Лампа світлодіодна з рідинним і твердотілим тепловідведеннями

Реферат: UA 81376 U UA 81376 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до напівпровідникової світлотехніки. Прототипом корисної моделі є лампа 60A1/CL/E27, фірми General Electric [1] - лампа розжарювання (ЛР) потужністю 60 Вт з робочою напругою 230 В, 50 Гц та світловим потоком 710 лм. Ця лампа має ряд недоліків. Основні з них: низький коефіцієнт корисної дії (ККД = 4-7 %) і світловіддача (15 лм/Вт), невеликий термін служби (в середньому до 1000 годин), відносно велике споживання електроенергії, великі пускові струми, вибухо- і пожеженебезпечність, велика температура джерела світла, нестійкість до механічних дій (легко б'ється) та ін. В основу корисної моделі поставлена задача по створенню такої лампи світлодіодної (ЛСД) з рідинним і твердотілим тепловідведеннями, конструкція якої дозволила б максимально підвищити ККД, світловіддачу, термін служби, зменшити споживання електроенергії при однаковому світловому потоці з прототипом, зменшити пускові струми і температуру джерела світла, підвищити ефективність тепловідведення, поліпшити механічну і вібраційну стійкість та ін. Поставлена задача вирішується тим, що захисний ковпак (розсіювач) виконаний у вигляді півсфери з прозорого полікарбонату, а джерело світла - з світлодіодного модуля (СДМ) великої потужності [2], який розташований на плоскій поверхні корпусу лампи (він же є основним тепловідведенням, яке виконане у вигляді усіченого конуса з поверхневими ребрами, які виконані із теплорозсіювального полімеру композитного (ТРПК)) [3], і з'єднаний з допоміжним тепловідведенням, яке виконане у вигляді голчастих стрижнів із ТРПК, розташованих у трансформаторному (або силіконовому) маслі, а панель захисту пов'язана з СДМ і металевим різьбовим цоколем, який в свою чергу пов'язаний з мережею змінного струму 220 В, 50 Гц. Сумісним з прототипом [1] є металевий різьбовий цоколь. Суть корисної моделі пояснює креслення. На кресленні зображено: загальний вид ЛСД (фіг. 1), розріз ЛСД по А-А (фіг. 2), вид за стрілкою А (фіг. 3), розріз ЛСД по В-В (фіг. 4). Запропонована лампа містить (фіг. 1-4): 1 - захисний ковпак (розсіювач); 2 - світлодіодний модуль Acrich2, 8 Вт, 230 В, 50 Гц; 3 - корпус-тепловідведення основне з ТРПК; 4 - ребра корпусу із ТРПК; 5 - тепловідведення допоміжне стрижневе голчасте з ТРПК; 6 трансформаторне (або силіконове) масло; 7 - пробка для зливу та заливу масла; 8 - панель захисту з самовідновлювальним запобіжником FU і варистором RU; 9 - металевий різьбовий цоколь Е27. Працює ЛСД наступним чином. Напруга змінного струму 220 В прямо подається крізь цоколь і панель захисту на Acrich2, його світлодіоди загоряються яскравим світлом. В ЛСД відсутні шкідливі речовини, робоча температура приблизно дорівнює 50 °С, тиск атмосферний. Габарити лампи можуть бути різноманітними, це залежить від її потужності і відповідно від потужності Acrich2. Наприклад на фіг. 1-4 наведена ЛСД потужністю 8 Вт (її габаритні розміри: Н / // /// / = 105 мм, h = 25 мм, h = 50 мм, h = 30 мм, h - 5 мм, D = 75 мм, D = 55 мм, l = 10 мм) із світловіддачею 80 лм/Вт і світловим потоком 640 лм, що приблизно відповідає лампі розжарювання 60 Вт. Практично при однаковому світловому потоці ЛСД в 6-8 разів має меншу споживану потужність. Термін служби ЛСД приблизно складає 70 тис. годин, вони мають високу надійність, механічну та вібраційну стійкість і т.д. Потужність ЛСД можна збільшити за рахунок високоефективного твердотілого тепловідведення із ТРПК (основного і допоміжного). Основне - це корпус, виконаний у вигляді усіченого конуса, герметично на зовнішній поверхні якого розміщені ребра для збільшення поверхневого теплообміну з атмосферою, а матеріалом їх є ТРПК. Допоміжне - виконане у вигляді голчастих стрижнів із ТРПК і розміщене в середовищі рідинного теплоносія, що дозволяє додатково збільшити одиничну потужність ЛСД, не змінюючи габаритних розмірів. Як рідинний теплоносій використовуються трансформаторне або силіконове масло, які мають відповідно температуру кипіння близько 160 °С та 260 °С, а електрична міцніть - 2,3 МВ/м і 2,6 МВ/м. Всередині лампи максимальна температура може бути не більше 70 °С, що набагато менше температури кипіння. Тому всередині лампи може виникати невеликий тиск. Крім цього, цей тиск може бути знижено за рахунок передбаченого вільного простору з висотою /// h , тобто при нагріванні масло буде розширюватися і заповнювати цей вільний об'єм. Лампа має великий діапазон робочої напруги (60-260 В). Синусоїда струму синхронно змінюється у співвідношенні до синусоїди напруги, що сприяє великому коефіцієнту потужності (0,97-0,99), покращенню електромагнітної сумісності. Перевагою є те, що ЛСД вмикається прямо в мережу змінного струму без проміжних ланок (блоків живлення, драйверів та ін.), це спрощує підключення ЛСД до мережі й її експлуатацію. 1 UA 81376 U 5 10 За рахунок використання матеріалів з ефективним тепловідведенням, наприклад, ТРПК сумісно з маслами - трансформаторним чи силіконовим, ЛСД має - невелику вагу, малі габарити та вартість і її можна виконувати об'ємно складної конфігурації, наприклад, 3D. У конструкції лампи майже відсутні цінні (кольорові) метали, вона екологічно чиста. ЛСД може працювати при зовнішній температурі від -25 °С до +40 °С. Джерела інформації, прийняті до уваги при експертизі: 1. Каталог. Лампы накаливания общего назначения. Фирмы Philips, General Electric, Osram, 2009 г. (прототип). 2. Каталог. Світлодіодний модуль Acrich2. Seoul Semiconductor со., LTD. 148-29, Casan-Dog, Geumchon-Gu, Seoul, 153-801, Korea (http://seoulsemicon.com). 3. А. Криваткин. Теплорассеивающие пластмассы - вызов алюминию / Криваткин А., Сакуненко Ю. // Полупроводниковая светотехника, 2010. - № 1. - С. 54-56. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 Лампа світлодіодна з рідинним і твердотілим тепловідведеннями, що містить захисний ковпак (розсіювач), джерело світла, тепловідведення, панель захисту, металевий різьбовий цоколь, яка відрізняється тим, що захисний ковпак виконаний у вигляді напівсфери з прозорого полікарбонату, а джерело світла - з світлодіодного модуля (СДМ) великої потужності Acrich2, розташованого на плоскій поверхні корпусу лампи (він же є основним тепловідведенням, яке виконано у вигляді усіченого конуса герметично з поверхневими ребрами із теплорозсіювального полімеру композитного (ТРПК)), і з'єднаний з допоміжним тепловідведенням, яке виконане у вигляді голчастих стрижнів із ТРПК, розташованих у трансформаторному (або силіконовому) маслі, а панель захисту пов'язана з СДМ і металевим різьбовим цоколем, який в свою чергу пов'язаний з мережею змінного струму 220 В, 50 Гц. 2 UA 81376 U 3 UA 81376 U 4 UA 81376 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський 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 5