Светодиодный источник излучения

Полезная модель относится к средствам светоизлучения и может быть использовано в системах освещения. Новым в заявленном решении является то, комбинированная покровная линза легируется мелкодисперсным кварцем в определенных весовых соотношениях, следствием чего служит получение равномерного освещения с однородным полем цветовой температуры.

Полезная модель относится к средствам светоизлучения и может быть использовано в системах освещения.

Основными преимуществами полупроводниковых светодиодных источников излучения над остальными источниками света является;

надежность - в настоящий момент светодиоды различных конструкций имеют срок службы до 50000 часов и более, в то время, как лампы накаливания и люминесцентные лампы имеют срок службы не более 10000 часов;

световая отдача светодиодов в настоящий момент превышает 80 лм/Вт и постоянно растет, тогда как световая отдача ламп накаливания и люминесцентных находится в пределах 10-120 лм/Вт.

Современный опыт применения полупроводниковых светодиодных источников излучения в различных системах освещения подтвердил вышеперечисленные преимущества таких источников над традиционными лампами накаливания. В общем виде, светодиодная лампа состоит из: платы с определенным количеством штатных светодиодов, с параллельно-последовательным соединением, определяющим номинальное значение напряжения и световой поток; схемы управления, в основном работающей на понижение напряжения с 220 В, до значения определяющегося последовательно-параллельным соединением светодиодов, и, как правило, работающей в импульсном режиме для увеличения тока через излучающие элементы; цоколя, размеры которого соответствуют аналогичным лампам накаливания; тела лампы в виде радиатора, размеры которого должны соответствовать мощности, потребляемой лампой. Так, в числе конструкций известных светодиодных источников излучения может быть в частности упомянута конструкция по патенту РФ 2444091 на изобретение, содержащая несколько полупроводниковых излучателей света, оптического диапазона, объединенных электрической цепью, в по меньшей мере, один базовый элемент, держатель базового элемента, с присоединительными выводами, покровную линзу, и радиатор для отвода тепла от базового элемента.

Вместе с тем, одним из недостатков светодиодных ламп известных конструкций является недостаточная равномерность освещения поверхности, неоднородность цветовой температуры, отсутствие нормативного фактора слепимости за счет вторичной оптики типа «молочных» стекол, выполненных в виде колпачков на лампочки или защитных плафонов на готовые осветители. Кроме того, помимо расширения телесного угла, возникают потери эффективности излучения до 3÷4 раз.

Задача, поставленная при создании настоящей полезной модели, состоит в создании светодиодного излучающего устройства, эксплуатационные возможности которого с одной стороны сочетают в себе все достоинства ламп накаливания, а с другой, лишены указанных недостатков, являясь, по существу, полными аналогами ламп накаливания со всеми достоинствами полупроводниковых излучателей света. Технический результат, полученный при решении поставленной задачи, состоит в возможности получения равномерного освещения и однородного поля цветовой температуры, а также в оптимизации потерь эффективности излучения и создании комфортного диффузного освещения.

Для достижения поставленного результата, предлагается в известном светодиодном источнике излучения, содержащем, по меньшей мере, два полупроводниковых излучателя света оптического диапазона, объединенных электрической цепью в, по меньшей мере, один базовый элемент, держатель базового элемента с присоединительными выводами, комбинированную покровную линзу и радиатор для отвода тепла от базового элемента, предлагается покровную линзу выполнить легированной мелкодисперсным кварцем с размером частиц 3±1,5 мкм в концентрации 0,25±10 вес.%.

Полезная модель поясняется рисунками, где на рис.1 представлен общий вид заявленного светодиодного источника (в разрезе), на рис.2 - кривая силы света (КСС) такого источника для различных вариантов его исполнения.

Возможность достижения поставленного результата обусловлена тем, что при легировании покровных линз (выполненных, например, из оптического поликарбоната) прозрачным мелкодисперсным кварцем (SiO₂ ) с размером частиц 3±1,5 мкм на поверхности линзы возникает слой, содержащий определенное количество мелкодисперсного кварца, который уменьшает выход основного излучения кристалла синего цвета с =450 нм, особенно на краю линзы за счет дисперсии. Выбор численного значения концентрации кварца обусловлен тем, что избыточная концентрация может приводить к необоснованным потерям эффективности свечения кластеров.

В общем виде, конструкция заявленного светодиодного источника излучения (лампы) не отличается от известных аналогов и состоит из полупроводниковых излучателей света 1 с одним или несколькими P-N переходами одноцветного или разноцветного излучения, покрытых люминофором 2, трансформирующим излучение полупроводниковых излучателей света в излучение белого цвета. Излучатели размещены на стеклотекстолитовой плате 3 с топологией (электрической цепью), объединяющей полупроводниковые излучатели света в базовый элемент. Плата одновременно является теплоотводящим элементом с большой геометрической площадью, так как снизу армирована алюминиевой пластиной 4 толщиной от 0,5 мм и более. Источник также содержит штатный патрон для ламп освещения и корпус (не показаны), одновременно являющийся радиатором для отвода тепла от излучателей света, при этом его площадь составляет не менее 50 см².

Комбинированная покровная линза 5 из поликарбоната и эластичного полимера помещается на основание и совмещается с ним с помощью котировочных штыков 6, предусмотренных в конструкции линзы, и отверстий в плате. Далее на специальной установке происходит механическая опрессовка с одновременной терморазвальцовкой юстировочных штырьков. Таким образом, происходит закупоривание объема предусмотренного для впрыска (заполнения) люминофорной композицией или прозрачным компаундом через специально предназначенные отверстия: одно для впрыска 7, другое для выпора 8 (вытеснения воздуха из объема).

Дополнительно, наличие выполнение полупроводниковых излучателей света размером 1×1 мм² с высоким значением КПД преобразования электрической энергии в световую, использование радиатора, позволяющего эффективно отводить тепло от кристаллов, принципиальная электрическая схемой и соотношение основных параметров базового элемента позволяют сохранить КПД светодиодного источника излучения.

1. Светодиодный источник излучения, содержащий, по меньшей мере, два полупроводниковых излучателя света оптического диапазона, объединенных электрической цепью в, по меньшей мере, один базовый элемент, держатель базового элемента с присоединительными выводами, комбинированную покровную линзу и радиатор для отвода тепла от базового элемента, отличающийся тем, что покровная линза выполнена легированной мелкодисперсным кварцем с размером частиц 3±1,5 мкм в концентрации 0,25±10 вес.%.

2. Источник по п.1, отличающийся тем, что полупроводниковые излучатели света выполнены одноцветного либо разноцветного излучения.

3. Источник по п.1, отличающийся тем, что площадь радиатора составляет не менее 50 см².

4. Источник по п.1, отличающийся тем, что покровная линза и излучатели света установлены с зазором относительно друг друга, в котором размещен прозрачный или рассеивающий герметизирующий эластичный компаунд.

5. Источник по п.4, отличающийся тем, что герметизирующий компаунд имеет коэффициент преломления 1,3.

6. Источник по п.1, отличающийся тем, что покровная линза выполнена сферической.

7. Источник по п.1, отличающийся тем, что полупроводниковые излучатели света содержат несколько P-N переходов.

8. Источник по п.1, отличающийся тем, что полупроводниковые излучатели света покрыты люминофором, трансформирующим их излучение в излучение белого цвета.