Осветительное устройство, содержащее усовершенствованный теплопередающий конструктивный элемент - RU2642116C2

Чертежи

Описание

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится в целом к осветительному устройству, содержащему усовершенствованный теплопередающий конструктивный элемент, предназначенный для передачи тепла, выделяемого осветительным устройством. Настоящее изобретение также относится к способу образования соответствующего осветительного устройства.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В настоящее время значительно повысился интерес к разработке и усовершенствованию альтернативных осветительных устройств вследствие вывода с рынка электрических ламп накаливания. Кроме того, это привело к увеличенным потребностям в снижении стоимости изготовления и улучшении эксплуатационных характеристик альтернативных осветительных устройств. Например, осветительные устройства со светоизлучающими диодами имеют ряд преимуществ по сравнению с другим обычным освещением, включая, например, высокую эффективность использования энергии, высокую светоотдачу и продолжительный срок службы.

Однако использование светоизлучающих диодов, как правило, связано с проблемой в отношении эффективности переноса тепла для избежания повышения температур до уровня, который может воспрепятствовать выходу светового излучения. В некоторых случаях повышенные уровни температур могут даже приводить к повреждению некоторых из светоизлучающих диодов, в результате чего устраняется возможность излучения света. Соответственно это может привести к уменьшенной светоотдаче, а также отрицательно повлиять на распределение света.

Обычно для уменьшения остроты данных проблем часто используются термоинтерфейсные материалы (TIMs), предназначенные для повышения теплопроводности между поверхностями, а также для защиты поверхностей от повреждения. Однако это, как правило, приводит к более сложному производственному процессу, в результате чего увеличивается стоимость изготовления осветительного устройства. Кроме того, термоинтерфейсные материалы являются неудобными вследствие липкости материала и дополнительного расхода материала. Следовательно, было бы предпочтительно разработать осветительное устройство с эффективной теплопередачей и усовершенствованным теплопередающим конструктивным элементом для выполнения требований по интенсивности светоотдачи и распределению света.

В документе US 7121687 B2 раскрыта светодиодная лампа, имеющая опору с металлической подложкой и центральной частью с выступающими крылышками. Электроизоляционный теплопроводящий контур прикреплен к подложке, и, по меньшей мере, один светодиод расположен на каждом крылышке с электропроводящими дорожками, соединенными с ним. Крылышки изогнуты под несколькими углами с образованием лапок. Патрон содержит полое основание, имеющее многоугольную внутреннюю часть. Множество электрических контактов расположено в зазоре между внутренними стенками полого основания и наружными стенками теплопроводящего сердечника для контакта с проводящими дорожками, когда подложка и теплопроводящий контур вставлены в патрон, в результате чего теплопроводящий контур и металлическая подложка будут находиться в плотном контакте с сердечником.

Следовательно, существует дополнительная потребность в осветительном устройстве с улучшенным регулированием теплоотдачи, позволяющим обеспечить возможность получения заданных светоотдачи и распределения света от осветительного устройства.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Осветительное устройство, которое содержит, по меньшей мере, один светоизлучающий элемент, выполненный с конфигурацией, обеспечивающей возможность излучения света, корпус, имеющий удлиненную полую базовую часть и секцию для выхода светового излучения, при этом удлиненная полая базовая часть имеет многоугольное поперечное сечение, и теплопередающий конструктивный элемент, образованный из сфальцованного листа теплопроводного материала, вставленного в корпус и зафиксированного внутри корпуса, при этом теплопередающий конструктивный элемент содержит первую секцию, на которой расположен данный, по меньшей мере, один светоизлучающий элемент и которая выполнена с возможностью приема тепла, выделяющегося из данного, по меньшей мере, одного светоизлучающего элемента при излучении света, и вторую секцию, имеющую наружную поверхность, которая после фиксации внутри корпуса принимает форму, обеспечивающую ее прилегание к внутренней поверхности удлиненной полой базовой части корпуса, так что обеспечивается теплопередача выделяющегося тепла корпусу.

Настоящее изобретение базируется на понимании того, что, по меньшей мере, одно осветительное устройство может быть расположено на сфальцованном теплопередающем конструктивном элементе, выполненном с конфигурацией, обеспечивающей возможность передачи тепла от данного, по меньшей мере, одного светоизлучающего элемента при дополнительном использовании прилегания между теплопередающим конструктивным элементом и корпусом для передачи тепла корпусу. Таким образом, корпус может создать возможность его использования в качестве дополнительного теплопередающего элемента, такого как теплоотвод, для передачи тепла в окружающую среду.

Данная дополнительная поверхность улучшает передачу тепла в окружающую среду и, таким образом, обеспечивает повышение эффективности передачи тепла из осветительного устройства. Удлиненная полая базовая часть корпуса имеет многоугольное поперечное сечение, при этом каждая поверхность базовой части предпочтительно является по существу плоской. Кроме того, поверхности второй секции теплопередающего конструктивного элемента также предпочтительно являются по существу плоскими и имеют конфигурацию, обеспечивающую их соответствие плоским внутренним поверхностям удлиненной полой базовой части, для создания теплового интерфейса, в котором поверхности второй секции теплопередающего конструктивного элемента и удлиненной полой базовой части корпуса плотно прилегают друг к другу. Многоугольное поперечное сечение может представлять собой, например, треугольник, квадрат и т. д. Таким образом, базовая часть имеет, по меньшей мере, три поверхности, и независимо от того, сколько поверхностей имеет базовая часть, каждая поверхность предпочтительно представляет собой по существу плоскую поверхность.

