Источник света

 

Полезная модель направлена на улучшение спектра излучения. Источник света содержит сетевой цоколь 1 и, сопряженную с ним механически, светорассеивающую колбу 2 из оптически прозрачного материала с нанесенным на поверхность или на часть поверхности слоем люминофора или смеси люминофоров, или введенным в объем или в часть объема частицами 3 люминофора или смеси люминофоров, с установленными внутри ультрафиолетовыми или синими светодиодами, светодиодной матрицей или светодиодными матрицами 4 и светоизлучающей колбой 5 из оптически прозрачного материала с инфракрасным покрытием и элементом накала с выводами, соединенным электрически через выводы и светодиоды, светодиодную матрицу или светодиодные матрицы с цоколем, и заполненной рабочим веществом, включающим буферный газ и пары галогенов под давлением 2÷30 бар. 1 илл.

Полезная модель относится к светотехнике и может быть использована при проектировании новых энергоэффективных источников света, в том числе, предназначенных для прямой замены ламп накаливания. Полезная модель направлена на улучшение спектра излучения источника света.

Известен источник света, содержащий сетевой цоколь и, сопряженную с ним механически, светоизлучающую колбу из оптически прозрачного материала с элементом накала с выводами, соединенным электрически через выводы с цоколем, и заполненной рабочим веществом, включающим буферный газ и пары галогенов (Spectrum. Каталог ламп 2009/2010/ «GE Lighting», 2009, С.121).

Недостатком источника света (галогенной лампы накаливания) является неблагоприятный спектр излучения в видимой области, что обусловлено конструкцией, значительным уровнем составляющих в спектре излучения, лежащих за пределами диапазона видимого света (ультрафиолетовое и инфракрасное излучение), недостаточной энергией излучения в синей и зеленой областях спектра.

Известен источник света, содержащий сетевой цоколь и, сопряженную с ним механически, светорассеивающую колбу из оптически прозрачного материала, с установленной внутри светоизлучающей колбой из оптически прозрачного материала с элементом накала с выводами, соединенным электрически через выводы с цоколем, и заполненной рабочим веществом, включающим буферный газ и пары галогенов (Spectrum. Каталог ламп 2009/2010/ «GE Lighting», 2009, С.123).

Недостатком источника света (галогенной лампы накаливания) является неблагоприятный спектр излучения в видимой области, что обусловлено конструкцией, значительным уровнем составляющих в спектре излучения, лежащих за пределами диапазона видимого света (ультрафиолетовое и инфракрасное излучение), недостаточной энергией излучения в синей и зеленой областях спектра.

Известен источник света, содержащий сетевой цоколь и, сопряженную с ним механически, светорассеивающую колбу из оптически прозрачного материала, с установленной внутри светоизлучающей колбой из оптически прозрачного материала с инфракрасным покрытием и элементом накала с выводами, соединенным электрически через выводы с цоколем, и заполненной рабочим веществом, включающим буферный газ и пары галогенов (Источники света. Каталог Osram / «Osram», 2010, С.2.10).

Указанный источник света (галогенная лампа накаливания) является наиболее близкой по технической сущности к полезной модели и выбрана в качестве прототипа.

Недостатком источника света является неблагоприятный спектр излучения в видимой области, что обусловлено конструкцией, значительным уровнем составляющих в спектре излучения, лежащих за пределами диапазона видимого света (ультрафиолетовое излучение) и не используемых, поглощением части световой энергии в объеме материала светорассеивающей колбы. Светоотдача известной галогенной лампы накаливания (источника света) с приемлемым спектром излучения, относящейся к типу IRC (с покрытием, селективно отражающим инфракрасное излучение), достигает 38 Лм/Вт.

Полезная модель направлена на решение задачи улучшения спектра излучения источника света, что является целью полезной модели.

