de material transparente con los LED ados a una eficiencia máxima de lúmenes. Para r la lámpara incandescente, la Temperatura C elacionada (CCT) del LD debe ser de 2800°K, a a aquella de una lámpara incandescente, y el i oducción cromática (CRI) debe ser típicamente to será crear una aplicación idéntica. Un efe Cto idéntico de una bombilla incandescente de lu Los LED se colocan de manera precisa en c del sustrato 36 para hacer invisible la aparie rato. El efecto es que el observador vea solo luz. Las formas y el arreglo de los LED puede ndiendo del efecto requerido.

La Figura 12A representa una lámpara ti das 46 unidas a las islas térmicas. En este ara mantendrá mucha semejanza a la lámpara incan ica. Los elementos son los mismos como la prime a invención, pero puesto que el sustrato es hor S los elementos tienen el identificador "a". El de suministro de energía está localizado en aáa 42 de la lámpara.

Los LED 22 y 24 se pueden incorporar mero plástico formado como un filamento. Los LED ueden arreglar para iluminar el polímero que c anera eficiente la luz y dará la impresión de u inuo de filamento.

Otra modalidad es montar moldes etamente del sustrato 36 en el mismo patrón eta) , y aplicar fósforo a todos los moldes a hará que el grupo de moldes de LED brille c La invención consiste de 3 partes pri ura 15), la base roscada 2, el circuito 10 de o 44 de lámpara. El sustrato 36 que tiene los ala en la base roscada 42 al soldar primero la a, luego al unir los lados chapeados al barri roscada 42. Esto asegurará el contacto eléct proporcionará un paso térmico para transportar rado por los LED 22 y 24 a la base roscada eado eléctrico (no ilustrado) que actuará pador térmico extendido.

Se pueden hacer varios cambios en la inven tarse del espíritu de la misma o el alcance ientes reivindicaciones.

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES 1. Una lámpara de LED, caracterizada rende a. una base, b. una fuente elevada de luz, que comprend i. una primera pluralidad de LED conec e y montados en un lado de un sustrato en genera ustrato que está separado de la base, y ii. una segunda pluralidad de LED, de igua a primera pluralidad de LED, conectados en ados en un lado opuesto del sustrato en genera egunda pluralidad de LED que está localizada en lineación con la primera pluralidad de LED, b. un disipador térmico en el sustrato, la primera y segunda pluralidad de LED que s imos al disipador térmico y ende desde el sustrato plano, la tarjeta de c se extiende a la base. 4. Lámpara de LED de conformidad indicación 1, caracterizada porque el disipador rende al menos una isla térmica conductora en c sustrato, cada LED de la primera pluralidad de próximo a una isla térmica en un lado, y cada L nda pluralidad de LED que está próximo a ica en el lado opuesto. 5. Lámpara de LED de conformidad indicación 4, caracterizada porque el disipador uye al menos un propagador térmico conductor, c ica que se conecta al propagador térmico. 6. Lámpara de LED de conformidad indicación 5, caracterizada porque el propagador localizado en el sustrato, el propagador térmic icos están unitarios. 9. Lámpara de LED de conformidad indicación 1, caracterizada porque un globo se c ase . 10. Lámpara de LED de conformidad indicación 1, caracterizada porque la primera y alidad de LED están orientadas en general en un 11. Lámpara de LED de conformidad indicación 1, caracterizada porque el onador comprende un supresor de sobreca ificador, un capacitor de nivelación y resiste era pluralidad de LED y la segunda pluralidad de onectan en paralelo a la resistencia. 12. Lámpara de LED de conformidad indicación 1, caracterizada porque el sust nta paralelo a una linea que se extiende desde l 15. Lámpara de LED de conformidad indicación 1 , caracterizada porque el disipador uye al menos un isla térmica conductora en cada rato, cada LED de la primera pluralidad de LED imo a una isla térmica en un lado, y cada LE nda pluralidad de LED que está próximo a ica en el lado opuesto.