Светодиодная лампа
Владельцы патента RU 2530426:
Общество с ограниченной ответственностью "ДиС ПЛЮС" (RU)
Светодиодная лампа относится к светотехнике, в частности к источникам общего освещения. Техническим результатом является повышение комфортности освещения, улучшение равномерности яркости светоизлучающей поверхности. Содержит светорассеивающую оболочку из оптически прозрачного материала; полый радиатор в виде кольца; вогнутый отражатель, снабженный диффузно-отражающей непрерывной поверхностью и размещенный в полости радиатора; светодиоды, генерирующие световой поток, направленный к оси лампы, и закрепленные на внутренней поверхности радиатора с возможностью облучения упомянутой поверхности отражателя; средство формирования светового потока, установленное между отражателем и светорассеивающей оболочкой. 15 з.п. ф-лы, 3 ил.
Область техники
Изобретение относится к светотехнике и может быть использовано при изготовлении светотехнического оборудования для общего наружного и внутреннего освещения.
Уровень техники
Светодиоды являются эффективным источником света, обладают низким потреблением электроэнергии и большим сроком службы. Светодиоды имеют высокую яркость при малых угловых размерах. Использование светодиодов в качестве источников света без специальных мер защиты от световых бликов приводит к значительным зрительным нагрузкам, вызывающим ощущение дискомфорта и подсознательное желание покинуть помещение с такими осветительными устройствами.
Во многих странах введен специальный показатель ослепленности, нормирующий допустимую степень воздействия на зрение человека ярких источников света. Наиболее часто эта проблема решается путем рассеяния светового потока от источника излучения с помощью различных средств, чаще всего сочетающих в себе как защитно-декоративные функции, так и функции рассевания света. Другим путем решения указанной проблемы является распределение первичного излучения по обширной поверхности, яркость которой не будет вызывать дискомфорта и будет достаточной для создания нормируемого уровня освещенности.
С другой стороны, процесс преобразования светодиодами электрической энергии в световое излучение сопровождается выделением тепла. При этом стабильность яркости светодиодов заметно зависит от температуры кристалла светодиода. При повышении температуры квантовая эффективность кристалла уменьшается. Проблема создания термодинамического равновесия становится тем острее, чем более мощный световой поток необходимо получить для создания нормируемой освещенности. Особенно актуальной эта проблема становится при использовании светодиодов в лампах, предназначенных для создания общего освещения.
Известна светодиодная лампа, содержащая светорассеивающую оболочку, закрепленную на корпусе лампы; полый световод, поверхность которого образована коническими светоотражающими элементами и размещенный внутри светорассеивающей оболочки, а светодиод установлен у торца световода (заявка KR 20100009220, МПК F21V 5/00, опубликована 27.01.2010).
Недостатком известного устройства является то, что у торцевой поверхности полого световода реально возможно разместить только один мощный светодиод, который не сможет обеспечить создание светового потока, достаточного для использования лампы в качестве средства общего освещения.
Известна светодиодная лампа, содержащая светорассеивающую оболочку; корпус, снабженный средствами охлаждения; куполообразный светоотражающий элемент, установленный внутри светорассеивающей оболочки. При этом светодиоды у известной лампы размещены так, что общий излучаемый лампой световой поток образуется путем суммирования прямого излучения светодиодов и излучения, отраженного от выпуклой поверхности светоотражающего элемента; электронный преобразователь, размещенный в полости корпуса; средства соединения с цепью электрического питания, например, в виде резьбового цоколя (патент US 7600882, МПК F21V 9/16, опубликован 13.10.2009).
Известна также светодиодная лампа, содержащая светорассеивающую оболочку, закрепленную на корпусе, снабженном поверхностными средствами охлаждения; светоотражающий элемент, светоотражающая поверхность которого выполнена вогнутой; светодиоды, размещенные вокруг светоотражающего элемента так, что общий излучаемый лампой световой поток образуется путем суммирования прямого излучения светодиодов и излучения, отраженного от вогнутой поверхности светоотражающего элемента; электронный преобразователь, размещенный в полости корпуса, и средства соединения с цепью электрического питания, например, в виде резьбового цоколя (патент CN 201354962, МПК F21S 2/00, опубликован 02.12.2009).