Указанная цель достигается тем, что источник света содержит сетевой цоколь и, сопряженную с ним механически, светорассеивающую колбу из оптически прозрачного материала с нанесенным на поверхность или на часть поверхности слоем люминофора или смеси люминофоров, или введенным в объем или в часть объема частицами люминофора или смеси люминофоров, с установленными внутри ультрафиолетовыми или синими светодиодами, светодиодной матрицей или светодиодными матрицами и светоизлучающей колбой из оптически прозрачного материала с инфракрасным покрытием и элементом накала с выводами, соединенным электрически через выводы и светодиоды, светодиодную матрицу или светодиодные матрицы с цоколем, и заполненной рабочим веществом, включающим буферный газ и пары галогенов под давлением 2÷30 бар.

Существенным отличием, характеризующим полезную модель, является улучшение спектра излучения в видимой области (обогащение спектра в синей и зеленой областях), что обусловлено новыми принципами преобразования электрической энергии в световую, сочетанием светодиодного, теплового излучения и люминесценции, эффективным использованием всех составляющих спектра излучения, спецификой устройства (конструкции) и новыми элементами. Преимущества источника света: сравнительно низкая стоимость; небольшие размеры; фактическое отсутствие пускорегулирующей аппаратуры; малое время зажигания; отсутствие токсичных компонентов и, как следствие, необходимости в инфраструктуре по сбору и утилизации; возможность работы как на постоянном (любой полярности), так и на переменном токе; возможность изготовления ламп на разное напряжение (от долей до сотен вольт); отсутствие мерцания и шума при работе на переменном токе; низкий спад светового потока; практически непрерывный (смешанный) спектр излучения; устойчивость к электромагнитному импульсу; нормальная работа при низких температурах окружающей среды; возможность использования разработанных регуляторов яркости в широких пределах; большой срок службы (до 6÷8 тыс. час.).

Улучшение спектра излучения источника света в видимой области является полученным техническим результатом, обусловленным новыми принципами устройства и преобразования электрической энергии в световое излучение, особенностями новой конструкции и новыми элементами, то есть, отличительными признаками полезной модели. Таким образом, отличительные признаки заявляемого источника света являются существенными.

На рисунке приведена типовая конструкция источника света со стандартным сетевым цоколем.

Источник света содержит сетевой цоколь 1 и, сопряженную с ним механически, светорассеивающую колбу 2 из оптически прозрачного материала с нанесенным на поверхность или на часть поверхности слоем люминофора или смеси люминофоров, или введенным в объем или в часть объема частицами 3 люминофора или смеси люминофоров, с установленными внутри ультрафиолетовыми или синими светодиодами, светодиодной матрицей или светодиодными матрицами 4 и светоизлучающей колбой 5 из оптически прозрачного материала с инфракрасным покрытием и элементом накала с выводами, соединенным электрически через выводы и светодиоды, светодиодную матрицу или светодиодные матрицы с цоколем, и заполненной рабочим веществом, включающим буферный газ и пары галогенов под давлением 2÷30 бар.

