WO2011056097A1 - Светодиодный источник излучения для систем управления транспортом - Google Patents

Светодиодный источник излучения для систем управления транспортом Download PDF

Info

Publication number
WO2011056097A1
WO2011056097A1 PCT/RU2010/000630 RU2010000630W WO2011056097A1 WO 2011056097 A1 WO2011056097 A1 WO 2011056097A1 RU 2010000630 W RU2010000630 W RU 2010000630W WO 2011056097 A1 WO2011056097 A1 WO 2011056097A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
led
range
light emitters
light
radiation source
Prior art date
Application number
PCT/RU2010/000630
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Владимир Семенович АБРАМОВ
Алексей Алексеевич ИВАНОВ
Сергей Григорьевич НИКИФОРОВ
Петр Васильевич ПЕНЗЕВ
Гельмут Вилли МУХОВ
Николай Петрович ПЕТРОЧЕНКО
Сергей Станиславович РУДИКОВ
Original Assignee
Abramov Vladimir Semenovich
Ivanov Aleksei Alekseevich
Nikiforov Sergei Grigoryevich
Penzev Petr Vasilyevich
Mukhov Gelmut Villi
Petrochenko Nikolai Petrovich
Rudikov Sergei Stanislavovich
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from RU2009141052/28A external-priority patent/RU2402108C1/ru
Priority claimed from RU2010123831/28A external-priority patent/RU2436196C1/ru
Application filed by Abramov Vladimir Semenovich, Ivanov Aleksei Alekseevich, Nikiforov Sergei Grigoryevich, Penzev Petr Vasilyevich, Mukhov Gelmut Villi, Petrochenko Nikolai Petrovich, Rudikov Sergei Stanislavovich filed Critical Abramov Vladimir Semenovich
Publication of WO2011056097A1 publication Critical patent/WO2011056097A1/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/20—Light sources comprising attachment means
    • F21K9/23—Retrofit light sources for lighting devices with a single fitting for each light source, e.g. for substitution of incandescent lamps with bayonet or threaded fittings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50—Cooling arrangements
    • F21V29/70—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
    • F21V29/74—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks with fins or blades
    • F21V29/77—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks with fins or blades with essentially identical diverging planar fins or blades, e.g. with fan-like or star-like cross-section
    • F21V29/773—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks with fins or blades with essentially identical diverging planar fins or blades, e.g. with fan-like or star-like cross-section the planes containing the fins or blades having the direction of the light emitting axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50—Cooling arrangements
    • F21V29/70—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
    • F21V29/74—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks with fins or blades
    • F21V29/77—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks with fins or blades with essentially identical diverging planar fins or blades, e.g. with fan-like or star-like cross-section
    • F21V29/777—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks with fins or blades with essentially identical diverging planar fins or blades, e.g. with fan-like or star-like cross-section the planes containing the fins or blades having directions perpendicular to the light emitting axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the invention relates to light emitting means, mainly for railway control systems, such as a traffic light and can be used in information display systems.
  • LEDs of various designs have a lifespan of up to 50,000 hours or more, incandescent and fluorescent lamps have a lifespan of no more than 10,000 hours;
  • the light output of the LEDs currently exceeds 120 lm / W and is constantly growing, while the light output of incandescent and fluorescent lamps is in the range of 10 - 100 lm / W;
  • incandescent lamps with light filters are not effective, since the filter cuts out a rather narrow emission spectrum from a wide spectrum of radiation from incandescent lamps, from ultraviolet to infrared, which makes up 1, 4 - 50% of the light power of an incandescent lamp, depending on the spectral range.
  • the spectrum of the white LED light source is much narrower and the relative light power obtained after the filter is 10-60%.
  • the existing method of heat removal from the P-N junction area consists in natural convection using radiators and heat pipes.
  • A is the area of the radiator, cm 2 ;
  • T is the temperature, K.
  • the main quantity that determines the outflow of heat from the crystal of the emitter to the air is the area of the radiator.
  • the thermal resistance to air of any radiator with an area of 1 cm 2 with free convection is ⁇ 200K / W.
  • the area of the radiator should be at least 100 cm 2 .
  • the PN transition temperature changes by the magnitude of the temperature change, which clearly shows that the existing method of heat removal is effective only at a constant ambient temperature, which imposes significant restrictions on the use of LED emitting devices using in its design, a similar method of heat removal.
  • the task set by the authors when creating the present invention is to create a LED emitting device, the operational capabilities of which, on the one hand, combine all the above advantages of such devices, and on the other, weakly depend on the ambient temperature, i.e. creating an analogue of an incandescent lamp with all the advantages of semiconductor light emitters Table 1.
  • LED device according to the patent of the Russian Federation N ° 2170995.
