Осветительное устройство, имеющее теплоотвод источника света, размещенный отдельно от драйвера - RU2631661C2

Чертежи

Описание

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение, в целом, относится к области техники осветительного устройства, имеющего теплоотвод источника света, размещенный отдельно от драйвера осветительного устройства для улучшения тепловой характеристики осветительного устройства.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Тепловая характеристика является критической проблемой для срока эксплуатации осветительных устройств на основе светоизлучающего диода, LED. LED обычно формируют большую часть тепла в осветительном устройстве, тогда как драйвер (для электрически возбуждаемых LED) создает лишь небольшую часть тепла. LED могут выдерживать относительно высокие температуры по сравнению с драйвером, в котором некоторые компоненты чувствительны к высоким температурам и деградируют со временем, если подвергаются воздействию тепла. Однако в современных LED-осветительных устройствах множество LED и драйвер обычно размещаются поблизости друг к другу и в соединении с одним и тем же теплоотводом. Поскольку тепло, создаваемое множеством LED, неблагоприятно влияет на драйвер, высокие требования накладываются на отвод тепла от драйвера для получения приемлемых сроков эксплуатации таких осветительных устройств. Для улучшения отведения тепла драйвер обычно закрепляется в полости теплоотвода посредством термического клея (или термической заливочной массы), который, однако, является дорогостоящим и делает сборку, а также утилизацию более затруднительной.

WO 2011/042357 показывает осветительное устройство, имеющее теплоотвод, размещенный наверху, LED, установленный на нижней стороне теплоотвода, и полость для драйвера, размещенную на нижнем участке осветительного устройства. Конусовидный отражатель проходит от нижнего участка до теплоотвода и заключает в себе провод, соединяющий LED с драйвером.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью настоящего изобретения является предоставление осветительного устройства, имеющего улучшенную тепловую характеристику. Также целью настоящего изобретения является предоставление осветительного устройства, похожего на традиционное осветительное устройство накаливания.

Эти и другие цели достигаются посредством осветительного устройства, которое определено независимым пунктом формулы изобретения. Варианты осуществления изобретения определяются зависимыми пунктами формулы изобретения.

Согласно аспекту изобретения предоставляется осветительное устройство. Осветительное устройство содержит драйвер, размещенный в основании осветительного устройства, теплоотвод, размещенный на участке осветительного устройства отдельно от драйвера, источник света, установленный на теплоотвод, и провод, размещенный для электрического соединения источника света с драйвером. Участок провода, проходящего от основания к участку осветительного устройства, размещен так, что он открыт свету от источника света.

Настоящее изобретение использует концепцию разделения источника света и драйвера пространственным и термическим образом посредством размещения теплоотвода, на который устанавливается источник света, отдельно от драйвера, таким образом улучшая тепловую характеристику осветительного устройства. Тепло от источника света рассеивается через теплоотвод, и перенос тепла от теплоотвода к драйверу уменьшается вследствие разделения двух компонентов, что улучшает тепловую характеристику и увеличивает срок эксплуатации осветительного устройства. Уменьшенный перенос тепла от теплоотвода к драйверу уменьшает необходимость в термическом пропиточном материале, поддерживающем драйвер, вследствие чего облегчаются сборка и разборка и уменьшаются затраты на материалы. Улучшенная тепловая характеристика также предоставляет возможность повышенной входной мощности для источника света, поскольку тепло, создаваемое источником света, меньше воздействует на драйвер.

Дополнительно, настоящее изобретение имеет преимущество в том, что провод (или кабель) не полностью покрывается отражателем, поскольку участок провода, проходящего от основания к участку осветительного устройства (в котором располагаются теплоотвод и источник света), размещен так, что он открыт свету от источника света. Открытый провод может, следовательно, освещаться источником света и быть видимым снаружи осветительного устройства, тем самым имея внешний вид нити накаливания. Соответственно, осветительное устройство больше похоже на осветительное устройство накаливания, чем осветительные устройства предшествующего уровня, в которых провод полностью покрыт отражателем. Сходство с осветительными устройствами накаливания является критичной проблемой в проектировании LED-ламп для замены и предполагает технические проблемы. Сходство является критичным фактором для увеличения использования LED-ламп для замены, чтобы, тем самым, уменьшать потребление энергии. С помощью настоящего изобретения сходство с осветительным устройством накаливания улучшается посредством использования провода, взаимосвязывающего источник света и драйвер, и, следовательно, дополнительные компоненты для сходства с нитью лампы накаливания не нужны. Осветительные устройства предшествующего уровня проектируются, чтобы скрывать провод, взаимосвязывающий источник света и драйвер, но изобретатели осознали, что он может быть использован для сходства с нитью лампы накаливания.

