RU99592U1 - LED SPOTLIGHT - Google Patents
LED SPOTLIGHT Download PDFInfo
- Publication number
- RU99592U1 RU99592U1 RU2010125016/07U RU2010125016U RU99592U1 RU 99592 U1 RU99592 U1 RU 99592U1 RU 2010125016/07 U RU2010125016/07 U RU 2010125016/07U RU 2010125016 U RU2010125016 U RU 2010125016U RU 99592 U1 RU99592 U1 RU 99592U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- led
- lenses
- optical system
- led spotlight
- leds
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 46
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 14
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 20
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 9
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 9
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000006117 anti-reflective coating Substances 0.000 claims description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 claims description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 23
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 10
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 9
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 230000003137 locomotive effect Effects 0.000 description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 229920004011 Macrolon® Polymers 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 3
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 3
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920004482 WACKER® Polymers 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000005495 cold plasma Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000009429 electrical wiring Methods 0.000 description 1
- 238000001962 electrophoresis Methods 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000002113 nanodiamond Substances 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- -1 phosphor compound Chemical class 0.000 description 1
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
- 238000004078 waterproofing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Arrangement Of Elements, Cooling, Sealing, Or The Like Of Lighting Devices (AREA)
- Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
Abstract
1. Светодиодный прожектор, содержащий защитный корпус с прозрачным колпаком, внутри которого размещены элементы схемы электрического питания, светоизлучающие диоды, установленные на плате, оптическую систему и радиатор, отличающийся тем, что плата выполнена в виде многослойной структуры, которая содержит последовательно расположенные слои диэлектрического материала и металла, на которых выполнена топология печатной платы, и которая расположена на теплоотводящей основе, размещенной на радиаторе. ! 2. Светодиодный прожектор по п.1, отличающийся тем, что теплоотводящая основа печатной платы выполнена из металла или теплопроводящей керамики. ! 3. Светодиодный прожектор по п.2, отличающийся тем, что элементы схемы электрического питания установлены непосредственно на печатной плате. ! 4. Светодиодный прожектор по п.3, отличающийся тем, что содержит электронную систему димирования для плавного регулирования осевой силы света прожектора. ! 5. Светодиодный прожектор по п.4, отличающийся тем, что оптическая система выполнена в виде плоской матрицы из линз Френеля с параллельными оптическими осями, при этом светодиоды установлены в фокусе линз. ! 6. Светодиодный прожектор по п.4, отличающийся тем, что оптическая система выполнена в виде матрицы на основе асферических линз с параллельными оптическими осями, при этом светодиоды установлены в фокусе линз. ! 7. Светодиодный прожектор по п.4, отличающийся тем, что оптическая система выполнена из совокупности линз Френеля и асферических линз. ! 8. Светодиодный прожектор по любому из пп.5-7, отличающийся тем, что оптическая система в виде плоской матрицы линз имеет винтовое креп� 1. LED floodlight containing a protective housing with a transparent cap, inside of which there are elements of an electric power circuit, light-emitting diodes mounted on the board, an optical system and a radiator, characterized in that the board is made in the form of a multilayer structure that contains layers of dielectric material arranged in series and metal on which the topology of the printed circuit board is made, and which is located on a heat sink based on a radiator. ! 2. The LED spotlight according to claim 1, characterized in that the heat sink base of the printed circuit board is made of metal or heat-conducting ceramic. ! 3. The LED spotlight according to claim 2, characterized in that the elements of the electric power circuit are installed directly on the printed circuit board. ! 4. The LED spotlight according to claim 3, characterized in that it contains an electronic dimming system for smoothly controlling the axial light intensity of the spotlight. ! 5. The LED spotlight according to claim 4, characterized in that the optical system is made in the form of a flat matrix of Fresnel lenses with parallel optical axes, while the LEDs are installed in the focus of the lenses. ! 6. The LED searchlight according to claim 4, characterized in that the optical system is made in the form of a matrix based on aspherical lenses with parallel optical axes, while the LEDs are installed in the focus of the lenses. ! 7. The LED spotlight according to claim 4, characterized in that the optical system is made up of a combination of Fresnel lenses and aspherical lenses. ! 8. LED floodlight according to any one of paragraphs.5-7, characterized in that the optical system in the form of a flat lens array has a screw mount�
Description
Изобретение относится к осветительным устройствам и может использоваться в разных областях, в том числе в качестве прожектора для железнодорожных локомотивов. Техническим результатом изобретения является формирование узкоградусного светового луча с высоким значением осевой силы света, повышение энергетической эффективности и улучшение тепловых параметров светового прибора.The invention relates to lighting devices and can be used in various fields, including as a searchlight for railway locomotives. The technical result of the invention is the formation of a narrow-degree light beam with a high axial intensity of the light, increasing energy efficiency and improving the thermal parameters of the light device.
