Светодиодная лампа общего назначения с
литым корпусом-радиатором.
•Область техники
Изобретение относится к светотехнике, а именно, к конструкции светодиодных ламп общего назначения.
•Уровень техники
Светодиодные лампы общего назначения имеют, как правило, следующие основные узлы и элементы: осесимметричную выпуклую светорассеивающую оболочку, плату со светодиодами, осесимметричный радиатор для конвективного теплообмена, встроенный источник питания и цоколь для соединения с сетью электропитания. Различные дополнительные элементы, которыми может быть снабжена лампа, повышают эффективность работы узлов и элементов.
Одной из важнейших проблем является обеспечение рабочего температурного поля светодиодов и источника питания. Причем самостоятельной проблемой становится их взаимное термическое влияние . В любом случае проблема отвода излишков тепла решается с помощью конвекционного теплообмена между поверхностью радиатора и атмосферным воздухом. Чем более мощные светодиоды используются, тем актуальнее вопрос, как быстро отвести выделяемое тепло к поверхности конвективного теплообмена.
Известна светодиодная лампа, содержащая корпус- радиатор, выполненный из электроизоляционного материала, имеющий поверхность конвекционного теплообмена с
атмосферным воздухом; рассеиватель света, закрепленный на корпусе-радиаторе; светодиоды, смонтированные на плате;
теплопроводящий элемент, установленный с возможностью теплообмена с платой светодиодов и с корпусом-радиатором;
1
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
источник питания светодиодов; и цоколь (TW 201405067, МПК F21V3/04, опубликован 01.02.2014).
Недостатком известного решения является наличие замкнутой полости внутри радиатора, в которой расположен источник питания, являющийся также и источником тепла. При этом на внешней поверхности стенки полости установлена плата светодиодов, которая также является источником тепла, охлаждению которого препятствует светорассеиватель, образующий воздушный теплоизолятор. Оба источника тепла: светодиоды и источник питания - оказывают друг на друга негативное влияние, причем слабым звеном оказывается источник питания, рабочая температура для которого существенно ниже, чем для светодиодов.
Известны другие решения, например, CN203477931 U, JP539258782 В2, CN203500894 U, CN 203731137 U, общим для которых является размещение в замкнутом объеме источника питания, подвергающегося тепловому воздействию светодиодов.
Описанное в TW 201405067 решение выбрано в качестве прототипа, так как является наиболее близким к заявленному решению по количеству совпадающих признаков.
Техническим результатом заявленного решения является повышение технологичности и световой эффективности лампы.
•Раскрытие изобретения.
Заявленное изобретение характеризуется следующей совокупностью признаков :
Светодиодная лампа общего назначения, содержащая литой корпус-радиатор, выполненный из диэлектрического
теплопроводного материала; рассеиватель света, закрепленный на корпусе-радиаторе; светодиоды, смонтированные на плате; теплопроводящий элемент из металла с высокой теплопроводностью, установленный с возможностью теплообмена с платой светодиодов и с корпусом-радиатором; источник питания светодиодов; и
2
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
цоколь, отличающаяся тем, что теплопроводящий элемент выполнен в виде изогнутой профилированной полосы, покрытой со всех сторон слоем диэлектрического теплопроводного материала, который со всех сторон имеет поверхность конвективного теплообмена с атмосферным воздухом.
Специалисту должно быть понятно, что литой корпус- радиатор при любых конструктивных вариантах выполнения светодиодной лампы должен включать как минимум
теплопроводящий элемент . Варианты выполнения могут иметь плату светодиодов, нишу в корпусе-радиаторе или
дополнительную плату для источника питания, цоколь или поверхность для его установки.
Под выражением «конвективный теплообмен» в заявленном решении понимается процесс переноса тепла от поверхности теплопроводного корпуса-радиатора к движущейся газовой среде, в данном случае к атмосферному воздуху.
Назначение теплопроводящего элемента заключается в быстром отводе излишков тепла от светодиодов к конвекционной поверхности радиатора. Возможно, что теплопроводность материала корпуса-радиатора достигнет теплопроводности металла, тогда изготовление теплопроводящего элемента возможно из материала корпуса-радиатора.
В заявленном решении предусмотрено использование печатной платы светодиодов на диэлектрической или
металлической основе .
В зависимости от используемой основы печатной платы выбран оптимальный вариант теплопроводящего элемента. В общем случае теплопроводящий элемент представляет собой изогнутую профилированную полосу разной степени
протяженности, выполненную из алюминия, меди или их
сплавов, и покрытую со всех сторон диэлектрическим
материалом корпуса-радиатора в процессе формирования его в литьевой форме. По существу, покрытый диэлектрическим
3
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
материалом теплопроводящий элемент служит также
100 пространственным каркасом корпуса-радиатора.
Концы изогнутого теплопроводящего элемента могут иметь дополнительные участки сгиба, форма которых определяется конструктивными особенностями лампы. Область между концами изогнутого теплопроводящего элемента заполнена атмосферным
105 воздухом и остается постоянно открытой для конвективного теплообмена с поверхности диэлектрического слоя,
покрывающего теплопроводящий элемент. Таким образом, без изменения габаритов лампы может быть практически удвоена поверхность охлаждения и созданы условия для отвода тепла
110 от платы светодиодов по кратчайшему расстоянию к
поверхности конвективного теплообмена, расположенной между концами изогнутого теплопроводящего элемента. Для повышения эффективности охлаждения поверхность конвективного
теплообмена может быть рельефной. Форма рельефа выбрана с
115 учетом потребностей теплообмена. Некоторые варианты
представлены на графических материалах к описанию.
