Світлодіодний модуль

Реферат: UA 94821 U UA 94821 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до освітлювальної техніки, а саме, до світлодіодного модуля та може бути використаний при створенні світильників, що працюють від мережі. Відомий світлодіодний модуль, що містить принаймні одну підтримуючу основу, ряд монтажних плат із установленими світлодіодами, блок керування живленням світлодіодів, два електроди, з'єднані з монтажними платами і блоком керування живленням світлодіодів (US, 8,247,976, В2, 21.08.2012 [1]). Монтажні плати виконані у вигляді кола і розташовані паралельно, на деякій відстані одна від одної. Світлодіоди розміщені на кожній із плат, причому на верхній платі світлодіоди розташовані по всій поверхні, на інших платах - тільки по периферії. Кожний зі світлодіодів установлений за допомогою виводів під кутом до вертикалі. Завдяки запропонованій конструкції у світлодіодній лампі з використанням відомого модуля забезпечується кут спрямованого світлового потоку 360°. Однак, такий модуль не є універсальним через закріплення світлодіодів на друкованій платі за допомогою подовжених виводів, що уможливлює використання його тільки в закритих конструкціях. Крім того, світлодіоди даної конструкції недостатньо захищені від перегріву. Найбільш близьким є світлодіодний модуль, що включає світлодіодну матрицю і блок керування живленням світлодіодів, що містить ланцюг стабілізації струму (патент, UA, № 60357 U, 10.06.2011 [2]). У відомому світлодіодному модулі світлодіодна матриця виконана у формі геометричного тіла, утвореного паралельними верхньою і нижньою основами і бічною поверхнею. При цьому, на верхній основі і на бічній поверхні світлодіодної матриці встановлені світлодіоди, на нижній основі світлодіодної матриці встановлений блок керування живленням світлодіодів, і на верхній і нижній основах і на бічній поверхні світлодіодної матриці виконані вентиляційні отвори. Відомий світлодіодний модуль забезпечує світловий потік з кутом випромінювання до 360°, однак через недостатнє охолодження світлодіодів потужність світлового потоку і довговічність світлодіодної лампи на його основі залишаються невисокими. При споживній потужності 8 Вт світловий потік становить 320 лм, термін служби такої лампи - не більш 25000 год. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення світлодіодного модуля, в якому завдяки запропонованому конструктивномуо виконанню забезпечується покращене охолодження світлодіодів і забезпечується автоматичне регулювання їх температури, що дозволяє збільшити світловий потік і термін служби світлодіодного світильника на його основі. Поставлена задача вирішується тим, що світлодіодний модуль містить світлодіодну матрицю та блок керування живленням світлодіодів, до якого входить ланцюг стабілізації струму, в якому: світлодіодна матриця виконана у формі геометричного тіла, утвореного паралельними верхньою і нижньою основами і бічною поверхнею, на верхній основі і на бічній поверхні світлодіодної матриці встановлені світлодіоди, на нижній основі світлодіодної матриці встановлений блок керування живленням світлодіодів, на верхній і нижній основах та на бічній поверхні світлодіодної матриці виконані вентиляційні отвори. Верхня основа і бічна поверхня світлодіодної матриці виконані із двостороннього фольгованого склотекстоліту, кожний світлодіод має тепловідвідний радіатор, виконаний за місцем встановлення відповідного світлодіода у вигляді з'єднаних металізованими отворами двох ділянок фольгованих шарів, що знаходяться з протилежних боків двостороннього фольгованого склотекстоліту, світлодіодний модуль додатково має датчик температури, встановлений усередині світлодіодної матриці на верхній основі, і в ланцюг стабілізації струму блока керування живленням світлодіодів введений термозалежний ланцюг, пов'язаний із зазначеним датчиком температури. Світлодіодна матриця може бути виконана у формі прямого циліндра, висота якого становить 1,5…2,5 від висоти світлодіода. Вентиляційні отвори, що знаходяться на верхній основі світлодіодної матриці, можуть бути розташовані в її центральній частині і по периферії. Датчик температури може бути розміщений у центральній частині верхньої основи світлодіодної матриці. Бічна поверхня світлодіодної матриці може бути суцільною або, як варіант виконання, бічна поверхня світлодіодної матриці може бути виконана у вигляді смуг. В останньому випадку, кожна смуга з'єднана своїми меншими кінцями відповідно з верхньою і нижньою основами світлодіодної матриці, ширина її становить 1,5…2,5 від ширини світлодіода. Експериментально