  • the specified device selected as a prototype, containing one or more semiconductor light emitters with connecting leads, a substrate, a lens, and equipped with one or more Peltier thermocouples connected in series and one or more radiators. Light emitters are connected in series in the circuit of thermocouples and are located in the region of heat absorption by thermocouples, and radiators are placed in the region of heat generation by thermocouples.
  • the design of the known device allows to increase its power dissipation, while maintaining the proportionality of the input-output parameters, in particular, the light intensity of the radiation of the LED device from direct current through the LED, with the possibility of varying the viewing angle and spatial radiation pattern.
  • the disadvantages of the known device include the fact that the heat generated by the semiconductor crystal of the LED radiation source, which is connected in series with the Peltier element, is always much greater than the heat removed by the Peltier element. With reasonable currents through the Peltier element, the direct voltage on the crystal of the emitting elements of the LED, while the Peltier elements are connected in parallel, is much greater than on the Peltier element. Therefore, the current through the Peltier element increases to values at which the Joule heat starts to prevail over the Peltier effect, as a result of which the LED overheats and its color parameters change. Secondly, at minus ambient temperatures, the Peltier element begins to work more efficiently and the temperature of the pn junction decreases sharply, which is unacceptable in visual devices display of information, due to a change in their color characteristics.
  • the technical result of the invention is the creation of an LED radiation source, the operational capabilities of which, on the one hand, combine all the above advantages of such devices, and on the other, weakly depend on the ambient temperature, i.e. creating an analogue of an incandescent lamp with all the advantages of semiconductor light emitters (Table 1.) It compares an incandescent lamp and an LED radiation source.
  • the incandescent lamp has a wide spectrum from the near ultraviolet to the infrared region of the spectrum, the spectrum is continuous, so you can get any color when applying filters; blue, red, green, etc.
  • Ambient temperature from - 55 ° C to + 65 ° C does not affect the color of the radiation and the luminous intensity. However, the life of any incandescent lamp does not exceed 1000 hours.
  • An LED light emitter unlike an incandescent lamp, has a service life of at least 50,000 hours.
  • an LED radiation source containing at least one or more semiconductor light emitters, single-color ultraviolet or optical radiation, a holder of light emitters, with connecting leads, a radiator and a coating lens
  • the volume between the coating lens and the light emitters is filled with a transparent or scattering, sealing elastic compound with a refractive index> 1, 3, the coating lens is made with a wall thickness ⁇ 1 mm., To obtain the desired color coordinates , in the yellow range, the cover lens is made in the form of a cut filter.
  • Fig.Z is a graph of light intensity versus ambient temperature
  • Figure 4 is a circuit diagram of the claimed design
  • Fig. 8 shows emission spectra of an LED source located in a traffic light with a yellow filter.
  • Fig. 10 - a radiator of an LED source for trunk traffic lights.
  • the LED radiation source consists of a semiconductor light emitter 1 of a single color ultraviolet or optical range coated with a phosphor, a holder of light emitters 2, with connecting leads 3, a radiator 4, a cover lens 5 ,.
  • the semiconductor light emitter 1 is made in the form of a T-shaped figure, where several semiconductor crystals are combined into a block, for example, four crystals form the upper crossbar, with dimensions: 4 ⁇ 0.5 mm., Or 6 ⁇ 0.5 mm and two crystals - base, with dimensions 3 ⁇ 0.5mm. that allows you to get a narrow radiation pattern in the horizontal direction and a sufficient diagram in the vertical direction for visualization at a close distance of about 10 m.
  • the unit is placed on the holder of the light emitters 2 in the focal plane of the traffic lights made in the form of Fresnel lenses.
  • the phosphor is made by Stokesovsky based on garnets and silicates, to obtain the desired color coordinates of the LED emitter.
  • the minimum surface area of the radiator 4 for dwarf traffic lights is> 100 cm 2 , which provides the necessary heat sink.
  • the holder of the light emitter is parallel to the connection terminals For trunk Traffic lights holder of the light emitter is perpendicular to the connection terminals.
  • Coating lens 5 is made with a wall thickness ⁇ 1 mm. to reduce the absorption of light in it.
  • the device operates as follows.
  • the supply voltage on the LED source ranges from 9V to 12 V. According to this option, with a supply voltage of 7.0 V, the current passing through the LED source is 0.35 A.
  • the described design of the light-emitting diode radiation source provides its high technical characteristics, allowing to provide a powerful narrowly directed radiation.
  • the proposed DM can find wide industrial application in manufacture of semiconductor light emitting means, mainly for railway control systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