Источник света в установившемся режиме работает следующим образом. Через сетевой цоколь 1 стандартного вида источник света подключается к обычной питающей сети переменного тока напрямую или к специальной сети (источнику) постоянного тока. Светорассеивающая колба 2 из оптически прозрачного материала с нанесенным на поверхность или на часть поверхности слоем люминофора или смеси люминофоров, или введенным в объем или в часть объема частицами 3 люминофора или смеси люминофоров является наиболее важной частью конструкции, которая выполняет несущую, защитную, светорассеивающую и светопреобразующую функции. Слой (частицы) 3 люминофора (смеси люминофоров) также обеспечивает равномерность распределения яркости по поверхности светорассеивающей колбы 2 лампы, устраняет слепящий эффект и ультрафиолетовое излучение в спектре. Светорассеивающая колба 2 жестко механически соединена (сопряжена) с цоколем 1. Слой или частицы 3 люминофора поглощают энергию излучения источников света (светодиоды 4 и светоизлучающая колба 5) в ультрафиолетовом и коротковолновом синем диапазоне и переизлучают ее в виде резонансных линий видимого света, в том числе синего и зеленого. Одновременно часть инфракрасного излучения лампы может преобразовываться слоем или частицами 3 люминофора в более коротковолновое излучение видимой области спектра (антистоксовый люминофор). Таким образом, спектр излучения нового источника света становится «смешанным» и состоит из сплошного спектра теплового излучения элемента накала и резонансных линий люминофора (частиц) 3 или смеси люминофоров. В результате спектр излучения улучшается, а светоотдача источника света возрастает. Светоизлучающая колба 5 из оптически прозрачного материала выполнена с инфракрасным покрытием (отражающим инфракрасное излучение и пропускающим видимое и ультрафиолетовое излучение), содержит элемент накала с выводами, соединенный электрически через выводы и светодиоды 4 с цоколем 1 (последовательная электрическая цепь), и заполнена рабочим веществом, включающим буферный газ и пары галогенов под давлением 2- 30 бар. Светодиоды 4 (ветви матриц или матрицы) могут быть включены встречно-параллельно. При этом ток через светодиоды 4 ограничивается сопротивлением элемента накала светоизлучающей колбы 5. Возможно включение последовательной электрической цепи из выводов элемента накала светоизлучающей колбы 5 и светодиодов (матриц) 4 по постоянному току. В этом случае схема, например, дополняется диодным выпрямительным мостом и, если необходимо, емкостным фильтром. Светодиоды (матрицы) 4 при питании от постоянного напряжения соединяются параллельно. Добавление в буферный газ паров галогенов (брома, хлора, фтора, йода или их соединений) повышает срок службы лампы до 8 тыс. часов. При этом рабочая температура элемента накала составляет примерно 3000 К. Йод (если он, например, используется) совместно с остаточным кислородом в светоизлучающей колбе 5 вступает в химическое соединение с испарившимися из элемента накала атомами вольфрама. Этот процесс является обратимым. При высоких температурах соединение распадается на составляющие вещества. Испарившиеся атомы вольфрама высвобождаются, таким образом, либо на самом элементе накала светоизлучающей колбы 5, либо вблизи него. Добавление галогенов (или их соединений) предотвращает осаждение вольфрама на оптически прозрачном материале светоизлучающей колбы 5, при условии, что температура материала выше 250÷300°С. По причине отсутствия почернения светоизлучающей колбы 5 теплового источника света (фактически галогенной лампы накаливания) из-за обратимости галогенного цикла, ее можно изготавливать с очень компактными размерами. Сравнительно малый объем светоизлучающей колбы 5 позволяет, с одной стороны, использовать большее (2÷30 бар) рабочее давление (что опять же ведет к уменьшению скорости испарения материала элемента накала) и, с другой стороны, без существенного увеличения стоимости заполнять светоизлучающую колбу 5 тяжелыми инертными (буферными) газами, например, ксеноном, что ведет к уменьшению потерь энергии за счет теплопроводности. Все это также удлиняет срок службы галогенной лампы накаливания (теплового источника света) и повышает ее светоотдачу. Заявляемая лампа является так называемой IRC-галогенной лампой накаливания (IRC означает «инфракрасное покрытие»).

На светоизлучающую колбу 5 лампы, в этом случае, нанесено специальное (интерференционное) покрытие, которое пропускает видимый свет, но задерживает инфракрасное (тепловое) излучение и отражает его назад, к элементу накала. То есть, часть энергии, которая, например, в обычных галогенных лампах накаливания преобразуется в невидимое инфракрасное излучение (более 60%), в лампах с инфракрасным покрытием преобразовывается обратно в видимый свет. Указанное становится возможным благодаря структуре покрытия светорассеивающей колбы 2, которое возвращает инфракрасное излучение на элемент накала, где оно частично поглощается. Возврат тепла вызывает повышение температуры элемента накала, вследствие чего подачу электроэнергии можно снизить. Именно, за счет этого уменьшаются общие потери энергии и, как следствие, увеличивается светоотдача лампы. Одновременно удваивается срок службы новой лампы (по сравнению с обычной галогенной лампой накаливания). Спектр излучения существенно улучшается за счет преобразования в видимое излучение невидимых областей спектра (ультрафиолетовое и инфракрасное излучение), а также за счет «обогащения» спектра в синей и зеленой областях излучением (синим или ультрафиолетовым) светодиодов 4 с частичным преобразованием его также за счет люминофора светорассеивающей колбы 2.