Соответственно это определяет то, что удлиненная полая базовая часть будет иметь, по меньшей мере, три угла, при этом угол в одном варианте осуществления может быть скруглен. Кроме того, выражение «удлиненная полая базовая часть» в дальнейшем следует интерпретировать как трубчатую базовую часть со сквозным отверстием, проходящим через всю базовую часть корпуса и образующим полость, которая может проходить через весь корпус. Кроме того, следует понимать, что многоугольное поперечное сечение может быть задано в направлении, перпендикулярном к направлению протяженности удлиненной полой базовой части.

В соответствии с изобретением, при вставке в корпус теплопередающий конструктивный элемент может быть сложен для избежания или, по меньшей мере, уменьшения трения между корпусом и теплопередающим конструктивным элементом. В противном случае неуменьшенное трение может вызвать трещины, царапины или даже разрушения в корпусе, которые могут создать проблемы с функциональностью осветительного устройства. Кроме того, при выполнении теплопередающего конструктивного элемента, образованного из сфальцованного листа теплопроводного материала, может быть обеспечена возможность оптимизации теплового интерфейса между теплопередающим конструктивным элементом и корпусом так, что тепловой интерфейс будет включать в себя всю внутреннюю поверхность удлиненной полой базовой части корпуса в осветительном устройстве. Как сфальцованная вторая секция теплопередающего конструктивного элемента, так и внутренние поверхности удлиненной полой базовой части являются плоскими, так что при их размещении с обеспечением их прилегания друг к другу оптимизируется контакт поверхностей. При оптимизации контакта поверхностей теплопередача также может быть увеличена.

Кроме того, удлиненная полая базовая часть может иметь угол уклона, так что поперечный размер удлиненной полой базовой части немного уменьшается ближе к части корпуса, предназначенной для выхода светового излучения. Угол уклона может быть отрегулирован для облегчения вставки теплопередающего конструктивного элемента в удлиненную полую базовую часть, а также по соображениям, связанным с изготовлением корпуса (например, посредством литья под давлением).

«Поверхность раздела» следует в дальнейшем интерпретировать как границу между внутренней поверхностью удлиненной полой базовой части корпуса и наружной поверхностью второй секции теплопередающего конструктивного элемента, прилегающими друг к другу. Таким образом, при увеличении поверхности теплового интерфейса большее количество тепла может передаваться корпусу. Кроме того, настоящее изобретение также базируется на понимании того, что, поскольку светоизлучающий(е) элемент(ы) во многих случаях применения расположен(ы) в центре корпуса, то есть далеко от внутренней поверхности корпуса, при выполнении фальцуемого теплопроводного листа, соединенного со светоизлучающими элементами и проходящего по направлению к внутренней поверхности удлиненной полой базовой части, тепло, выделяемое светоизлучающим(и) элементом(ами), может термически передаваться корпусу, когда светоизлучающий(е) элемент(ы) прикреплен(ы) к первой секции теплопередающего конструктивного элемента, так как вторая секция теплопередающего конструктивного элемента, будучи установленной в корпусе, прилегает к по существу плоской внутренней поверхности теплопередающего конструктивного элемента.

Таким образом, преимущество изобретения заключается в том, что выполнен пассивный теплопередающий конструктивный элемент, который может обеспечить уменьшение потребности во внешнем вентиляторе или мембранах для обеспечения достаточного охлаждения. Теплопередающий конструктивный элемент, в особенности вторую секцию теплопередающего конструктивного элемента, в дальнейшем и во всем описании следует интерпретировать как сфальцованный лист, который, будучи размещенным с обеспечением его прилегания к внутренней поверхности удлиненной полой базовой части корпуса, может изгибаться и подгоняться к определенной геометрии корпуса.

Дополнительное преимущество изобретения заключается в том, что теплопередающий конструктивный элемент образован теплопроводным листом, при этом вторая секция теплопередающего конструктивного элемента выполнена с возможностью «повторения» формы внутренней поверхности корпуса в удлиненной полой базовой части, в результате чего образуется проход или углубление в удлиненной полой базовой части. Как внутренняя поверхность базовой части корпуса, так и вторая секция теплопередающего конструктивного элемента состоят из плоских поверхностей для улучшения контакта поверхностей при прилегании их друг к другу. При использовании фальцуемого листа, проходящего вдоль поверхностей удлиненной полой базовой части, теплопередающий конструктивный элемент занимает ограниченное пространство. Благодаря ограниченному пространству, занимаемому теплопередающим конструктивным элементом при его удлиненной полой форме, он обеспечивает возможность встраивания дополнительных компонентов. Данные компоненты могут быть, например, выполнены с конфигурацией, обеспечивающей возможность регулирования светоотдачи светоизлучающего элемента и т. д.

Выражение «передаваемое тепло» следует понимать в дальнейшем как тепло, которое выделяется в первой секции теплопередающего конструктивного элемента и после этого передается дальше через вторую секцию теплопередающего конструктивного элемента корпусу. Теплопроводный лист может представлять собой, например, гибкую печатную плату, и, следовательно, теплопередающий конструктивный элемент сможет «принимать» светоизлучающие элементы непосредственно на первой секции теплопередающего конструктивного элемента.

В соответствии с приведенным в качестве примера вариантом осуществления внутренняя поверхность второй секции теплопередающего конструктивного элемента может быть выполнена с конфигурацией, обеспечивающей возможность приема электрической схемы возбуждения, предназначенной для управления данным, по меньшей мере, одним светоизлучающим элементом. Внутреннюю поверхность второй секции теплопередающего конструктивного элемента, описанную выше, следует интерпретировать как сторону, противоположную по отношению к той поверхности второй секции теплопередающего конструктивного элемента, которая обращена к внутренней стороне корпуса. Кроме того, теплопередающий конструктивный элемент предпочтительно может быть выполнен из печатной платы на металлической подложке, которая может быть сложена и размещена так, что она будет повторять форму внутренней поверхности удлиненной полой базовой части корпуса. Использование печатной платы на металлической подложке для теплопередающего конструктивного элемента позволяет конфигурировать светоизлучающий(е) элемент(элементы) непосредственно на первой секции теплопередающего конструктивного элемента.

