RU99108U1

RU99108U1 - LIGHT SEMICONDUCTOR LAMP MODULE

Info

Publication number: RU99108U1
Application number: RU2010117849/28U
Authority: RU
Inventors: Николай Николаевич Бакин; Юрий Алексеевич Нетесов; Татьяна Ивановна Коханенко; Владимир Иванович Ефимов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт полупроводниковых приборов" (ОАО "НИИПП")
Priority date: 2010-05-04
Filing date: 2010-05-04
Publication date: 2010-11-10

Abstract

Световой полупроводниковый фарный модуль, выполненный в виде монолитной гибридной интегральной схемы, содержащей источник света, состоящий из теплопроводной керамической подложки, спаянной с теплоотводящим основанием в корпусе, и размещенными на ней излучающими кристаллами, покрытый люминесцентным компаундом, корпус, электронный преобразователь питающей цепи, подключенный через средства токоподвода к источнику света, световыводящую линзу, отличающийся тем, что корпус модуля выполнен цельнометаллическим, линза имеет согласованную с отражателем фары форму сферического сегмента, высота Н которого относится к радиусу его основания R как 0,3÷0,5, соединение световыводящей линзы и металлического корпуса по его периметру имеет П-образную упрочняющую канавку, на металлическом корпусе модуля по внешнему контуру выполнена резьба для соединения с корпусом фары. Light semiconductor headlamp module, made in the form of a monolithic hybrid integrated circuit containing a light source, consisting of a heat-conducting ceramic substrate, soldered to a heat sink base in the housing, and emitting crystals placed on it, coated with a luminescent compound, the housing, an electronic converter of the supply circuit connected via means of current supply to the light source, a light-output lens, characterized in that the module housing is made of all-metal, the lens has a coordinated the headlight reflector has the shape of a spherical segment, the height H of which relates to the radius of its base R as 0.3 ÷ 0.5, the connection of the light-output lens and the metal housing along its perimeter has a U-shaped reinforcing groove, a thread is made on the metal housing of the module for the outer contour connection to the headlamp housing.

Description

Полезная модель относится к источникам света и предназначена для использования в световом оборудовании для освещения взрывобезопасных зон помещений всех классов химической, нефтяной, газовой и других отраслей промышленности, в частном случае в фаре ФВН-64.The utility model relates to light sources and is intended for use in lighting equipment for illumination of explosion-proof areas of premises of all classes of chemical, oil, gas and other industries, in particular in the headlight FVN-64.

Известна фара ФВН-64 (ТУ 16-676.202.-86) общего назначения, которая имеет взрывобезопасный уровень взрывозащиты и может применяться для освещения взрывобезопасных зон помещений всех классов химической, нефтяной, газовой и других отраслей промышленности. Корпус фары изготовлен из алюминиевого сплава, отражатель штампованный. В качестве источника света используется лампа накаливания А 12-50 ГОСТ 2023.1-88, допускаются лампы А 24-50, А 24-60. К недостаткам данных устройств относится использование ламп накаливания, связанное с этим большое потребление электроэнергии, малый срок службы, слабая устойчивость к механическим воздействиям, значительная трудоемкость обслуживания.Known headlight FVN-64 (TU 16-676.202.-86) for general purposes, which has an explosion-proof level of explosion protection and can be used to illuminate explosion-proof areas of premises of all classes of chemical, oil, gas and other industries. The headlight housing is made of aluminum alloy, the reflector is stamped. An incandescent lamp A 12-50 GOST 2023.1-88 is used as a light source, lamps A 24-50, A 24-60 are allowed. The disadvantages of these devices include the use of incandescent lamps, the associated high energy consumption, short service life, poor resistance to mechanical stress, and significant labor-intensiveness of maintenance.

