RU158405U1

RU158405U1 - ELECTRIC LAMP

Info

Publication number: RU158405U1
Application number: RU2015135330/07U
Authority: RU
Inventors: Евгений Михайлович Силкин
Original assignee: Евгений Михайлович Силкин
Priority date: 2015-08-20
Filing date: 2015-08-20
Publication date: 2015-12-27

Abstract

Электрическая лампа, содержащая герметичную колбу с цоколем для подключения к внешнему источнику питания, заполненную изолирующим оптически прозрачным и химически инертным газообразным веществом, изготовленную из оптически прозрачного материала, со светоизлучающим телом в виде светодиода или нескольких светодиодов, или одной, или нескольких светодиодной матриц, или одной, или нескольких светодиодных линеек, электрически соединенных последовательно или параллельно, или последовательно и параллельно, и опорной ножкой внутри, имеющей пустотелый штенгель для откачки, штабик и два проволочных электрода для электрического соединения внутренних и наружных частей, драйвер, устанавливаемый внутри цоколя или внутри колбы, или разделенный на две части, устанавливаемые внутри цоколя и колбы, входные выводы драйвера соединены с контактами цоколя, а выходные выводы подключены к контактам светоизлучающего тела, в качестве изолирующего газообразного вещества используют смесь гелия с неоном, или смесь гелия с азотом, или смесь гелия, неона и азота, имеющую давление от 0,5 до 2,2 бар при температуре окружающей среды 273 К.An electric lamp containing a sealed bulb with a socket for connection to an external power source, filled with an insulating optically transparent and chemically inert gaseous substance, made of an optically transparent material, with a light-emitting body in the form of an LED or several LEDs, or one or more LED arrays, or one or more LED lines, electrically connected in series or in parallel, or in series and in parallel, and a support leg inside, having a hollow plug for evacuation, a stand and two wire electrodes for electrical connection of the internal and external parts, a driver installed inside the base or inside the bulb, or divided into two parts installed inside the base and bulb, the driver input terminals are connected to the base contacts, and the output terminals connected to the contacts of the light-emitting body, a mixture of helium with neon, or a mixture of helium with nitrogen, or a mixture of helium, neon and nitrogen having a pressure of from 0.5 to 2.2 bar at an ambient temperature of 273 K.

Description

Полезная модель относится к светотехнике и может быть использована при проектировании новых энергоэффективных источников оптического излучения с повышенным сроком службы. Полезная модель направлена на расширение области применения электрической (светодиодной) лампы.The utility model relates to lighting engineering and can be used in the design of new energy-efficient sources of optical radiation with an increased service life. The utility model is aimed at expanding the scope of the electric (LED) lamp.

Известна электрическая лампа, содержащая герметичную колбу с цоколем для подключения к внешнему источнику питания, заполненную изолирующим оптически прозрачным и химически инертным газообразным веществом, изготовленную из оптически прозрачного материала, со светоизлучающим телом в виде вольфрамовой нити накала и опорной ножкой внутри, имеющей пустотелый штенгель для откачки, штабик и два проволочных электрода для электрического соединения внутренних и наружных частей, электроды соединены с контактами цоколя и контактам светоизлучающего тела, в качестве изолирующего газообразного вещества используют смесь азота с аргоном или с криптоном, имеющую давление от 0,6 до 0,8 бар при температуре окружающей среды 273 К. (Характеристики ламп накаливания. Каталог / «ГУП РМ Лисма», 2011, С. 32).Known electric lamp containing a sealed flask with a cap for connection to an external power source, filled with an insulating optically transparent and chemically inert gaseous substance, made of optically transparent material, with a light-emitting body in the form of a tungsten filament and a support leg inside, having a hollow plug for pumping , a staff and two wire electrodes for electrical connection of the internal and external parts, the electrodes are connected to the contacts of the base and the contacts of the light emitting body, as an insulating gaseous substance, a mixture of nitrogen with argon or krypton is used, having a pressure of 0.6 to 0.8 bar at an ambient temperature of 273 K. (Characteristics of incandescent lamps. Catalog / GUP RM Lisma, 2011, S. 32).

В качестве внешнего источника питания электрической лампы, относящейся к лампам накаливания, используется электрическая сеть переменного тока. Питание лампы накаливания может осуществляться и от источника постоянного тока.As an external power source of an electric lamp related to incandescent lamps, an alternating current electric network is used. The incandescent lamp can also be powered from a direct current source.

Недостатком лампы накаливания является сравнительно узкая область применения, что обусловлено низкой надежностью и малым сроком службы из-за испарения материала нити накала с последующим обрывом нити. Средний срок службы лампы накаливания обычно не превышает 1000 час. Светоотдача известной электрической лампы накаливания составляет около 10 лм/Вт. Таким образом, лампа накаливания не является энергоэффективным электротехническим устройством, что также ограничивает область ее применения.The disadvantage of an incandescent lamp is the relatively narrow scope, which is due to low reliability and short service life due to the evaporation of the filament material with subsequent breakage of the filament. The average life of an incandescent lamp usually does not exceed 1000 hours. The light output of a known electric incandescent lamp is about 10 lm / W. Thus, an incandescent lamp is not an energy-efficient electrical device, which also limits its scope.