В соответствии с другим вариантом осуществления теплопередающий конструктивный элемент может быть образован из одного листа теплопроводного материала. Использование одного листа теплопроводного материала для теплопередающего конструктивного элемента ограничивает число поверхностей раздела одной поверхностью раздела, что обеспечивает улучшение теплопередачи в осветительном устройстве. Воздушные зазоры всегда образуются в большей или меньшей степени между двумя поверхностями. Следовательно, несколько поверхностей раздела слоев материала могут затруднять передачу тепла через осветительное устройство, поскольку воздух не передает тепло так же хорошо, как большая часть материала, в особенности воздух передает тепло не так, как теплопроводный материал, специально выбранный для обеспечения эффективной передачи тепла от светоизлучающих элементов. Кроме того, теплопередающий конструктивный элемент может быть выполнен с возможностью интеграции функциональных возможностей электроники, функциональных возможностей оптики и формирования луча заданной формы и функциональных возможностей теплопередачи в элементе из одного листа. Кроме того, сфальцованный лист может обладать характеристикой, подобной пружинению, в особенности в углах сгибов, обуславливающей стремление к развертыванию/разгибанию листа. Тепловой интерфейс между удлиненной полой базовой частью корпуса и второй секцией теплопередающего конструктивного элемента может быть дополнительно улучшен за счет давления, действующего в направлении наружу и возникающего вследствие характеристики, подобной пружинению.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления осветительное устройство дополнительно содержит сердцевинный компонент, расположенный центрально относительно теплопередающего конструктивного элемента и выполненный с конфигурацией, обеспечивающей возможность приложения давления, действующего в направлении наружу, к внутренней поверхности второй секции теплопередающего конструктивного элемента после фиксации теплопередающего конструктивного элемента внутри корпуса. Выражение «сердцевинный компонент» может означать объект или материал любого типа, расположенный в удлиненной полой базовой части с внутренней стороны теплопередающего конструктивного элемента и выполненный с конфигурацией, обеспечивающей возможность дополнительного приложения давления, действующего в направлении наружу, для уменьшения воздушных зазоров между корпусом и теплопередающим конструктивным элементом. Внутренняя поверхность теплопередающего конструктивного элемента представляет собой сторону, противоположную по отношению к наружной поверхности теплопередающего конструктивного элемента, прилегающей к внутренней стороне удлиненной полой базовой части корпуса. Преимущество этого заключается в том, что дополнительное давление может обеспечить дополнительное увеличение теплопередачи за счет улучшения теплового интерфейса. На передачу тепла между двумя слоями материала может влиять то, какой контакт поверхностей имеется между слоями. Таким образом, больший контакт поверхностей равнозначен лучшему тепловому интерфейсу. Кроме того, уменьшение расстояния между второй секцией и удлиненной полой базовой частью также обеспечивает улучшение теплопередачи. Сердцевинный компонент может представлять собой, например, конструкцию из пружин, резиновый компонент, расширяющуюся сердцевину или упругую сердцевину другого типа, предназначенную для дополнительного поджима второй секции к внутренней поверхности удлиненной полой базовой части. Кроме того, на внутренней стороне теплопередающего конструктивного элемента пластик может быть отформован посредством инжекционного формования.

Первая секция теплопередающего конструктивного элемента, будучи зафиксированной внутри корпуса, предпочтительно может выступать внутри секции корпуса, предназначенной для выхода светового излучения. Светоизлучающие элементы могут быть размещены непосредственно на первой секции теплопередающего конструктивного элемента. Для распространения света, излучаемого из светоизлучающих элементов, первая секция теплопередающего конструктивного элемента выступает внутри секции для выхода светового излучения, так что свет может излучаться в окружающую среду. Светоизлучающий(е) элемент(ы) предпочтительно представляет(ют) собой твердотельный источник света, такой как светоизлучающий диод (светодиод) или лазерный диод.

Выступающая первая секция теплопередающего конструктивного элемента, на которой установлен, по меньшей мере, один светоизлучающий элемент, может дополнительно включать в себя оптический компонент, выполненный с конфигурацией, обеспечивающей возможность формирования светового луча, излучаемого из светоизлучающего элемента, с заданной формой, такой как коллиматор, мультиколлиматор, отражатель, линза и т. д. Таким образом, световой луч, излучаемый светоизлучающим элементом, может иметь определенную заданную форму. Первая секция теплопередающего конструктивного элемента может представлять собой, например, по меньшей мере, одну выступающую лапку. Лапка может иметь любую форму, например такую, как клиновидная, квадратная, прямоугольная, эллиптическая или овальная. В случае осветительного устройства с множеством лапок одна лапка может быть выполнена с конфигурацией под углом, отличающимся от угла второй лапки, для обеспечения возможности создания дополнительных распределений выходящего света.

