Компоновка для герметизации и термической аккомодации в led-устройствах

Световой прибор на светодиодах (LED) включает в себя монтажную плату, LED-устройство на ней с первичной линзой и элемент вторичной линзы, расположенный поверх и, по меньшей мере, частично упирающийся в первичную линзу. Элемент вторичной линзы включает в себя часть линзы и фланец вокруг нее, и является подвижным в ответ на примыкание линз вследствие теплового расширения первичной линзы во время работы. Также прибор содержит крышку, имеющую отверстие, выровненное со световым путем, и закрепляющую элемент вторичной линзы поверх LED-устройства и эластичный элемент прокладки между крышкой и фланцем. Крышка прижимает эластичный элемент прокладки и фланец элемента вторичной линзы к монтажной плате. Эластичный элемент прокладки допускает перемещение элемента вторичной линзы, вызванное тепловым расширением первичной линзы во время работы. Технический результат - сохранение стабильности работы прибора. 4 н. и 16 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Область техники изобретения

Изобретение относится, в общем, к области LED-систем освещения, а более конкретно оно касается компоновок монтажа, которые необходимы, чтобы приспосабливать перемещение LED-линзы(з) и обеспечивать устойчивое к атмосферным влияниям уплотнение.

Уровень техники изобретения

В области освещения было разработано множество различных типов источников света. В последнее время LED-источники света, подразумевающие мульти-LED-матрицы, каждая с большим числом LED-сборок, были разработаны в качестве средства, привносящего многие преимущества LED-освещения - эффективность и большой срок службы - в область техники общего освещения. В частности, такие осветительные LED-устройства были разработаны для использования в наружном окружении, в том числе, например, освещение стоянок автомобилей, шоссе, торговых залов и других больших площадей.

LED-устройства предшествующего уровня техники имеют определенные недостатки и неудобства, к которым адресовано это изобретение. В частности, существует необходимость в улучшенной сборке для работы LED-светильника, имеющего одну линзу, расположенную над другой. Значительные уровни теплового излучения в таких продуктах могут вызывать конкретные проблемы монтажа линзы над линзой и стабильности. Одной потенциальной проблемой является то, что изменения температуры могут вызывать тепловое расширение и связанные с регулировкой проблемы.

Защита от различных факторов окружающей среды также представляется трудной проблемой для LED-продуктов общего освещения, которые обязательно используют большое число LED - иногда множество LED-модулей, где каждый модуль имеет в себе множество LED-сборок.

Существует необходимость в усовершенствованных осветительных LED-устройствах, которые могут лучше удовлетворять требованиям к осветительным устройствам общего освещения.

Цели изобретения

Целью этого изобретения является предоставление LED-устройства, которое преодолевает определенные проблемы и недостатки предыдущего уровня техники, в том числе упомянутые выше.

Другой целью изобретения является предоставление улучшенного LED-устройства с улучшенной компоновкой для работы LED-индикатора, имеющего одну линзу, расположенную над другой.

Еще одной целью изобретения является предоставление улучшенного LED-устройства, защищенного от различных факторов окружающей среды.

Эти и другие цели изобретения будут понятны из последующих описаний и чертежей.

Сущность изобретения

Это изобретение является улучшением в LED-устройстве типа, включающего в себя монтажную плату, LED-сборку на ней с первичной линзой и элементом вторичной линзы поверх первичной линзы, устанавливающим световой путь между ними. Улучшенное устройство этого изобретения включает в себя эластичный элемент напротив вторичной линзы в положении, отличном от светового пути, эластичный элемент упруго ограничивает вторичную линзу и согласовывает движение вторичной линзы, вызванное тепловым расширением первичной линзы во время работы.

В определенных предпочтительных вариантах осуществления LED-устройство включает в себя крышку, имеющую отверстие, выровненное со световым путем, крышка прикрепляет элемент вторичной линзы поверх LED-сборки.

В наиболее предпочтительных вариантах осуществления этого изобретения эластичным элементом является прокладка, расположенная между крышкой и монтажной платой, прокладка обеспечивает устойчивое к атмосферным влияниям уплотнение вокруг LED-сборки. Самым предпочтительным является то, что прокладка выполнена из силикона. Наиболее предпочтительным является силикон с закрытыми порами. Однако некоторые другие подходящие эластичные пористые и непористые материалы также могут быть использованы.

Предпочтительным является то, что элемент вторичной линзы включает в себя часть линзы и фланец вокруг нее, а прокладка включает в себя внутреннюю поверхность, чья лицевая сторона упруго примыкает к фланцу. Прокладка предпочтительно имеет апертурное отверстие, выровненное со световым путем. Апертурное отверстие задано по размеру так, чтобы принимать часть линзы элемента вторичной линзы.