Известна электрическая лампа, содержащая герметичную колбу с цоколем для подключения к внешнему источнику питания, заполненную изолирующим оптически прозрачным и химически инертным газообразным веществом, изготовленную из оптически прозрачного материала, со светоизлучающим телом в виде одной или нескольких светодиодных линеек на прозрачной подложке, электрически соединенных последовательно или последовательно и параллельно, и опорной ножкой внутри, имеющей пустотелый штенгель для откачки, и два или более проволочных электрода для электрического соединения внутренних и наружных частей, драйвер, устанавливаемый внутри цоколя, входные выводы драйвера соединены с контактами цоколя, а выходные выводы подключены к контактам светоизлучающего тела, в качестве изолирующего газообразного вещества используют водород или гелий, или смесь водорода с гелием, имеющую давление от 0,1 до 2,0 бар при температуре окружающей среды около 293 К (З. из. 2013114922/12. Светодиодная лампа (варианты) / ЧЖЭЦЗЯН ЛЕДИСОН ОПТОЭЛЕКТРОНИКС КО., ЛТД (CN) // Опубл. 20.10.2014, Бюл. №37).Known electric lamp containing a sealed bulb with a cap for connection to an external power source, filled with an insulating optically transparent and chemically inert gaseous substance, made of an optically transparent material, with a light-emitting body in the form of one or more LED bars on a transparent substrate, electrically connected in series or sequentially and in parallel, and with a support leg inside, having a hollow plug for pumping, and two or more wire electrodes for electrical connection of the internal and external parts, the driver installed inside the base, the input terminals of the driver are connected to the contacts of the base, and the output terminals are connected to the contacts of the light-emitting body, hydrogen or helium is used as an insulating gaseous substance, or a mixture of hydrogen and helium having a pressure of 0 , 1 to 2.0 bar at an ambient temperature of about 293 K (Z. from. 2013114922/12. LED lamp (options) / ZHEJIAN LEDISON OPTOELECTRONICS CO., LTD (CN) // Publ. 10/20/2014, Bull. No. 37).

Недостатком электрической светодиодной лампы является сравнительно узкая область применения, что обусловлено ограниченностью возможной номенклатуры, недостатками конструкции и используемого наполнения (изолирующее газообразное вещество) колбы, а также высокой ценой. Конструкция светоизлучающего тела ограничена применением только светодиодных линеек на прозрачных подложках, что не позволяет обеспечить высокие световые потоки и ограничивает диапазон возможных мощностей. Конструкция лампы ограничена установкой драйвера только внутри цоколя, что снижает степень защиты, не позволяет обеспечить качественные технические характеристики из-за ограниченности объема, сужает диапазон возможных мощностей и световых потоков. Водород фактически не является химически инертным газом для используемых материалов, взрыво- и пожароопасен. Технология его применения достаточно дорогостоящая. Гелий имеет высокую цену и обладает значительной проникающей способностью через технические стекла. Последнее может приводить к снижению надежности работы лампы и к нестабильности (и не повторяемости) технических характеристик. Гелий и его смеси с водородом и, в некоторой степени, водород обладают также сравнительно низкой электрической прочностью (что сужает возможную номенклатуру ламп и, соответственно, область применения). Диапазон давлений газообразного вещества в известной лампе технически ограничен. Таким образом, наполнение колбы в известной конструкции, в целом, не является оптимальным. Использование большого числа электродов (и вакуумплотных впаев, соответственно) снижает надежность, повышает вероятность ухода из колбы газообразного вещества и делает конструкцию ламп более дорогостоящей.The disadvantage of an electric LED lamp is a relatively narrow field of application, which is due to the limited range of possible nomenclature, design flaws and the filling used (insulating gaseous substance) of the bulb, as well as the high price. The design of the light-emitting body is limited to the use of LED strips on transparent substrates, which does not allow for high light fluxes and limits the range of possible powers. The lamp design is limited to installing the driver only inside the base, which reduces the degree of protection, does not allow to provide high-quality technical specifications due to limited volume, narrows the range of possible powers and light fluxes. Hydrogen is actually not a chemically inert gas for the materials used; it is explosive and fire hazard. The technology of its application is quite expensive. Helium has a high price and significant penetration through technical glasses. The latter can lead to a decrease in the reliability of the lamp and to the instability (and not repeatability) of the technical characteristics. Helium and its mixtures with hydrogen and, to some extent, hydrogen also have a relatively low electric strength (which narrows the possible range of lamps and, accordingly, the scope). The pressure range of a gaseous substance in a known lamp is technically limited. Thus, the filling of the flask in a known design, in General, is not optimal. The use of a large number of electrodes (and vacuum tight junctions, respectively) reduces reliability, increases the likelihood of a gaseous substance leaving the bulb, and makes the lamp design more expensive.

Известна электрическая лампа, содержащая герметичную колбу с цоколем для подключения к внешнему источнику питания, заполненную изолирующим оптически прозрачным и химически инертным газообразным веществом, изготовленную из оптически прозрачного материала, со светоизлучающим телом в виде светодиода или нескольких светодиодов, или одной, или нескольких светодиодной матриц, соединенными в соответствии с требуемой электрической схемой, и опорной ножкой внутри, имеющей пустотелый штенгель для откачки и два проволочных электрода для электрического соединения внутренних и наружных частей, драйвер, устанавливаемый внутри колбы, входные выводы драйвера соединены с контактами цоколя, а выходные выводы подключены к контактам светоизлучающего тела (П. 153191. Светодиодная лампа / Е.М. Силкин // Опубл. 10.07.2015 Бюл. №19).A known electric lamp containing a sealed flask with a cap for connection to an external power source, filled with an insulating optically transparent and chemically inert gaseous substance, made of optically transparent material, with a light-emitting body in the form of an LED or several LEDs, or one or more LED arrays, connected in accordance with the required electrical circuit, and a support leg inside, having a hollow plug for pumping and two wire electrodes for electric connection of the internal and external parts, the driver installed inside the bulb, the driver input terminals are connected to the base contacts, and the output terminals are connected to the contacts of the light-emitting body (P. 153191. LED lamp / EM Silkin // Publish. 07.10.2015 Bull . No. 19).