В варианте осуществления настоящего изобретения открытый участок провода может быть выполнен с возможностью отражения света от источника света из осветительного устройства, тем самым делая провод лучше видимым снаружи осветительного устройства и увеличивая сходство провода с нитью накаливания (например, лампы накаливания). Дополнительно, отражающий участок провода влияет на распределение света осветительного устройства, поскольку он перенаправляет свет от источника света и может способствовать выполнению распределения света в некоторой степени более всенаправленно.

Согласно варианту осуществления осветительное устройство может дополнительно содержать отражатель, размещенный в основании осветительного устройства для отражения света от источника света из осветительного устройства. Настоящий вариант осуществления полезен в том, что вывод света осветительного устройства увеличивается, поскольку свет, излучаемый от источника света по направлению к основанию, перенаправляется из осветительного устройства. Например, отражатель и источник света могут быть размещены на противоположных сторонах. Дополнительно, форма отражателя может быть приспособлена, чтобы перенаправлять свет от источника света в направлениях, в которых прямое освещение от источника света является плохим, например, в поперечном и заднем направлениях относительно основного переднего направления излучения источника света. Свет в таких поперечном и заднем направлениях может иначе затеняться теплоотводом, в котором источник света устанавливается. Дополнительно, отражатель может функционировать в качестве крышки для драйвера.

В варианте осуществления отражатель может проходить по направлению к участку, но не доходя до него, осветительного устройства, тем самым оставляя пространство между верхним концом отражателя (т.е. концом отражателя, обращенного к участку осветительного устройства) и участком, в котором размещен теплоотвод. Предпочтительно, отражатель может проходить по направлению к теплоотводу, но не доходя до него. С настоящим вариантом осуществления провод является более видимым с любого угла обзора, поскольку отражатель меньше загораживает провод, тем самым дополнительно улучшая сходство с осветительным устройством накаливания.

В варианте осуществления отражатель может сужаться в направлении от основания к источнику света, вследствие чего отражатель приспосабливается, чтобы отражать свет от источника света в поперечном и заднем направлениях относительно основного переднего направления излучения источника света. Настоящий вариант осуществления имеет преимущество в том, что отражатель расширяет профиль вывода света, тем самым делая его более всенаправленным.

Согласно варианту осуществления настоящего изобретения отражатель может иметь структуру поверхности, содержащую одно или более из: канавок, призм и рассеивающего узора, тем самым сглаживая профиль вывода света. Рассеивающий узор может, например, содержать точки или решетку. Дополнительно, рассеивающий узор может содержать рассеивающие частицы или неровную (или рассеивающую) структуру поверхности на отражателе.

Согласно варианту осуществления отражатель может окружать драйвер в полости основания, тем самым защищая драйвер и делая драйвер менее видимым (а возможно невидимым вовсе) снаружи осветительного устройства. Например, полость может быть задана в дополнительном теплоотводе для охлаждения драйвера (такой теплоотвод будет описан более подробно дополнительно ниже в настоящем открытии). Дополнительно, окружение драйвера в основании улучшает термическую изоляцию между драйвером на одном конце и источником света и его теплоотводом на другом конце. Отражатель может, например, быть выполнен из пластика или керамики и предпочтительно иметь низкую теплопроводность для термического экранирования драйвера от источника света.

Согласно варианту осуществления настоящего изобретения открытый участок провода может быть, по меньшей мере, частично эмалированным, тем самым дополнительно улучшая сходство провода с нитью накаливания. Например, эмаль (или любое другое покрытие провода) может быть прозрачной, тем самым делая металлический (медный) сердечник провода видимым, и провод даже больше похож на вольфрамовую нить.

В варианте осуществления настоящего изобретения сегмент открытого участка провода может быть размещен как спираль для дополнительного улучшения внешнего вида провода как нити накаливания. Сегмент открытого участка провода может, другими словами, быть завит.

Согласно варианту осуществления осветительное устройство может дополнительно содержать дополнительный теплоотвод (который может упоминаться как теплоотвод драйвера), размещенный в основании осветительного устройства для охлаждения драйвера. Настоящее изобретение имеет преимущество в том, что отвод тепла от драйвера улучшается, тем самым, дополнительно улучшая тепловую характеристику осветительного устройства. Теплоотвод драйвера может иметь уменьшенный размер по сравнению с теплоотводами в осветительных устройствах предшествующего уровня, которые должны быть достаточно большими, чтобы справляться с отводом тепла как от драйвера, так и от источника света. В настоящем варианте осуществления размер теплоотвода может быть приспособлен, чтобы справляться с отводом тепла только от драйвера, поскольку на отвод тепла от источника света влияет другой теплоотвод (который может упоминаться как теплоотвод источника света).