Первая секция теплопередающего конструктивного элемента предпочтительно может быть расположена под заданным внутренним углом относительно второй секции теплопередающего конструктивного элемента. Преимущество данного варианта осуществления заключается в том, что посредством угла первой секции теплопередающего конструктивного элемента можно задать распределение интенсивности. Посредством изменения угла первой секции теплопередающего конструктивного элемента можно настроить распределение силы света и направить свет в желательном направлении. Например, большинство светоизлучающих диодов излучают свет в направлении вперед, что подразумевает, что будет ограничено угловое распределение, которое представляет собой предпочтительный признак для источников направленного света, предназначенных для яркого освещения определенного объекта. Однако в некоторых применениях для источников света, направленного во все стороны, желательно равномерное распределение интенсивности света, которое можно сравнить с источником света, представляющим собой лампу накаливания. Для достижения равномерного распределения выходящего света внутренний угол может быть изменен. Внутренний угол может находиться в диапазоне от 0° до 180°, при этом внутренний угол регулируют в зависимости от осветительного устройства и его применения. Например, внутренний угол может находиться в диапазоне от 45° до 135° и предпочтительно может составлять приблизительно 90° для выполнения/размещения источника направленного света так, чтобы основная часть света была направлена прямо вперед. Однако для других типов осветительных устройств, предназначенных для общего освещения, например, таких как потолочный светильник, настенный светильник, декоративный светильник, могут быть более подходящими другие углы. Лапки в первой секции теплопередающего конструктивного элемента могут быть расположены под разными углами в осветительном устройстве для создания дополнительной возможности обеспечения соответствия другому заданному распределению выходящего светового излучения.

Кроме того, первая секция теплопередающего конструктивного элемента может содержать выступающую часть, выполненную с конфигурацией, обеспечивающей возможность установки, по меньшей мере, одного дополнительного светоизлучающего элемента, которая расположена под вторым внутренним углом относительно второй секции теплопередающего конструктивного элемента. Преимущество такой конструкции заключается в том, что дополнительные светоизлучающие элементы могут быть добавлены к первой секции теплопередающего конструктивного элемента, в результате чего может быть получено осветительное устройство с более высокой интенсивностью. Кроме того, при добавлении выступающей части под вторым внутренним углом можно легче обеспечить равномерное распределение излучаемого света.

Кроме того, внутренний угол первой секции теплопередающего конструктивного элемента может быть регулируемым относительно второй секции теплопередающего конструктивного элемента. За счет регулирования угла первой секции теплопередающего конструктивного элемента осветительное устройство может быть использовано или в качестве источника направленного света для яркого освещения определенного объекта, или в качестве источника света, обеспечивающего общее рассеянное освещение окружающей среды, в зависимости от заданного значения внутреннего угла. Преимущество данного варианта осуществления заключается в том, что распределение выходящего света может быть настроено в зависимости от ситуации и события.

Кроме того, внутренний угол первой секции теплопередающего конструктивного элемента составляет от 20° до 80° в конфигурации, обеспечивающей возможность получения равномерного распределения интенсивности освещения посредством секции осветительного устройства, предназначенной для выхода светового излучения. В осветительном устройстве, выполненном с конфигурацией, обеспечивающей возможность распределения света при равномерном распределении, и предназначенном для использования в качестве основного источника освещения, например в помещении, внутренний угол предпочтительно находится в диапазоне от 15° до 45°. Равномерное распределение интенсивности освещения следует интерпретировать как ситуацию, когда множество углов, под которыми свет выходит с образованием куполообразной формы, находится в пределах заданного диапазона интенсивности освещения.

Часть корпуса, предназначенная для выхода светового излучения, предпочтительно является прозрачной. Слово «прозрачный» в контексте данного изобретения следует интерпретировать широко, подразумевая прозрачность для светового излучения в целом, например, часть для выхода светового излучения может быть светлой, окрашенной, диффузной, матированной, рассеивающей или матовой.

Кроме того, корпус может быть выполнен из стекла, пластика, керамического материала или их любых комбинаций. Гибкий теплопередающий конструктивный элемент специально выполняют с возможностью вставки и фиксации внутри корпуса, изготовленного из стекла, пластика, керамического материала или их любых комбинаций. Благодаря гибкости и возможности фальцевания теплопередающего конструктивного элемента теплопередающий конструктивный элемент можно вставить, не вызывая повреждений внутренней поверхности удлиненной полой базовой части.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления осветительное устройство может дополнительно содержать слой термоинтерфейсного материала, выполненный с возможностью размещения между наружной поверхностью второй секции теплопередающего конструктивного элемента и внутренней поверхностью удлиненной полой базовой части корпуса. За счет добавления слоя термоинтерфейсного материала может быть обеспечена дополнительная возможность улучшения теплопередачи между теплопередающим конструктивным элементом и корпусом. Термоинтерфейсный материал может обладать способностью к заполнению неровностей и воздушных карманов на поверхностях, так что контакт между поверхностями увеличивается.

В соответствии с другим аспектом изобретения разработан способ образования осветительного устройства, включающий этапы выполнения, по меньшей мере, одного светоизлучающего элемента, выполненного с конфигурацией, обеспечивающей возможность излучения света, выполнения корпуса, имеющего удлиненную полую базовую часть и часть для выхода светового излучения, при этом удлиненная полая базовая часть имеет многоугольное поперечное сечение, выполнения теплопередающего конструктивного элемента из фальцуемого теплопроводящего листа, при этом теплопередающий конструктивный элемент содержит первую секцию, на которой размещают данный, по меньшей мере, один светоизлучающий элемент, и вторую секцию, выполненную с возможностью передачи тепла, выделяемого данным, по меньшей мере, одним светоизлучающим элементом, корпусу, фальцевания теплопередающего конструктивного элемента таким образом, чтобы он соответствовал многоугольному поперечному сечению базовой части корпуса, вставки теплопередающего конструктивного элемента в корпус и размещения наружной поверхности теплопередающего конструктивного элемента так, чтобы она прилегала к внутренней поверхности удлиненной полой базовой части корпуса. Признаки способа образования осветительного устройства обеспечивают преимущества, аналогичные рассмотренным выше в связи с предыдущим аспектом изобретения.