Светодиодный источник излучения содержит, по меньшей мере, один или несколько полупроводниковых излучателей света с одноцветным излучением ультрафиолетового или оптического диапазона, держатель излучателей света с присоединительными выводами, радиатор и покровную линзу. Полупроводниковые излучатели света покрыты люминофором, при этом длина волны излучателей света, покрытых люминофором, лежит в диапазоне λ=405-460 нм, а координаты его цветности лежат в диапазоне Х=(0,310, 0,315, 0,360, 0,360)±0,001, Υ=(0,330, 0,310, 0,370, 0,350)±0,01, или Х=(0,360, 0,360, 0,470, 0,309)±0,001, Υ=(0,370, 0,350, 0,3430, 0,460)±0,01. Светодиодные излучатели имеют достоинства светодиодных устройств и слабую зависимость их параметров от температуры окружающей среды.

Description

СВЕТОДИОДНЫЙ ИСТОЧНИК ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ СИСТЕМ
УПРАВЛЕНИЯ ТРАНСПОРТОМ
Изобретение относится к средствам светоизлучения, преимущественно для систем управления железнодорожным транспортом, таким как светофор и может быть использовано в системах отображения информации.
Основными преимуществами полупроводниковых светодиодных источников излучения над остальными источниками света явились: надежность - в настоящий момент светодиоды различных конструкций имеют срок службы до 50000 часов и более, лампы накаливания и люминесцентные лампы имеют срок службы не более 10000 часов;
световая отдача светодиодов в настоящий момент превышает 120 лм/Вт и постоянно растет, тогда как световая отдача ламп накаливания и люминесцентных находится в пределах 10 - 100лм/Вт;
Применение ламп накаливания со светофильтрами не эффективно, поскольку из широкого спектра излучения ламп накаливания, от ультрафиолетового до инфракрасного, фильтр вырезает достаточно узкий спектр излучения, что составляет 1 ,4 - 50% световой мощности лампы накаливания, в зависимости от спектрального диапазона. Спектр светодиодного источника излучения белого цвета значительно уже и относительная световая мощность, получаемого после фильтра составляет 10 - 60%.
Опыт применения полупроводниковых светодиодных источников излучения в различных системах отображения информации подтвердил вышеперечисленные преимущества таких источников над традиционными лампами накаливания. Вместе с тем, фундаментальные физические свойства полупроводниковых светодиодных источников излучения снижают эффективность их применения, в особенности, в системах и устройствах светосигнальной аппаратуры.
Опыт применения полупроводниковых светодиодных источников излучения в различных системах отображения информации подтвердил вышеперечисленные преимущества таких источников над традиционными лампами накаливания. Вместе с тем, фундаментальные физические свойства полупроводниковых светодиодных источников излучения снижают эффективность их применения, в особенности, в системах и устройствах светосигнальной аппаратуры.
Из зависимостей интенсивности излучения, прямого падения напряжения, длины волны (координат цветности) излучения от температуры окружающей среды, а значит, и от температуры P-N перехода, видно, для того, чтобы удовлетворить требованиям систем с неизменяемой эргономикой, необходима стабилизация температуры P-N перехода в некоторой области температур, вне зависимости от температуры окружающей среды. С другой стороны применение полупроводниковых излучателей слабо зависимых по физическим параметрам от изменения внешней температуры, также может решить проблему изменения координат цветности и изменения силы света в некотором интервале температур.
Существующий способ отвода тепла от области P-N перехода заключается в естественной конвекции с применением радиаторов и тепловых труб.
Расчет тепловых сопротивлений для кристалла излучателя проводился с помощью метода эквивалентов, предложенного авторами [1 ].