Недостатком электрической светодиодной лампы является сравнительно узкая область применения, что обусловлено ограниченностью возможной номенклатуры изделий и определенными недостатками конструкции. Установка драйвера внутри колбы сужает диапазон мощностей и световых потоков ламп. В известной лампе ограничено и число вариантов конструкций светоизлучающего тела.The disadvantage of an electric LED lamp is a relatively narrow field of application, which is due to the limited possible product range and certain design flaws. Installing the driver inside the bulb narrows the range of power and light flux of the lamps. In the known lamp, the number of design options of the light-emitting body is also limited.

Известна электрическая лампа, содержащая герметичную колбу с цоколем для подключения к внешнему источнику питания, заполненную изолирующим оптически прозрачным и химически инертным газообразным веществом, изготовленную из оптически прозрачного материала, со светоизлучающим телом в виде четного числа светодиодной матриц, электрически соединенных парами последовательно, и опорной ножкой внутри, имеющей пустотелый штенгель для откачки, штабик с проволочным держателем и два проволочных электрода для электрического соединения внутренних и наружных частей, драйвер, устанавливаемый внутри цоколя, входные выводы драйвера соединены с контактами цоколя, а выходные выводы подключены к контактам светоизлучающего тела, в качестве изолирующего газообразного вещества используют азот или смесь азота с неоном от 4 до 96%, имеющую давление от 0,3 до 3,3 бар при температуре окружающей среды 273 К (П. 152823. Электрическая осветительная лампа / Е.М. Силкин // Опубл. 20.06.2015 Бюл. №17).Known electric lamp containing a sealed bulb with a cap for connection to an external power source, filled with an insulating optically transparent and chemically inert gaseous substance, made of optically transparent material, with a light-emitting body in the form of an even number of LED arrays, electrically connected in pairs in series, and a support leg inside, with a hollow plug for pumping, a stand with a wire holder and two wire electrodes for electrical connection of the inside of their and external parts, the driver installed inside the base, the input terminals of the driver are connected to the contacts of the base, and the output terminals are connected to the contacts of the light-emitting body, nitrogen or a mixture of nitrogen and neon from 4 to 96% with a pressure of 0 is used as an insulating gaseous substance , 3 to 3.3 bar at an ambient temperature of 273 K (P. 152823. Electric lighting lamp / EM Silkin // Publish. 06/20/2015 Bull. No. 17).

Подобную конструкцию имеют в настоящее время большинство электрических ламп со светодиодами, светодиодными матрицами и светодиодными линейками (филаментные лампы). Такая лампа не является полностью герметичной. Степень защиты ее не выше IP21. Драйвер в известной лампе не изолированы от внешней среды и подвержен ее влиянию. Ответственные элементы лампы, таким образом, находятся в среде окружающего воздуха, который может содержать пары воды, агрессивные вещества в недопустимых концентрациях, механические примеси и пыль.A majority of electric lamps with LEDs, LED arrays, and LED lines (filament lamps) have a similar design at present. Such a lamp is not completely sealed. Its degree of protection is not higher than IP21. The driver in the known lamp is not isolated from the external environment and is subject to its influence. The critical elements of the lamp, therefore, are in the environment of ambient air, which may contain water vapor, aggressive substances in unacceptable concentrations, mechanical impurities and dust.

Известная филаментная светодиодная (электрическая осветительная) лампа является наиболее близкой по технической сущности к полезной модели и выбрана в качестве прототипа.Known filament LED (electric lighting) lamp is the closest in technical essence to a utility model and is selected as a prototype.

Недостатком прототипа является сравнительно узкая область применения, что обусловлено ограниченностью возможной номенклатуры изделий, недостатками конструкции и наполнения колбы лампы. Установка драйвера внутри колбы сужает диапазон мощностей и световых потоков ламп. В известной лампе ограничено и число вариантов конструкций светоизлучающего тела. Размещение драйвера только в цоколе лампы ограничивает размер платы драйвера и не позволяет выполнить его с высокими техническими параметрами и на большую мощность. Недостатком светодиодной лампы рассмотренной конструкции является и сравнительно малый срок службы, что обусловлено повышенным нагревом светодиодов (из-за сравнительно малой теплопроводности используемого изолирующего газообразного вещества) и электронных элементов и узлов устройства (работой элементов драйвера в ограниченном пространстве), высокой температурой колбы и цоколя (что затрудняет применение изделия в замкнутых световых приборах), не герметичностью частей, в том числе, драйвера (что делает затруднительным использование лампы, например, при наружном освещении), относительной технической и технологической сложностью, снижающей надежность работы и сужающей область применения. Отрицательное значение имеет также сложность обеспечения хорошей электрической изоляции драйвера от элементов цоколя, находящихся под сетевым напряжением. Ограничения на размер платы драйвера и невозможность выполнения его с требуемыми техническими характеристиками не позволяют обеспечить хороший режим и надежность работы светодиодов, самого драйвера и лампы в целом. Отмеченные факторы существенно снижают срок службы известной светодиодной лампы и сужают область ее применения.The disadvantage of the prototype is a relatively narrow scope, due to the limitations of the possible product range, design flaws and filling the bulb. Installing the driver inside the bulb narrows the range of power and light flux of the lamps. In the known lamp, the number of design options of the light-emitting body is also limited. Placing the driver only in the lamp base limits the size of the driver board and does not allow it to be performed with high technical parameters and high power. The disadvantage of the LED lamp of the considered design is its relatively short service life, which is due to the increased heating of the LEDs (due to the relatively low thermal conductivity of the used insulating gaseous substance) and electronic elements and components of the device (operation of the driver elements in a limited space), high temperature of the bulb and cap ( which makes it difficult to use the product in closed lighting fixtures), not tight parts, including the driver (which makes it difficult to use Fluorescent H, such as when outside light) relative technical and technological complexity, and reduces the reliability of narrowing scope. The complexity of ensuring good electrical isolation of the driver from the basement elements under mains voltage is also of negative importance. Limitations on the size of the driver board and the inability to perform it with the required technical characteristics do not allow to ensure a good mode and reliability of the LEDs, the driver itself and the lamp as a whole. The noted factors significantly reduce the life of the known LED lamp and narrow its scope.

