Способ изготовления светодиодной лампы

Способ изготовления светодиодной лампы относится к области светотехники, а именно к технологии изготовления светодиодных ламп бытового и промышленного назначения. Техническим результатом заявленного решения является сокращения трудоемкости изготовления, повышение световой эффективности ламп, вследствие увеличения теплоотвода от светодиодов, обеспечение необходимого уровня электробезопасности, сокращение количества конструкционных и крепежных элементов, используемых в процессе изготовления лампы. Способ изготовления светодиодной лампы включает изготовление узлов и элементов лампы, в том числе платы со светодиодами, источника питания светодиодов, цоколя и светового рассеивателя; изготовление литьевой формы теплообменного элемента; размещение в литьевой форме, по меньшей мере, платы со светодиодами; заливку литьевой формы рассчитанным количеством электроизолирующего материала, находящегося в жидкой фазе и имеющего коэффициент теплопроводности не менее 0,2 Вт/м⋅K для формирования теплообменного элемента, и его выдержку до отверждения. 3 з.п. ф-лы.

 

• Область техники

Изобретение относится к светотехнике, а именно, к способу изготовления светодиодных ламп бытового и промышленного назначения.

• Уровень техники

Операция сборки светодиодных ламп из предварительно изготовленных элементов лампы, таких как печатная плата со светодиодами, металлические или неметаллические элементы, теплоотводы, источник питания светодиодов, цоколь, светорассеивающая колба и другие элементы лампы является одной из самых трудоемких и во многом определяет стоимость изделия.

Известен способ изготовления светодиодной лампы, включающий сборку лампы из отдельных элементов, таких как светодиодный модуль со светодиодами, блок питания, цоколь и корпус, выполненный из диэлектрического теплопроводного пластика с размещением внутри него отдельного радиатора. (Патент RU 2516228, МПК F21S 61/00, опубликован 20.11.2013).

Недостатком известного решения является трудоемкость последовательного соединения элементов лампы между собой, а также пониженная световая эффективность лампы из-за того, что светодиодная плата механически прижата к радиатору и шероховатости прижатых поверхностей препятствуют эффективной передаче тепла с платы, что повышает температуру нагрева платы и светодиодов, а при повышении температуры нагрева светодиодов падает их эффективность свечения.

Известен способ изготовления светодиодной лампы характеризующийся тем, что элементы лампы последовательно монтируют на одной формообразующей основе, выполняют операции по обеспечению механической прочности и электробезопасности конструкции, и прикрепляют к основе цоколь (Патент RU 2517965, МПК H01L 25/100, опубликован 05.10.2012).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного способа, относится то, что при его реализации, трудоемкость изготовления лампы большая в связи с тем, что необходимо скреплять последовательно все элементы лампы на одну деталь и, после этого, защищать их от механических воздействий и по электробезопасности. Такой вариант конструкции непригоден для массового производства, в связи со сложностью конструкции несущей основы.

Наиболее близким способом того же назначения по совокупности признаков является способ изготовления светодиодной лампы, включающий раздельное изготовление печатной платы со светодиодами, металлического теплоотвода, снабженного торцевой отбортовкой для размещения платы, пластмассового радиатора и цоколя, закрепление теплоотвода в горячем радиаторе, механический монтаж платы на отбортовке теплоотвода и закрепление цоколя на радиаторе (TW 201405067, МПК F21V 3/04, опубликован 01.02.2014).

Недостатком известного способа является трудоемкость изготовления лампы связанная с последовательным соединением теплоотводящей вставки с пластмассовым радиатором, платой светодиодов и цоколем. При этом наличие воздушных зазоров между механически соединенными радиатором и платой светодиодов, препятствует эффективному охлаждению светодиодов.

Техническим результатом заявленного решения является сокращения трудоемкости изготовления ламп, повышения световой эффективности ламп вследствие увеличения теплоотвода от светодиодов, обеспечение необходимого уровня электробезопасности лампы, сокращения количества конструкционных и крепежных элементов, используемых в лампе, упрощение конструкции лампы.

• Описание решения

Заявленное изобретение характеризуется следующей совокупностью признаков:

Способ изготовления светодиодной лампы, включающий изготовление узлов и элементов лампы, в том числе платы со светодиодами, источника питания светодиодов, цоколя и светового рассеивателя;

- изготовление литьевой формы теплообменного элемента;

- размещение в литьевой форме, по меньшей мере, платы со светодиодами,

- заливку литьевой формы рассчитанным количеством электроизолирующего материала, находящегося в жидкой фазе и имеющего коэффициент теплопроводности не менее 0,2 Вт/м⋅К для формирования теплообменного элемента,

- и его выдержку до отверждения.

Для осуществления способа при формировании теплообменного элемента используют материал, имеющий электроизоляционные свойства не менее 10¹⁰ Ом/м.

Вариант способа отличается тем, что в литьевой форме размещают плату со светодиодами, цоколь и источник питания светодиодов. На выходе из литьевой машины получают готовую лампу или необходимый полуфабрикат с цоколем, источником питания и платой светодиодов имеющих идеальную поверхность теплообмена с теплообменным элементом, который, по существу, является литым радиатором, имеющим развитую поверхность теплообмена с атмосферным воздухом. Очевидным преимуществом является отсутствие требований к состоянию поверхности заливаемых узлов и элементов, точности их размеров, что существенно уменьшает трудоемкость изготовления ламп из-за отсутствия необходимости точного изготовления заливаемых узлов и деталей и потери времени на последовательную сборку отдельных элементов лампы. При этом все механические неровности между отдельными элементами, такими, например, как плата со светодиодами и радиатор и другими, заполнены неметаллическим теплопроводным материалом, что значительно повышает эффективность охлаждения платы и повышает световую эффективность ламп. Единовременная заливка элементов лампы позволяет отказаться от крепежных элементов и сократить технологические затраты на сборку лампы, при соблюдении требуемого уровня электробезопасности изделия.

