RU2513645C2 - Light-emitting diode device - Google Patents
Light-emitting diode device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2513645C2 RU2513645C2 RU2012125115/28A RU2012125115A RU2513645C2 RU 2513645 C2 RU2513645 C2 RU 2513645C2 RU 2012125115/28 A RU2012125115/28 A RU 2012125115/28A RU 2012125115 A RU2012125115 A RU 2012125115A RU 2513645 C2 RU2513645 C2 RU 2513645C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gel
- chip
- chips
- angle
- optical
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Led Device Packages (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к классу мощных светодиодов «Chip-on-board», которые используются в качестве аналогов галогенных ламп, а также для потолочных, индустриальных, фасадных и других светильников.The invention relates to the field of optical instrumentation, and in particular to the class of powerful Chip-on-board LEDs, which are used as analogues of halogen lamps, as well as for ceiling, industrial, facade and other lamps.
Использование кристаллов, излучающих свет в различной цветовой гамме оптического диапазона, дает возможность получения светодиодных устройств с широким разнообразием цветов и оттенков светового потока. Основным достоинством этих устройств является их большая энергосберегаемость и большие, практически неограниченные, сроки службы, по сравнению с обычными галогенными светильниками.The use of crystals that emit light in various colors of the optical range makes it possible to obtain LED devices with a wide variety of colors and shades of the light flux. The main advantage of these devices is their great energy efficiency and long, almost unlimited, service life compared to conventional halogen lamps.
Наиболее важными энергетическими параметрами светодиодного устройства являются осевая сила света и индикатриса распределения светового потока по углу расходимости светового излучения на выходе устройства.The most important energy parameters of the LED device are the axial light intensity and the indicatrix of the distribution of light flux over the angle of divergence of the light radiation at the output of the device.
Известны промышленные образцы СОВ фирмы «Оптоган» [1], описание конструкций которых даны в статье [2]. Они представляют собой массив из одного или нескольких светодиодных чипов, установленных по различной топографии на единую плоскую подложку и покрытых общим слоем компаунда-геля с кристаллами люминофора, причем наружная поверхность геля, контактирующая с воздухом, является плоской. По технической сущности эти устройства наиболее близки к предлагаемому светодиодному устройству и являются прототипом.Known industrial designs of SOW company Optogan [1], the design of which is given in [2]. They are an array of one or more LED chips mounted on a single flat substrate according to different topography and coated with a common layer of a compound gel with phosphor crystals, and the outer surface of the gel in contact with air is flat. By technical nature, these devices are closest to the proposed LED device and are a prototype.
Данная конструкция системы не позволяет получить высокие энергетические параметры, так как используемый угол охвата прямого излучения кристалла не превышает ±40°, в то время как прямое излучение кристалла распространяется в углах ±90°, что соответствует индикатрисе излучения кристалла, представленной на Фиг.1. Это приводит к потере энергии не менее 25%, что является основным недостатком прототипа.This design of the system does not allow to obtain high energy parameters, since the used angle of direct radiation of the crystal does not exceed ± 40 °, while direct radiation of the crystal propagates at angles of ± 90 °, which corresponds to the indicatrix of crystal radiation shown in Figure 1. This leads to a loss of energy of at least 25%, which is the main disadvantage of the prototype.
Целью предлагаемого изобретения является повышение энергетических параметров светодиодных устройств типа СОВ, а именно, значительное увеличение осевой силы света при использовании прямого излучения кристалла чипа с углом охвата излучения не менее ±75°.The aim of the invention is to increase the energy parameters of LED devices such as SOW, namely, a significant increase in the axial intensity of light when using direct radiation of the chip chip with a radiation coverage angle of at least ± 75 °.