Известны прожекторы локомотива, где используются лампы накаливания типа ПЖ 50-500, КГМ 75-600, КГМ 110-600, размещенные в фокусе отражателя прожектора. Такие прожекторы характеризуются низкой надежностью. Лампы часто выходят из строя, что в свою очередь сказывается на безопасности движения. Низкая надежность таких прожекторов обусловила требования ГОСТ 12.2.056-81 о необходимости предусмотреть возможность осуществления замены электролампы прожектора из кабины машиниста, что создает дополнительные трудности для машиниста.Locomotive spotlights are known where incandescent lamps of the type ПЖ 50-500, КГМ 75-600, КГМ 110-600, located at the focus of the reflector of a searchlight, are used. Such floodlights are characterized by low reliability. Lamps often fail, which in turn affects traffic safety. The low reliability of such spotlights led to the requirements of GOST 12.2.056-81 on the need to provide for the possibility of replacing the electric lamp of the spotlight from the driver’s cab, which creates additional difficulties for the driver.
Известен Патент DE 10216393 A1 на светодиодный световой сигнальный прибор, где светодиоды установлены попарно на плате, а в качестве фокусирующей системы используется оптическая система, содержащая множество оптических элементов. В этом приборе источник света на основе светодиодов адаптируется к старой электрической и оптической конструкции сигнального устройства на основе ламп накаливания. Недостатком такого светосигнального прибора является то, что он не позволяет формировать световые потоки большой интенсивности и узкой направленности.Patent DE 10216393 A1 is known for a LED light signal device, where the LEDs are mounted in pairs on a board, and an optical system containing a plurality of optical elements is used as a focusing system. In this device, the light source based on LEDs adapts to the old electrical and optical design of the signal device based on incandescent lamps. The disadvantage of such a light-signal device is that it does not allow the formation of light fluxes of high intensity and narrow focus.
Более универсальным является световой прибор, предложенный в Патенте RU 2274801, где в многоцветном комбинированном прожекторе-фаре, содержащем корпус с ребрами охлаждения и прозрачный защитный элемент, средства токопровода с внутренним размещением пластин-держателей с лампами и диодными излучателями в виде ИК-диодов, белых и цветных светодиодов, часть которых помещена в фокусы плоских линз Френеля, изготовленных в шахматном порядке на прозрачной пластмассовой пластине, установленной около выходного отверстия прожектора-фары. На каждом участке прозрачной пластмассовой пластины между четырьмя плоскими линзами Френеля в ее середине и между двумя линзами Френеля на ее краях установлены дополнительные излучатели. Однако и этот световой прибор не позволяет сформировать узконаправленный световой луч высокой интенсивности, поскольку не предназначен для работы с мощными светодиодными системами.More versatile is the light fixture proposed in Patent RU 2274801, where in a multi-color combined searchlight-headlamp containing a housing with cooling fins and a transparent protective element, conductors with internal placement of holder plates with lamps and diode emitters in the form of infrared diodes, white and color LEDs, some of which are placed in the foci of flat Fresnel lenses staggered on a transparent plastic plate mounted near the outlet of the spotlight. On each section of a transparent plastic plate between the four flat Fresnel lenses in its middle and between two Fresnel lenses at its edges there are additional emitters. However, this light device does not allow the formation of a highly focused light beam, as it is not designed to work with powerful LED systems.