Полезная модель направлена на решение задачи расширения области применения электрической лампы, что является целью полезной модели.The utility model is aimed at solving the problem of expanding the scope of the electric lamp, which is the purpose of the utility model.

Указанная цель достигается тем, что в электрической лампе, содержащей герметичную колбу с цоколем для подключения к внешнему источнику питания, заполненную изолирующим оптически прозрачным и химически инертным газообразным веществом, изготовленную из оптически прозрачного материала, со светоизлучающим телом в виде светодиода или нескольких светодиодов, или одной, или нескольких светодиодной матриц, или одной, или нескольких светодиодных линеек, электрически соединенных последовательно или параллельно, или последовательно и параллельно, и опорной ножкой внутри, имеющей пустотелый штенгель для откачки, штабик и два проволочных электрода для электрического соединения внутренних и наружных частей, драйвер, устанавливаемый внутри цоколя или внутри колбы, или разделенный на две части, устанавливаемые внутри цоколя и колбы, входные выводы драйвера соединены с контактами цоколя, а выходные выводы подключены к контактам светоизлучающего тела, в качестве изолирующего газообразного вещества используют смесь гелия с неоном или смесь гелия с азотом, или смесь гелия, неона и азота, имеющую давление от 0,5 до 2,2 бар при температуре окружающей среды 273 КThis goal is achieved by the fact that in an electric lamp containing a sealed bulb with a cap for connection to an external power source, filled with an insulating optically transparent and chemically inert gaseous substance, made of an optically transparent material, with a light-emitting body in the form of an LED or several LEDs, or one or several LED arrays, or one or several LED arrays, electrically connected in series or in parallel, or in series and in parallel It has a support leg inside, which has a hollow plug for pumping out, a stand and two wire electrodes for electrical connection of internal and external parts, a driver installed inside the base or inside the bulb, or divided into two parts installed inside the base and bulb, the driver input terminals are connected to the contacts of the base, and the output terminals are connected to the contacts of the light-emitting body, a mixture of helium with neon or a mixture of helium with nitrogen, or a mixture of helium, neon and ota having a pressure of 0.5 to 2.2 bar at ambient temperatures of 273 K

Существенным отличием, характеризующим полезную модель, является расширение области применения электрической лампы за счет улучшения конструкций и существенного расширения возможной номенклатуры изделий, а также оптимизации наполнения колбы лампы. В новой лампе возможно изолирование ответственных элементов и узлов лампы от воздействия неблагоприятных факторов окружающей среды (влаги, пыли, агрессивных веществ и т.д.), улучшение условий работы светодиодов и элементов драйвера (в частности, эффективный отвод тепла), улучшение условий охлаждения элементов и узлов лампы, качественная электрической изоляция драйвера, выполнение драйвера и его частей с более высокими техническими характеристиками. Используемое изолирующее оптически прозрачное и химически инертное газообразное вещество оптимизировано по составу и давлению, что обеспечивает широкий диапазон мощностей и световых потоков в типоисполнениях электрической лампы.A significant difference characterizing the utility model is the expansion of the scope of the electric lamp by improving designs and significantly expanding the possible product range, as well as optimizing the filling of the lamp bulb. In the new lamp, it is possible to isolate critical elements and components of the lamp from the effects of adverse environmental factors (moisture, dust, aggressive substances, etc.), improve the working conditions of LEDs and driver elements (in particular, efficient heat dissipation), improve the cooling conditions of elements and lamp assemblies, high-quality electrical isolation of the driver, execution of the driver and its parts with higher technical characteristics. The used isolating optically transparent and chemically inert gaseous substance is optimized in composition and pressure, which provides a wide range of power and light flux in the standard versions of an electric lamp.

Расширение области применения электрической лампы достигается всей совокупностью признаков, в том числе новыми элементами и связями, новыми вариантами конструкции и новыми составами и характеристиками изолирующего наполнения колбы лампы, то есть, за счет отличительных признаков полезной модели. Таким образом, отличительные признаки заявляемой электрической лампы являются существенными.The expansion of the scope of the electric lamp is achieved by a whole set of features, including new elements and connections, new design options and new compositions and characteristics of the insulating filling of the lamp bulb, that is, due to the distinguishing features of the utility model. Thus, the distinguishing features of the claimed electric lamp are essential.

На рисунке приведена типовая конструкция заявляемой электрической (одноцокольной) лампы со стандартным элементом внешнего токоподвода (сетевым цоколем класса Е27). Изображен вариант реализации электрической светодиодной лампы с драйвером, разделенным на две части (устанавливаемые внутри цоколя и внутри колбы).The figure shows a typical design of the claimed electric (single-ended) lamp with a standard element of an external current supply (network socket class E27). An embodiment of an electric LED lamp with a driver divided into two parts (installed inside the base and inside the bulb) is shown.

