Полупроводниковый источник света

Полупроводниковый источник света предназначен для замены штатных лампочек накаливания с цоколем, диаметром не более 6 мм в аппаратуре различного назначения. Источником света является монолитная гибридная интегральная схема, состоящая из типового лампового цоколя 1, теплоотводящего основания 2, керамической подложки 3 с излучающими кристаллами 4 и согласующими элементами 5. Центральный металлический электрод 6 с проходным изолятором 7, залитый изолирующим компаундом 8, проходит через отверстие 9 в керамической подложке 3 и через проволочный вывод 10 соединяется с излучающими диодами на керамической подложке 3. Второй контакт к схеме с излучающими диодами на керамической подложке выполнен проволочным выводом 11 и разварен на основание 2. Линза 12 источника света имеет куполообразную форму и выполнена из материала, содержащего рассеивающие свет частицы. Предлагаемый источник света является надежным, простым в изготовлении и сборке, удобным в эксплуатации, долговечным.

Полезная модель относится к светодиодной технике, а точнее к источникам света, предназначенным для локального освещения и, в частности, для замены лампочек накаливания с малым диаметром цоколя не более 6 мм (типа S6s/10 и др.) в аппаратуре гражданского и иного назначения. Лампочки с указанным цоколем используются в аппаратуре для подсветки шкал электро- и радиоприборов, в приборах сигнализации, в индикаторной аппаратуре, и других устройствах. Для практического применения большое значение имеет простая замена одного типа лампочек на другой тип, без какого либо изменения конструкции посадочного места лампочки и оптических корректирующих элементов устройства.

Известен полупроводниковый источник света, предназначенный для локального освещения рабочих поверхностей [1]. Устройство является монолитной гибридной интегральной схемой, состоящей из стандартного лампового цоколя, оптически прозрачного световода, кристаллов излучающих p-n-переходов, размещенных на теплоотводящем основании таким образом, что с каждым кристаллом сопряжен цилиндрический выступ световода с коническим углублением на торце. Он обладает широкой диаграммой направленности излучения, но она не является пространственно круговой. Кроме того, трудно миниатюризировать конструкцию устройства [1], чтобы совместить ее с цоколем диаметром менее 6 мм и получить равномерное излучение с сохранением высокой яркости излучения, поскольку требуется обеспечить эффективный отвод тепла от множества излучающих кристаллов, компактно размещенных на теплоотводящем основании.

Полупроводниковый источник света (прототип) [2], выполнен в виде монолитной гибридной интегральной схемы, состоящей из стандартного лампового цоколя, оптически прозрачного световода, кристаллов излучающих p-n-переходов, размещенных на теплоотводящем основании, которое является спаем теплопроводной керамики с металлом, а световод представляет собой цилиндр определенного диаметра и высоты с углублением на торце в форме шарового сегмента. Конструкция этого источника света [2] позволяет использовать стандартные цоколи диаметром менее 10 мм, однако не для всех вариантов цоколей малого диаметра она является технологичной, и устойчивой к различным механическим нагрузкам.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое решение, состоит в упрощении технологии изготовления полупроводникового источника света с использованием стандартного лампового цоколя диаметром менее 6 мм (типа S6s/10 и др.) с центральным изолированным электродом, с повышенной вследствие монолитности конструкции устойчивостью к вибрационным и ударным нагрузкам, формировании равномерного распределения излучения в заданном спектральном преимущественно в видимом диапазоне.

Положительный результат достигается тем, что в центре керамической подложки с размещенными на ней излучающими кристаллами и согласующими элементами выполнено заполняемое изолирующим материалом отверстие для центрального электрода цоколя, а световыводящая линза имеет куполообразную форму и выполнена из материала, содержащего рассеивающие излучение частицы.

На Фиг.1 изображена конструкция заявляемого устройства. Полупроводниковый источник света состоит из типового лампового цоколя 1, тепло-отводящего основания 2, керамической подложки 3 с излучающими кристаллами 4 и согласующими элементами 5. Центральный металлический электрод 6 с проходным изолятором 7, залитый изолирующим компаундом 8, проходит через отверстие 9 в керамической подложке 3 и через проволочный вывод 10 соединяется с излучающими кристаллами на керамической подложке 3. Второй контакт к схеме с излучающими кристаллами на керамической подложке выполнен проволочным выводом 11 и разварен на основание 2. На Фиг.2 показан вид источника света сверху. Линза 12 источника света имеет куполообразную форму и выполнена из материала, содержащего рассеивающие свет частицы. Заявляемая конструкция оказалась более надежной, более простой в изготовлении, технологичной, а в условиях промышленного производства поддающейся автоматизации, что является существенным преимуществом перед прототипом. Пример практического исполнения

Была изготовлена партия полупроводниковых источников света предлагаемой конструкции с использованием стандартных цоколей диаметром 6 мм в количестве 50 шт. Кристаллы желтого цвета свечения (9 шт.) площадью 0,3×0,3 мм² гетероэпитаксиальных структур GaAlInP были припаяны p-областью p-n-перехода к проводящим площадкам на керамической поверхности теплоотводящего основания и соединены между собой последовательно. Кристаллы размещались на площадке размером 3,8×3,8 мм. Начало и конец последовательной цепи кристаллов проводниками соединялись с внешней поверхностью цоколя 1 и с центральным электродом цоколя 6. Далее весь блок герметизировался эпоксидным компаундом с использованием специальной заливочной формы. В результате достигалась монолитность конструкции источника света и формировалась куполообразная линза диаметром 6 мм и высотой 5,5 мм Рабочее напряжение полученных образцов составляло 28 В, рабочий ток был 20 мА.

Экспериментальные образцы полупроводниковых источников света были обследованы в открытом акционерном обществе «Ижевский электромеханический завод «Купол»» (ОАО ИЭМЗ «Купол»). Они проверялись в счетчиках, применяемых в аппаратуре навигации, топопривязки и ориентирования (АНТО). По заключению, данному ИЭМЗ «Купол», полупроводниковые источники света, изготовленные по данному предложению, обеспечивали необходимую яркость и равномерность распределения освещения шкал счетчиков и переключателей при снижении токопотребления в три раза.

В рамках данного предложения излучающие кристаллы источники света могут соединяться последовательно, параллельно или параллельно-последовательно для обеспечения заданных рабочих напряжения и тока.

Поскольку предлагаемый источник света имеет стандартный ламповый цоколь, то в находящемся в эксплуатации оборудовании легко заменить применяемые лампы накаливания предлагаемыми источниками света, работает источник аналогично лампам накаливания.

Таким образом, предлагаемый источник света является надежным, простым в изготовлении и сборке, удобным в эксплуатации, долговечным.

Источники информации

1. Патент RU 2285312 С1, 2006.10.10.

2. Патент RU 2349988 C1, 02.10.2007.

Полупроводниковый источник света, выполненный в виде монолитной гибридной интегральной схемы, состоящей из стандартного лампового цоколя, теплопроводной керамической подложки, спаянной с теплоотводящим основанием, с размещенными на ней излучающими кристаллами и согласующими элементами, и световыводящей линзы, отличающийся тем, что для центрального электрода цоколя в центре керамической подложки выполнено отверстие, а световыводящая линза имеет куполообразную форму и изготовлена из материала, содержащего рассеивающие излучение вещества.