Остальные тепловые сопротивления рассчитывались на основании известных данных по теплопроводности слоев и геометрии излучателя, где основное уравнение теплопередачи следующее:
Figure imgf000005_0001
где: Q - рассеиваемая мощность, Вт;
к - теплопроводность, Вт/см - К;
А - площадь радиатора, см2;
Т - температура, К.
Как видно из (1 ), основная величина, определяющая отток тепла от кристалла излучателя на воздух - площадь радиатора. Тепловое сопротивление на воздух любого излучателя площадью 1 см2 при свободной конвекции составляет ~ 200К/Вт. Таким образом, для эффективного отвода тепла от кристалла, площадь радиатора должна составлять не менее 100см2. Однако при изменении температуры окружающей среды, согласно (1 ), температура P-N перехода, изменяется на величину изменения температуры, что однозначно показывает - существующий способ отвода тепла эффективен только при постоянной температуре окружающей среды, что накладывает существенные ограничения на область использования светодиодных излучающих устройств, использующих в своей конструкции подобный способ теплоотвода.
Задача, поставленная авторами при создании настоящего изобретения, состоит в создании светодиодного излучающего устройства, эксплуатационные возможности которого с одной стороны сочетают в себе все вышеописанные достоинства подобных устройств, а с другой слабо зависят от температуры окружающей среды, т.е. создания аналога лампы накаливания со всеми достоинствами полупроводниковых излучателей света Таблица 1.
Возможность создания подобных устройств, по мнению авторов [2], обусловлена использованием электрического способа переноса тепла от P-N перехода к радиатору посредством использования эффекта Пельтье. В числе известных светодиодных устройств, использующих в своей конструкции подобный эффект, может быть упомянуто светодиодное устройство по патенту РФ N°2170995. Указанное устройство, выбранное в качестве прототипа, содержащее один или несколько полупроводниковых излучателей света с присоединительными выводами, подложку, линзу, и снабженное одним или несколькими соединенными последовательно термоэлементами Пельтье и одним или несколькими радиаторами. Излучатели света включены последовательно в цепь термоэлементов и размещены в области поглощения тепла термоэлементами, а радиаторы размещены в области выделения тепла термоэлементами. Конструкция известного устройства позволяет повысить его рассеиваемую мощность, сохранив пропорциональность параметров входа-выхода, в частности силы света излучения светодиодного устройства от прямого тока через светодиод, с возможностью варьирования угла обзора и пространственной диаграммы направленности излучения.
К недостаткам известного устройства следует отнести то, что тепло, выделяемое полупроводниковым кристаллом светодиодного источника излучения , который включен последовательно с элементом Пельтье, всегда намного больше, чем тепло отводимое элементом Пельтье. При разумных токах через элемент Пельтье, прямое напряжение на кристалле излучающих элементов светодиода, при параллельном подключении элементов Пельтье, гораздо больше, чем на элементе Пельтье. Поэтому ток через элемент Пельтье, возрастает до значений, при которых Джоулево тепло, начинает превалировать над эффектом Пельтье, в результате чего светодиод перегревается и его цветовые параметры меняются. Во-вторых, при минусовых температурах окружающей среды, элемент Пельтье начинает работать более эффективно и температура р-п перехода резко снижается, что недопустимо в приборах визуального отображения информации, ввиду изменении я их цветовых характеристик.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание светодиодного источника излучения, эксплуатационные возможности которого, с одной стороны, сочетают в себе все вышеописанные достоинства подобных устройств, а с другой слабо зависят от температуры окружающей среды, т.е. создания аналога лампы накаливания со всеми достоинствами полупроводниковых излучателей света (Таблица 1.) В ней сравниваются лампа накаливания и светодиодный источник излучения. Лампа накаливания имеет широкий спектр от ближнего ультрафиолета до инфракрасной области спектра, спектр непрерывный, поэтому можно при применении фильтров получать любой цвет; синий, красный , зеленый и т.д. Температура окружающей среды от - 55С° до + 65 С° не влияет на цвет излучения и на силу света. Однако срок службы любой лампы накаливания не превышает 1000 часов.