Эта цель достигается тем, что светодиодное устройство состоит из одного или нескольких излучателей-чипов, установленных по любой топографии на единую плоскую подложку и покрытых общим слоем компаунда-геля, возможно, с кристаллами люминофора, причем на плоскую поверхность геля установлена без воздушного промежутка пластина из оптического материала, на внутренней стороне которой, граничащей с гелем, нарезаны взаимноперпендикулярные канавки, грани которых наклонены к поверхности геля на угол α=55°…65°, глубина нарезки канавок не более h=0,8 мм. Вершины канавок образуют квадраты, стороны которых составляют D=(1,75…2,3)Dc, где Dc - размер стороны чипа, причем D=D0, где D0 - расстояние между оптическими осями излучателей-чипов, при этом оптические оси квадратов нарезки и соответствующих чипов совпадают.This goal is achieved by the fact that the LED device consists of one or more emitter-chips installed on any topography on a single flat substrate and coated with a common layer of compound gel, possibly with phosphor crystals, and on the flat surface of the gel a plate of optical material, on the inner side of which, adjacent to the gel, mutually perpendicular grooves are cut, the edges of which are inclined to the surface of the gel by an angle α = 55 ° ... 65 °, the depth of groove cutting is not more than h = 0,8 m. The vertices of the grooves form squares whose sides are D = (1.75 ... 2.3) D c , where D c is the size of the side of the chip, and D = D 0 , where D 0 is the distance between the optical axes of the emitter-chips, while the optical axis of the squared slices and the corresponding chips coincide.
На Фиг.2 в качестве примера представлена принципиальная схема предлагаемого светодиодного устройства. В его состав входят излучатели-чипы (1), размещенные на плоской подложке (2) и покрытые общим слоем компаунда-геля (3), с плоской поверхностью на границе гель-воздух. На поверхность геля установлена без воздушного промежутка пластина (4) из оптического материала. На внутренней стороне пластины нарезаны взаимноперпендикулярные канавки (5), грани которых наклонены к поверхности геля на угол α=55°…65°, причем глубина нарезки канавок не более h=0,8 мм. Вершины канавок образуют квадраты, стороны которых равны D=(1,75…2,3)Dc, где Dc - размер стороны чипа, при этом D=D0, где D0 - расстояние между оптическими осями излучателей-чипов, при этом оптические оси квадратов нарезки и соответствующих чипов совпадают.Figure 2 presents as an example a schematic diagram of the proposed LED device. It consists of emitter-chips (1) placed on a flat substrate (2) and coated with a common layer of compound gel (3), with a flat surface at the gel-air interface. A plate (4) of optical material is mounted on the surface of the gel without an air gap. Mutually perpendicular grooves (5) are cut on the inner side of the plate, the edges of which are inclined to the gel surface by an angle α = 55 ° ... 65 °, and the depth of groove cutting is not more than h = 0.8 mm. The vertices of the grooves form squares whose sides are D = (1.75 ... 2.3) D c , where D c is the size of the side of the chip, with D = D 0 , where D 0 is the distance between the optical axes of the emitter-chips, at The optical axis of the slicing squares and the corresponding chips coincide.
Конкретная конструкция светодиодного устройства, соответствующая приведенному выше описанию предлагаемого изобретения, разработана на базе СОВ, чипы (1) которого толщиной t=0,15 мм имеют форму квадрата с размером стороны Dc=1,15 мм, при этом чипы расположены на подложке (2) с расстоянием между оптическими осями соседних чипов D0=2,5 мм. На подложке размером 10×10 мм размещены 9 чипов и залиты компаундом-гелем (3), причем расстояние от излучающей поверхности чипа до плоской поверхности гель-воздух равно d=0,35 мм. Показатель преломления компаунда-геля n1=1,54. На плоскую поверхность геля установлена без воздушного промежутка пластина (4) из оптического материала - полиметилметакрилата (ПММА), показатель преломления которого n2=1,49.The specific design of the LED device corresponding to the above description of the present invention was developed on the basis of SOW, chips (1) of which thickness t = 0.15 mm have the shape of a square with a side size D c = 1.15 mm, while the chips are located on the substrate ( 2) with a distance between the optical axes of adjacent chips D 0 = 2.5 mm. 9 chips are placed on a substrate with a size of 10 × 10 mm and filled with a gel compound (3), and the distance from the chip emitting surface to the gel-air flat surface is d = 0.35 mm. The refractive index of the compound gel n 1 = 1.54. A plate (4) made of an optical material, polymethylmethacrylate (PMMA), the refractive index of which is n 2 = 1.49, is installed on the flat surface of the gel without an air gap.