Известен защищенный световой прибор (патент РФ №71729 от 04.12.2007), аналог. Он относится к светосигнальным заградительным огням или к осветительным приборам с круговым светораспределением и выполнен на мощном светодиоде с одним или несколькими полупроводниковыми кристаллами с р-п переходами. Светодиод выполнен с конусно-цилиндрической линзой почти полного внутреннего отражения с круговым светопропусканием, оптически согласованной с излучением, генерируемым р-п переходами указанных кристаллов и установлен с фокальной осью, совпадающей с продольной осью симметрии прибора. При этом светодиод смонтирован внутри защищенной оболочки прибора, включающей оптически прозрачный колпак и корпус со средствами герметизации и крепления прибора на объекте, в тепловом контакте со стаканом-радиатором. Стакан-радиатор охлаждения и корпус прибора выполнены из теплопроводного материала и образуют камеру, в которой установлена печатная плата драйвера с клеммной колодкой и средствами токоподвода. К недостаткам этого прибора относится сложность и трудоемкость изготовления его конструкции, а также трудности в замене излучающего элемента в случае выхода светодиода из строя.Known protected light fixture (RF patent No. 71729 from 12/04/2007), analog. It refers to light-signal obstruction lights or to lighting devices with circular light distribution and is made on a powerful LED with one or several semiconductor crystals with pn junctions. The LED is made with a conical-cylindrical lens of almost total internal reflection with circular light transmission, optically matched with the radiation generated by the pn junctions of these crystals and mounted with a focal axis that coincides with the longitudinal axis of symmetry of the device. In this case, the LED is mounted inside the sheath of the device, which includes an optically transparent cap and housing with means of sealing and fastening the device at the object, in thermal contact with the glass-radiator. The glass-radiator of cooling and the case of the device are made of heat-conducting material and form a chamber in which a driver circuit board with a terminal block and means of current supply is installed. The disadvantages of this device include the complexity and complexity of manufacturing its design, as well as difficulties in replacing the radiating element in the event of an LED failure.

Известен мощный многокристальный светодиод (патент РФ №48673, 25.10.2004), прототип. Этот светодиод характеризуются следующими основными конструктивными особенностями. Светодиод содержит кристаллы увеличенной площади 0,25-1,6 мм², в качестве кристаллодержателя прибора использована ножка - КТ-9, содержащая наваренную медную пластину примерной площади 170 мм и толщиной 2 мм, для сбора и преобразования бокового излучения кристалла используется накладной отражатель увеличенной высоты, для формирования необходимой диаграммы направленности излучения и увеличения светового потока используется полусферический полимерный купол, диаметр которого превышает диаметр отражателя не менее, чем в 2,4 раза. Недостатком этого прибора является высокая трудоемкость изготовления и сборки модуля, позволяющего встроить его в фару, отсутствие согласованной с фарой световыводящей линзы, невысокая надежность крепления световыводящей линзы к корпусу светодиода, высокая материалоемкость, в том числе дорогостоящих металлов.A powerful multi-chip LED is known (RF patent No. 48673, 10.25.2004), prototype. This LED is characterized by the following main design features. The LED contains crystals of an increased area of 0.25-1.6 mm ² , a KT-9 leg is used as a crystal holder of the device, containing a welded copper plate with an approximate area of 170 mm and a thickness of 2 mm, an overhead reflector increased is used to collect and convert the side radiation of the crystal height, to form the necessary radiation pattern and increase the luminous flux, a hemispherical polymer dome is used, the diameter of which exceeds the diameter of the reflector by at least 2.4 times. The disadvantage of this device is the high complexity of manufacturing and assembling a module that allows you to integrate it into the headlight, the absence of a light-output lens coordinated with the headlight, the low reliability of attaching the light-output lens to the LED housing, and high material consumption, including expensive metals.

Сущность предлагаемой полезной модели состоит в том, что для взрывозащищенной фары ФВН, разработан световой модуль на основе монолитной гибридной интегральной схемы.The essence of the proposed utility model consists in the fact that for the explosion-proof headlamps of the HEF, a light module based on a monolithic hybrid integrated circuit has been developed.

Целью данной полезной модели является устранение недостатков, отмеченных у прототипа, т.е. обеспечении более высокой надежности, устойчивости к механическим воздействиям, простота замены в случае выхода модуля из строя, снижении трудоемкости изготовления и сборки, увеличение срока службы.The purpose of this utility model is to eliminate the disadvantages noted in the prototype, i.e. providing higher reliability, resistance to mechanical stress, ease of replacement in the event of a module failure, reducing the complexity of manufacturing and assembly, increasing the service life.