В одном из вариантов выполнения способа в литьевой форме теплообменного элемента могут быть размещены, по меньшей мере, часть печатной платы, теплопроводящий элемент и цоколь.

В другом возможном варианте в литьевой форме теплообменного элемента могут быть размещены, по меньшей мере, часть печатной платы, теплопроводящий элемент, источник питания и цоколь.

Единовременная заливка позволяет так конструировать светодиодные лампы, что в корпусе лампы нет необходимости предусматривать отверстия для установки внутрь отдельных элементов лампы, таких, например, как источник питания и др., а габариты элементов могут не согласовываться с габаритами отверстий в корпусе лампы.

Для обеспечения специальных требований по электробезопасности, все или отдельные электропроводные и/или недостаточно электроизолированные элементы лампы в необходимых случаях заливают неметаллическим материалом в жидкой фазе так, чтобы исключить прямой доступ и/или возможность прикосновения к ним с внешней стороны готового изделия.

Для обеспечения требуемой эффективности лампы величину теплопроводности материала теплообменного элемента выбирают из выражения:

λ≥0,2, где

λ - коэффициент теплопроводности материала теплообменного элемента, Вт/м⋅К.

Для обеспечения требуемого уровня электропрочности электроизоляционные свойства материала теплообменного элемента должны быть не менее 10¹⁰ Ом/м.

Для повышения производительности изготовления в необходимых случаях все или отдельные элементы конструкции предварительно электрически соединяют между собой, а затем вставляют в литьевую форму для заливки неметаллическим материалом.

Для обеспечения требуемых температурных условий для светодиодов во время заливки неметаллическим материалом светодиодную плату, вместе с другими элементами лампы, устанавливают в литьевую форму и к поверхности платы, где установлены светодиоды, прижимают металлическую конструкцию литьевой формы, которая выполняет роль теплоотвода и заливают так, что заливаемый материал не попадает на ту поверхность платы, на которой установлены светодиоды.

Для увеличения эффективности свечения и обеспечения заданного пространственного распределения света вместе с другими элементами лампы, устанавливают в литьевую форму светодиодную плату и заливают ее полностью, кроме участка размещения светодиодов. При этом вокруг светодиодов образуют поверхности, которые выполняют функцию рефлекторов для светодиода.

Для обеспечения требований по электробезопасности и соблюдения необходимых тепловых условий для источника питания, элементы лампы в литьевой форме размещают так, что источник питания заливают полностью или частично.

Для улучшения теплоотвода светодиодную плату и источник питания монтируют на одной металлической печатной плате, при этом размеры и конфигурацию единой для светодиодов и источника питания платы и/или площадь и места заливки этой платы выбирают такими, чтобы максимально отводить тепло от платы через литой радиатор.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволяют установить, что заявителем не обнаружены аналоги, характеризующиеся признаками, идентичными признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных, по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату, отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня, заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленный способ изготовления светодиодной лампы не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, так как не выявлены технические решения, в которых отдельные элементы светодиодной лампы единовременно в одной форме заливались бы неметаллическим материалом с получением готовой лампы или необходимого готового полуфабриката с отсутствием в процессе сборки крепежных элементов и обеспечением высокого уровня электробезопасности и световой эффективности.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский" уровень.

• Промышленная применимость

Изобретение может быть реализовано на универсальных литьевых машинах.

1. Способ изготовления светодиодной лампы, включающий изготовление узлов и элементов лампы, в том числе платы со светодиодами, теплопроводящего элемента, корпуса-радиатора, источника питания, цоколя, светового рассеивателя,

отличающийся тем, что

- изготавливают литьевую форму корпуса-радиатора, выполненную с возможностью размещения в ней платы со светодиодами и теплопроводящего элемента;

- размещают в литьевой форме корпуса-радиатора, по меньшей мере, печатную плату со светодиодами и теплопроводящий элемент;

- заливают в литьевую форму корпуса-радиатора рассчитанное количество электроизолирующего материала в жидкой фазе так, что электроизолирующий материал покрывает поверхность платы;

- выдерживают до отверждения залитое количество электроизолирующего материала и извлекают готовый корпус-радиатор с платой светодиодов и теплопроводящим элементом.

2. Способ изготовления светодиодной лампы по п. 1, отличающийся тем, что для заливки литьевой формы теплообменного элемента используют материал, имеющий

электроизоляционные свойства не менее 10¹⁰ Ом/м и коэффициент теплопроводности не менее 0,2 Вт/м⋅K.

3. Способ изготовления светодиодной лампы по п. 1, отличающийся тем, что в литьевой форме корпуса-радиатора размещают плату светодиодов и теплопроводящий элемент.

4. Способ изготовления светодиодной лампы по п. 1, отличающийся тем, что в литьевой форме корпуса-радиатора размещают плату на металлической основе, на которой смонтированы светодиоды и источник питания.