На внутренней стороне пластины нарезаны взаимноперпендикулярные канавки (5), грани которых наклонены к поверхности геля на угол α=60°, причем глубина нарезки h=0,8 мм, при общей толщине пластины 1,5 мм. Вершины канавок образуют квадраты, стороны которых равны D=2,5 мм, что соответствует соотношению D=2,17 Dc и равно величине D0. Оптические оси квадратов нарезки и соответствующих чипов совпадают.Mutually perpendicular grooves (5) are cut on the inner side of the plate, the edges of which are inclined to the gel surface by an angle α = 60 °, and the cutting depth h = 0.8 mm, with a total plate thickness of 1.5 mm. The vertices of the grooves form squares whose sides are equal to D = 2.5 mm, which corresponds to a ratio of D = 2.17 D c and is equal to the value of D 0 . The optical axis of the squared slices and the corresponding chips coincide.
Данная конструкция обеспечивает использование углов охвата излучения кристаллов чипа:This design provides the use of the angle of coverage of radiation of the chip crystals:
- прямое излучение через гель и пластину в пределах σ1=±42°;- direct radiation through the gel and the plate within σ 1 = ± 42 °;
- излучение через гель, отраженное по закону полного внутреннего отражения от граней в среде ПММА, в пределах σ1=±(42°…75°).- radiation through the gel, reflected according to the law of total internal reflection from the faces in the PMMA medium, within σ 1 = ± (42 ° ... 75 °).
Таким образом, общий угол охвата излучения кристалла чипа для данного светодиодного устройства равен Σσ1=±75°, за счет чего величина используемой энергии излучения чипа составляет ΣЕ=~90% Е0, где Е0 - энергия излучения чипа, то есть потери энергии уменьшаются до 10%.Thus, the total angle of radiation coverage of the chip of the chip for this LED device is Σσ 1 = ± 75 °, due to which the value of the used radiation energy of the chip is ΣЕ = ~ 90% E 0 , where E 0 is the radiation energy of the chip, i.e. energy loss reduced to 10%.
Положительный эффект предлагаемой конструкции светодиодного устройства заключается в том, что она обеспечивает увеличение энергетических параметров на выходе системы за счет использования значительно увеличенного угла охвата излучения чипа в пределах σ1=±75° (против σ1=±40° в прототипе), и за счет этого уменьшение потерь энергии до ~10% (против ~25% в прототипе).The positive effect of the proposed design of the LED device is that it provides an increase in energy parameters at the output of the system through the use of a significantly increased angle of coverage of the radiation of the chip within σ 1 = ± 75 ° (against σ 1 = ± 40 ° in the prototype), and due to this, a decrease in energy loss to ~ 10% (versus ~ 25% in the prototype).
Источники информацииInformation sources
[1] Электронный документ. «Мощные светодиоды»« Chip-on-board» http://www.optogan.ru/products/leds/chip-on-board.[1] Electronic document. “Powerful LEDs” “Chip-on-board” http://www.optogan.ru/products/leds/chip-on-board.
