RU91474U1

RU91474U1 - LED INSTRUMENT AND LED LIGHTING DEVICE ON ITS BASIS

Info

Publication number: RU91474U1
Application number: RU2009139978/22U
Authority: RU
Inventors: Олег Рауфович Абдуллаев; Юрий Сергеевич Геращенко; Валерий Александрович Лобов; Алексей Сергеевич Седов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Оптрон"
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2009-10-30
Publication date: 2010-02-10

Abstract

1. Светодиодный прибор, содержащий светодиодную сборку из, по меньшей мере, одного полупроводникового кристалла с соосным сборке рефлектором, внутренняя поверхность которого имеет светоотражающее покрытие, при этом кристаллы светодиодной сборки смонтированы на плате из теплоотводящего материала, которая размещена на радиаторе, отличающийся тем, что рефлектор выполнен в виде полой многогранной равносторонней усеченной пирамиды с выводом излучения со стороны ее большего основания и торцевой стенкой с осевым отверстием со стороны ее меньшего основания, при этом внутренняя поверхность пирамиды рефлектора имеет основные и угловые внутренние грани, причем угловые внутренние грани пересекают соответствующие соседние основные внутренние грани от внутреннего угла пирамиды со стороны ее большего основания до торцевой стенки ее меньшего основания, в сквозном отверстии которой размещена светодиодная сборка, кроме того, стороны основных и угловых внутренних граней со стороны торцевой стенки пирамиды рефлектора равны и образуют равные углы, при этом рефлектор закреплен на радиаторе. ! 2. Светодиодное осветительное устройство, содержащее монтажную плату и систему закрепленных на ней светодиодных приборов, отличающееся тем, что светодиодные приборы выполнены по п.1, при этом их светодиодные сборки размещены вдоль, по меньшей мере, одной прямой и/или зигзагообразной линий, причем стороны внешних граней полых многогранных равносторонних усеченных пирамид рефлекторов со стороны их больших оснований соседних светодиодных приборов в разных прямых или зигзагообразных линиях и вдоль каждой из них равны и прилегают 1. An LED device comprising an LED assembly of at least one semiconductor chip with a coaxial assembly of a reflector, the inner surface of which is reflective coated, and the LED chip is mounted on a board of heat-releasing material, which is placed on a radiator, characterized in that the reflector is made in the form of a hollow polyhedral equilateral truncated pyramid with radiation output from the side of its larger base and an end wall with an axial hole from the side of its of the base, while the inner surface of the reflector pyramid has the main and angular inner faces, and the angular inner faces intersect the corresponding adjacent main inner faces from the inner corner of the pyramid from the side of its larger base to the end wall of its smaller base, in the through hole of which there is an LED assembly, in addition, the sides of the main and angular inner faces from the side of the end wall of the reflector pyramid are equal and form equal angles, while the reflector is fixed to p diatore. ! 2. An LED lighting device comprising a circuit board and a system of LED devices mounted on it, characterized in that the LED devices are made according to claim 1, wherein their LED assemblies are arranged along at least one straight and / or zigzag line, wherein the sides of the outer faces of the hollow polyhedral equilateral truncated pyramids of reflectors from the side of their large bases of adjacent LED devices in different straight or zigzag lines and along each of them are equal and fit

Description

Группа полезных моделей относится к области светотехники и, в частности, к осветительным устройствам на основе полупроводниковых источников света для освещения внутренних помещений и наружных пространств.A group of utility models relates to the field of lighting engineering and, in particular, to lighting devices based on semiconductor light sources for lighting indoor and outdoor spaces.

Известна светодиодная лампа (Патент US №7410273 В2, МПК: F21V 7/00, опубликован 12.08.2008 г., [1]), содержащая светодиод, закрепленный патроном в чашке, которая выполняет функции рефлектора и теплоотвода.A known LED lamp (US Patent No. 7410273 B2, IPC: F21V 7/00, published August 12, 2008, [1]), comprising an LED mounted by a cartridge in a cup, which serves as a reflector and heat sink.

