Лампа світлодіодна великої потужності зі збільшеною енергоефективністю

Реферат: Лампа світлодіодна великої потужності зі збільшеною енергоефективністю містить розсіювальний ковпак, виконаний у вигляді півсфери, світлодіодний модуль, корпус, основу, мембрану, захисну плату, металевий різьбовий цоколь, самовідновлювальний запобіжник, варистор, керамічний конденсатор, еластичну прокладку, гвинтовий ніпель. Теплоносієм є прозоре силіконове масло, а індивідуальне тепловідведення Acrich2 виконане у вигляді циліндричного голчастого радіатора. UA 76741 U (12) UA 76741 U UA 76741 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до напівпровідникової світлотехніки і призначена для прямої заміни ламп розжарювання, галогенних і компактних люмінесцентних ламп, а також існуючих світлодіодних ламп, виконаних на основі над'яскравих і потужних світлодіодів та світлодіодних модулів. Може застосовуватись на об'єктах ЖКГ, промисловості, вуличного освітлення та ін. з різноманітними потужностями і конструктивними формами виконання. Відомо кілька типів ламп світлодіодних, виконаних на основі потужних світлодіодів [1, 2, 3]. Найближчий аналог корисної моделі є лампа ЛС-4,4-220-Е27 [3] - лампа світлодіодна потужністю 4,4 Вт з робочою напругою 230 В, 50 Гц та світловим потоком 180 лм. Вона містить ковпак із захисного скла, світлодіодний модуль (СДМ) AW3221 (Acriche), корпус, радіатор, різьбовий металевий цоколь. Ця лампа має ряд недоліків. Основні із них - невелика світлова віддача, 40,9 лм/Вт, невеликий діапазон температур навколишньої середи, -40+40 °C, невеликий ресурс джерела світла за критерієм зменшення світлового потоку на 30 % - не менше 35 тис. годин, низький коефіцієнт потужності ("близько до 1,0"), великі габарити лампи та її вага (0,13 кг), мерехтіння, що позначається на психологічному і фізичному стані людини, матеріал радіатора (алюміній) не дозволяє збільшити потужність лампи при існуючих габаритах. У основу корисної моделі поставлена задача по створенню такої лампи на основі потужного світлодіодного модуля, конструкція якої дозволила б максимально підвищити світловіддачу, збільшити термін служби, зменшити споживану потужність, знизити температуру джерела світла, підвищити коефіцієнт кольоропередачі, збільшити діапазон температур навколишньої середи, покращити коефіцієнт потужності, зменшити мерехтіння, збільшити ефективність тепловідведення, що дозволить при тих же габаритах збільшити потужність світлодіодного джерела світла. Поставлена задача вирішується тим, що розсіювальний ковпак виконаний у вигляді півсфери із прозорого теплорозсіючого полімерного композиту (ТРПК), теплоносієм є прозоре силіконове масло з великою електричною міцністю (15-20 МВ/м) та температурою кипіння +250 °C, світлодіодний модуль (СДМ) прийнятий бездрайверний серії Acrieh2 потужністю 4, 8, 12, 16 Вт прямого включення в мережу змінного струму, корпус виконаний із ТРПК у вигляді циліндра із зовнішніми радіаторними трубками і є одночасно високоефективним тепловідведенням, індивідуальне тепловідведення Acrich2 виконане у вигляді циліндричного голчастого радіатора із ТРПК і кріпиться крізь еластичну прокладку до алюмінієвої підкладки Acrich2, який в свою чергу кріпиться до кільця з ТРПК з отворами для природної конвекції рідинного теплоносія, останній кріпиться до внутрішньої поверхні циліндричного