Электрическая лампа, содержит герметичную колбу 1 с цоколем 2 для подключения к внешнему источнику питания, заполненную изолирующим оптически прозрачным и химически инертным газообразным веществом, изготовленную из оптически прозрачного материала, со светоизлучающим телом 3 в виде светодиода или нескольких светодиодов, или одной, или нескольких светодиодной матриц, или одной, или нескольких светодиодных линеек, электрически соединенных последовательно или параллельно, или последовательно и параллельно, и опорной ножкой 4 внутри, имеющей пустотелый штенгель 5 для откачки, штабик 6 и два проволочных электрода 7 для электрического соединения внутренних и наружных частей, драйвер 8, устанавливаемый внутри цоколя или внутри колбы, или разделенный на две части, устанавливаемые внутри цоколя и колбы, входные выводы драйвера соединены с контактами цоколя, а выходные выводы подключены к контактам светоизлучающего тела. В качестве изолирующего газообразного вещества используют смесь гелия с неоном или смесь гелия с азотом, или смесь гелия, неона и азота, имеющую давление от 0,5 до 2,2 бар при температуре окружающей среды 273 К.The electric lamp contains a sealed bulb 1 with a cap 2 for connection to an external power source, filled with an insulating optically transparent and chemically inert gaseous substance, made of optically transparent material, with a light-emitting body 3 in the form of an LED or several LEDs, or one or more LEDs matrices, or one, or several LED lines, electrically connected in series or in parallel, or in series and in parallel, and a support leg 4 inside, having the first hollow plug 5 for pumping out, a stand 6 and two wire electrodes 7 for electrical connection of the internal and external parts, a driver 8 installed inside the base or inside the bulb, or divided into two parts installed inside the base and the bulb, the driver input terminals are connected to the contacts base, and the output terminals are connected to the contacts of the light-emitting body. As an insulating gaseous substance, a mixture of helium with neon or a mixture of helium with nitrogen, or a mixture of helium, neon and nitrogen, having a pressure of from 0.5 to 2.2 bar at an ambient temperature of 273 K.

Электрическая лампа в установившемся режиме работает следующим образом. Через цоколь 2 стандартного вида (Е27) электрическая лампа подключается к обычной питающей сети переменного тока (внешнему источнику питания) непосредственно или к специальной сети (источнику) постоянного тока. Колба 1 из оптически прозрачного материала является основной частью конструкции электрической светодиодной лампы, выполняющей несущую, защитную, светорассеивающую функции и функцию герметизации рабочего пространства. Колба 1 жестко механически соединена (сопряжена) с цоколем 2. Контакты цоколя 2 через электроды 7, впаянные в ножку 4, соединены с входными выводами платы драйвера (части драйвера) 8. Светодиодная матрица (светодиод или несколько светодиодов, матрицы, линейка или линейки) светоизлучающего тела 3 электрически соединена с выходными выводами платы драйвера (части драйвера) 8. Вся конструкция размещается внутри колбы 1 и изолирована от окружающей среды. Драйвер 8 преобразует напряжение (энергию) внешнего источника питания в напряжение (ток) заданного уровня и частоты, необходимое для электропитания светодиодов светоизлучающего тела 3. Питание светодиодов (3) может осуществляться от драйвера 8 как на постоянном, так и на переменном токе. При питании на переменном токе электрическая схема соединения светодиодов светоизлучающего тела 3 отличается от схемы на постоянном токе. Питание на переменном токе может быть энергетически выгоднее. Число ступеней преобразования энергии в этом случае уменьшается, что, в целом, повышает надежность работы драйвера 8 и потери в нем. Увеличивается средний срок службы электрической светодиодной лампы, и улучшаются ее энергетические характеристики.The electric lamp in steady state operates as follows. Through the base 2 of a standard type (E27), the electric lamp is connected directly to a conventional AC mains supply (external power supply) or to a special DC network (source). The bulb 1 made of an optically transparent material is the main part of the design of the electric LED lamp, which carries out the protective, light-scattering and sealing functions of the working space. The bulb 1 is rigidly mechanically connected (mated) to the cap 2. The contacts of the cap 2 through the electrodes 7 soldered into the leg 4 are connected to the input terminals of the driver board (driver part) 8. LED matrix (LED or several LEDs, matrices, ruler or rulers) of the light-emitting body 3 is electrically connected to the output terminals of the driver board (driver part) 8. The entire structure is placed inside the bulb 1 and is isolated from the environment. Driver 8 converts the voltage (energy) of an external power source into a voltage (current) of a given level and frequency, which is necessary for powering the LEDs of the light-emitting body 3. The LEDs (3) can be powered from driver 8 both on direct and alternating current. When powered by alternating current, the electrical circuitry for connecting the LEDs of the light-emitting body 3 is different from the direct current circuit. AC power can be more energy efficient. The number of stages of energy conversion in this case is reduced, which, in General, increases the reliability of the driver 8 and the loss in it. The average life of the electric LED lamp is increased, and its energy characteristics are improved.

Светоизлучающее тело 3 центрируется и поддерживается (закрепляется или фиксируется) во внутреннем пространстве колбы 1 с помощью штабика 6. Для этого штабик может быть снабжен одним (или несколькими) проволочным держателем или иметь отформованный специальным образом конец, например, с необходимыми плоскостями для прижима светодиодов или светодиодных матриц.The light-emitting body 3 is centered and supported (fixed or fixed) in the inner space of the bulb 1 by means of a stand 6. For this, the stand can be equipped with one (or several) wire holders or have a specially shaped end, for example, with the necessary planes for pressing the LEDs or LED matrices.