В наиболее предпочтительных вариантах осуществления крышка прижимает прокладку и фланец элемента вторичной линзы к монтажной плате. Прокладка находится предпочтительно между крышкой и фланцем элемента вторичной линзы. Также предпочтительным является то, что фланец элемента вторичной линзы должен быть напротив монтажной платы.

В некоторых наиболее предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения LED-устройство включает в себя множество разнесенных LED-сборок, которые находятся на монтажной плате, каждая LED-сборка имеет первичную линзу и множество элементов вторичных линз, каждый из которых расположен над одной первичной линзой, задавая световой путь между ними, и эластичный элемент включает в себя множество апертурных отверстий в нем, каждое из которых выровнено с соответствующим световым путем, эластичный элемент обеспечивает устойчивое к атмосферным влияниям уплотнение вокруг каждой из LED-сборок.

В таких предпочтительных вариантах осуществления прокладка расположена между вторичными линзами и крышкой. Каждая вторичная линза предпочтительно включает в себя часть линзы и фланец вокруг нее, и апертурное отверстие каждой прокладки задается по размеру, чтобы принимать часть линзы соответствующей вторичной линзы.

Наиболее предпочтительным является то, что прокладка является единым элементом.

Термин "LED-сборка", когда используется в данном документе, означает сборку, включающую в себя основание, по меньшей мере, один LED (иногда называемый "кристаллом") на основании, и первичную линзу поверх кристалла. Одна или более, типично несколько, LED-сборок размещены на монтажной плате в форме, которая упоминается как "LED-модуль". Один или более LED-модулей используются в качестве источника света для различных инновационных осветительных устройств.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 является покомпонентным видом в перспективе осветительного LED-устройства.

Фиг.2 является видом в перспективе осветительного LED-устройства на фиг.1.

Фиг.3 является видом в разрезе, взятом по линиям 3-3 на фиг.2.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления

Фиг.1-3 иллюстрируют LED-устройство 10, которое включает в себя монтажную плату 12, LED-сборку 14 на ней с первичной линзой 16 и элементом 20 вторичной линзы над первичной линзой 16, устанавливающим световой путь 32 между ними. Монтажная плата 12 соединена с теплоотводом 18, как показано на фиг.1. Одна или более, предпочтительно несколько, LED-сборок 14 размещаются на монтажной плате 12, чтобы сформировать то, что называется LED-модулем 42, как иллюстрировано на фиг.1. Один или более LED-модулей 42 используются в качестве источника света в различных инновационных осветительных устройствах. Улучшенное LED-устройство включает в себя эластичный элемент 22 напротив элемента 20 вторичной линзы в положении, отличном от светового пути 32, эластичный элемент 22 упруго ограничивает элемент 20 вторичной линзы и согласовывает перемещение 20 вторичной линзы, вызванное тепловым расширением первичной линзы 16 во время работы.

Как показано на фиг.1, эластичный элемент 22, в форме слоя прокладки, расположен поверх монтажной платы 12 и LED-сборки 14. Прокладка 22 имеет множество апертурных отверстий 34 в прокладке. Множество элементов 20 вторичных линз расположены над первичными линзами 16. Предпочтительно эластичный элемент 22 выполнен из силикона с закрытыми порами, который является мягким, сплошным силиконом, который не является пористым. Эластичный элемент 22 может также быть выполнен из любого непористого материала, который может быть специально изготовлен для использования в качестве прокладки.

Вторичная линза 20 включает в себя часть 36 линзы, которая, по существу, является прозрачной, и часть фланца 38 вокруг нее. Части 36 линз примыкают к части 38 фланца, как иллюстрировано на фиг.1. Часть 38 фланца является плоской и имеет внешнюю и внутреннюю поверхности. Эластичный элемент 22 включает в себя внутреннюю поверхность 44, которая обращена лицевой стороной и упруго примыкает к фланцу 38.

Вторичная линза 20, как иллюстрировано на фиг.1 и 2, находится в непосредственной близости к первичной линзе 16 и, по меньшей мере, частично упирается в первичную линзу 16. Предпочтительно, отдельные и дискретные элементы 20 вторичных линз предусмотрены над каждой LED-сборкой 14 и первичной линзой 16, как видно на фиг.2. Однако специалисты в области техники поймут, что множество вторичных линз 20 могут быть сформированы вместе как единая часть.

