Мощный светодиод

Предлагаемая полезная модель относится к мощным светодиодам, предназначенным для освещения.

Описываемый мощный светодиод содержит кристаллы увеличенной площади, медный кристаллодержатель, накладной отражатель бокового излучения и полимерный полусферический купол. За счет варьирования соотношений S/R и D/d удается изменять угол излучения от 15 до 120 град. При использовании эллиптического полимерного купола удается получить угол излучения 5-15 град.

Получены образцы мощных светодиодов белого и других цветов свечения с световой отдачей до 25 лм/Вт, с силой света до 300 кд и световым потоком до 100 лм.

Примечание: S - высота полусферического полимерного купола над излучающими кристаллами,

R - радиус полусферического купола,

D=2R,

d- диаметр отражателя.

Область техники.

Предлагаемая полезная модель относится к мощным светодиодам, предназначенньм для локального освещения.

Уровень техники.

Известны источники света для локального освещения - лампы накаливания, например, типов А12-5, А24-5-1, и др. Их недостатки общеизвестны: низкий срок службы, низкая механическая прочность, широкий спектр излучения и т.п.

Известны стандартные светодиоды 5 и 10 мм, например, типов АЛ 307, КИПД 36 и др. Их недостатком являются низкие величины световых потоков ( обычно в диапазоне 0,5-3 лм).

Наиболее близким аналогом по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому устройству и принятому за прототип, являются светодиоды фирмы Lumiled, например типов "LXHL - BW 01" и "LXHL-PW03". Эти светодиоды характеризуются следующими основными конструктивными особенностями:

используется кристалл увеличенной площади: около 1 мм ², имеется медный кристаллодержатель площадью ˜ 26 мм² для теплоотвода и встроенный в него отражатель бокового излучения кристалла высотой ˜ 0,5 мм, применена заливка кристалла и отражателя эластичньм полимерным материалом, ограниченная прозрачным пластмассовым куполом для вывода излучения.

Особенностью приборов фирмы "Lumiled" является.широкая диаграмма направленности излучения (полуширина диаграммы находится в диапазоне 100-200 град.). Получить, узкую диаграмму направленности излучения можно только путем применения специальной внешней оптики. Конструкция неудобна для прижатия основания корпуса к теплоотводящему радиатору. Собственный кристаллодержатель имеет низкую теплоемкость.

Сущность полезной модели и се существенные признаки.

Предлагаемая полезная модель представляет собой мощный светодиод для целей локального освещения.

Поставленная цель достигается тем, что излучающие кристаллы имеют увеличенную площадь в диапазоне 0,25-1,6 мм² , в качестве кристаллодержателя прибора использована ножка -КТ-9, содержащая наваренную медную пластину примерной площади 170 мм ² и толщиной 2 мм, для сбора и преобразования бокового

излучения кристалла используется накладной отражатель увеличенной высоты h, для формирования необходимой диаграммы направленности излучения и увеличения светового потока используется полусферический полимерный купол (показатель преломления n=1,55), диаметр которого D или 2R превышает диаметр отражателя d не менее, чем в 2,4 раза, а высота купола над излучающими кристаллами S составляет (1-1,8) R (для получения угла излучения прибора в диапазоне 50-120 град) и не менее, чем в 3,7 раза, превышает диаметр отражателя при высоте купола над излучающими кристаллами S=(1,8-2,4) R (для получения угла излучения прибора в диапазоне 15-50 град), а высота отражателя h составляет не менее 0,12 от высоты полимерного купола S. Для получения угла излучения в диапазоне 5-15 град предложено использовать полимерный купол эллиптической формы при соотношении диаметров купола D и отражателя d не менее 3,7 и расположении излучающих кристаллов вблизи второго фокуса эллипса от вершины полимерного купола.

Ножка КТ-9 содержит 2 отверстия 0 4 мм, которые позволяют обеспечить с помощью прижимных винтов, жесткий тепловой контакт прибора с радиатором.

Краткое описание конструкции полезной модели.

Описание полезной модели мощного светодиода поясняется чертежами, где на рис. 1 представлен общий вид мощного светодиода, а на рис.2 - диаграммы направленности излучения в зависимости от соотношений S/R и D/d.

Мощный светодиод содержит излучающий кристалл или кристаллы (1), отражатель бокового излучения (2), кристаллодержатель с наваренной медной пластиной и отверстиями- для крепления прибора на радиаторе (3), полимерный купол (4) и электрические выводы (5).