корпуса, основа виконана у вигляді зрізаного конусу із ТРПК, у якому розміщується мембрана із еластичного ТРПК і гвинтовий ніпель для наповнення лампи рідинним теплоносієм, захисна плата складається із самовідновлювального запобіжника, варистора і керамічного конденсатора, яка зв'язана з Acrich2 і металевим різьбовим цоколем, а останній приєднується до мережі змінної напруги 220 В, 50 Гц. Спільним з найближчим аналогом [3] є різьбовий металевий цоколь. На кресленні зображені: лампа світлодіодна великої потужності з підвищеною енергоефективністю (ЛСДВППЕ, далі ЛСД), розріз по А-А (фіг. 1), загальний вигляд ЛСД (фіг. 2), розріз по В-В (фіг. 3), вигляд по А (фіг. 4), загальний вигляд та порядок розташування Acrich2, 8 Вт (поз. 3), монтажного кільця (поз. 4), еластичної прокладки (поз. 5) і радіатора голчатого (поз. 6) (фіг. 5), принципова електрична схема включення Acrich2 в мережу змінного струму (фіг. 6). Запропонована лампа (фіг. 1-6) містить: 1 - розсіювальний ковпак із прозорого ТРПК; 2 прозоре силіконове масло; 3 - світлодіодний модуль Acrich2 [4], 8 Вт, зі світловим потоком 640 лм і світловою віддачею 80 лм/Вт, коефіцієнт потужності складає більш як 0,95, максимальна температура р-n-переходу +125 °C, діапазон робочих температур +30…+100 °C, діапазон температур +40…+120 °C; 4 - кільце із ТРПК [5, 6] для кріплення під 3, 5, 6 з отворами для природної конвекції рідинного теплоносія; 5 - прокладка з еластичного ТРПК; 6 - радіатор голчатий із ТРПК, який складається з 300 голок розміром 5 × 0,2 см, загальна площа складає 2 2 1297 см при 162,125 см /Вт для 8-ми ватного СДМ; 7 - корпус циліндричний із ТРПК розміром 50 × 50 мм; 8 - радіатор трубчатий із ТРПК; 9 - основа усіченого конусу із ТРПК; 10 - отвір з гвинтом (ніпель) для наповнення лампи рідинним теплоносієм; 11 - мембрана еластична з ТРПК; 12 - плата з Fu, Ru і С; 13 - металевий різьбовий цоколь Е27; 14 - провідники струму L і N; 15 - світлодіод 0,4 Вт; 16 - інтегральна мікросхема живлення; 17 - отвір для підведення живлення; 18 - запобіжник Fu (резистор 220 Ом) самовідновлювальний; 19 - варистор Ru; 20 отвори для кріплення Acrich2; 21 - отвори для циркуляції рідинного теплоносія; 22 - керамічний конденсатор 10 пФ, 630 В. 1 UA 76741 U 5 10 15 20 25 30 35 Працює ЛСД наступним чином. Напруга 220 В, 50 Гц подається крізь цоколь на СДМ (Acrich2), який працює без додаткових пускових пристроїв (драйверів). Світлодіоди загоряються від величини поданої напруги. Наприклад, при напрузі 60-80 В працюють 6 СД, а при 100-120 В вже 12 СД, і т.д. При 200-260 В працюють всі світлодіоди Acrich2. Керування світлодіодами відбувається автоматично за допомогою інтегральної мікросхеми за певною програмою, тобто при включенні СД зміна струму відбувається синхронно відносно напруги мережі. Тому представлена схема має підвищену енергетичну ефективність (понад 90 %), що дозволяє значно економити електроенергію, та збільшити термін дії ламп, виконаних на основі Acrich2. Крім того, ефективність ЛСД збільшується ще за рахунок високотеплопровідних матеріалів. Наприклад, усі деталі за винятком цоколя, виконані із теплопровідного полімеру, що дозволяє збільшити тепловіддачу в атмосферу, а застосування силіконового масла, як теплоносія, дозволить краще відводити тепло від частин СД, що нагріваються, при цьому можна збільшити потужність джерела