Технические параметры всех вышеуказанных световых устройств не соответствуют Межгосударственному стандарту ГОСТ 12.2.056-81 "Система стандартов безопасности труда. Электровозы и тепловозы колеи 1520 мм. Требования безопасности" (утв. постановлением Госстандарта СССР от 27 мая 1981 г. N2663), где указано, что номинальная осевая сила света должна быть (6,4-9,6)×105 кд, а схема включения прожектора должна предусматривать возможность включения яркого света, обеспечивающего номинальную осевую силу света, и тусклого света, обеспечивающего силу света в пределах (0,7-1,2)×105 кд. При этом угол рассеяния луча в вертикальной и горизонтальной плоскостях должен составлять ~3°The technical parameters of all the above lighting devices do not comply with GOST 12.2.056-81 Interstate Standard "Occupational Safety Standards System. Electric Locomotives and Locomotives of 1520 mm Gauge. Safety Requirements" (approved by Decree of the USSR Gosstandart of May 27, 1981 N2663), which states that the nominal axial luminous intensity should be (6.4–9.6) × 10 5 cd, and the inclusion of the searchlight should provide for the inclusion of bright light, providing nominal axial luminous intensity, and dim light, providing luminous intensity in the limit x (0.7-1.2) × 10 5 cd. In this case, the beam scattering angle in the vertical and horizontal planes should be ~ 3 °
Целью настоящего изобретения является создание конструкции осветительного устройства с улучшенными оптическими характеристиками и высокой эффективностью, обусловленной оптимальной системой теплоотвода.The aim of the present invention is to provide a design of a lighting device with improved optical characteristics and high efficiency, due to the optimal heat removal system.
Указанная цель достигается за счет того, что в светодиодном прожекторе, содержащем защитный корпус с прозрачным колпаком, внутри которого размещены элементы схемы электрического питания, светоизлучающие диоды, установленные на плате, оптическую систему и радиатор, согласно предложенному плата выполнена в виде многослойной структуры, которая содержит последовательно расположенные слои диэлектрического материала и металла, на которых выполнена топология печатной платы, и которая расположена на теплоотводящей основе, размещенной на радиаторе.This goal is achieved due to the fact that in the LED projector containing a protective housing with a transparent cap, inside of which there are elements of an electric power circuit, light-emitting diodes mounted on the board, an optical system and a radiator, according to the proposed board is made in the form of a multilayer structure, which contains sequentially arranged layers of dielectric material and metal, on which the topology of the printed circuit board is made, and which is located on a heat sink based on diator.
Теплоотводящая основа печатной платы может быть выполнена из металла или теплопроводящей керамики, элементы схемы электрического питания установлены непосредственно на печатной плате и содержит электронную систему димирования для плавного регулирования осевой силы света прожектора. Оптическая система выполнена в виде плоской матрицы из линз Френеля с параллельными оптическими осями, при этом светодиоды установлены в фокусе линз. Оптическая система может быть выполнена в виде матрицы на основе асферических линз с параллельными оптическими осями, при этом светодиоды установлены в фокусе линз и выполнена из совокупности линз Френеля и асферических линз. Оптическая система имеет винтовое крепление, позволяющее одновременно осуществлять юстировку оптической системы. Количество линз в оптической системе равно количеству светодиодов.The heat sink base of the printed circuit board can be made of metal or heat-conducting ceramic, the elements of the electric power circuit are installed directly on the printed circuit board and contain an electronic dimming system for smooth adjustment of the axial light intensity of the spotlight. The optical system is made in the form of a flat matrix of Fresnel lenses with parallel optical axes, while the LEDs are installed in the focus of the lenses. The optical system can be made in the form of a matrix based on aspherical lenses with parallel optical axes, while the LEDs are mounted in the focus of the lenses and are made of a combination of Fresnel lenses and aspherical lenses. The optical system has a screw mount that allows you to simultaneously align the optical system. The number of lenses in the optical system is equal to the number of LEDs.
Защитный корпус прожектора может иметь воздушные каналы для обеспечения охлаждения теплоотводящих элементов, при этом каналы защитного корпуса имеют сетки/фильтры для предотвращения загрязнения охлаждающей системы, а корпус прожектора имеет встроенную систему дополнительного принудительного охлаждения.The protective housing of the searchlight can have air channels to ensure cooling of the heat-removing elements, while the channels of the protective housing have nets / filters to prevent contamination of the cooling system, and the housing of the searchlight has an integrated system of additional forced cooling.