Два последних аналога имеют общий недостаток, заключающийся в том, что часть светового потока светодиодов напрямую излучается сквозь светорассеивающую оболочку, создавая неравномерную яркость светоизлучающей поверхности светорассеивающей оболочки.
Техническим результатом изобретения является повышение комфортности освещения, улучшение равномерности яркости светоизлучающей поверхности и поддержание рабочей температуры светодиодов.
Раскрытие сущности изобретения
Изобретение характеризуется следующей совокупностью существенных признаков.
Светодиодная лампа, содержащая светорассеивающую оболочку из оптически прозрачного материала; полый радиатор в виде кольца; вогнутый отражатель, снабженный диффузно-отражающей непрерывной поверхностью и размещенный в полости радиатора; светодиоды, генерирующие световой поток, направленный к оси лампы и закрепленные на внутренней поверхности радиатора с возможностью облучения упомянутой поверхности отражателя; средство формирования светового потока, установленное между отражателем и светорассеивающей оболочкой; электронный преобразователь; средства электрического соединения с цепью электропитания.
Требование непрерывности диффузно-отражающей поверхности отражателя обусловлено необходимостью формирования равномерного светового потока и связано с идеей создания рассеянного однородного отраженного светового излучения лампы.
Аналогичными соображениями продиктовано размещение отражателя и светодиодов в полости радиатора, позволяющее выровнять яркость светоизлучающей поверхности светорассеивающего элемента.
В качестве дополняющих и развивающих признаков устройства необходимо указать следующие:
- поверхность отражателя может быть покрыта частицами люминофора одного типа или смесью люминофоров, создающих излучение разных длин волн. В состав покрытия могут быть включены люминофоры с длительным временем послесвечения, позволяющие использовать светодиодную лампу в качестве средства эвакуционно-аварийного освещения;
- средство формирования светового потока светодиодов может быть выполнено в виде корректирующей линзы, или в виде экрана, установленного между светодиодом и светорассеивающей оболочкой с возможностью отражения части излучения на поверхность отражателя. Основными функциями всех воплощений средства формирования светового потока являются: максимальное использование излучения светодиодов и препятствование прямому облучению светодиодами внутренней поверхности светорассеивающей оболочки;
- поверхность экрана может быть выполнена плоской или немного изогнутой формы, а выбор шероховатости отражающей поверхности экрана может быть осуществлен в широком интервале значений: от зеркальной до диффузно-рассеивающей, в зависимости от желаемого характера результирующего светового потока;
- в качестве источников света могут быть использованы светодиоды, генерирующие световой поток, включающий излучение в синей и/или ультрафиолетовой области спектра, или светодиоды, создающие световой поток белого цвета, преимущественно, холодных оттенков, имеющих избыток синего излучения;
- светорассеивающая оболочка может включать дисперсию диффузно-отражающих частиц и/или частиц люминофора, снижающих показатель ослепленности. Светорассеивающая оболочка может быть выполнена из материала с диффузионным коэффициентом пропускания. В случае использования холодных белых светодиодов управление цветностью результирующего светового потока потребует меньшего количества люминофора как на отражателе, так и в светорассеивающей оболочке;
- форма светорассеивающей оболочки может быть образована произвольно соединенными поверхностями, например плоскостями или поверхностями вращения, комбинирую которые возможно управлять распределением светового потока светодиодной лампы;
- часть внутренней поверхности радиатора, сопряженная со средством соединения с цепью электропитания радиатора образована цилиндрической поверхностью с n-угольной направляющей, где n выбрано из выражения: 3≤n<∞.
Перечень графических материалов
Изобретение иллюстрируется следующими графическими материалами:
на фиг.1 показана схема хода лучей в светодиодной лампе;
на фиг.2 показана схема светодиодной лампы, средство формирования светового потока которого выполнено в виде кольцевого экрана;
на фиг.3 показан вид сверху лампы, изображенной на фиг.2 - со снятой светорассеивающей оболочкой.
Светодиодная лампа содержит светорассеивающую оболочку 1 из оптически прозрачного материала; полый радиатор 2; вогнутый отражатель 3, снабженный диффузно-отражающей непрерывной поверхностью и размещенный в полости радиатора 2; светодиоды 4, генерирующие световой поток, направленный к оси лампы, и закрепленные на внутреннему периметру поверхности радиатора 2; средство 5 формирования светового потока, выполненное в виде кольцевого экрана, установленное между отражателем 3 и светорассеивающей оболочкой 1; электронный преобразователь 6, размещенный в полости радиатора 2; средство 7 электрического соединения с цепью электропитания.