Недостатком описанной светодиодной лампы [1] является выполнение чашки в виде монолитной металлической конструкции, которая с одной стороны приводит к увеличению материалоемкости и весовых характеристик лампы, а с другой - наличие только одной параболической или сферической поверхности рефлектора не обеспечивает оптимального, эффективного и равномерного вывода света.The disadvantage of the described LED lamp [1] is the implementation of the cup in the form of a monolithic metal structure, which on the one hand leads to an increase in material consumption and weight characteristics of the lamp, and on the other hand, the presence of only one parabolic or spherical reflector surface does not provide optimal, efficient and uniform light output .

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому светодиодному элементу и выбранной в качестве прототипа является интерьерная лампа (Патент US №7244058 В2, МПК: F21V 29/00 опубликован 17.07.2007 г., фиг.10A, 10В, 10С, [2]). Лампа [2] состоит из теплоотвода с теплоотводящими ребрами, выполняющего функцию корпуса, оптически прозрачного стекла, и размещенного на монтажной плате внутри теплоотвода, по крайней мере, одного светодиода с параболическим рефлектором.The closest in technical essence to the proposed LED element and selected as a prototype is an interior lamp (US Patent No. 7244058 B2, IPC: F21V 29/00 published July 17, 2007, FIG. 10A, 10B, 10C, [2]). The lamp [2] consists of a heat sink with heat-removing ribs, which acts as a body, optically transparent glass, and placed on the circuit board inside the heat sink of at least one LED with a parabolic reflector.

Недостатки устройства-прототипа [2] аналогичны недостаткам лампы-аналога [1]. Кроме того, как видно, из фиг.10В, 10С, применяемая конструкция рефлекторов не обеспечивает плотного прилегания краев рефлекторов друг к другу, что при выполнении сборки из нескольких таких ламп в любом направлении не дает возможности обеспечить равномерное освещение всей поверхности конструкции.The disadvantages of the prototype device [2] are similar to the disadvantages of a lamp-analogue [1]. In addition, as can be seen from figv, 10C, the applied design of the reflectors does not provide a snug fit of the edges of the reflectors to each other, which when assembling from several such lamps in any direction does not make it possible to ensure uniform illumination of the entire surface of the structure.

Известна лампа на основе сборки из 36 светодиодов (Патент US №6367949 В1, МПК F21V 29/00, опубликован 09.04.2002 г., фиг.4, 6, 12, [3]) содержащая закрепленную в корпусе систему размещенных на монтажной плате светодиодов, рефлектор с конусообразными отверстиями для вывода света от каждого светодиода, оптически прозрачную крышку в виде линзы.A known lamp based on an assembly of 36 LEDs (US Patent No. 6367949 B1, IPC F21V 29/00, published April 9, 2002, Figs. 4, 6, 12, [3]) containing a system of LEDs mounted on a circuit board , a reflector with cone-shaped openings for the output of light from each LED, an optically transparent cover in the form of a lens.

Недостатком лампы [3] является отсутствие равномерного освещения всей поверхности сборки из-за конструктивной особенности применяемого рефлектора.The disadvantage of the lamp [3] is the lack of uniform illumination of the entire surface of the assembly due to the design features of the reflector used.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому светодиодному осветительному устройству и выбранным в качестве прототипа является излучатель (Патент US №7207696 В1, МПК: F21V 21/30 опубликован 24.04.2007 г., фиг.1, 2, [4]), содержащий монтажную плату с размещенными на ней, по меньшей мере, вдоль одной линии светодиодами, каждый из которых имеет рефлектор (металлический колпак) в виде полого усеченного конуса, и стекло со стороны больших оснований конусных рефлекторов.The closest in technical essence to the proposed LED lighting device and selected as a prototype is the emitter (US Patent No. 7207696 B1, IPC: F21V 21/30 published April 24, 2007, FIGS. 1, 2, [4]) containing an installation a board with LEDs placed on it along at least one line, each of which has a reflector (metal cap) in the form of a hollow truncated cone, and glass from the side of the large bases of the cone reflectors.