Фиг.1 и 2 иллюстрируют то, что крышка 26 закрепляет эластичный элемент 22 относительно вторичной линзы 20, первичной линзы 16 и LED-сборки 14. Крышка 26 имеет отверстие 28, выровненное со световым путем 32, как показано на фиг.1 и 2. Эластичный элемент 22 помещен посередине между крышкой 26 и фланцем 38 вторичной линзы 20, заставляя внешнюю поверхность части 38 фланца упираться в обращенную лицевой стороной внутреннюю поверхность 44 эластичного элемента 22. Это действие формирует многослойную структуру, в которой крышка 26 подгоняет эластичный элемент 22 в направлении против фланцевой части 38, как иллюстрировано на фиг.2.

Тепловое расширение первичной линзы 16 дает в результате прилегание линз и смещение вторичной линзы 20. Эластичный элемент 22 допускает смещение, в то же время удерживая вторичную линзу 20 на месте над первичной линзой 16.

В определенных вариантах осуществления защитный элемент 24, в форме слоя, помещается поверх слоя 22 эластичного элемента, как иллюстрировано на фиг.1.

Еще один вариант осуществления LED-устройства 10 включает в себя металлический слой 30, предпочтительно из алюминия. Слой 30 помещается предпочтительно непосредственно поверх LED-сборок и включает в себя множество отверстий, каждое из которых задается по размеру так, чтобы принимать первичную линзу 16. Слой 30 помещен посередине между монтажной платой 12 и вторичной линзой 20, как видно на фиг.1.

LED-устройство 10 может включать в себя только одну LED-сборку 14 на монтажной плате 12 с первичной линзой 16, соответствующий элемент 20 вторичной линзы и слой 22 эластичного элемента напротив элемента 20 вторичной линзы.

В некоторых формах таких наиболее предпочтительных вариантов осуществления с множеством LED-сборок на монтажной плате предпочтительно использовать огнестойкую плату 4 класса ("FR4"), сформированную из слоя проводника и слоев изолятора. Слой проводника может быть выполнен из любого подходящего проводящего материала, предпочтительно меди или алюминия. Наиболее предпочтительно, чтобы такая монтажная плата включала в себя, для каждой LED-сборки на ней, множество каналов ("тепловые межслойные переходы"), проходящих через монтажную плату в позициях под сборкой, такие каналы имеют в этом месте проводящий материал и/или отверстие, чтобы способствовать передаче тепла через плату. Тепловые межслойные переходы обеспечивают изолированный тепловой путь для каждой LED-сборки.

В формах настоящего изобретения, использующих монтажную плату типа FR4 с тепловыми межслойными переходами, наиболее предпочтительно, чтобы каждая LED-сборка конструировалась так, чтобы иметь свой катодный вывод электрически нейтральным от теплового пути, таким образом избегая дефицита LED-сборок на плате.

Широкое множество материалов доступны для различных частей, обсужденных и иллюстрированных в данном документе. В то время как принципы этого устройства были описаны в связи с конкретными вариантами осуществления, должно быть ясно понятно, что эти описания сделаны только в качестве примера и не предназначены, чтобы ограничивать рамки изобретения.

1. LED-прибор, включающий в себя монтажную плату, LED-устройство на ней с первичной линзой, определяющей ось излучения света, и элемент вторичной линзы, расположенный поверх и, по меньшей мере, частично упирающийся в первичную линзу и устанавливающий световой путь между ними, причем элемент вторичной линзы включает в себя часть линзы и фланец вокруг нее, прибор также содержит
крышку, имеющую отверстие, выровненное со световым путем, и закрепляющую элемент вторичной линзы поверх LED-устройства, причем элемент вторичной линзы является подвижным в ответ на примыкание линз вследствие теплового расширения первичной линзы во время работы; и
эластичный элемент прокладки между крышкой и фланцем, причем крышка прижимает эластичный элемент прокладки и фланец элемента вторичной линзы к монтажной плате, а эластичный элемент прокладки допускает перемещение элемента вторичной линзы, вызванное тепловым расширением первичной линзы во время работы, для сохранения стабильности LED-прибора.

2. LED-прибор по п.1, в котором
эластичный элемент прокладки обеспечивает устойчивое к атмосферным влияниям уплотнение вокруг LED-устройства, в то же время согласовывая перемещение элемента вторичной линзы.

3. LED-прибор по и.2, в котором эластичный элемент прокладки выполнен из силикона.

4. LED-прибор по п.2, в котором
эластичный элемент прокладки включает в себя внутреннюю поверхность, которая обращена лицевой стороной и упруго примыкает к фланцу.

5. LED-прибор по п.4, в котором эластичный элемент прокладки имеет апертурное отверстие, выровненное со световым путем, при этом апертурное отверстие эластичного элемента прокладки задано по размеру так, чтобы принимать часть линзы.