Светодиодный излучатель света, в отличие от лампы накаливания имеет срок службы не менее 50000часов. Однако следующие физические свойства полупроводниковых излучателей по разному влияют на их применения. Полупроводниковые излучатели имеют узкий спектр излучения, а также имеют все нужные длины волн для применения в светофорах. С одной стороны это хорошо и не нужно применение фильтров, но с другой стороны (см. графу Температурный сдвиг в Таблице1 ) при положительных и отрицательных температурах длина волны (или координата цветности) уходит от дозволенного; пример для желтого цвета из той же таблицы, 0, 1 1 nm/C° X 65С° = 7, 15 nm. ; 592,5 nm + 7,15 nm = 599,65 nm. что выходит за рамки дозволенного по техническим условиям на светофор. Также ведет себя и сила света (см. Рис. 2) , где при увеличении температуры она падает для желтого цвета в два раза.
Ранее нами было предложено применение элементов Пельтье для стабилизации температуры р-п перехода; недостатки данного метода описаны в данном патенте выше. Поэтому мы предлагаем воспользоваться самым малым температурным сдвигом длины волны излучения, что для синего цвета светодиодного источника составляет 0,03nm/°C, тогда 0,03 Х65=1 ,95 nm ,что вполне укладывается для любого цвета. Для получения любого цвета необходимо покрыть синий излучатель люминофором и получить белый цвет, а затем поставить штатный фильтр. Получили белый излучатель, с меньшим по протяженности спектром, что также нам в плюс, с малым температурным сдвигом по длине волны и с большим сроком жизни. Теперь некоторые тонкости,
Для достижения указанного технического результата в светодиодном источнике излучения, содержащем, по меньшей мере, один или несколько полупроводниковых излучателей света, одноцветного излучения ультрафиолетового или оптического диапазона, держатель излучателей света, с присоединительными выводами, радиатор и покровную линзу, согласно изобретению, полупроводниковые излучатели света, одноцветного излучения ультрафиолетового или оптического диапазона покрыты люминофором, при этом длина волны излучателей света, покрытого люминофором, лежит в диапазоне 405-460нм., а координаты его цветности лежат в диапазоне Х=(0,310, 0,315, 0,360, 0,360) ± 0,001 , Y= (0,330, 0,310, 0,370, 0,350) ±0,01 , или Х=(0,36, 0,36, 0,47, 0,39) ± 0,001 , Υ= (0,37, 0,35, 0,43 0,46) ±0,01 при этом светодиодный источник излучения может быть выполнен в виде Т-образной фигуры, с размерами: 4±0,5 мм., длинная сторона, и 3±0,5мм., короткая сторона, люминофор выполнен Стоксовским на основе гранатов и силикатов, площадь радиатора составляет >100 см2., объем между покровной линзой и излучателями света заполнен прозрачным или рассеивающим, герметизирующим эластичным компаундом с коэффициентом преломления >1 ,3 , покровная линза выполнена с толщиной стенок <1 мм., Для получения нужных координат цветности, в желтом диапазоне, покровная линза выполнена в виде обрезного фильтра.
Изобретение поясняется рисунками, где:
Фиг.1 ,2 - светодиодный источник излучения с люминофором;
Фиг.З - график зависимости силы света от температуры окружающей среды;
Фиг.4 - принципиальная электрическая схема заявленной конструкции;
Фиг.5 - спектр излучения белого светодиодного источника;
Фиг.6 - спектры излучения светодиодного источника с красным фильтром линзового комплекта светоблока, размещенного в светофоре.