Недостатком излучателя [4] является:The disadvantage of the emitter [4] is:

- применение рефлекторов в виде конусов, что не обеспечивает оптимального и эффективного вывода света;- the use of reflectors in the form of cones, which does not provide optimal and efficient light output;

- коническая форма не обеспечивает плотной стыковки рефлекторов, что делает невозможным получение равномерного освещения всей поверхности светового устройства;- the conical shape does not provide a tight connection of the reflectors, which makes it impossible to obtain uniform illumination of the entire surface of the light device;

- использование металлических рефлекторов увеличивает материалоемкость, делая конструкцию осветительного устройства более тяжелой и дорогой.- The use of metal reflectors increases the consumption of materials, making the design of the lighting device more heavy and expensive.

В основу предлагаемой группы технических решений поставлена задача создания конструкций светодиодного прибора с использованием точечного полупроводникового источника света и светодиодного осветительного устройства на его основе, обеспечивающих высокоэффективный вывод света, равномерное распределение его по всей поверхности, как в единичном приборе, так и в светодиодном осветительном устройстве в целом при одновременном эффективном отводе тепла от каждого светодиодного прибора.The basis of the proposed group of technical solutions is the task of creating the designs of an LED device using a point semiconductor light source and an LED lighting device based on it, providing highly efficient light output, its uniform distribution over the entire surface, both in a single device and in an LED lighting device in In general, while effectively removing heat from each LED device.

Техническим эффектом при использовании предлагаемых светодиодного прибора и осветительного устройства на его основе является:The technical effect when using the proposed LED device and a lighting device based on it is:

- повышение эргономических параметров предлагаемых устройств за счет обеспечения высокоэффективного и равномерного освещения по всей площади;- increasing the ergonomic parameters of the proposed devices by providing highly efficient and uniform lighting throughout the area;

- высокая надежность и большой срок службы за счет эффективного отвода выделяемого тепла;- high reliability and long service life due to the efficient removal of heat generated;

- возможность создания светодиодного осветительного устройства любой геометрической формы без потери равномерности освещения;- the ability to create LED lighting device of any geometric shape without loss of uniformity of lighting;

- снижение материалоемкости за счет возможности использования дешевых пластических материалов.- reduction of material consumption due to the possibility of using cheap plastic materials.

Решение поставленной задачи и соответствующий технический результат достигаются тем, что:The solution of the problem and the corresponding technical result are achieved by the fact that:

- в светодиодном приборе, содержащем светодиодную сборку из, по меньшей мере, одного полупроводникового кристалла с соосным сборке рефлектором, внутренняя поверхность которого имеет светоотражающее покрытие, а кристаллы светодиодной сборки смонтированы на плате из теплоотводящего материала, которая размещена на радиаторе, рефлектор выполнен в виде полой многогранной равносторонней усеченной пирамиды с выводом излучения со стороны ее большего основания и торцевой стенкой с осевым отверстием со стороны ее меньшего основания, причем внутренняя поверхность пирамиды рефлектора имеет основные и угловые внутренние грани, при этом угловые внутренние грани пересекают соответствующие соседние основные внутренние грани от внутреннего угла пирамиды со стороны ее большего основания до торцевой стенки ее меньшего основания, в сквозном отверстии которой размещена светодиодная сборка, причем стороны основных и угловых внутренних граней со стороны торцевой стенки пирамиды рефлектора равны и образуют равные углы, при этом рефлектор закреплен на радиаторе;- in the LED device containing the LED assembly of at least one semiconductor crystal with a coaxial assembly of the reflector, the inner surface of which has a reflective coating, and the LED assembly crystals are mounted on a board of heat-releasing material, which is placed on the radiator, the reflector is made in the form of a hollow polyhedral equilateral truncated pyramid with radiation output from the side of its larger base and an end wall with an axial hole from the side of its smaller base, the morning surface of the reflector pyramid has the main and angular inner faces, while the angular inner faces intersect the corresponding neighboring main inner faces from the inner corner of the pyramid from the side of its larger base to the end wall of its smaller base, in which the LED assembly is placed in the through hole, and the sides of the main and the angular internal faces from the side of the end wall of the reflector pyramid are equal and form equal angles, while the reflector is mounted on a radiator;