По сравнению с прототипом спектр излучения источника света в видимой области улучшается. Спектр обогащается излучением в синей и зеленой областях за счет излучения светодиодов и преобразования в «квантовом конвертере» люминофорного покрытия. Индекс цветопередачи нового источника света может достигать 98 при наивысшей светоотдаче.

По сравнению с прототипом, дополнительно, существенно повышается световая эффективность источника света при сохранении всех преимуществ его отдельных частей. Это обеспечивается за счет полного использования энергии составляющих спектра излучения. В результате вынесения люминофорного слоя или частиц люминофора или смеси люминофоров за пределы конструкции светоизлучающей колбы уменьшается нагрев люминофорного слоя (за счет улучшения условий отвода тепла от люминофорного слоя и отсутствия разогрева теплопередачей от светоизлучающей колбы). Люминофорный слой (частицы люминофора или смеси люминофоров) в заявляемом устройстве, таким образом, работает при относительно низкой температуре и надежно изолирован (изолированы) от неблагоприятных температурных воздействий. Светоотдача нового источника света за счет совместного эффективного использования светодиодного, теплового излучения и люминесценции может быть повышена на 17÷21% (до 50 лм/Вт).

Дополнительно, по сравнению с прототипом, за счет выравнивания яркости по поверхности светорассеивающей колбы и исключения слепящего эффекта существенно расширяется область применения нового источника света. Он может быть, в частности, использован как прямая замена обычных ламп накаливания, а также галогенных ламп накаливания в различных системах освещения.

За счет сравнительно низких рабочих температур люминофорного слоя (частиц люминофора или смеси люминофоров) светорассеивающей колбы не только обеспечивается предельная светоотдача нового источника света, но и сохраняется малый временной спад светового потока при длительной эксплуатации устройства, что является дополнительным преимуществом и также расширяет область его применения.

Источник света, содержащий сетевой цоколь и сопряженную с ним механически светорассеивающую колбу из оптически прозрачного материала с нанесенным на поверхность или на часть поверхности слоем люминофора или смеси люминофоров, или введенным в объем или в часть объема частицами люминофора или смеси люминофоров, с установленными внутри ультрафиолетовыми или синими светодиодами, светодиодной матрицей или светодиодными матрицами и светоизлучающей колбой из оптически прозрачного материала с инфракрасным покрытием и элементом накала с выводами, соединенным электрически через выводы и светодиоды, светодиодную матрицу или светодиодные матрицы с цоколем, и заполненной рабочим веществом, включающим буферный газ и пары галогенов под давлением 2÷30 бар.



 

Похожие патенты:

Электропатрон для источников видимого света, содержащий изолирующий корпус с отверстиями для крепления электропроводящей гильзы, в котором установлены электропроводящая гильза, две электроподводящие наружные контактные группы, размещенные на внешней поверхности донной части изолирующего корпуса, электропроводящий центральный контакт, имеющий исполнительный элемент, выполненный в виде круглой штампованной конструкции с плоской наружной рабочей поверхностью.

Изобретение относится к медицинской технике и касается конструкции источника света для медицинских устройств, используемых для освещения органов и тканей при исследованиях и вмешательствах

Изобретение относится к теплоснабжению и к холодильной технике, в частности, к устройствам для получения тепловой или электрической энергии или получения холода с использованием энергии окружающей среды

Полезная модель относится к осветительным устройствам наружного и внутреннего освещения
Наверх