[2] Статья. Е.Мухина, П.Блашто. «Технология CHIP-on-BoARD: Основные процессы и оборудование». Электроника. Наука. Технология. Бизнес, 2008 г., №3, 2008 г., стр.54-58.[2] Article. E. Mukhina, P. Blashto. "CHIP-on-BoARD Technology: Key Processes and Equipment." Electronics. The science. Technology. Business, 2008, No. 3, 2008, pp. 54-58.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012125115/28A RU2513645C2 (en) | 2012-06-15 | 2012-06-15 | Light-emitting diode device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012125115/28A RU2513645C2 (en) | 2012-06-15 | 2012-06-15 | Light-emitting diode device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012125115A RU2012125115A (en) | 2013-12-20 |
RU2513645C2 true RU2513645C2 (en) | 2014-04-20 |
Family
ID=49784712
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012125115/28A RU2513645C2 (en) | 2012-06-15 | 2012-06-15 | Light-emitting diode device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2513645C2 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004070839A2 (en) * | 2003-02-05 | 2004-08-19 | Acol Technologies S.A. | Light emitting apparatus comprising semiconductor light emitting devices |
CN102148299A (en) * | 2011-01-27 | 2011-08-10 | 复旦大学 | Method of dispensing fluorescent glue on LED (light-emitting diode) based on COB (Chip On Board) technology |
EP2372797A2 (en) * | 2006-07-31 | 2011-10-05 | 3M Innovative Properties Co. | Light emitting diode source with hollow collection lens |
RU2010114187A (en) * | 2007-09-12 | 2011-10-20 | Лумитех Продукцион Унд Энтвиклунг Гмбх (At) | LED MODULE, LED LIGHT SOURCE AND LED LIGHT FOR ENERGY EFFICIENT PLAYBACK OF WHITE LIGHT |
RU2442240C1 (en) * | 2010-07-15 | 2012-02-10 | Закрытое Акционерное Общество "Лайт Энджинс Корпорейшн" | The light-emitting diode module |
JP2012113837A (en) * | 2010-11-19 | 2012-06-14 | Toshiba Lighting & Technology Corp | Lighting system |
-
2012
- 2012-06-15 RU RU2012125115/28A patent/RU2513645C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004070839A2 (en) * | 2003-02-05 | 2004-08-19 | Acol Technologies S.A. | Light emitting apparatus comprising semiconductor light emitting devices |
EP2372797A2 (en) * | 2006-07-31 | 2011-10-05 | 3M Innovative Properties Co. | Light emitting diode source with hollow collection lens |
RU2010114187A (en) * | 2007-09-12 | 2011-10-20 | Лумитех Продукцион Унд Энтвиклунг Гмбх (At) | LED MODULE, LED LIGHT SOURCE AND LED LIGHT FOR ENERGY EFFICIENT PLAYBACK OF WHITE LIGHT |
RU2442240C1 (en) * | 2010-07-15 | 2012-02-10 | Закрытое Акционерное Общество "Лайт Энджинс Корпорейшн" | The light-emitting diode module |
JP2012113837A (en) * | 2010-11-19 | 2012-06-14 | Toshiba Lighting & Technology Corp | Lighting system |
CN102148299A (en) * | 2011-01-27 | 2011-08-10 | 复旦大学 | Method of dispensing fluorescent glue on LED (light-emitting diode) based on COB (Chip On Board) technology |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012125115A (en) | 2013-12-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8827531B2 (en) | Lighting assembly | |
KR102172934B1 (en) | Flip-chip side emitting led | |
JP6165155B2 (en) | Illumination unit including a waveguide | |
US20120075850A1 (en) | Led lamp | |
WO2009110976A8 (en) | Optical system for batwing distribution | |
EP2748526B1 (en) | Light-emitting arrangement | |
EP2791574B1 (en) | Optical arrangement with diffractive optics | |
RU2013147731A (en) | LAMP | |
WO2017125322A1 (en) | Lighting device | |
EP2932153B1 (en) | Lighting arrangement with improved illumination uniformity | |
EP2648237A3 (en) | Broadband dielectric reflectors for LED | |
US9714744B2 (en) | Lighting device | |
RU2513645C2 (en) | Light-emitting diode device | |
RU2543513C1 (en) | Light-emitting diode lighting fixture | |
US20220034482A1 (en) | 3-d optics with beam forming features | |
TW201425823A (en) | Illumination device | |
WO2015173814A2 (en) | Energetically efficient spatial illumination | |
CN202532218U (en) | Lamp structure with batwing-shaped light intensity distribution | |
RU2513640C2 (en) | Light-emitting diode device | |
TWM443271U (en) | Optical element and light source module with the optical element | |
US9423085B2 (en) | Beam shaping light emitting module | |
US8668353B1 (en) | Lighting device and methods of making the same | |
Sathian et al. | Brightness-enhanced solid-state light sources: from kaleidoscope effect to uniform illumination | |
RU2012103407A (en) | METHOD FOR CREATING A LIGHT-RADIATING SURFACE AND A LIGHTING DEVICE FOR IMPLEMENTING THE METHOD | |
TWI745436B (en) | Light-emitting diode type lighting device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160616 |