було встановлено, що використання двостороннього склотекстоліту як матеріалу основи світлодіодної матриці, на якій розташовані світлодіоди, дозволяє створити для кожного світлодіода тепловідвідний радіатор, виконаний у вигляді з'єднаних металізованими отворами двох ділянок фольгованих шарів, що знаходяться з протилежних боків двостороннього фольгованого склотекстоліту. Тепловідвідні радіатори світлодіодів, вентиляційні отвори, розташовані на поверхнях світлодіодної матриці і наявність контролю 1 UA 94821 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 температури світлодіодної матриці утворюють ефективну охолоджувальну вентиляційну систему світлодіодів у світлодіодному модулі. Світлодіодний модуль, що має об'ємне виконання матриці, фронтальне й бічне розташування світлодіодів, охолоджувальну вентиляційну систему світлодіодів і термозалежний ланцюг, дозволяє світильникам, створеним на його основі, мати такі характеристики: - кут випромінювання 360°; - потужність світлового потоку 800…1000 лм; - збільшення терміну служби 50000…75000 год. У даному описі під терміном "верхня основа світлодіодної матриці" розуміють одну з двох основ світлодіодної матриці, на якій установлені фронтальні світлодіоди. Для іншої основи світлодіодної матриці, на якій не встановлені світлодіоди, використаний термін "нижня основа світлодіодної матриці". Для більш детального опису корисної моделі нижче наведені креслення, які пояснюють, але не обмежують корисну модель. На кресленнях представлено: Фіг. 1 - світлодіодний модуль; Фіг. 2 - поверхня світлодіодної матриці, на якій установлені світлодіоди (поперечний розріз); Фіг. 3 - світлодіодний модуль (вид зверху); Фіг. 4 - верхня основа світлодіодної матриці (вид зверху); Фіг. 5 - верхня основа світлодіодної матриці (вид знизу); Фіг. 6 - нижня основа світлодіодної матриці (вид знизу); Фіг. 7 - нижня основа світлодіодної матриці (вид збоку); Фіг. 8 і Фіг. 9 - світлодіодна лампа; Фіг. 10 - функціональна блок-схема роботи блока керуванням живлення світлодіодного модуля. Світлодіодний модуль містить світлодіодну матрицю 1 і блок керування живленням світлодіодів 2. Світлодіодна матриця 1 виконана у формі геометричного тіла, яке утворено паралельними верхньою основою 3, нижньою основою 4 і бічною поверхнею 5, з'єднаними між собою металевими штирями 6. На верхній основі 3 і на бічній поверхні 5 світлодіодної матриці 1 установлені світлодіоди 7, а на нижній основі 4 установлений блок керування живленням світлодіодів 2. Верхня основа 3 і бічна поверхня 5 світлодіодної матриці 1 виконані із двостороннього фольгованого склотекстоліту. На верхній основі 3, нижній основі 4 і бічній поверхні 5 виконані вентиляційні отвори 8. На верхній основі 3 світлодіодної матриці 1 вентиляційні отвори 8 розташовані, переважно, у її центральній частині і по периферії. Кожний світлодіод 7 має тепловідвідний радіатор 9, виконаний за місцем встановлення 10 відповідного світлодіода 7 у вигляді з'єднаних металізованими отворами 11 двох ділянок фольгованих шарів 12 і 13, що знаходяться з протилежних боків двостороннього фольгованого склотекстоліту 14, виділених доріжками 15. Бічна поверхня 5 світлодіодної матриці 1 може бути виконана суцільною, як показано на Фіг. 1, Фіг. 4. Також, бічна поверхня 5 може бути виконана у вигляді смуг, з'єднаних своїми меншими кінцями відповідно з верхньою основою 3 і з нижньою основою 4 світлодіодної матриці 1. При цьому ширина кожної зі смуг може становити 1,5…2,5 від ширини світлодіода 7. На Фіг. 6 показані елементи блока керування живленням світлодіодів 2, у тому числі, ланцюг стабілізації струму 16, до якого входять транзистор VT2 і резистори R3, R11 і R13. Додатково блок керування живленням світлодіодів 2 включає термозалежний ланцюг 17, що включає резистор R4 і датчик температури 18. Датчик температури 18 установлений усередині світлодіодної матриці 1 на її верхній основі 3, переважно, у центральній її частині. Форма світлодіодної матриці 1 може бути будь-якою, наприклад у вигляді прямого циліндра, висота якого становить 1,5…2,5 від висоти світлодіода, що особливо підходить для світлодіодних ламп 19 (Фіг. 8 - Фіг. 9). Такий світлодіодний модуль являє собою самостійний світлодіодний пристрій, який може бути будь-якої форми і, вставлений у відповідний корпус, мати відповідне застосування. Одним із застосувань запропонованого світлодіодного модуля є світлодіодна лампа 19, що містить описаний вище світлодіодний модуль, а також корпус 20, з'єднаний з цоколем 21. У корпусі 20 світлодіодної лампи 19 виконані вентиляційні щілини або вентиляційні отвори 22. Світлодіодна лампа 19 може бути виконана без ковпака, як показано на Фіг. 8 і Фіг. 9. Безпека виконання світлодіодної лампи без ковпака забезпечена наявністю гальванічної розв'язки в блоці керування живленням світлодіодів 2 (на фігурах не показано). Робота пристрою. 