світла при тих же габаритах лампи. Габарити модуля ЛСД можуть бути різноманітними, це залежить від її потужності і також від кількості СД. Наприклад, на фіг. 1-6 зображена лампа потужністю 8 Вт з одним потужним модулем Acrich2, який відповідає лампі розжарення (ЛР) 75 Вт з однаковим світловим потоком, при цьому її габарити залишаються такими ж. Також такі лампи можна встановлювати в світильники, у яких застосовувалися ЛР. Габаритні розміри ЛСД: Н=110 мм, D=66 мм, h=5 мм, d=50 мм. ЛСД більш економічні, ніж ЛР, їх потужність менша в 7-10 разів при однаковому світловому потоці, термін служби 50-70 тис. годин, вони мають великий діапазон робочої напруги (60-260 В). У них відсутній драйвер, вони вмикаються прямо в мережу крізь мікроконтролер, який керує кожним СД. Джерела інформації: при експертизі: 1. Пат. № 57432. Україна, МПК (2011.01), F21L 4/00. Лампа на основі потужних світлодіодів. / Носанов М.І., Романова T.I. та ін. Заявники та патентовласники Носанов М.І., Романова T.I. №u2010 10041; заявл. 13.08.2010 р.; опубл. 25.02.2011 р. Бюл. №4. 2. Пат. №57435. Україна, МПК (2011.01), Н01К 5/00. Лампа на основі потужного світлодіодного модуля. / Носанов М.І., Говоров ПП. , Романова T.I. Заявник та патентовласник Носанов M.I. № u2010 10041; заявл. 13.08.2010 р.; опубл. 25.02.2011 р. Бюл. № 4. 3. Лампа светодиодная ЛС-4,4-220-Е27. ООО Atilos. Украина (www.atilos.com.ua) (прототип). 4. Л. Бауэр. Светодиодные модули Acrich2, облегчающие жизнь светотехника / Бауэр Л., Королев Г. // Полупроводниковая светотехника, 2012. - № 2. - С. 22-24. 5. А. Криваткин. Теплорассеивающие пластмассы - вызов алюминию / Криваткин Α., Сакуненко Ю. // Полупроводниковая светотехника, 2010. - № 1. - С. 54-56. 6. А. Криваткин. Применение теплорассеивающих пластмасс для охлаждения LED кристаллов / Криваткин Α., Сакуненко Ю. // Современная светотехника, 2010. - № 4. - С. 51-55. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 50 55 Лампа світлодіодна великої потужності зі збільшеною енергоефективністю, що містить розсіювальний ковпак, теплоносій, світлодіодний модуль, корпус, індивідуальне тепловідведення, основу, мембрану, захисну плату і металевий різьбовий цоколь, яка відрізняється тим, що розсіювальний ковпак виконаний у вигляді півсфери з прозорого теплорозсіючого полімерного композиту (ТПРК), теплоносієм є прозоре силіконове масло з великою електричною міцністю (15-20 МВ/м), світлодіодний модуль прийнятий бездрайверний серії Acrich2 потужністю 4, 8, 12, 16 Вт прямого підключення в мережу змінного струму, корпус виконаний із ТПРК у вигляді циліндра з радіаторними трубками і є одночасно високоефективним тепловідведенням, індивідуальне тепловідведення Acrich2 виконане у вигляді циліндричного голчастого радіатора із ТПРК і кріпиться крізь еластичну прокладку з ТПРК до алюмінієвої основи Acrich2, який в свою чергу кріпиться до основи, виконаної у вигляді зрізаного конусу із ТРПК, у якому розміщуються: мембрана із еластичного ТРПК і гвинтовий ніпель, захисна плата, яка складається з самовідновлювального запобіжника, варистора і керамічного конденсатора, яка пов'язана з Acrich2 і металевим різьбовим цоколем, а останній під'єднується до мережі змінного струму 220 В, 50 Гц. 2 UA 76741 U 3 UA 76741 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 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 4