Линейная светодиодная матрица
Полезная модель относится к электронной технике, в частности к полупроводниковым приборам, и может быть использовано при производстве осветительных устройств. Линейная светодиодная матрица (ЛСМ) содержит полупроводниковые светодиоды 1 с электрическими контактами 2 закрепленные на слое металла 5 покрывающего основание 3, на котором может быть сформирована топология разводки контактов светодиодов. ЛСМ также содержит крышки 6 из прозрачного материала, укрепленные на основании 3. Крышки 6 выполнены с выступающими линзами 8 на поверхности крышек 6, выполненными в виде сегмента цилиндра ось вращения которого перпендикулярна продольной оси основания, которые сформированы с полостями 9 на поверхности соединенной с основанием 3, при этом каждая полость 9 покрывает один или несколько светодиодов 1 с их электрическими контактами 2 и содержит светопроводящую среду 10, которая может содержать частицы светорассеивающего вещества и/или частицы люминофора, границы полости совпадают с поверхностью крышки обращенной к основанию. Каждая полость 9 сообщается с окружающей средой через одно или несколько дополнительных сквозных отверстий 11 в основании 3 для заполнения полостей светопроводящей средой 10, а минимальные расстояния от каждой точки поверхности каждой полости до поверхности ближайшего к этой точке полупроводникового светодиода равны друг другу. Техническим результатом, который обеспечивается полезной моделью, является формирование равномерной диаграммы заданной направленности излучения в заданном диапазоне длин волн. 4 ил.
Техническое решение относится к электронной технике, в частности к полупроводниковым приборам, и может быть использовано при производстве осветительных устройств.
Светодиодные матрицы (СМ) широко используются в промышленности. СМ применяются в устройствах промышленного, бытового и уличного освещения. Высокие эксплуатационные параметры CM - оптическая мощность излучения, коэффициент преобразования электрической энергии в световую, высокая надежность и низкая себестоимость делают эти источники света весьма перспективными. Во многих случаях требуются СМ с широкой гаммой цветов и оттенков светового потока, включая белый и полноцветный.
Известна СМ (Заявка Японии №3-6601, 30.01.1991), которая содержит монтажную плату, на которой размещены светодиоды, расположенные на оптических осях, в фокальных плоскостях конденсорных линз. Количество линз внешнего рассеивателя превышает количество светодиодов.
Известная СМ обладает следующими недостатками: светодиоды, закрепленные на основании, не центрированы относительно оптической системы и требуют юстировки при монтаже или ремонте изделия. Отсутствует возможность повышения светоотдачи и формирования равномерного излучения в заданном диапазоне длин волн.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой СМ является осветительное устройство (Патент на полезную модель №37180, F21S 8/00, 2004.04.10), избранное в качестве прототипа, содержащее монтажную пластину с полупроводниковыми светоизлучающими элементами
включающими в себя светодиоды.
Недостатком известного устройства является формирование недостаточно равномерной диаграммы заданной направленности излучения в заданном диапазоне длин волн.
Сущность полезной модели.
Техническим результатом предложенного технического решения является формирование равномерной диаграммы заданной направленности излучения в заданном диапазоне длин волн.
Технический результат достигается тем, что линейная светодиодная матрица, содержит не менее двух полупроводниковых светодиодов с электрическими контактами, установленных на плоском теплопроводном основании покрытом слоем металла с двух сторон, и не менее двух крышек из прозрачного материала, укрепленных на основании, каждая крышка выполнена с не менее чем двумя фиксирующими штырями на стороне обращенной к основанию, совпадающими с установочными отверстиями в основании, на противоположной стороне крышки сформирована линза с полостью, выполненная в виде сегмента усеченного тела вращения ось вращения которого перпендикулярна продольной оси основания, границы полости совпадают с поверхностью крышки обращенной к основанию, полость покрывает не менее одного светодиода с электрическими контактами и содержит светопроводящую среду, минимальные расстояния от каждой точки поверхности каждой полости до поверхности ближайшего к этой точке полупроводникового светодиода равны друг другу, при этом каждая полость сообщается с окружающей средой не менее чем через одно сквозное отверстие выполненное в основании для заполнения полости светопроводящей средой.
Светопроводящая среда может содержать частицы люминофора и частицы светорассеивающего вещества.
На фиг.1 представлен вид сверху предлагаемой линейной светодиодной матрицы.
На фиг.2 представлен поперечный разрез предлагаемой линейной светодиодной матрицы.