Колба 1 заполнена изолирующим (буферным) газом. Откачка и заполнение внутреннего объема колбы 1 осуществляется через откачной (пустотелый) штенгель 5 опорной ножки 4. После заполнения колбы 1 изолирующим газом штенгель 5 отпаивается. В качестве буферного газа используют, например, смесь, содержащую более 10% азота, 15% неона и 75% гелия при давлении от 0,5 до 2,2 бар. Состав изолирующего газа и его давление должны обеспечивать наилучший теплоотвод от элементов и узлов светодиодной лампы, установленных внутри колбы 1, и достаточную электрическую прочность. Добавки азота и неона препятствуют диффузии гелия через стенки колбы 1. Для лучшего теплоотвода необходимо использовать изолирующий газ, обладающий повышенной теплопроводностью, и увеличивать его давление в колбе 1. Поэтому устанавливать в колбе 1 давление изолирующего газа ниже 0,5 бар неэффективно, а выше 2,2 бар технически трудно реализуемо (для заявляемой конструкции электрической лампы). Практически, оптимальное абсолютное давление для большинства модификаций светодиодных ламп заявляемой конструкции должно находится именно в пределах от 0,5 до 2,2 бар (что наиболее технологично и обеспечивает требуемые характеристики наполнения и теплоотвод). Обьем колбы 1 и ее форма должны быть также оптимизированы с целью улучшения теплоотвода. Близкими к оптимальным являются стандартные формы и размеры колб (1), применяемых для серийных ламп накаливания. При этом светодиоды и (или) матрицы светоизлучающего тела 3 должны размещаться (по возможности) на минимальном расстоянии от стенок колб (1). При прохождении электрического тока через светодиоды матриц (3) они излучают световые волны, в частности, видимый свет. Возможно также, например, излучение в ультрафиолетовой области спектра, что обеспечивается типом применяемых в лампах светодиодов (3).Flask 1 is filled with insulating (buffer) gas. The pumping and filling of the internal volume of the flask 1 is carried out through the pumping (hollow) plug 5 of the support leg 4. After filling the bulb 1 with insulating gas, the plug 5 is soldered. As a buffer gas, for example, a mixture containing more than 10% nitrogen, 15% neon and 75% helium is used at a pressure of from 0.5 to 2.2 bar. The composition of the insulating gas and its pressure should provide the best heat dissipation from the elements and components of the LED lamp installed inside the bulb 1, and sufficient electrical strength. Additives of nitrogen and neon prevent the diffusion of helium through the walls of flask 1. For better heat removal, it is necessary to use an insulating gas with high thermal conductivity and increase its pressure in flask 1. Therefore, setting the pressure of insulating gas in flask 1 below 0.5 bar is ineffective, but above 2 , 2 bar is technically difficult to implement (for the claimed design of the electric lamp). In practice, the optimal absolute pressure for most modifications of LED lamps of the claimed design should be in the range from 0.5 to 2.2 bar (which is the most technologically advanced and provides the required filling characteristics and heat dissipation). The volume of flask 1 and its shape should also be optimized in order to improve heat dissipation. Close to optimal are the standard shapes and sizes of flasks (1) used for serial incandescent lamps. In this case, the LEDs and (or) the matrix of the light-emitting body 3 should be placed (if possible) at a minimum distance from the walls of the flasks (1). When an electric current passes through the LEDs of the matrices (3), they emit light waves, in particular, visible light. It is also possible, for example, radiation in the ultraviolet region of the spectrum, which is provided by the type of LEDs used in lamps (3).

В таблице представлены значения коэффициентов теплопроводности изолирующих (буферных) газов при температуре близкой к нулю (273 К) градусов по Цельсию (кроме элегаза), которые принципиально могут быть применены в новых электрических светодиодных лампах.The table shows the values of the thermal conductivity of insulating (buffer) gases at a temperature close to zero (273 K) degrees Celsius (except for SF6 gas), which in principle can be used in new electric LED lamps.

Из таблицы следует, что из инертных газов лучшей теплопроводностью обладает гелий, а из молекулярных водород. Однако в качестве оптически прозрачного материала колб, обеспечивающего требуемую их герметичность (а также из-за технических, технологических и экономических ограничений), в светодиодных лампах следует использовать технические стекла, аналогичные применяемым для ламп накаливания. Для таких стекол значение имеет их проницаемость по водороду и гелию (проницаемость других газов ничтожно мала и ей обычно пренебрегают). Проницаемость гелия через технические стекла примерно в 10 раз больше, чем водорода, несмотря на то, что атомный радиус гелия практически в 1,5 раза больше молекулярного радиуса водорода. Это объясняется тем, что при проникновении химически активного водорода через стекла могут образовываться гидроксильные группы, препятствующие потоку водорода. Наибольшей газопроницаемостью по водороду и гелию обладает, в частности, кварцевое стекло, а наименьшей - алюмосиликатное.From the table it follows that of inert gases, helium has the best thermal conductivity, and of molecular hydrogen. However, as an optically transparent material of the flasks, ensuring their required tightness (as well as due to technical, technological and economic restrictions), technical glasses similar to those used for incandescent lamps should be used in LED lamps. For such glasses, their permeability to hydrogen and helium is of importance (the permeability of other gases is negligible and is usually neglected). Helium permeability through technical glasses is approximately 10 times greater than hydrogen, despite the fact that the atomic radius of helium is almost 1.5 times larger than the molecular radius of hydrogen. This is due to the fact that when reactive hydrogen penetrates through glass, hydroxyl groups can form that impede the flow of hydrogen. The greatest gas permeability to hydrogen and helium is, in particular, quartz glass, and the smallest - aluminosilicate.