Фиг.7 - спектры излучения светодиодного источника с зеленым фильтром линзового комплекта светоблока размещенного в светофоре.
Фиг.8 - спектры излучения светодиодного источника, размещенного в светофоре с желтым фильтром.
Фиг 9 - координаты цветности полученного желтого цвета излучения светодиодного источника излучения для систем управления транспортом
(Т LED=4000K). Пунктир - железнодорожный стандарт,
рис. 9 - радиатор светодиодного источника для карликовых светофоров.
рис .10 - радиатор светодиодного источника для магистральных светофоров. Светодиодный источник излучения состоит из полупроводникового излучателя света 1 одноцветного излучения ультрафиолетового или оптического диапазона, покрытого люминофором, держателя излучателей света 2, с присоединительными выводами 3, радиатора 4, покровной линзы 5,. Длина волны излучателей света, покрытого люминофором, лежит в диапазоне 405-460нм., предпочтительно в диапазоне 405-455нм., а координаты его цветности лежат в диапазоне, Х=(0,310, 0,315, 0,360, 0,360) ± 0,001 , Y= (0,330, 0,310, 0,370, 0,350) ±0,01 и Х=(0,36, 0,36, 0,47, 0,39) ± 0,001 , Υ= (0,37, 0,35, 0,43 0,46) ±0,01 , что позволяет при размещении светодиодного источника в железнодорожном светофоре со штатными фильтрами получать нужные координаты цветности светофора.
Полупроводниковый излучатель света 1 выполнен в виде Т- образной фигуры, где несколько полупроводниковых кристаллов объединены в блок, например, четыре кристалла образуют верхнюю перекладину, с размерами: 4±0,5 мм., или 6±0,5 мм а два кристалла - основание , с размерами 3±0,5мм. , что позволяет получить узкую диаграмму направленности в горизонтальном направлении и достаточную диаграмму в вертикальном направлении для визуализации на близком расстоянии порядка 10м Блок размещен на держателе излучателей света 2 в плоскости фокусного расстояния фильтров светофора, выполненных в виде линз Френеля.
Люминофор выполнен Стоксовским на основе гранатов и силикатов, для получения нужных координат цветности светодиодного излучателя.
Минимальная площадь поверхности радиатора 4 для карликовых светофоров составляет >100 см2 ,что обеспечивает необходимый теплоотвод. При этом, держатель излучателя света расположен параллельно присоединительным выводам Для магистральных светофоров держатель излучателя света расположен перпендикулярно присоединительным выводам.
Объем между покровной линзой 5 и излучателями света 1 заполнен прозрачным или рассеивающим, герметизирующим эластичным компаундом 6 и имеет коэффициент преломления >1 ,3. Покровная линза 5 выполнена с толщиной стенок <1 мм. для уменьшения поглощения света в ней.
Устройство работает следующим образом. Напряжение питания на светодиодном источнике колеблется от 9В до 12 В. Согласно такому варианту, при напряжении питания 7,0 В, сила тока, проходящего через светодиодный источник равна 0,35 А.
Характеристики остальных параметров следующие:
ограничивающие сопротивления 7( R1 , R2, R3 ) 17,5 ом, 8 диоды Шоттки (D1 , D2,), 9 диоды Шоттке( D3, D4), сила тока 1 ,05А .
При подаче на выводы 3 (VCC) переменного положительного электрического напряжения, обеспечивающего протекание прямого электрического тока через диоды Шоттки 8 (D1 и D2) и излучатели света 1 , последние начинают испускать свет. При подаче отрицательного напряжения , ток будет протекать через диоды Шоттки 9 (D3 и D4) и излучатели света также будут испускать свет. Таким образом, работают обе полуволны переменного напряжения. Наличие полимерного компаунда 6, обеспечивает снижение потерь мощности излучения. Требуемую диаграмму направленности обеспечивают фильтры - линзы Френеля светофора. Кроме того, полимерный компаунд обеспечивает влагозащищенность кристаллов излучателей.