- в светодиодном осветительном устройстве, содержащем монтажную плату и систему закрепленных на ней и выполненных как описано выше (согласно п.1 формулы) светодиодных приборов, при этом их светодиодные сборки размещены вдоль по меньшей мере одной прямой и/или зигзагообразной линий, причем стороны внешних граней полых многогранных равносторонних усеченных пирамид рефлекторов со стороны их больших оснований соседних светодиодных приборов в разных прямых и/или зигзагообразных линиях и вдоль каждой из них равны и прилегают друг к другу по всей их длине.- in an LED lighting device containing a circuit board and a system of LED devices mounted on it and made as described above (according to claim 1), wherein their LED assemblies are arranged along at least one straight and / or zigzag line, the sides of the external the faces of the hollow polyhedral equilateral truncated pyramids of reflectors from the side of their large bases of adjacent LED devices in different straight and / or zigzag lines and along each of them are equal and are adjacent to each other along this is their length.

Новым в предлагаемых устройствах является то, что выполнение рефлектора в виде полой многогранной равносторонней усеченной пирамиды позволяет создавать светодиодные осветительные устройства любой формы с равномерно светящейся поверхностью без темных участков за счет плотного прилегания друг к другу сторон больших оснований рефлекторов соседних светодиодных приборов.New in the proposed devices is that the design of the reflector in the form of a hollow multifaceted equilateral truncated pyramid allows you to create LED lighting devices of any shape with a uniformly luminous surface without dark areas due to the snug fit of the sides of the large bases of the reflectors of adjacent LED devices.

Наличие в каждом рефлекторе угловых внутренних граней обеспечивает устранение потерь излучения в углах, а пересечение угловых и основных внутренних граней рефлектора по всей высоте пирамиды и образование ими равностороннего с равными углами многоугольника на меньшем ее основании обеспечивает и повышает эффективность вывода света.The presence of angular internal faces in each reflector eliminates radiation losses in the corners, and the intersection of the angular and main internal faces of the reflector along the entire pyramid height and the formation of an equilateral polygon with equal angles on its smaller base provides and increases the efficiency of light output.

Крепление каждого рефлектора на своем радиаторе с платой из теплоотводящего материала обеспечивает простоту ремонтных работ.Mounting each reflector on its radiator with a plate of heat-removing material provides ease of repair work.

Сопоставление предлагаемых светодиодного прибора и светодиодного осветительного устройства с уровнем техники и отсутствие описания аналогичных технических решений в известных источниках информации позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемых устройств критерию «новизна».Comparison of the proposed LED device and LED lighting device with the prior art and the lack of a description of similar technical solutions in known sources of information allows us to conclude that the proposed devices meet the criterion of "novelty."

На фиг.1 и 2 схематически изображен светодиодный прибор с рефлектором в виде четырехгранной пирамиды в разрезе и вид сверху соответственно.1 and 2 schematically depict an LED device with a reflector in the form of a tetrahedral pyramid in a section and a top view, respectively.

На фиг.3 и 4 схематически показан светодиодный прибор с рефлектором в виде трехгранной пирамиды в разрезе и вид сверху.Figure 3 and 4 schematically shows an LED device with a reflector in the form of a trihedral pyramid in section and top view.

На фиг.5 и 6 схематически показано светодиодное осветительное устройство на основе светодиодного прибора, изображенного на фиг.1, в разрезе и вид сверху соответственно.5 and 6 schematically show a LED lighting device based on the LED device shown in FIG. 1, in section and top view, respectively.

На фиг.7-13 схематически изображены возможные конструкции светодиодных осветительных устройств на основе светодиодного прибора, показанного на фиг.3.7-13 schematically depict possible designs of LED lighting devices based on the LED device shown in figure 3.