В варианте осуществления осветительное устройство может дополнительно содержать оболочку, выполненную с возможностью окружать, по меньшей мере, источник света и открытый участок провода. Оболочка может быть диффузной (содержать рассеивающую структуру) для уменьшения ослепляющего света от источника света или прозрачной, делающей внутренность осветительного устройства (включая провод) видимой снаружи осветительного устройства.

Согласно варианту осуществления настоящего изобретения участок осветительного устройства может быть размещен напротив основания, тем самым пространственно отделяя теплоотвод источника света от драйвера. В настоящем варианте осуществления участок осветительного устройства может упоминаться как верхний участок осветительного устройства (относительно основания, которое тогда может упоминаться как нижний участок). Источник света, который в настоящем варианте осуществления, соответственно, размещается в верхнем участке осветительного устройства, может быть выполнен с возможностью излучать свет по направлению к основанию, на котором предпочтительно размещается отражатель.

Отметим, что изобретение относится ко всем возможным комбинациям признаков, перечисленных в формуле изобретения. Дополнительные цели, признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидны при изучении последующего подробного раскрытия, чертежей и прилагаемой формулы изобретения. Специалисты в области техники поймут, что различные признаки настоящего изобретения могут быть объединены, чтобы создавать варианты осуществления, отличные от описанных в последующем.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Этот и другие аспекты настоящего изобретения сейчас будут описаны более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, показывающие варианты осуществления изобретения.

Фиг. 1 показывает осветительное устройство согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 2 - это вид в поперечном разрезе осветительного устройства, показанного на фиг. 1.

Фиг. 3 - это покомпонентный вид осветительного устройства, показанного на фиг. 1 и 2.

Фиг. 4 показывает осветительное устройство согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.

Все чертежи являются схематичными, необязательно соответствующими масштабу, и, в целом, показывают только части, которые необходимы для того, чтобы объяснять изобретение, при этом другие части могут быть исключены или просто предположены.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Со ссылкой на фиг. 1-3 будет описано осветительное устройство согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 1-3 показывают осветительное устройство 1, имеющее основание 2 (или нижний участок) и верхний участок 3 напротив основания 2. В основании 2 осветительного устройства 1 размещаются цоколь 4 (такой как снабженный резьбой цоколь) для установки осветительного устройства 1 в соединительную деталь лампы и теплоотвод 5 драйвера (также упоминаемый как дополнительный теплоотвод в настоящем открытии), определяющий полость 6. В полости 6 размещается драйвер 7 для формирования источника 13 света осветительного устройства 1 (такой как печатная плата, PCB, драйвер). Предпочтительно, драйвер 7 устанавливается в полости 6 без (или, по меньшей мере, только с небольшим количеством) термического клея или заливки для облегчения сборки, а также утилизации осветительного устройства 1. Теплоотвод 5 драйвера может быть изготовлен из материала, имеющего высокую теплопроводность, такого как металл, например алюминий. Альтернативно, теплоотвод 5 драйвера может быть исключен, и поддерживающий элемент, аналогичной формы и выполненный, например, из керамики или пластика, может вместо этого определять полость 6. Такой альтернативный поддерживающий элемент возможен, поскольку драйвер 7 производит лишь достаточно небольшое количество тепла, вследствие чего теплоотвод для охлаждения драйвера в некоторых случаях может быть необязательным.

Драйвер 7 окружается в полости 6 основания 2 отражателем 8, имеющим форму, которая сужается по направлению к верхнему участку 3 осветительного устройства 1. Например, отражатель 8 может быть коническим. Отражатель 8 может предпочтительно быть изготовлен из пластика (который является дешевым, легким и легко формующимся) или любого другого термически изолирующего материала. Дополнительно, верхняя поверхность, т.е. поверхность отражателя 8, обращенная к верхнему участку 3, покрывается отражающим материалом, таким как пленка или слой. В варианте осуществления структуры для достижения желаемого профиля вывода света могут содержаться в отражателе 8. В примере, показанном на фиг. 3, предусматриваются канавки 9 в отражателе для сглаживания распределения света. Альтернативно, или в качестве дополнения, призматические формы и/или рассеивающие узоры (не показаны) могут быть предусмотрены в отражателе 8.

В верхнем участке 3, например в самом верхнем участке, осветительного устройства 1 размещается теплоотвод 14, а на нижней стороне 15 теплоотвода 14 (т.е. стороне 15 теплоотвода 14, обращенной к основанию 2 осветительного устройства 1) размещается источник 13 света. Источник 13 света (или PCB, с которой соединяется источник 13 света) может быть прикреплен на теплоотвод 14, например, с помощью клея или винта. Теплоотвод 14 выполнен с возможностью отвода тепла от источника 13 света и может, следовательно, быть изготовлен из металла (такого как алюминий) и может предпочтительно быть снабжен пластинами 16 (или ребрами) для дополнительного улучшения отвода тепла от источника 13 света.