6. LED-прибор, включающий в себя (а) монтажную плату, (b) множество разнесенных LED-устройств на ней, причем каждое LED-устройство имеет первичную линзу, определяющую ось излучения света, и (с) множество элементов вторичных линз, каждый из которых расположен поверх и, по меньшей мере, частично упирается в соответствующую первичную линзу и устанавливает световой путь между ними, каждый элемент вторичной линзы включает в себя часть линзы и фланец вокруг нее, прибор также содержит
крышку, имеющую отверстия, выровненные с соответствующим световым путем, и закрепляющую каждый элемент вторичной линзы поверх соответствующего LED-устройства, причем элементы вторичной линзы являются подвижными в ответ на примыкание линз вследствие теплового расширения первичной линзы во время работы; и
эластичный элемент прокладки между крышкой и фланцами, причем крышка прижимает эластичный элемент прокладки и фланец каждого элемента вторичной линзы к монтажной плате, а эластичный элемент прокладки допускает перемещение элемента вторичной линзы, вызванное тепловым расширением первичных линз, для сохранения стабильности LED-прибора.

7. LED-прибор по п.6, в котором элементы вторичных линз являются отдельными и дискретными элементами вторичных линз, каждый из которых предусмотрен поверх соответствующей одной из первичных линз.

8. LED-прибор по п.6, в котором
эластичный элемент прокладки обеспечивает устойчивое к атмосферным влияниям уплотнение вокруг каждого из LED-устройств, в то же время приспосабливая перемещение элементов вторичных линз.

9. LED-прибор по п.8, в котором эластичный элемент прокладки является единым элементом.

10. LED-прибор по п.9, в котором
эластичный элемент прокладки имеет апертурное отверстие с размером для приема части линзы соответствующего элемента вторичной линзы.

11. LED-прибор, включающий в себя монтажную плату, LED-устройство на ней, определяющее ось излучения света, и элемент линзы, расположенный поверх LED-устройства и устанавливающий световой путь между ними, причем элемент линзы включает в себя часть линзы и фланец вокруг нее, прибор также содержит
крышку, имеющую отверстие, выровненное со световым путем, и закрепляющую элемент линзы поверх LED-устройства, причем элемент линзы является подвижным в ответ на тепловое расширение LED-устройства во время работы; и
эластичный элемент прокладки между крышкой и фланцем, причем крышка прижимает эластичный элемент прокладки и фланец элемента линзы к монтажной плате, а эластичный элемент прокладки допускает перемещение элемента линзы, вызванное тепловым расширением во время работы.

12. LED-прибор по п.11, в котором
эластичный элемент прокладки обеспечивает устойчивое к атмосферным влияниям уплотнение вокруг LED-устройства, в то же время приспосабливая перемещение элемента линзы.

13. LED-прибор по Н.12, в котором эластичный элемент прокладки выполнен из силикона.

14. LED-прибор по п.12, в котором
эластичный элемент прокладки включает в себя внутреннюю поверхность, которая обращена лицевой стороной и упруго примыкает к фланцу.

15. LED-прибор по п.14, в котором эластичный элемент прокладки имеет апертурное отверстие, выровненное со световым путем, причем апертурное отверстие эластичного элемента прокладки задано по размеру так, чтобы принимать часть линзы.

16. LED-прибор, включающий в себя монтажную плату, множество разнесенных LED-устройств на ней, каждое определяет ось излучения света, и множество элементов линз, каждый из которых расположен поверх соответствующего LED-устройства и устанавливает световой путь между ними, причем каждый элемент линзы включает в себя часть линзы и фланец вокруг нее, прибор также содержит
крышку, имеющую отверстие, выровненное с соответствующим световым путем, и закрепляющую каждый элемент линзы поверх соответствующего LED-устройства, причем элементы линзы являются подвижными в ответ на тепловое расширение LED-устройства во время работы; и
эластичный элемент прокладки между крышкой и фланцами, причем крышка прижимает эластичный элемент прокладки и фланец каждого элемента линзы к монтажной плате, а эластичный элемент прокладки допускает перемещение элемента линзы для сохранения стабильности LED-прибора.

17. LED-прибор по п.16, в котором элементы линз являются отдельными и дискретными элементами линз, каждый из которых предусмотрен поверх соответствующего одного из LED-устройств.

18. LED-прибор по п.16, в котором эластичный элемент прокладки обеспечивает устойчивое к атмосферным влияниям уплотнение вокруг каждого из LED-устройств, в то же время приспосабливая перемещение элементов линз.

19. LED-прибор по п.18, в котором эластичный элемент прокладки имеет апертурное отверстие размером для приема части линзы соответствующего элемента линзы.

20. LED-прибор по и. 18, в котором эластичный элемент прокладки является единым элементом.