2 UA 94821 U 5 10 15 20 25 30 На Фіг. 10 показана функціональна блок-схема роботи блока керування живленням світлодіодів 2. На блок-схемі позначено: - "~220V" - змінна напруга 220 вольтів; - "EMI filter" - фільтр перешкодозахисту EMI filter, забезпечує захист (фільтрацію) від високочастотних перешкод у мережу і в ефір; - "AC/DC" - перетворювач AC/DC, забезпечує перетворення високої напруги змінного струму в напругу постійного струму; - "DC/DC" - перетворювач DC/DC, забезпечує перетворення високої напруги постійного струму в низьку напругу постійного струму живлення ланцюжків світлодіодів; - "VT2, R3, R11, R13" - елементи ланцюга стабілізації струму; - "Rt" - РТС-термістор (терморезистор з позитивним температурним коефіцієнтом опору). Служить датчиком температури; - "Current control" - елементи керування і стабілізації струму в термозалежному ланцюгу; - "Rsense, R4" - елементи регулювання сили живильного струму світлодіодів під впливом датчика температури. При підключенні світлодіодної лампи 19 до джерела живлення змінного струму напругою 220 В через фільтр перешкодозахисту EMI filter, перетворювач AC/DC і перетворювач DC/DC, що входять до ланцюга стабілізації струму 16, на світлодіоди 7 подається номінальний постійний струм при безпечній наднизькій напрузі (до 40 В). Світлодіоди 7 підключені до блока керування живленням світлодіодів 2 ланцюжками (гілками). Охолоджувальна вентиляційна система світлодіодів 7, що включає тепловідвідні радіатори 9, і автоматичне регулювання сили струму, що залежить від температури нагрівання верхньої основи 3 світлодіодної матриці 1, забезпечувана блоком керування живленням світлодіодів 2, що містять термозалежний ланцюг 17, пов'язану із зазначеним датчиком температури 21, виключають перегрів кристалів світлодіодів і забезпечують стабільну роботу світлодіодного модуля й світлодіодної лампи. Запропонований світлодіодний модуль дозволяє збільшити потужність світлового потоку, термін служби світильників на його основі та забезпечити світлодіодній лампі на його основі кут випромінювання 360°, потужність світлового потоку 800…1000 лм, термін служби 50000…75000 год. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 45 50 55 1. Світлодіодний модуль, що містить світлодіодну матрицю та блок керування живленням світлодіодів, який містить ланцюг стабілізації струму, світлодіодна матриця виконана у формі геометричного тіла, утвореного паралельними верхньою і нижньою основами і бічною поверхнею, на верхній основі і на бічній поверхні світлодіодної матриці встановлені світлодіоди, на нижній основі світлодіодної матриці встановлений блок керування живленням світлодіодів, на верхній і нижній основах та на бічній поверхні світлодіодної матриці виконані вентиляційні отвори, який відрізняється тим, що верхня основа і бічна поверхня світлодіодної матриці виконані із двостороннього фольгованого склотекстоліту, кожний світлодіод має тепловідвідний радіатор, виконаний за місцем встановлення відповідного світлодіода у вигляді з'єднаних металізованими отворами двох ділянок фольгованих шарів, що знаходяться з протилежних боків двостороннього фольгованого склотекстоліту, світлодіодний модуль додатково має датчик температури, встановлений усередині світлодіодної матриці на верхній основі, і в ланцюг стабілізації струму блока керування живленням світлодіодів введений термозалежний ланцюг, пов'язаний із зазначеним датчиком температури. 2. Модуль за п. 1, який відрізняється тим, що світлодіодна матриця виконана у формі прямого циліндра, висота якого становить 1,5…2,5 від висоти світлодіода. 3. Модуль за п. 1, який відрізняється тим, що вентиляційні отвори, що знаходяться на верхній основі світлодіодної матриці, розташовані в її центральній частині і по периферії. 4. Модуль за п. 1, який відрізняється тим, що датчик температури розміщений у центральній частині верхньої основи світлодіодної матриці. 5. Модуль за п. 1, який відрізняється тим, що бічна поверхня світлодюдної матриці виконана суцільною або у вигляді смуг, з'єднаних своїми меншими кінцями відповідно з верхньою і нижньою основами світлодіодної матриці, і ширина кожної зі смуг становить 1,5…2,5 від ширини світлодіода. 3 UA 94821 U 4 UA 94821 U 5 UA 94821 U 6 UA 94821 U 7 UA 94821 U Комп’ютерна верстка О.Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 8