Дополнительные признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидными при изучении приложенной формулы изобретения и нижеприведенного описания. Специалисту будет понятно, что различные признаки настоящего изобретения могут быть скомбинированы для создания вариантов осуществления, отличных от тех, которые описаны в дальнейшем, без отхода от объема настоящего изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Аспект изобретения, включая его определенные признаки и преимущества, будет нетрудно понять из нижеприведенного подробного описания и сопровождающих чертежей, на которых:

фиг. 1 иллюстрирует вид сбоку в разрезе осветительного устройства в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг. 2 показывает вид сверху осветительного устройства в соответствии с приведенным в качестве примера вариантом осуществления;

фиг. 3 иллюстрирует выполненный с пространственным разделением элементов вид в перспективе приведенного в качестве примера варианта осуществления осветительного устройства по фиг. 1;

фиг. 4 иллюстрирует вид в перспективе предварительно сфальцованного теплопередающего конструктивного элемента на этапе перед вставкой теплопередающего конструктивного элемента в корпус;

фиг. 5 иллюстрирует на виде в перспективе теплопередающий конструктивный элемент, выполненный с возможностью охватывания сердцевинного компонента;

фиг. 6 иллюстрирует вид в перспективе теплопередающего конструктивного элемента в соответствии с другим приведенным в качестве примера вариантом осуществления;

фиг. 7 показывает вид сверху осветительного устройства в соответствии с другим приведенным в качестве примера вариантом осуществления изобретения;

фиг. 8 иллюстрирует предварительно сфальцованный теплопередающий конструктивный элемент на виде в перспективе.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Настоящее изобретение будет описано в дальнейшем с большей полнотой со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых показаны предпочтительные варианты осуществления изобретения. Однако данное изобретение может быть реализовано во многих других вариантах, и его не следует рассматривать как ограниченное вариантами осуществления, приведенными в данном документе; скорее данные варианты осуществления приведены для обеспечения доскональности и законченности и полностью доносят объем изобретения до специалиста. Аналогичные ссылочные позиции относятся везде к аналогичным элементам.

При ссылке на чертежи и при совместном рассмотрении фиг. 1 и 2 следует отметить, что они показывают соответственно сечение и вид в перспективе осветительного устройства 100, содержащего теплопередающий конструктивный элемент 200, вставленный в корпус 300.

Как проиллюстрировано на фиг. 1, корпус 300 можно видеть разделенным на удлиненную полую базовую часть 302 и часть 304 для выхода светового излучения. Удлиненная полая базовая часть 302 проиллюстрирована как имеющая плоские боковые поверхности, в то время как часть 304 для выхода светового излучения проиллюстрирована как имеющая луковицеобразную форму. Кроме того, теплопередающий конструктивный элемент 200 содержит фальцуемый лист теплопроводного материала с первой секцией 202 и второй секцией 204, которая в проиллюстрированном варианте осуществления представляет собой гибкую печатную плату. Теплопередающий конструктивный элемент 200 может быть выполнен, например, из одного и того же листа материала. Первая секция 202 выполнена с конфигурацией, обеспечивающей возможность приема и установки светоизлучающего элемента 102, такого как твердотельный источник света, при этом в проиллюстрированном варианте осуществления на ней расположены светодиоды 102. Первая секция 202 содержит, по меньшей мере, одну лапку 206; вариант осуществления, проиллюстрированный на фиг. 1, имеет четыре лапки, выполненные с конфигурацией, обеспечивающей их выступание в части 204 корпуса 300, предназначенной для выхода светового излучения, так, что свет от светоизлучающих элементов 102 излучается в окружающую среду. Лапки 206 могут иметь любое число форм, таких как прямоугольная, клиновидная, овальная, эллиптическая, треугольная и так далее. В проиллюстрированном варианте осуществления светоизлучающие элементы 102 установлены непосредственно на первой части 202 теплопередающего конструктивного элемента 200, более точно - на лапках 206. Кроме того, вторая секция 204 выполнена с конфигурацией, обеспечивающей ее соответствие форме внутренней поверхности 306 удлиненной полой базовой части 302.

Как проиллюстрировано на фиг. 1, первая секция 202 и вторая секция 204 теплопередающего конструктивного элемента 200 образованы из одного листа теплопроводного материала для улучшения теплопередачи через теплопередающий конструктивный элемент 200. Первая секция 202 выполнена с конфигурацией, обеспечивающей возможность передачи тепла, выделяемого светоизлучающими элементами 102 при излучении света, второй секции 204 теплопередающего конструктивного элемента 200. Вторая секция 204 может образовывать тепловой интерфейс 214 с внутренней поверхностью 306 удлиненной полой базовой части 302 за счет ее прилегания к внутренней поверхности 306 удлиненной полой базовой части 302. Тепловой интерфейс 214 выполнен с возможностью увеличения теплопроводности между теплопередающим конструктивным элементом 200 и корпусом 300. Таким образом, при этом тепло может передаваться корпусу 300 и далее в окружающую среду. Тепловой интерфейс 214 между корпусом 300 и теплопередающим конструктивным элементом 200 содержит плоские поверхности, прилегающие друг к другу. Для оптимизации теплового интерфейса 214 площадь поверхностей, находящихся в физическом контакте, предпочтительно должна быть максимизирована (но не ограничена максимизированной площадью).