Внутренняя поверхность цилиндрической части 8 радиатора 2, сопряженной со средством 7 соединения с цепью элетропитания радиатора 2, содержит внутренние продольные ребра 9, которые, кроме выполнения функции теплоотвода, являются также направляющими и фиксирующими средствами для платы электронного преобразователя 6.
Выполнение средства 5 формирования светового потока светодиодов в виде корректирующей линзы не проиллюстрировано, поскольку из выполняемой этим элементом функции с очевидностью следует форма его выполнения.
Второй вариант воплощения средства формирования светового потока светодиодов, выполненный в виде экрана 5, установленного между рядом светодиодов 4 и светорассеивающей оболочкой 1, проиллюстрирован на фиг.2 и фиг.3.
Внешняя поверхность радиатора снабжена ребрами охлаждения 10, выбор величины поверхности и формы которых зависит от количества выделяемого светодиодами 4 тепла.
Возможность промышленного применения
Приведенные в описании варианты комбинаций элементов осветительного устройства не являются исчерпывающими. Они могут быть изменены для реализации конкретных целей освещения. Элементы конструкции осветительного устройства имеют простые формы, которые могут быть изготовлены с использованием известных средств, имеющих автоматизированное управление.
1. Светодиодная лампа, содержащая светорассеивающую оболочку из оптически прозрачного материала; полый радиатор в виде кольца; вогнутый отражатель, снабженный диффузно-отражающей непрерывной поверхностью и размещенный в полости радиатора; светодиоды, генерирующие световой поток, направленный к оси лампы и закрепленные на внутренней поверхности радиатора с возможностью облучения упомянутой поверхности отражателя; средство формирования светового потока, установленное между отражателем и светорассеивающей оболочкой; электронный преобразователь, размещенный в полости радиатора; средства электрического соединения с цепью электропитания.
2. Светодиодная лампа по п.1, отличающаяся тем, что полость радиатора образована цилиндрической поверхностью с n-угольной направляющей, где n выбрано из выражения: 3≤n≤∞.
3. Светодиодная лампа по п.1, отличающаяся тем, что средство формирования светового потока светодиодов выполнено в виде корректирующей линзы.
4. Светодиодная лампа по п.1, отличающаяся тем, что средство формирования светового потока светодиодов выполнено в виде экрана, установленного между светодиодом и светорассеивающей оболочкой с возможностью отражения части излучения на поверхность отражателя.
5. Светодиодная лампа по п.1, отличающаяся тем, что использованы светодиоды, генерирующие световой поток в синей и/или ультрафиолетовой области спектра.
6. Светодиодная лампа по п.5, отличающаяся тем, что использованы светодиоды, создающие световой поток белого цвета.
7. Светодиодная лампа по п.1, отличающаяся тем, что корпус радиатора имеет развитую внешнюю и/или внутреннюю поверхность.
8. Светодиодная лампа по пункту 7 формулы, отличающаяся тем, что внешняя и/или внутренняя поверхности корпуса имеет продольные ребра.
9. Светодиодная лампа по п.1, отличающаяся тем, что светорассеивающая оболочка включает дисперсию диффузно-отражающих частиц.
10. Светодиодная лампа по п.1, отличающаяся тем, что светорассеивающая оболочка включает частицы люминофора.
11. Светодиодная лампа по п.1, отличающаяся тем, что отражатель снабжен частицами люминофора.
12. Светодиодная лампа по п.1, отличающаяся тем, что форма светорассеивающей оболочки образована произвольно соединенными поверхностями.
13. Светодиодная лампа по п.12, отличающаяся тем, что форма светорассеивающей оболочки образована плоскостями.
14. Светодиодная лампа по п.12, отличающаяся тем, что форма светорассеивающей оболочки образована поверхностями вращения.
15. Светодиодная лампа по п.1, отличающаяся тем, что средство электрического соединения с сетью электропитания выполнено в виде резьбового цоколя.
16. Светодиодная лампа по п.1, отличающаяся тем, что поверхность экрана выполнена зеркальной.