Светодиодный прибор на фиг.1, 2, 3, 4 содержит: светодиодную сборку - 1; рефлектор - 2, который может быть выполнен из пластического материала со светоотражающим покрытием - 3 в виде полой многогранной равносторонней усеченной пирамиды с четным или нечетным числом граней и элементами крепления с внешней стороны у меньшего основания; выполненная с осевым сквозным отверстием торцевая стенка - 4 со стороны меньшего основания рефлектора - 2; основные внутренние грани - 5 рефлектора - 2; угловые внутренние грани - 6 рефлектора - 2; стороны - 7 основных внутренних граней - 5 со стороны торцевой стенки - 4 у меньшего основания рефлектора - 2; стороны - 8 угловых внутренних граней - 6 со стороны торцевой стенки - 4 у меньшего основания рефлектора - 2; сторона - 9 внешней грани рефлектора - 2 со стороны его большего основания. Светодиодная сборка - 1 смонтирована на плате - 10 из теплоотводящего материала, которая размещена на радиаторе - 11. При этом стороны - 7 и - 8 соответственно основных и угловых внутренних граней - 5 и - 6 со стороны торцевой стенки - 4 равны и образуют равные углы.The LED device in figures 1, 2, 3, 4 contains: LED assembly - 1; reflector - 2, which can be made of plastic material with a reflective coating - 3 in the form of a hollow multifaceted equilateral truncated pyramid with an even or odd number of faces and fastening elements from the outside at the smaller base; the end wall made with an axial through hole - 4 from the side of the smaller base of the reflector - 2; main internal faces - 5 reflectors - 2; angular internal faces - 6 reflectors - 2; sides - 7 main internal faces - 5 from the side of the end wall - 4 at the smaller base of the reflector - 2; sides - 8 angular inner faces - 6 from the side of the end wall - 4 at the smaller base of the reflector - 2; side - 9 of the outer edge of the reflector - 2 from the side of its larger base. The LED assembly - 1 is mounted on the board - 10 of heat-removing material, which is located on the radiator - 11. The sides - 7 and - 8, respectively, of the main and angular inner faces - 5 and - 6 from the end wall side - 4 are equal and form equal angles .

В светодиодном осветительном устройстве на фиг.5 показана монтажная плата - 12 с закрепленными на ней радиаторами - 11 светодиодных приборов. На фиг.6 показано прилегание сторон - 9 внешних граней пирамидальных рефлекторов - 2 по всей их длине у соседних светодиодных приборов в разных линиях и в каждой из них, при этом размеры радиаторов - 11 не должны превышать размеров большего основания рефлектора -2.In the LED lighting device in figure 5 shows the circuit board - 12 with mounted radiators - 11 LED devices. Figure 6 shows the fit of the sides - 9 external faces of the pyramidal reflectors - 2 along their entire length at adjacent LED devices in different lines and in each of them, while the sizes of the radiators - 11 should not exceed the dimensions of the larger base of the reflector -2.

Описание примера реализации:Description of implementation example:

В светодиодных приборах (фиг.1, 3) к светодиодной сборке 1 через электрические вводы (не показаны) прикладывается заданное электрическое напряжение, обеспечивающее излучение полупроводниковых светодиодов, которое выводится через большое основание рефлектора 2. Использование светоотражающего покрытия 3, нанесенного на внутреннюю поверхность торцевой стенки 4 меньшего основания рефлектора 2 и его внутренние основные 5 и угловые 6 грани, наличие множества (основных 5 и угловых 6) граней, пересечение угловых 6 и основных 5 внутренних граней рефлектора 2 по всей высоте пирамиды с образованием ими равностороннего и с равными углами многоугольника у меньшего ее основания приводит к уменьшению потерь света, эффективному и равномерному его выводу. Монтаж светодиодной сборки 1 в каждом светодиодном приборе на плате 10 из теплоотводящего материала, размещенной на радиаторе 11, на котором крепится рефлектор 2, дает возможность одновременно эффективно отводить тепло от полупроводниковых кристаллов сборки 1, снизить материалоемкость прибора за счет возможности выполнения рефлектора 2 из пластического материала и упростить его ремонтные работы.In LED devices (Figs. 1, 3), a predetermined electrical voltage is applied to the LED assembly 1 through electrical inputs (not shown), which emits semiconductor LEDs, which is output through the large base of the reflector 2. Using a reflective coating 3 deposited on the inner surface of the end wall 4 of the smaller base of the reflector 2 and its internal main 5 and angular 6 faces, the presence of many (main 5 and angular 6) faces, the intersection of angular 6 and main 5 internal faces of the reflex ctor 2 over the entire height of the pyramid with the formation of an equilateral and with equal angles polygon at its smaller base leads to a decrease in light loss, its effective and uniform output. Mounting the LED assembly 1 in each LED device on a board 10 made of heat-removing material placed on the radiator 11, on which the reflector 2 is mounted, makes it possible to simultaneously efficiently remove heat from the semiconductor crystals of assembly 1, to reduce the material consumption of the device due to the possibility of making the reflector 2 from plastic material and simplify its repair work.