Использовать технически чистый гелий в качестве изолирующего газа для новых светодиодных ламп затруднительно (из-за ухода через стенки и низкой электрической прочности) и не целесообразно (из-за высокой цены и сложной технологии получения и очистки).It is difficult to use technically pure helium as an insulating gas for new LED lamps (due to leaving through the walls and low dielectric strength) and not advisable (due to the high price and complicated production and cleaning technology).

Водород, как отмечено, горючий (пожароопасный) и взрывоопасный газ. Его применение (по сравнению с гелием) не дает заметного выигрыша и по теплопроводности. Водород для используемых материалов колб 1 может быть химически активным. Поэтому заполнять им (или смесями с водородом) колбы 1 в электрических светодиодных лампах предлагаемой конструкции также не рекомендуется.Hydrogen, as noted, is combustible (flammable) and explosive gas. Its use (in comparison with helium) does not give a noticeable gain in thermal conductivity either. Hydrogen for the materials used in the flasks 1 may be chemically active. Therefore, to fill them (or mixtures with hydrogen) of the bulb 1 in the electric LED lamps of the proposed design is also not recommended.

Элегаз является наиболее «тяжелым» из всех известных газов (приблизительно в 5 раз тяжелее воздуха). А значение коэффициента теплопроводности элегаза в таблице соответствует высокой температуре (около 1000 градусов по Цельсию). При рабочих температурах новой светодиодной лампы теплопроводность элегаза ниже теплопроводности воздуха и азота. То есть, он менее эффективен (и очень дорог). Однако этот газ обладает хорошими электроизоляционными свойствами.SF6 gas is the most “heavy” of all known gases (approximately 5 times heavier than air). And the value of the SF6 thermal conductivity coefficient in the table corresponds to a high temperature (about 1000 degrees Celsius). At the operating temperatures of the new LED lamp, the thermal conductivity of the SF6 gas is lower than the thermal conductivity of air and nitrogen. That is, it is less effective (and very expensive). However, this gas has good electrical insulating properties.

Криптон и ксенон имеют сравнительно малую теплопроводность. Кроме того, криптон и, в еще большей степени, ксенон являются «дорогими» газами. В отличие от ламп накаливания, применение указанных газов в новых светодиодных лампах не оправдано (не эффективно и не рентабельно).Krypton and xenon have a relatively low thermal conductivity. In addition, krypton and, to an even greater extent, xenon are “expensive” gases. Unlike incandescent lamps, the use of these gases in new LED lamps is not justified (not efficient and not cost-effective).

Необходимость в применении заявляемых смесей газов (гелий с неоном, гелий с азотом или гелий с неоном и азотом), продиктована требованиями по электрической прочности изолирующего наполнения, достаточной теплопроводности, ограничения диффузии гелия через стенки колбы 1, а также, в ряде случаев, экономическими причинами. Электрическая прочность смесей возрастает с ростом давления. Цена используемых газов и газовых смесей имеет исключительно важное значение, так как влияет на конечную цену изделия при производстве. В этой связи перспективным является применение в заявляемой электрической светодиодной лампе неона и азота. Неон также обеспечивает относительно хороший отвод тепла от элементов конструкции и достаточную надежность работы электрической светодиодной лампы.The need to use the inventive gas mixtures (helium with neon, helium with nitrogen or helium with neon and nitrogen) is dictated by the requirements for the electric strength of the insulating filling, sufficient thermal conductivity, limitation of diffusion of helium through the walls of the flask 1, as well as, in some cases, economic reasons . The dielectric strength of mixtures increases with increasing pressure. The price of the gases and gas mixtures used is extremely important, as it affects the final price of the product in production. In this regard, it is promising to use neon and nitrogen in the inventive electric LED lamp. Neon also provides a relatively good heat dissipation from structural elements and sufficient reliability of the electric LED lamp.

Технически чистый воздух (осушенный, без механических примесей и пыли) также возможно применить в качестве изолирующего газа в электрических светодиодных лампах (как и азот). Принципиально его можно использовать в смеси вместо азота. Теплопроводность воздуха приблизительно в 2,6 раза выше теплопроводности криптона, что также позволяет снизить температуру внутри колбы 1. Теплопроводность азота близка к теплопроводности воздуха. Азот (воздух) может значительно повысить электрическую прочность газовой смеси наполнения колбы 1.Technically clean air (drained, without mechanical impurities and dust) can also be used as an insulating gas in electric LED lamps (like nitrogen). In principle, it can be used in a mixture instead of nitrogen. The thermal conductivity of air is approximately 2.6 times higher than the thermal conductivity of krypton, which also allows to reduce the temperature inside the bulb 1. The thermal conductivity of nitrogen is close to the thermal conductivity of air. Nitrogen (air) can significantly increase the electric strength of the gas mixture filling the flask 1.

Использование оптически прозрачных подложек для светодиодов и светодиодных матриц светоизлучающего тела 3 с повышенными теплопроводящими свойствами позволяет снизить потери энергии оптического излучения и уменьшить нагрев полупроводниковых структур светодиодов, что положительно сказывается на стабильности характеристик ламп и среднем сроке их службы.The use of optically transparent substrates for LEDs and LED matrices of a light-emitting body 3 with enhanced heat-conducting properties can reduce the energy loss of optical radiation and reduce the heating of the semiconductor structures of LEDs, which positively affects the stability of the characteristics of the lamps and their average life.