Как рассмотрено выше, удлиненная полая базовая часть 302 выполнена с конфигурацией, имеющей многоугольное поперечное сечение, и в проиллюстрированном варианте осуществления по фиг. 1 базовая часть 302 имеет четырехстороннее/четырехугольное поперечное сечение с равными сторонами, имеющее конфигурацию квадрата с углами, составляющими 90°. Однако также возможно поперечное сечение любой другой многоугольной формы, имеющее, по меньшей мере, три стороны.

Далее также рассматривается фиг. 2, на которой в иллюстративных целях первая секция 202 теплопередающего конструктивного элемента 200 не проиллюстрирована. На фиг. 2 внутренняя поверхность 306 удлиненной полой базовой части 302 проходит прямолинейно между всеми углами. Вторая секция 204 теплопередающего конструктивного элемента 200 может быть сфальцована так, чтобы вторая секция 204 была подогнана для вставки вдоль внутренней поверхности 306 удлиненной полой базовой части. Таким образом, расстояние между двумя линиями 220 сгиба второй секции 204 соответствует расстоянию между двумя углами 220 удлиненной полой базовой части 302. Вторая секция 204 содержит плоский теплопроводный лист, сфальцованный для обеспечения соответствия расстоянию между углами удлиненной полой базовой части 302. Соответствующая форма обеспечивает возможность фиксации второй секции вдоль внутренней поверхности 306 базовой части 302, когда теплопередающий конструктивный элемент 200 будет вставлен в корпус.

Теплопередающий конструктивный элемент 200 содержит гибкую печатную плату или печатную плату на металлической подложке. При использовании печатной платы или печатной платы на металлической подложке электронные схемы, например, компоненты схем возбуждения и светодиоды, могут быть легко встроены в теплопередающий конструктивный элемент 200. Данная возможность встраивания может дополнительно уменьшить стоимость, а также обеспечить оптимальную интеграцию функций. Можно видеть, что вторая секция 202 имеет (будучи зафиксированной в удлиненной полой базовой части 302) удлиненную полую форму, по существу соответствующую удлиненной полой базовой части 302. Кроме того, конфигурация теплопередающего конструктивного элемента 200 обеспечивает возможность наличия дополнительных компонентов вследствие созданного пространства в центре базовой части 302.

Как также показано на фиг. 1 и как описано выше, светоизлучающие элементы 102 установлены на первой секции 202 теплопередающего конструктивного элемента 200. Светодиоды смонтированы на лапках 206 так, что свет может быть направлен через часть 304 корпуса 300, предназначенную для выхода светового излучения. Тепло, выделяемое светоизлучающими элементами 102 при излучении света, передается первой секции 202 теплопередающего конструктивного элемента 200, то есть выделяется в направлении, противоположном по отношению к световым лучам светоизлучающих элементов 102. Лапки 206 выполнены с конфигурацией с внутренним углом относительно второй секции 204, в проиллюстрированном варианте осуществления внутренний угол составляет приблизительно 45°. Угол наклона лапок влияет как на распределение света, так и на оптическую эффективность. Лапки могут иметь разную длину в зависимости от внутреннего угла первой секции 202. Лапки 206 могут иметь такую длину, что они будут выступать в полость части 304 для выхода светового излучения рядом с поверхностью части 304 для выхода светового излучения. Кроме того, длина лапок 206 может быть скорректирована для избежания пропускания света, отраженного от части 304 для выхода светового излучения, в удлиненную полую базовую часть 302. Следовательно, как форма, так и длина лапок 206 могут быть подогнаны для уменьшения интервала между лапками 206 для воспрепятствования потере света в базовой части 302.

Лапка также может содержать выступающую часть 208 со вторым внутренним углом относительно второй секции 204. Выступающая часть 208 выступает от концевой части лапки 206. Проиллюстрированная выступающая часть 208 расположена под внутренним углом, составляющим 90°, относительно второй секции 204 теплопередающего конструктивного элемента 200. Кроме того, выступающая часть 208 выполнена с конфигурацией, обеспечивающей возможность установки дополнительных светоизлучающих элементов 102, таких как светодиоды. Особенно предпочтительно обеспечить возможность выполнения такого внутреннего угла θ лапок, чтобы можно было достичь заданного распределения света, поскольку диапазон углов выхода светового излучения для светоизлучающих диодов часто ограничен.

Регулирование лапок 206 может осуществляться посредством встроенного блока управления, выполненного с конфигурацией, обеспечивающей возможность изменения внутреннего угла выхода светового излучения для светоизлучающих элементов 102 так, чтобы распределение света можно было задать в зависимости от ситуации. За счет наличия возможности изменения угла одно и то же осветительное устройство 100 может быть использовано в качестве источника направленного света и в качестве источника общего освещения с более широким диапазоном углов выхода светового излучения в отдельных ситуациях. Светоизлучающие элементы могут иметь встроенные оптические элементы и элементы для формирования луча заданной формы, такие как отражатель, линза, коллиматор и т.д. Кроме того, существует возможность уменьшения видимости светоизлучающих элементов за счет размещения первой секции 202 под внутренним углом, превышающим 90°, что означает, что светоизлучающий элемент 102 будет смещен вниз во вторую секцию 204. Для обеспечения равномерного распределения света при множестве углов выхода светового излучения, «охватывающих» часть 304 корпуса 300, предназначенную для выхода светового излучения, светоизлучающие элементы могут быть размещены под углом 15°-45° относительно второй секции 204 в первой секции 202 теплопередающего конструктивного элемента.