В светодиодных осветительных устройствах (фиг.5, 6 и 7-13) выполнение рефлекторов 2 каждого светодиодного прибора в виде многогранных и равносторонних пирамид обеспечивает плотное прилегание сторон 9 внешних граней у большего основания соседних приборов друг к другу, обеспечивая повышение эргономических параметров предлагаемых устройств за счет высокоэффективного и равномерного освещения их по всей площади. Возможны варианты использования в одном устройстве рефлекторов 2 с различным числом граней, но с одинаковым размером сторон 9. Для плотного прилегания сторон 9 у соседних приборов размеры их радиаторов 11 не должны превышать размеров большего основания рефлектора 2. Использование дешевых пластических материалов при изготовлении рефлекторов 2 обеспечивает снижение материалоемкости. Крепление каждого рефлектора 2 на своем радиаторе 11 с платой 10 из теплоотводящего материала, на которой смонтирована светодиодная сборка 1, обеспечивает взаимозаменяемость и простоту ремонтных работ. Кроме того, образование воздушных каналов между рефлекторами 2 в области расположения их меньших оснований создает дополнительные условия для эффективного отвода тепла от светодиодных сборок 1 осветительного устройства любой сложности и габаритов.In LED lighting devices (FIGS. 5, 6 and 7-13), the implementation of the reflectors 2 of each LED device in the form of multifaceted and equilateral pyramids ensures a snug fit of the sides 9 of the outer faces at the larger base of adjacent devices to each other, increasing the ergonomic parameters of the proposed devices due to highly efficient and uniform illumination of them throughout the area. It is possible to use reflectors 2 in one device with a different number of faces, but with the same side size 9. For a snug fit between the sides 9 of adjacent devices, the sizes of their radiators 11 should not exceed the dimensions of the larger base of the reflector 2. The use of cheap plastic materials in the manufacture of reflectors 2 provides decrease in material consumption. Mounting each reflector 2 on its radiator 11 with a board 10 made of heat-removing material, on which the LED assembly 1 is mounted, ensures interchangeability and ease of repair work. In addition, the formation of air channels between the reflectors 2 in the area of their smaller bases creates additional conditions for efficient heat removal from the LED assemblies 1 of the lighting device of any complexity and dimensions.

Claims

1. An LED device comprising an LED assembly of at least one semiconductor chip with a coaxial assembly of a reflector, the inner surface of which is reflective coated, and the LED chip is mounted on a board of heat-releasing material, which is placed on a radiator, characterized in that the reflector is made in the form of a hollow polyhedral equilateral truncated pyramid with radiation output from the side of its larger base and an end wall with an axial hole from the side of its of the base, while the inner surface of the reflector pyramid has the main and angular inner faces, and the angular inner faces intersect the corresponding adjacent main inner faces from the inner corner of the pyramid from the side of its larger base to the end wall of its smaller base, in the through hole of which there is an LED assembly, in addition, the sides of the main and angular inner faces from the side of the end wall of the reflector pyramid are equal and form equal angles, while the reflector is fixed to p diatore.

2. An LED lighting device comprising a circuit board and a system of LED devices mounted on it, characterized in that the LED devices are made according to claim 1, wherein their LED assemblies are arranged along at least one straight and / or zigzag line, wherein the sides of the outer faces of the hollow polyhedral equilateral truncated pyramids of reflectors from the side of their large bases of adjacent LED devices in different straight or zigzag lines and along each of them are equal and adjoin each other have over their entire length.