Разделение драйвера 8 на две части, устанавливаемые внутри цоколя 2 и колбы 1, позволяет выполнить драйвер на большие мощности и с более высокими техническими характеристиками, обеспечить качественную изоляцию и улучшить охлаждение ответственных элементов драйвера 8.The separation of driver 8 into two parts, installed inside the cap 2 and bulb 1, allows the driver to run at high power and with higher technical characteristics, to provide high-quality insulation and improve cooling of critical elements of driver 8.

По сравнению с прототипом существенно расширяется область применения электрической (светодиодной) лампы.Compared with the prototype, the scope of application of the electric (LED) lamp is significantly expanded.

Действительно, если рассматривать электрическую светодиодную лампу как электротехническое изделие, то лампа прототип будет иметь степень (класс) защиты от внешних воздействий не выше IP20. Заявляемая лампа может характеризоваться степенью защиты IP68. Изоляция ответственных элементов и узлов электрической светодиодной лампы от воздействия окружающей среды обеспечивает стабильную и надежную работу всего устройства в любых, в том числе, в жестких условиях эксплуатации. Новая лампа может эффективно использоваться как для внутреннего, так и наружного освещения. Область применения электрической ламы расширяется.Indeed, if we consider an electric LED lamp as an electrical product, the prototype lamp will have a degree (class) of protection against external influences not higher than IP20. The inventive lamp can be characterized by a degree of protection IP68. Isolation of critical elements and components of an electric LED lamp from environmental influences ensures stable and reliable operation of the entire device in any, including in severe operating conditions. The new lamp can be used effectively for both indoor and outdoor lighting. The scope of the electric llama is expanding.

Новая конструкция электрической светодиодной лампы позволяет разработать и применить драйверы постоянного или переменного тока с гораздо более высокими техническими характеристиками, чем в лампе прототипе, и обеспечить, как отмечено выше, качественную электрическую изоляцию самого драйвера. Это повышает надежность работы и увеличивает средний срок службы электрической светодиодной лампы. Повышение надежности работы и среднего срока службы лампы (по вышеперечисленным причинам) значительно расширяет область ее применения. Новая электрическая лампа может быть использована в специальных и в новых ответственных областях применения.The new design of the electric LED lamp allows you to develop and apply direct or alternating current drivers with much higher technical characteristics than in the prototype lamp, and ensure, as noted above, high-quality electrical isolation of the driver itself. This increases reliability and increases the average life of the electric LED lamp. Improving the reliability and average lamp life (for the above reasons) significantly expands the scope of its application. The new electric lamp can be used in special and new critical applications.

Использование рекомендуемых материалов для подложек светодиодов позволяет улучшить режимы их работы, обеспечивает стабильную и надежную работу электрической светодиодной лампы.The use of recommended materials for LED substrates allows to improve their operation modes, provides stable and reliable operation of an electric LED lamp.

Новая лампа может быть выполнена на большую мощность и больший световой поток (до 10-12 Вт и до 1000-1400 лм). Лампа прототип имеет ограничение на мощность (до 8 Вт) и световой поток (до 800 лм).A new lamp can be made for greater power and greater luminous flux (up to 10-12 W and up to 1000-1400 lm). The prototype lamp has a limitation on power (up to 8 W) and light output (up to 800 lm).

Дополнительно, новая лампа (для некоторых типоисполнений) может быть и более технологичной (по сравнению с лампой прототипом), что снижает ее цену. Снижение цены и увеличение срока службы за счет улучшения конструкции расширяют область применения заявляемой электрической светодиодной лампы.Additionally, a new lamp (for some types of designs) may be more technologically advanced (compared to the prototype lamp), which reduces its price. Reducing prices and increasing service life by improving the design expand the scope of the claimed electric LED lamp.

Цена новой лампы может быть снижена и за счет цены наполнения колбы. В частности, при реализации на некоторые мощности (за счет высокой теплопроводности гелия) газовая смесь может иметь более низкую конечную цену.The price of a new lamp can be reduced due to the price of filling the bulb. In particular, when sold at some capacities (due to the high thermal conductivity of helium), the gas mixture may have a lower final price.

Срок службы новой электрической светодиодной лампы (согласно экспертной оценки и результатов анализа отказов) может превышать срок службы лампы прототипа в 1,5-1,8 раза (для ламп повышенной мощности) за счет улучшения условий работы светодиодных матриц (светодиодов) светоизлучающего тела и драйвера, качественного отвода тепла и улучшения электроизоляции. Это также расширяет область применения заявляемой электрической лампы.The service life of a new electric LED lamp (according to expert evaluation and the results of failure analysis) can exceed the lamp life of the prototype by 1.5-1.8 times (for high power lamps) due to improved working conditions of LED matrixes (LEDs) of the light-emitting body and driver , high-quality heat dissipation and improved electrical insulation. This also expands the scope of the claimed electric lamp.

Claims

An electric lamp containing a sealed bulb with a socket for connection to an external power source, filled with an insulating optically transparent and chemically inert gaseous substance, made of an optically transparent material, with a light-emitting body in the form of an LED or several LEDs, or one or more LED arrays, or one or more LED lines, electrically connected in series or in parallel, or in series and in parallel, and a support leg inside, having a hollow plug for evacuation, a stand and two wire electrodes for electrical connection of the internal and external parts, a driver installed inside the base or inside the bulb, or divided into two parts installed inside the base and bulb, the driver input terminals are connected to the base contacts, and the output terminals connected to the contacts of the light-emitting body, as an insulating gaseous substance, a mixture of helium with neon, or a mixture of helium with nitrogen, or a mixture of helium, neon and nitrogen, having a pressure of from 0.5 to 2.2 bar at an ambient temperature of 273 K.