Устройство освещения
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при проектировании осветительных приборов, в конструкции которых задействованы энергосберегающие светодиодные модули. Технический результат заключается в повышении эффективности охлаждения светодиодов блока, улучшении массогабаритных показателей и снижении себестоимости всего изделия. Устройство содержит светодиодный блок, выводы питания которого подсоединены к вторичной обмотке трансформатора, выполненной в виде пропущенной внутри сердечника теплоотводящей пластины. Первичная обмотка трансформатора связана с источником напряжения стабилизированного переменного тока. Светодиодный блок состоит из нескольких пар встречно параллельно соединенных светодиодов. На одной из выступающих за пределы сердечника трансформатора сторон пластины установлены аноды светодиодов одного направления включения, а на другой - второго. Катоды светодиодов соединены соответственно с анодами светодиодов противоположного направления. В случае большого количества светодиодов используются несколько идентичных трансформаторов. В этом случае первичные обмотки всех трансформаторов соединяются последовательно, а теплоотводящая пластина, пропущенная через сердечники всех трансформаторов, является их общей вторичной обмоткой 2. В устройстве реализована возможность установки большого количества анодов светодиодов на общей пластине при одновременном обеспечении протекания одинаковых токов через светодиоды и равномерного нагрева поверхности теплоотводящей пластины. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при проектировании осветительных приборов широкого назначения, в конструкции которых задействованы энергосберегающие светодиодные модули.
Известны устройства освещения, содержащие светодиодный блок, соединенный с источником переменного напряжения стабильного тока, светодиоды которого установлены на общей подложке, выполняющей одновременно функции радиатора. Для обеспечения надежной работы светодиодов при воздействии внешних дестабилизирующих факторов (увеличении температуры, давления), ухудшающих теплоотдачу, радиаторы выполняют из керамики (журнал «Полупроводниковая светотехника», №2, 2011 г.) или алюминия («Мощные светодиодные матрицы на анодированной алюминиевой подложке» «Температурные исследования надежности матриц мощных светодиодов» В.И.Мамушкин и др. УДК 621.315.592, 22.04.2010 г.).
Недостатком известных технических решений является низкая эффективность охлаждения светодиодов при воздействии внешних дестабилизирующих факторов. При стабилизации тока и напряжения на светодиодном модуле в случае снижения эффективности теплоотвода подложки и, следовательно, светодиода увеличивается температура его единичного кристалла, следствием чего является снижение надежности всего светодиодного модуля. Таким образом, в большинстве случаев одновременное воздействие дестабилизирующих факторов приводит к неучтенному снижению эффективности теплоотвода и надежности работы светодиодного модуля.
Наиболее близким к изобретению является устройство освещения, содержащее светодиодный блок, подсоединенный к источнику напряжения стабилизированного переменного тока. Светодиодный блок состоит из одной либо нескольких пар встречно параллельно соединенных светодиодов (ж. «Рынок светотехники», №1, 2010 г., с.47). Для обеспечения достаточной надежности работы светодиодов необходимо наличие теплоотводящего радиатора. При встречно параллельном соединении светодиодов использовать общий радиатор (подложку) невозможно без введения дополнительных изолирующих шайб (для одного из пары светодиодов) либо применять для каждого из светодиодов свой радиатор, на котором установлен корпус его анода. Однако такие способы теплоотвода снижают эффективность охлаждения кристалла светодиода, как минимум, на 20%, при этом отрицательно влияют на габариты устройства и его себестоимость. Кроме того, при большом количестве светодиодных пар имеют место значительные перепады температуры на поверхности радиатора, которые могут привести к неравномерности степени охлаждения светодиодов.
Техническим результатом, которого можно достичь при использовании изобретения, является повышение эффективности охлаждения кристаллов светодиодов при одновременном снижении себестоимости и уменьшении габаритов.
Технический результат достигается за счет того, что в устройстве освещения, содержащем светодиодный блок, состоящий из одной либо нескольких пар встречно параллельно соединенных светодиодов, выводы питания светодиодов подсоединены к вторичной обмотке трансформатора, выполненной в виде теплоотводящей пластины, пропущенной внутри сердечника трансформатора, первичная обмотка которого связана с источником напряжения стабилизированного переменного тока, при этом на одной из выступающих за пределы сердечника сторон теплоотводящей пластины установлены аноды светодиодов одного направления включения, а на другой - второго, при этом катоды светодиодов соединены соответственно с анодами светодиодов противоположного направления включения. Кроме того, в устройство может быть введено несколько дополнительных идентичных трансформаторов, при этом первичные обмотки всех трансформаторов соединены последовательно, а теплоотводящая пластина, являющаяся их общей вторичной обмоткой, пропущена через сердечники всех трансформаторов, на одной из выступающих за пределы сердечника каждого из трансформаторов сторон теплоотводящей пластины установлены аноды светодиодов одного направления, а на другой - второго, причем катоды светодиодов соединены с анодами светодиодов противоположного направления, а аноды светодиодных пар распределены на пластине равномерно в соответствии с количеством сердечников трансформаторов.