В простейшем случае металлическая полоса материала теплопроводящего элемента может иметь прямоугольный профиль и одинаковую ширину по всей длине . При этом, кроме операции
120 гибки, полоса материала теплопроводящего элемента не
требует дополнительной металлообработки.
Возможен более сложный вариант теплопроводящего
элемента, когда на его плоском участке, предназначенном для размещения платы светодиодов, выполнен более широкий
125 участок, который формируется при выполнении операции
вырубки из заготовки полосы подходящей ширины. Последующая операция гибки ленты выполняется на том же оборудовании, что и вырубка.
Использование профилированной полосы для теплопроводящего
130 элемента имеет ряд преимуществ, позволяющих создавать
равномерный световой поток с широким углом рассеивания. Для
4
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
этой цели особенно пригодны треугольный и трапециевидный профиль полосы, на плоских гранях которой закреплены
диэлектрические платы на гибкой основе, выполненные в виде
135 светодиодной ленты с липким слоем. Для повышения
эффективности нижняя поверхность профиля может иметь
волнистую форму, увеличивающую поверхность теплообмена со слоем диэлектрического материала корпуса-радиатора.
При использовании светодиодов повышенной мощности
140 источник питания может быть расположен на дополнительной печатной плате, установленной продольно оси лампы с
возможностью механического и электрического соединения с платой светодиодов, а также с цоколем без использования монтажных проводов. При этом на плате источника питания
145 могут быть установлены дополнительные светодиоды для
корректировки цветности или улучшения светотехнических характеристик светового потока.
Вариантом компоновки источника питания в лампе может быть его размещение в полости, выполненной в корпусе-
150 радиаторе на некотором расстоянии от теплопроводящего
элемента и имеющей поверхность конвективного теплообмена.
•Краткое описание чертежей
Заявленное решение иллюстрируется следующими
155 графическими материалами:
на фиг .1 изображен общий вид одного из вариантов светодиодной лампы,
на фиг .2 показано сечение лампы, изображенной на фиг .1 и имеющей теплопроводящий элемент с прямоугольным профилем; 160 на фиг .3 - поперечное сечение варианта лампы с
продольно установленной платой с источником питания и светодиодами;
на фиг.4 - поперечное сечение варианта лампы с выпуклым участком размещения платы светодиодов на гибкой основе;
5
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
165 на фиг .5 - показан вариант лампы, в котором применен источник питания с навесными компонентами, расположенный в специально сформированной при литье герметичной полости.
Светодиодная лампа общего назначения, содержит
литой корпус-радиатор 1 , выполненный из диэлектрического
170 материала, имеющий поверхность 2 конвективного теплообмена с атмосферным воздухом; рассеиватель 3, закреплен на корпусе- радиаторе 1; светодиоды 4, смонтированы на плате 5;
теплопроводящий элемент 6 установлен с возможностью
теплообмена с платой 5 и с корпусом-радиатором 1, источник
175 питания (не показан), размещенный в цоколе 7.
Теплопроводящий элемент 6 со всех сторон покрыт слоем диэлектрического материала 8, из которого также отлит корпус-радиатор. Создание покрытия 8 теплопроводящего элемента б и заливка корпуса-радиатора 1 происходит
180 одновременно в литьевой форме. При этом все поверхности
конвективного теплообмена формируются в литьевой форме и дополнительной обработке не подлежат. Исключением может быть нанесение дополнительного электроизоляционного
покрытия на уже сформированную поверхность конвективного
185 теплообмена .
•Примеры осуществления
Первый из простых вариантов выполнения заявленного решения представлен на фиг. 1 и фиг.2 , в котором на плоском
190 участке теплопроводящего элемента 6 прямоугольного профиля смонтированы светодиоды 4, а на одном из его удаленных концов собран источник питания (не показан) , размещенный в цоколе 7. Покрытие укомплектованного таким образом
теплопроводящего элемента б слоем 9 диэлектрического
195 материала, формирование корпуса-радиатора 1 и его
соединение с цоколем 7 выполняется одновременно, путем заливки диэлектрического материала в жидкой фазе в литьевую
6
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
форму. После отверждения диэлектрического материала на корпусе-радиаторе 1 закрепляют рассеиватель 3. В результате
200 отверждения слоя 9 диэлектрического материала, покрывающего теплопроводящий элемент 6, образуется незаполненная
диэлектрическим материалом область 9, доступная для
свободного проникновения атмосферного воздуха, участвующего в процессе конвективного теплообмена с поверхностью слоя 9,
205 являющейся продолжением поверхности корпуса-радиатора 1.
На фиг .3 представлен вариант лампы, который отличается от варианта, показанного на фиг. 2 тем, что источник питания (не показан) смонтирован на дополнительной плате 10 , снабженной дополнительными светодиодами 11 и
210 установленной продольно оси лампы с возможностью
теплообмена с теплопроврдящим элементом 6. При этом слой 8 диэлектрического материала, покрывающий теплопроводящий элемент б также покрывает дополнительную плату 11 вместе с элементами источника питания. Процесс покрытия слоем 9 и
215 соединения частей лампы не отличается от раскрытого в
предыдущем абзаце.
Вариант лампы, представленный на фиг.4 отличается выпуклой формой участка размещения гибкой платы светодиодов на теплопроводящем элементе б, что позволяет получить
220 широкую апертуру угла освещения.
На фиг .5 показан вариант лампы, в которой применен источник питания с навесными компонентами, располагающийся в специально сформированной герметично закрытой полости 12 .
225 «Возможность промышленного применения
Технология изготовление элементов светодиодной лампы широко известны, хорошо освоены и обеспечены
высокопроизводительными машинами, разной степени
автоматизации.
7
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)