Описанная конструкция светоизлучающего диодного источника излучения обеспечивает его высокие технические характеристики, позволяющие обеспечить мощное узконаправленное излучение. Предлагаемый СД может найти широкое промышленное применение в производстве полупроводниковых средств светоизлучения, преимущественно для систем управления железнодорожным транспортом
Литература:
[1] Захаров А. Л., Асвадурова Е. И., Расчет тепловых параметров полупроводниковых приборов: Метод эквивалентов. - М.: Радио и связь, 1983. - 184с.
[2] Абрамов В. С. и др. Патент на изобретение N°2170995 от31.08. 2000г. Светодиодное устройство.
Таблица 1
Тип Цвет прибора Белый Синий Желтый Зеленый Красный прибора
СВЕТОДИОД Длина волны 455 475 592 525 631 лампа Атах ПШ typ
Температурный 0,03 0,03 0, 1 1 0,03 0,09 светодиодвиг
nm/°C
Границы 0,310 0, 108 0,617 0,241 0,735 области с 0,310 0, 144 0,561 0,022 0,703 фильтром 0,470 0,207 0,545 0,206 0,704
X 0,470 0,180 0,604 0,300 0,725
Y 0.335 0,090 0,383 0,746 0,265
0,310 0,030 0,439 0,420 0,297
0,390 0, 129 0,427 0,376 0,290
0,460 0, 164 0,383 0,490 0,267
Сила света lv, 2500- 200- 4350- 2600- 2100- cd. 10000 1600 21750 7800 19000
Лампа Спектр Непрерывный от 470 нм до ближней ИК накаливания области
Температурный Отсутствует
светодиодвиг
nm/°C
Границы 0,310 0, 108 0,617 0,241 0,735 области с 0,310 0,144 0,561 0,022 0,703 фильтром 0,450 0,207 0,545 0,206 0,704
X 0,450 0, 180 0,604 0,300 0,725 Y 0.335 0,090 0,383 0,746 0,265
0,306 0,030 0,439 0,420 0,297
0,390 0, 129 0,427 0,376 0,290
0,420 0,164 0,383 0,490 0,267
Сила света lv, 2500 200 4350 2600 2100 cd.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Светодиодный источник излучения для систем управления транспортом, содержащий, по меньшей мере, один или несколько полупроводниковых излучателя света, одноцветного излучения, держатель излучателей света, с присоединительными выводами, радиатор, покровную линзу, отличающееся тем, что, полупроводниковые излучатели света, одноцветного излучения ультрафиолетового или оптического диапазона покрыты люминофором, при этом длина волны излучателей света, покрытого люминофором, лежит в диапазоне ультрафиолетового или оптического диапазона, а именно, 405-460нм., а координаты его цветности лежат в диапазоне Х=(0,310, 0,315, 0,360, 0,360) ± 0,001 , Y= (0,330, 0,310, 0,370, 0,350) ±0,01 или Х=(0,360, 0,360, 0,470, 0,309) ± 0,001 , Υ= (0,370, 0,350, 0,430 0,460) ±0,01.
2. Устройство по п.1 , отличающееся тем, что светодиодный источник излучения выполнен в виде Т-образной фигуры, с размерами: 4±0,5 мм., длинная сторона, и 3±0,5мм., короткая сторона.
3. Устройство по п.1 , отличающееся тем, что светодиодный источник излучения выполнен в виде Т-образной фигуры, с размерами: 6±0,5 мм., длинная сторона, и 3±0,5мм., короткая сторона.
4. Устройство по п.1 , отличающееся тем, что люминофор выполнен Стоксовским на основе гранатов и силикатов.
5. Устройство по п.1 , отличающееся тем, что площадь радиатора составляет 100 см2.
6. Устройство по п.1 , отличающееся тем, что объем между покровной линзой и излучателями света заполнен прозрачным или рассеивающим, герметизирующим эластичным компаундом.
7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что герметизирующий компаунд имеет коэффициент преломления >1 ,3.
8. Устройство по п.1 , отличающееся тем, что покровная линза выполнена с толщиной стенок <1 мм.
9. Устройство по п.1 , отличающееся тем, что покровная линза выполнена в виде обрезного фильтра для получения нужных координат цветности, в желтом диапазоне.
PCT/RU2010/000630 2009-11-09 2010-10-28 Светодиодный источник излучения для систем управления транспортом WO2011056097A1 (ru)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009141052 2009-11-09
RU2009141052/28A RU2402108C1 (ru) 2009-11-09 2009-11-09 Светодиодный источник излучения для систем управления транспортом
RU2010123831 2010-06-11
RU2010123831/28A RU2436196C1 (ru) 2010-06-11 2010-06-11 Светодиодный источник излучения для систем управления транспортом