Вторая секция 204 может быть выполнена с конфигурацией, обеспечивающей возможность приложения давления в направлении наружу, проиллюстрированного стрелками, для улучшения теплового интерфейса 214 между удлиненной полой базовой частью 302 и второй секцией 204. Давление, действующее в направлении наружу, может возникать в результате того, что сложенный теплопередающий конструктивный элемент 200 имеет движущую силу, вызывающую развертывание. Функциональная возможность развертывания может приводить к тому, что вторая секция 204 будет дополнительно прижиматься к базовой части 302, так что тепловой интерфейс 214 улучшается. В альтернативном варианте (или в качестве дополнения) давление, действующее в направлении наружу, может возникать в результате наличия сердцевинного компонента 212, вставленного в корпус 300, так что вторая секция 204 теплопередающего конструктивного элемента 200 будет заключена между удлиненной полой базовой частью 302 и сердцевинным компонентом 212.

Теплопередающий конструктивный элемент 200 предпочтительно может быть образован из гибкой печатной платы или печатной платы на металлической подложке. Кроме того, теплопередающий конструктивный элемент 200 может быть изготовлен из металлического материала, который имеет удовлетворительные характеристики теплопроводности и который не является слишком жестким, для обеспечения возможности фальцевания/складывания теплопередающего конструктивного элемента 200. Подобный материал может представлять собой, например, алюминий. Само собой разумеется, также возможны другие альтернативы, например, такие как медь, тепловые трубки, плоские тепловые трубки и т. д. Осветительное устройство 100 может быть особенно предпочтительным для модернизации электрических ламп, например, с резьбовым цоколем 104 Эдисона. Само собой разумеется, другие средства сопряжения возможны и находятся в пределах объема изобретения, например, они включают соединитель байонетного типа, двухштыревой, двухштекерный разъем или любой другой тип конфигурации цоколя лампы как средства сопряжения. Как также показано на фиг. 2, часть 304 корпуса 300, предназначенная для выхода светового излучения, является по существу круглой и прозрачной, если смотреть сверху. Удлиненная полая базовая часть 302 имеет на фиг. 2 четырехстороннее/четырехугольное поперечное сечения с четырьмя одинаковыми боковыми сторонами, расположенными перпендикулярно друг к другу. Кроме того, вторая секция 204 теплопередающего конструктивного элемента имеет контакт по всей внутренней поверхности 306 базовой части 302, что означает, что вторая секция 204 имеет поперечное сечение, соответствующее удлиненной полой базовой части 302. Кроме того, на внутренней поверхности 216 второй секции 204 имеется отформованный пластик в виде сердцевинного компонента 212. Также могут быть возможны другие конфигурации сердцевинного компонента 212, такие как полученные инжекционным формованием пластика, термической гибкой или образованные из металла. Кроме того, при формовании более жесткого слоя так, чтобы вторая секция теплопередающего конструктивного элемента была охвачена с обеих сторон, отформованный слой создает сопротивление, уменьшающее возможность того, что вторая секция 204 теплопередающего конструктивного элемента 200 будет изогнута в сторону от внутренней поверхности 306 удлиненной полой базовой части 302. Кроме того, сердцевинный компонент 212 может быть предусмотрен со способностью к пружинению, обеспечивающей давление, действующее в направлении наружу, и также может быть размещен внутри второй секции 204 или отформован на внутренней поверхности 216 второй секции 204.

Далее рассматривается фиг. 3, иллюстрирующая выполненный с пространственным разделением элементов вид в перспективе осветительного устройства по фиг. 1. Осветительное устройство по фиг. 1 в проиллюстрированном варианте осуществления показано с пространственным разделением на три компонента, а именно цоколь 104, теплопередающий конструктивный элемент 200 со встроенными светоизлучающими элементами 102 и корпус 300. Вторая секция 204 теплопередающего конструктивного элемента 200 проиллюстрирована в виде развернутого плоского листа с линиями 218 сгиба, предварительно образованными так, что расстояние между предварительно образованными линиями 218 сгиба соответствует ширинам сторон удлиненной полой базовой части 302 корпуса 300. Таким образом, вторая секция 204 может быть сфальцована/сложена вдоль предварительно образованных линий 218 сгиба при вставке в корпус 300 для уменьшения трения. Линии 220 сгиба могут, с одной стороны, обеспечить уменьшение давления при вставке теплопередающего конструктивного элемента посредством его фальцевания/складывания и, с другой стороны, обеспечить сравнительно надежный тепловой интерфейс 214 между второй секцией 204 теплопередающего конструктивного элемента и внутренней поверхностью 306 удлиненной полой базовой части 302 за счет давления, действующего в направлении наружу за счет способности теплопередающего конструктивного элемента 200 к развертыванию.

В проиллюстрированном варианте осуществления первая секция 202 теплопередающего конструктивного элемента содержит четыре лапки, которые загнуты под внутренним углом θ. Соответственно одна из лапок имеет выступающую часть под вторым внутренним углом относительно второй секции теплопередающего конструктивного элемента.

Далее рассматривается фиг. 4, иллюстрирующая противоположную сторону теплопередающего конструктивного элемента по фиг. 3. Теплопередающий конструктивный элемент, изображенный на фиг. 4, имеет те же самые функциональные возможности, что и теплопередающий конструктивный элемент 200, описанный в связи с фиг. 1-3, и данные признаки и функциональные возможности не будут описаны дополнительно, если такое не указано. В данном случае, как проиллюстрировано на фиг. 4, показана внутренняя сторона теплопередающего конструктивного элемента 200, покрытия пластиком, отформованным посредством инжекционного формования. В непосредственной близости от предварительно образованных линий 218 сгиба толщина пластика, отформованного инжекционным формованием, уменьшена для обеспечения дополнительной возможности сгибания и фальцевания теплопередающего конструктивного элемента 200.