Для достижения поставленной цели предлагается конструкция, представленная на Фиг.1. Предлагаемая полезная модель представляет собой фарный световой модуль, выполненный в виде монолитной гибридной интегральной схемы. Керамическая подложка 1, являющаяся теплоотводящим основанием для расположенных на ней светоизлучающих кристаллов 2, спаяна с монолитным металлическим корпусом фарного модуля 3. Контакты к керамической подложке с кристаллами развариваются на изолированные выводы 4, которые через блок согласующих элементов 5 выводятся на электроды 6 с тыльной стороны корпуса фарного модуля. В нижней части корпуса 3 фарного модуля выполнена резьба 7 для крепления модуля в фаре (например ФВН-64). Световыводящая линза 8 выполнена из оптически прозрачного герметизирующего материала и имеет специальную форму, обеспечивающую требующееся пространственное распределение оптического излучения фары. Световыводящая линза 8 представляет из себя сферический сегмент, отношение высоты которого к радиусу его основания H/R составляет 0,3÷0,5 и определяется конструкцией отражателя фары. В месте соединения световыводящей линзы 8 и стального корпуса фарного модуля 3 по всему периметру корпуса выполнена П-образная канавка 9 с целью упрочнения соединения линзы и корпуса. Данная конструкция световыводящей линзы обеспечивает механическую прочность оптической зоны фарного модуля. Излучающие кристаллы покрыты слоем люминесцентного компаунда. Монолитный корпус модуля спаянный с керамическим теплоотводящим основанием для кристаллов обеспечивает работу источника света в облегченном тепловом режиме по сравнению с прототипом.To achieve this goal, a design is presented, shown in Fig.1. The proposed utility model is a headlamp light module made in the form of a monolithic hybrid integrated circuit. The ceramic substrate 1, which is the heat sink for the light-emitting crystals 2 located on it, is soldered to the monolithic metal case of the headlight module 3. The contacts to the ceramic substrate with crystals are welded to insulated terminals 4, which are led through the block of matching elements 5 to the electrodes 6 from the back of the case headlight module. In the lower part of the housing 3 of the headlamp module, thread 7 is made for fastening the module in the headlight (for example, FVN-64). The light-output lens 8 is made of optically transparent sealing material and has a special shape that provides the required spatial distribution of the optical radiation of the headlamp. The light output lens 8 is a spherical segment, the ratio of the height of which to the radius of its base H / R is 0.3 ÷ 0.5 and is determined by the design of the headlight reflector. At the junction of the light-output lens 8 and the steel housing of the headlamp module 3, a U-shaped groove 9 is made along the entire perimeter of the housing in order to strengthen the connection of the lens and the housing. This design of the light output lens provides the mechanical strength of the optical zone of the headlamp module. Emitting crystals are coated with a layer of luminescent compound. The monolithic module housing soldered with a ceramic heat sink for crystals ensures that the light source operates in lightweight thermal mode compared to the prototype.

Пример практического исполнения.An example of practical implementation.

Была изготовлена партия световых модулей по данному предложению в количестве 20 шт. Источник света представлял собой группу из 14 шт. светоизлучающих кристаллов InGaN синего цвета свечения площадью 580×580 мкм, размещенных на керамической подложке, покрытой тонким слоем золота. Все кристаллы электрически соединены между собой последовательно. Монолитный корпус модуля был выполнен из алюминия. Встроенный стабилизатор обеспечивал при напряжении 24 В заданное значение тока 300 mA, возбуждающее оптическое излучение полупроводниковых кристаллов. Сила света изготовленных фарных модулей составляла не менее 1000 кд при потребляемой мощности питающей сети не более 8 Вт.A batch of lighting modules was made for this proposal in the amount of 20 pcs. The light source was a group of 14 pieces. light-emitting InGaN crystals of blue glow with an area of 580 × 580 μm, placed on a ceramic substrate coated with a thin layer of gold. All crystals are electrically interconnected in series. The monolithic module case was made of aluminum. At 24 V, the built-in stabilizer provided a predetermined current value of 300 mA, exciting optical radiation from semiconductor crystals. The luminous intensity of the manufactured headlamp modules was at least 1000 cd with a power consumption of the mains of not more than 8 watts.

Claims

Light semiconductor headlamp module, made in the form of a monolithic hybrid integrated circuit containing a light source, consisting of a heat-conducting ceramic substrate, soldered to a heat sink base in the housing, and emitting crystals placed on it, coated with a luminescent compound, the housing, an electronic converter of the supply circuit connected via means of current supply to the light source, a light-output lens, characterized in that the module housing is made of all-metal, the lens has a coordinated the headlight reflector has the shape of a spherical segment, the height H of which relates to the radius of its base R as 0.3 ÷ 0.5, the connection of the light-output lens and the metal housing along its perimeter has a U-shaped reinforcing groove, a thread is made on the metal housing of the module for the outer contour connection to the headlamp housing.