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011056097A1 true WO2011056097A1 (ru) 2011-05-12

Family

ID=43970138

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2010/000630 WO2011056097A1 (ru) 2009-11-09 2010-10-28 Светодиодный источник излучения для систем управления транспортом

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2011056097A1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2170995C1 (ru) * 2000-08-31 2001-07-20 Общество с ограниченной ответственностью "Корвет - Лайтс" Светодиодное устройство
RU2187175C1 (ru) * 2001-04-05 2002-08-10 Общество с ограниченной ответственностью "Корвет-Лайтс" Светодиодное устройство
JP2007088462A (ja) * 2005-09-19 2007-04-05 Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte Ltd 光出力を増大させたｌｅｄデバイス
RU2369943C2 (ru) * 2007-03-19 2009-10-10 Валентин Николаевич Щербаков Светодиодная матрица

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2170995C1 (ru) * 2000-08-31 2001-07-20 Общество с ограниченной ответственностью "Корвет - Лайтс" Светодиодное устройство
RU2187175C1 (ru) * 2001-04-05 2002-08-10 Общество с ограниченной ответственностью "Корвет-Лайтс" Светодиодное устройство
JP2007088462A (ja) * 2005-09-19 2007-04-05 Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte Ltd 光出力を増大させたｌｅｄデバイス
RU2369943C2 (ru) * 2007-03-19 2009-10-10 Валентин Николаевич Щербаков Светодиодная матрица

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9240528B2 (en) Solid state lighting apparatus with high scotopic/photopic (S/P) ratio
US9944519B2 (en) LED-based light bulb
TWI532947B (zh) 發光裝置及製造其之方法
RU99592U1 (ru) Светодиодный прожектор
RU2408816C2 (ru) Светодиодная лампа белого свечения
US8591069B2 (en) LED light bulb with controlled color distribution using quantum dots
EP2257987B1 (en) Signal light using phosphor coated leds
KR20090082449A (ko) 광원
JP2013511846A (ja) 高ｃｒｉ白色発光デバイス及び駆動回路
WO2008140181A1 (en) White led device capable of adjusting correlated color temperature
US20110305025A1 (en) Led-based lamps and thermal management systems therefor
RU2665332C1 (ru) Светоизлучающее устройство с элементом спектрального преобразования
US9000457B2 (en) Multi-dimensional light-emitting device
CN114270547A (zh) 全光谱白色发光装置
JP6616047B2 (ja) 同様のオフ状態外観を有する複数の異なる光源を備える照明デバイス
RU2436196C1 (ru) Светодиодный источник излучения для систем управления транспортом
CN106922178B (zh) 发光设备
RU2402108C1 (ru) Светодиодный источник излучения для систем управления транспортом
US20120051055A1 (en) Retrofit system for converting an existing luminaire into a solid state lighting luminaire
KR20130027740A (ko) 조명장치 및 조명제어방법
RU2392539C2 (ru) Светодиодный источник излучения
US20100060143A1 (en) Color stabilized light source having a thermally conductive luminescent element and a light emitting diode
WO2011056097A1 (ru) Светодиодный источник излучения для систем управления транспортом
US9054278B2 (en) Lighting apparatuses and driving methods regarding to light-emitting diodes
KR20130027741A (ko) 조명장치 및 조명제어방법

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10828607

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10828607

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1