Далее рассматривается фиг. 5, иллюстрирующая то, что теплопередающий конструктивный элемент 200 может быть сфальцован вокруг сердцевинного компонента 212, предпочтительно упругого сердцевинного компонента 212. На фиг. 5 теплопередающий конструктивный элемент, соответствующий предыдущим фигурам 1-4, проиллюстрирован с упругим сердцевинным компонентом. Кроме того, сердцевинный компонент 212 прикреплен к цоколю 104 модернизированного осветительного устройства 100. Однако на фиг. 5 корпус 300 не проиллюстрирован. Как проиллюстрировано на фиг. 5, стороны сердцевинного компонента 212 «вставляются» между предварительно образованными линиями 218 сгиба теплопередающего конструктивного элемента 200.

Далее рассматривается фиг. 6, иллюстрирующая другой пример теплопередающего конструктивного элемента 100. Как проиллюстрировано, вторая секция теплопередающего конструктивного элемента 200 имеет форму треугольного многоугольника, когда она прикреплена к цоколю осветительного устройства 100. Теплопередающий конструктивный элемент 200 образует форму полой призмы, и первая секция 202 теплопередающего конструктивного элемента выступает на конце, противоположном по отношению к цоколю 104. Первая секция 202 на фиг. 6 содержит три лапки 206, при этом одна лапка 206 выступает от каждой стороны второй секции 204. Как проиллюстрировано, лапки 206 загнуты вниз во вторую секцию 204, которой придана форма призмы, с внутренним углом, который превышает 90°. Лапки 206 выполнены с формой треугольников так, что одна сторона присоединена ко второй секции 204 и вершина выступает от основания треугольника. Как проиллюстрировано, светоизлучающий диод установлен на каждой лапке 206. Теплопередающий конструктивный элемент 200, проиллюстрированный на фиг. 6, выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность его вставки в удлиненную полую базовую часть 302 с соответствующим треугольным поперечным сечением, которая не показана. Вследствие треугольного поперечного сечения лапкам в первой секции 202 теплопередающего конструктивного элемента 200 придана форма треугольника, и их длина увеличена исходя из внутреннего угла, так что лапки 206 будут почти соединены друг с другом для уменьшения пропускания света в полую базовую часть 302.

Далее рассматривается фиг. 7, иллюстрирующая осветительное устройство 100, показанное на виде сверху и содержащее теплопередающий конструктивный элемент 204 по фиг. 6, а также корпус 300. Вторая секция 204 теплопередающего конструктивного элемента 200 имеет треугольное поперечное сечение, которое также показано на фиг. 6. Первая секция 202 показана в виде треугольных лапок 206, выступающих от каждой стороны. Кроме того, часть 304 корпуса 300, предназначенная для выхода светового излучения, проиллюстрирована как имеющая форму, подобную треугольнику, и удлиненную полую базовую секцию 302.

Далее рассматривается фиг. 8, иллюстрирующая теплопередающий конструктивный элемент 200, подобный описанному со ссылкой на фиг. 6 и 7, при этом основное отличие состоит в том, что теплопередающий конструктивный элемент 200 развернут, как на этапе перед вставкой в соответствующий корпус 300. Теплопередающий конструктивный элемент 200 показан на виде в перспективе со стороны внутренней поверхности 216 второй секции 204. Теплопередающий конструктивный элемент 200 содержит лист из печатной платы на металлической подложке. Первая секция 202 образована из загнутых вниз лапок 206, на которых установлены светоизлучающие элементы 102.

Даже несмотря на то, что изобретение было описано со ссылкой на определенные варианты его осуществления, модификации и тому подобное будут очевидными для специалистов в данной области техники. Например, осветительное устройство может еще содержать удлиненную полую базовую часть в виде многоугольника с числом сторон, превышающим четыре. Компоненты системы могут быть исключены, заменены или расположены по-разному, при этом система, тем не менее, может обеспечить возможность выполнения способа по настоящему изобретению.

Кроме того, изменения раскрытых вариантов осуществления могут быть понятными для специалиста и могут быть выполнены специалистом при реализации заявленного изобретения на практике на основе изучения чертежей, описания и приложенной формулы изобретения. В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает других элементов или этапов, а неопределенный артикль «a» или «an» не исключает множества. Один процессор или другой компонент может выполнять функции нескольких объектов, приведенных в формуле изобретения. Само по себе то, что определенные меры приведены в отличающихся друг от друга, зависимых пунктах формулы изобретения, не означает того, что комбинация данных мер не может быть использована наилучшим образом.

Реферат

Изобретение относится к осветительным устройствам. Осветительное устройство содержит, по меньшей мере, один светоизлучающий элемент, выполненный с конфигурацией, обеспечивающей возможность излучения света, корпус, имеющий удлиненную полую базовую часть и часть для выхода светового излучения, при этом удлиненная полая базовая часть имеет многоугольное поперечное сечение, и теплопередающий конструктивный элемент, образованный из сфальцованного листа теплопроводного материала, вставленного в корпус и зафиксированного внутри корпуса, при этом теплопередающий конструктивный элемент содержит первую секцию, на которой расположен светоизлучающий элемент и которая выполнена с возможностью приема тепла, выделяющегося из данного, по меньшей мере, одного светоизлучающего элемента при излучении света, и вторую секцию, имеющую наружную поверхность, которая после фиксации внутри корпуса принимает форму, обеспечивающую ее прилегание к внутренней поверхности удлиненной полой базовой части корпуса, так что обеспечивается теплопередача выделяющегося тепла корпусу. Технический результат заключается в улучшенном регулировании теплоотдачи. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

Формула