Оболочка 12 окружает внутреннее пространство осветительного устройства 1 и проходит, по меньшей мере, от основания 2 до верхнего участка 3 осветительного устройства 1. Оболочка 12 может быть диффузной (рассеивающие частицы могут тогда быть заключены в оболочке 12) или прозрачной и выполненной, например, из стекла или пластика.

Источник 13 света электрически соединяется с драйвером 7 проводом 10, идущим внутри оболочки 12 от драйвера 7 в основании 2 до источника 13 света в верхнем участке 3. Поскольку ни отражатель 8, ни какой-либо другой компонент осветительного устройства 1 не загораживает провод 10, провод 10 открыт свету от источника 13 света и может быть видим через оболочку 12, в частности, если оболочка 12 является прозрачной, снаружи осветительного устройства 1. Будет понятно, что провод 10 может быть видим в обоих случаях, если источник 13 света включен или выключен. Поскольку провод 10 открыт и, следовательно, видим снаружи осветительного устройства 1, провод 10 может восприниматься как нить накаливания, например как нить для ламп накаливания. Провод 10 может быть размещен отдельно от оболочки 12 и проходить свободно от основания 2 до верхнего участка 3. Проводники для обоих направлений тока (к и от источника 13 света) могут быть включены в один и тот же провод 10, вследствие чего один провод 10 является достаточным (как показано на фиг. 1-3). Однако будет понятно, что проводники для двух направлений тока могут содержаться в отдельных проводах, вследствие чего два провода могут проходить от драйвера до источника 13 света (не показан). Также возможно, что осветительное устройство может содержать несколько источников света (не показаны), при этом один или более проводов могут соединять источники света с драйвером.

Для дальнейшего улучшения сходства с нитью накаливания, по меньшей мере, часть открытого участка провода 10 может быть снабжена покрытием. Покрытие может, например, содержать эмаль для слабого отражения света от источника 13 света из осветительного устройства 1. Эмаль (или покрытие) может быть прозрачной, вследствие чего металлический сердечник провода 10 является видимым. Альтернативно, или в комбинации, покрытие может содержать люминесцентный материал, такой как желтые/красные пигменты или краска, для регулирования падающего света в отношении цвета. Провод 10 может тогда быть больше похожим на нить накаливания.

В настоящем варианте осуществления провод 10 проходит прямо от основания до верхнего участка 3, но будет понятно, что провод 10 может иметь любую желаемую форму.

Со ссылкой на фиг. 4 будет описано осветительное устройство согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 4 показывает осветительное устройство 2, которое может быть идентично осветительному устройству 1, описанному со ссылкой на фиг. 1-3, за исключением формы провода 20. В настоящем варианте осуществления сегмент открытого участка провода 10 размещается как спираль 21 для дополнительного улучшения сходства с нитью накаливания. Дополнительно, проводники для двух направлений тока между драйвером и источником света содержатся в отдельных проводах 20, вследствие чего два провода 20 проходят от драйвера к источнику света.

Специалист в области техники представляет себе, что настоящее изобретение никоим образом не ограничено предпочтительными вариантами осуществления, описанными выше. Наоборот, многие модификации и вариации возможны в рамках прилагаемой формулы изобретения. Следует отметить, что вышеупомянутые варианты осуществления скорее иллюстрируют, чем ограничивают изобретение, и специалисты в данной области техники будут иметь возможность проектировать альтернативные варианты осуществления без отступления от области применения прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения любые знаки ссылки, расположенные между скобками, не будут создаваться в качестве ограничивающего пункта формулы. Слово "содержащий" не исключает присутствия элементов или этапов, не перечисленных в формуле. Единственное число элемента не исключает наличия множества таких элементов. Использование слов "первый", "второй" и "третий" и т.д. не указывает какого-либо упорядочения. Эти слова должны быть интерпретированы как названия. Специальная последовательность действий не требуется, пока специально не указана.

Реферат

Изобретение относится к области светотехники. Техническим результатом является увеличение срока работы за счет улучшения теплоотвода. Осветительное устройство (1) содержит основание (2) и участок (3), расположенный напротив основания. В основании (2) размещены цоколь (4) и драйвер (7). Теплоотвод (14) размещен на участке (3) отдельно от драйвера. Источник (13) света установлен на нижней стороне (15) теплоотвода (14), обращенной к основанию (2). Провод (10) предназначен для электрического соединения источника (13) света с драйвером (7). Участок провода (10), проходящий от основания (2) к участку (3) осветительного устройства, не загорожен ни одним из компонентов осветительного устройства (1) и открыт свету от источника (13) света. Оболочка (12) окружает, по меньшей мере, источник (13) света и открытый участок провода (10), который размещен отдельно от оболочки (12). 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

Формула