На фиг.3 представлена фотография элемента предлагаемой линейной светодиодной матрицы.
На фиг.3 представлена фотография предлагаемой линейной светодиодной матрицы.
Линейная светодиодная матрица содержит полупроводниковые светодиоды 1 с электрическими контактами 2 закрепленные на основании 3 изготовленном из материала с высокой теплопроводностью покрытом слоем металла с двух сторон и выполненном со сквозными установочными отверстиями 4, светодиоды 1 могут быть также приклеены с помощью электропроводящего клея к слою металла 5 покрывающему основание, на котором может быть сформирована топология разводки контактов светодиодов. СМ содержит крышки 6 из прозрачного материала, укрепленные на основании, каждая крышка 6 выполнена с не менее чем двумя фиксирующими штырями 7 на стороне обращенной к основанию, совпадающими с установочными отверстиями 4 в основании 3. Крышки 6 выполнены с выступающими линзами 8 на поверхности крышек 6 противоположной поверхности соединенной с основанием 3, выполненными в виде сегмента усеченного тела вращения ось вращения которого перпендикулярна продольной оси основания, которые сформированы с полостями 9 на поверхности соединенной с основанием 3, и юстировочными штырями 7, совпадающими со сквозными установочными отверстиями 4 в основании 3, при этом каждая полость 9 покрывает один или несколько светодиодов 1 с их электрическими контактами
2 и содержит светопроводящую среду 10, которая может содержать частицы светорассеивающего вещества и/или частицы люминофора, границы полости совпадают с поверхностью крышки обращенной к основанию. Каждая полость 9 сообщается с окружающей средой через одно или несколько дополнительных сквозных отверстий 11 в основании 3 для заполнения полостей светопроводящей средой 10.
С целью формирования однородной диаграммы направленности излучения светодиодов 1 в заданном диапазоне длин волн в светопроводящую среду 10, которая, после полимеризации, является преимущественно эластичной, равномерно вносят частицы светорассеивающего вещества и/или частицы люминофора. Заполнение полостей 9, выполненных таким образом, что минимальные расстояния от каждой точки поверхности каждой полости 9 до поверхности ближайшего к этой точке полупроводникового светодиода 1 равны друг другу, позволяет создавать такой слой светопроводящей среды, что рассеяние излучения всех точек поверхностей светодиодов и его переизлучение частицами люминофора в заданном диапазоне длин волн наиболее равномерно.
С целью более эффективного использования излучения боковых поверхностей светодиодов 1 части 12 крышки 6 соединенные с основанием и формирующие полости могут быть выполнены в виде усеченного тела вращения, плоскость поперечного сечения которого совпадает с поверхностью основания. Поверхности частей 12 крышки 6, соединенные с основанием 3, формируется таким образом, чтобы излучение боковых поверхностей светодиодов 1, прошедшее через светопроводящую среду 10 в полости 9, испытывало на границе соприкосновения поверхности крышки 6 с окружающей средой полное внутреннее отражение.
Несколько дополнительных сквозных отверстий 10 в основании 3, соединяющих
полости 9 с окружающей средой, выполнены для полного и равномерного заполнения полостей светопроводящей средой 10. В случае соединения полости 9 с окружающей средой одним дополнительным отверстием 10, часть его границы на поверхности основания соединенной с крышкой 6 предпочтительно совпадает с границей полости 9 в плоскости, совпадающей с плоскостью, в которой лежит поверхность основания 3 соединенная с крышкой 6, или располагается вблизи этой границы. Неравномерность распределения светопроводящей среды 10 вокруг светодиодов 1, а также наличие в ней пузырьков газа, является одним из существенных факторов нарушающих равномерное распределение излучения на выходе аналогичных устройств.
В состав светопроводящей среды 10, с целью равномерного распределения излучения на выходе устройства, могут включаться светорассеивающие частицы, например, мелкодисперсные частицы SiO2. Указанные частицы с той же целью могут также включаться в материал крышки.
Для формирования спектра в необходимом диапазоне в светопроводящую среду 10 могут быть введены частицы люминофора, например, на основе граната.
Для формирования равномерной диаграммы заданной направленности излучения светодиодов 1 линзы 8 выполнены в виде сегмента усеченного тела вращения, преимущественно - цилиндра, ось вращения которого перпендикулярна продольной оси основания 3.