В проанализированных источниках информации не обнаружено сведений о достижении подобного технического результата для большого количества встречно параллельно соединенных светодиодов (с помощью размещения их анодов на одном общем радиаторе) при обеспечении равномерного нагрева поверхности радиатора и равномерного распределения протекающих через светодиоды токов, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критериям охраноспособности.
На Фиг.1 представлена электрическая схема устройства с тремя парами светодиодов.
На Фиг.2 представлена конструкция устройства с тремя парами светодиодов.
На Фиг.3 представлена конструкция устройства с тремя парами светодиодов и тремя трансформаторами.
Устройство (Фиг.1, 2) содержит светодиодный блок 1, выводы питания которого подсоединены к вторичной обмотке 2 трансформатора, первичная обмотка 3 которого связана с источником напряжения 4 стабилизированного переменного тока. Светодиодный блок 1 состоит из нескольких пар встречно параллельно соединенных светодиодов 5, 6. Вторичная обмотка 3 трансформатора выполнена в виде пропущенной внутри сердечника теплоотводящей пластины. На одной из выступающих за пределы сердечника трансформатора сторон пластины установлены аноды светодиодов 5 одного направления, а на другой - второго (6). Катоды светодиодов соединены с анодами светодиодов противоположного направления.
При большом количестве светодиодов целесообразно использовать несколько идентичных трансформаторов (Фиг.3). В этом случае первичные обмотки всех трансформаторов соединяются последовательно, а теплоотводящая пластина, пропущенная через сердечники всех трансформаторов, является их общей вторичной обмоткой 2. Установленные на одних сторонах пластины (относительно соответствующих сердечников) аноды светодиодных пар распределены равномерно, например по одному.
Устройство работает следующим образом.
При подключении источника переменного напряжения стабилизированного тока на первичной и вторичной обмотках трансформатора наводятся напряжения разной полярности. В первом полупериоде напряжения на вторичной обмотке 2 открыты диоды 5, а в другом - 6. Коэффициент трансформации трансформатора должен обеспечивать формирование напряжения на вторичной обмотке, достаточного для открытия светодиодов.
При значительном количестве встречно параллельно включенных диодов возможно некоторое неравномерное распределение протекающих через них токов. Для исключения этого явления включены дополнительные трансформаторы, имеющие общую вторичную обмотку 2, выполненную в виде пластины.
Таким образом, в устройстве реализована возможность установки большого количества анодов светодиодов на общей пластине (как при их параллельном соединении) при одновременном обеспечении одинаковых токов через светодиоды (как при их последовательном соединении).
За счет возможности использования одного общего теплоотводящего элемента для всех встречно параллельно соединенных светодиодов отпадает необходимость применения дополнительных изолирующих шайб и индивидуальных встроенных подложек. Кроме того, обеспечивается равномерное (с минимальным градиентом) распределение температуры по поверхности теплоотвода. Реализация данного технического решения повышает эффективность охлаждения светодиодов, улучшает массогабаритные показатели и снижает себестоимость всего изделия.
Высокая эффективность охлаждения светодиодов, хорошие массогабаритные показатели и низкая себестоимость изделия позволяют рекомендовать изобретение при проектировании современных осветительных устройств широкого назначения.
1. Устройство освещения, содержащее светодиодный блок, состоящий из одной либо нескольких пар встречно параллельно соединенных светодиодов, выводы питания которых подсоединены к вторичной обмотке трансформатора, выполненной в виде теплоотводящей пластины, пропущенной внутри сердечника трансформатора, первичная обмотка которого связана с источником напряжения стабилизированного переменного тока, при этом на одной из выступающих за пределы сердечника сторон теплоотводящей пластины установлены аноды светодиодов одного направления включения, а на другой - второго, при этом катоды светодиодов соединены соответственно с анодами светодиодов противоположного направления включения.
2. Устройство освещения по п.1, отличающееся тем, что введено несколько дополнительных идентичных трансформаторов, при этом первичные обмотки всех трансформаторов соединены последовательно, а теплоотводящая пластина, являющаяся их общей вторичной обмоткой, пропущена через сердечники всех трансформаторов, на одной из выступающих за пределы сердечника каждого из трансформаторов сторон теплоотводящей пластины установлены аноды светодиодов одного направления, а на другой - второго, причем катоды светодиодов соединены с анодами светодиодов противоположного направления, а аноды светодиодных пар распределены на пластине равномерно в соответствии с количеством сердечников трансформаторов.