Работает мощный светодиод следующим образом. При пропускании электрического тока через кристалл или кристаллы генерируемый свет направляется как на криволинейную поверхность полимерного купола, так и на отражатель с последующим падением на криволинейную поверхность полимерного купола. При соблюдении заданных в настоящей полезной модели соотношений размеров свет падает на границу раздела полимер-воздух под углом, меньшим критического для этой границы, и выходит из прибора, создавая диаграмму направленности с полушириной, соответствующей заданным соотношениям размеров. Поскольку в конструкции используются кристаллы с увеличенной площадью р-n- переход и обеспечивается эффективный теплоотвод,- то возможно пропускание увеличенного тока (плотность тока до 100 А/см ²),-благодаря чему

удается получить повышенные величины светового потока.

Для получения белого свечения на поверхность кристаллов с синим свечением (дом 460 нм) наносится люминофор на основе алюмоиттриевого граната.

Типичные параметры ряда мощных светодиодов приводятся в таблицах 1 и 2.

Таблица 1Мощные светодиоды белого свечения направленного действия
Тип	Входные электрические параметры			Световые параметры			v, лм/Вт
	jвx, мА	U пp, В, не более	Рэл , Вт	Фv, лм	Jv.КД	20,5 град
У-345Бл-1	350	4,0	1,25	18...23 тип.21	80...120 тип. 100	20±5	17
У-345Бл-3	350	4,0	1,25	27...35 тип.32	6...10 тип.8	120±10	24
У-337Бл-1	700	7,5	5	90...120 тип. 100	60...80 тип.70	50±10	20
У-337Бл-2	700	7,5	5	90...120 тип. 100	25...35 тип.30	120±10	20

Таблица 2Мощные светодиоды различных цветов свечения
Тип	Входные электрические параметры		Световые параметры				v,лм/Вт
	Jпр, МА	Uпр, В, не более	Фv,лм	J v.KH	20,5, град	Цвет свечения max
У-345Б	300	2.5	9...11	100...180	20±5	красный,	17
			тип, 10	тип. 140		630±5
У-345Д	250	2,5	9...12	80...120	20±5	желтый,	22
			тип. 11	тип. 100		590±2
У-345И	350	4,0	17...22	80...120	20±5	зеленый,	17
			тип.20.	тип. 100		525±5
У-345И-Э	350	4,0	15...20	150...270	10±3	зеленый,	15
			тип. 17	тип.200		525±5
У-345С	350	4,0	1...2	30...40	20±5	синий,	1,2
			тип. 1,5	тип.35		455±5
У-337Б	300	13,0	60...80	40...55	50±5	красный,	18
			тип.70	тип. 50		630
У-337Д	250	13,0	65...75	30...60	50±5	желтый,	24
			тип.70	тип.50		590
У-337И	700	7,0	70...85	130...170	50±5	зеленый,	17
			тип. 80	тип. 150		525
У-337С	700	7,0	6...8	15...25	50±5	синий.	1,2
			тип.6,5	тип. 19		455

Примечание: Прибор У-345И-Э выполнен с эллиптическим полимерным куполом;

Как следует из таблиц и рис.2, световой поток приборов достигает 120 лм, сила света -270 кд, угол излучения может варьироваться в широких пределах от 7 до 120 град.

1. Мощный светодиод, содержащий кристаллы, кристаллодержатель, отражатель бокового излучения кристалла и полимерный купол, отличающийся тем, кристаллодержатель выполнен в виде ножки с наваренной медной пластиной и с отверстиями для крепления светодиода, отражатель выполнен накладным, а купол выполнен полусферической или эллиптической формы.

2. Мощный светодиод по п.1, отличающийся тем, что ножка содержит наваренную пластину площадью 150-170 мм ² и толщиной 2 мм.

3. Мощный светодиод по п.1, отличающийся тем, что полусферический купол выполнен имеющим высоту над излучающими кристаллами, которая находится в диапазоне 1-1,8R, где R-радиус купола.

4. Мощный светодиод по п.1, отличающийся тем, что полусферический купол выполнен имеющим высоту, которая находится в диапазоне 1,8-2,4 R.

5. Мощный светодиод по п.1, отличающийся тем, что излучающие кристаллы расположены вблизи второго фокуса эллиптического купола от его вершины.