С целью увеличения отвода тепла от светодиодов 1 поверхности юстировочных штырей 7 и установочных отверстий 4 могут быть покрыты слоем металла. Указанная металлизация котировочных штырей 7 может быть также использована для соединения с источником электропитания при соответствующем их расположении относительно топологии разводки контактов светодиода. В качестве радиатора используется также нижняя часть основания 3 покрытая слоем металла 5.
Для крепления СМ к арматуре в основании 3 выполнены монтажные
отверстия 13.
Реализация полезной модели.
Сборка предложенного устройства осуществляется в следующей последовательности.
На основании 3 или, в зависимости от применяемой топологии разводки контактов, на слое металла 5, например, с помощью токопроводящего клея, закрепляются полупроводниковые светодиоды 1. Затем, в соответствии с применяемой топологией разводки, производят пайку одного или нескольких контактов 2 к поверхности каждого светодиода 1 и слою металла 5. Места пайки для упрочения порывают слоем токопроводящего клея или герметика. Светодиоды 1 и разводкой накрывают сформованной крышками 6, совмещая единичный светодиод 1 или группы светодиодов с полостями 9 крышек 6. Совмещенные крышки 6 и основание фиксируют юстировочными штырями 7 вводя их с натяжением в установочные отверстия 4 основания 3. В случае выполнения нескольких сквозных отверстий 10 для заполнения каждой полости 9 светопроводящей средой 10 изделие располагают таким образом, чтобы крышка была обращена вниз, а плоскость основания 3 была зафиксирована строго горизонтально. Затем через одно из дополнительных отверстий 11 в основании 3 в полость 9 подают подготовленную светопроводящую среду до полного заполнения полости, которое фиксируется при появлении светопроводящей среды из другого дополнительного отверстия 11. В случае выполнения одного дополнительного отверстия 11 для заполнения каждой полости 9 светопроводящей средой 10 изделие располагают таким образом, чтобы плоскость основания была зафиксирована строго вертикально, а дополнительное отверстие 11 располагалось в крайнем верхнем положении. В полость 9 через дополнительное отверстие 10 дозированно подают подготовленную светопроводящую среду 10 до полного заполнения полости.
Режим подачи светопроводящей среды 10 подбирают в соответствии с вязкостью светопроводящей среды и смачиваемостью поверхностей светодиодов, основания, слоя металлизации, крышки и электрических проводников.
После заполнения полостей 9 светопроводящая среда 10 полимеризуется и обеспечивает равномерное распределение по всему заполненному объему полостей 9 светорассеивающих частиц и частиц люминофора. В случае применения эластичной светопроводящей среды значительно сокращается скорость деградации светодиодов.
Устройство работает следующим образом.
При пропускании прямого тока через светодиоды в нем инжектируются неравновновесные носители, которые рекомбинируют с выделением фотонов видимого спектра излучения. Излучение боковых поверхностей собирается за счет полного внутреннего отражения в заданный угол. Равномерное распределение по всему заполненному объему полостей 9 светорассеивающих частиц и частиц люминофора в светопроводящей среде 10 (SiO2 или SiO2 + люминофор) позволяет формировать равномерную диаграмму направленности излучения в заданном диапазоне длин волн. Выполнение линз 8 в форме сегмента цилиндра позволяет формировать заданную диаграмму направленности излучения, которая обеспечивает требуемый уровень освещенности определенных участков поверхностей в используемых помещениях или тоннелях.
Линейная светодиодная матрица, содержащая не менее двух полупроводниковых светодиодов с электрическими контактами, установленных на плоском теплопроводном основании, покрытом слоем металла с двух сторон, и не менее двух крышек из прозрачного материала, укрепленных на основании, отличающаяся тем, что каждая крышка выполнена с не менее чем двумя фиксирующими штырями на стороне, обращенной к основанию, совпадающими с установочными отверстиями в основании, на противоположной стороне крышки сформирована линза с полостью, выполненная в виде сегмента усеченного тела вращения, ось вращения которого перпендикулярна продольной оси основания, границы полости совпадают с поверхностью крышки, обращенной к основанию, полость покрывает не менее одного светодиода с электрическими контактами и содержит светопроводящую среду, минимальные расстояния от каждой точки поверхности каждой полости до поверхности ближайшего к этой точке полупроводникового светодиода равны друг другу, при этом каждая полость сообщается с окружающей средой не менее чем через одно сквозное отверстие, выполненное в основании для заполнения полости светопроводящей средой.