Прозрачный колпак имеет просветляющее покрытие, нанесенное на внутренней поверхности колпака, а также имеет упрочняющее покрытие, нанесенное на внешней поверхности колпака.The transparent cap has an antireflection coating applied to the inner surface of the cap, and also has a reinforcing coating applied to the outer surface of the cap.
Сущностью изобретения является то, что в осветительном устройстве используются сверхяркие дискретные светодиоды или светодиодные кристаллы, установленные на многослойной плате с металлической (керамической) основой с однослойной, двуслойной (или с большим количеством слоев) топологией разделенных металлизированных слоев, что обеспечивает оптимальный отвод тепла от полупроводниковых кристаллов, выделяющегося во время работы светоизлучающих полупроводниковых структур, за счет высокой теплопроводности металлической (керамической) основы, выполненной из металла и/или керамики (металло-керамики) с высокой теплопроводностью. Улучшенный теплоотвод позволяет существенно увеличить максимально допустимые токи, протекающие через светодиодный кристалл. В случае использования дискретных светодиодов, установленных на многослойной плате с металлическим (керамическим) основанием, имеется возможность поднять рабочие токи на 30%, а в случае использования конструкции со светодиодными кристаллами, установленными непосредственно на многослойной плате на металлической (керамической) основе (Chip-on-Board (СОВ)-технология), - на величину более 50%. При увеличении рабочих токов увеличивается и яркость светодиодных кристаллов. Данная конструкция позволяет использовать мощные, сверъяркие светодиоды и светодиодные кристаллы. При этом, высокая тепловая стабилизация светоизлучающих кристаллов способствует высокой стабильности оптических характеристик светового устройства. Тепловой контакт многослойной платы с металлической (керамической) основой с теплоотводящими элементами, интегрированными в защитный корпус осветительного устройства, будут способствовать дополнительному повышению тепловой стабилизации светоизлучающих кристаллов и, следовательно, дополнительной стабилизации оптических характеристик светосигнального устройства. Система воздушного охлаждения теплоотводящих элементов защитного корпуса встречным потоком воздуха (при движении локомотива) позволяет обеспечить непрерывную работу осветительного устройства в течение долгого времени при различных температурах окружающей среды.The essence of the invention is that the lighting device uses ultra-bright discrete LEDs or LED crystals mounted on a multilayer board with a metal (ceramic) base with a single-layer, two-layer (or with a large number of layers) topology of separated metallized layers, which ensures optimal heat removal from semiconductor crystals released during the operation of light-emitting semiconductor structures due to the high thermal conductivity of the metal (ceramic) Again, made of metal and / or ceramic (metal-ceramic) with high thermal conductivity. Improved heat sink can significantly increase the maximum allowable currents flowing through the LED crystal. In the case of using discrete LEDs mounted on a multilayer board with a metal (ceramic) base, it is possible to increase the operating currents by 30%, and in the case of using a design with LED crystals mounted directly on a multilayer board on a metal (ceramic) basis (Chip-on -Board (SOV) technology), - by a value of more than 50%. With an increase in operating currents, the brightness of LED crystals also increases. This design allows the use of powerful, super bright LEDs and LED crystals. At the same time, high thermal stabilization of light-emitting crystals contributes to the high stability of the optical characteristics of the light device. The thermal contact of the multilayer board with a metal (ceramic) base with heat-removing elements integrated into the protective housing of the lighting device will further increase the thermal stabilization of light-emitting crystals and, therefore, additional stabilization of the optical characteristics of the light-signal device. The air cooling system of the heat-releasing elements of the protective housing with the oncoming air flow (when the locomotive is moving) allows for continuous operation of the lighting device for a long time at various ambient temperatures.
Многослойная топология металлизированных проводящих слоев платы с наличием проводящих перемычек между ними позволяет оптимизировать электрические коммутационные цепи и обеспечивает возможность расположения драйверов питания (источников тока) отдельных цепочек светодиодов, непосредственно на многослойной плате. Электронная система питания предусматривает возможность изменения (димирования) яркостных характеристик осветительного устройства в широких пределах.The multilayer topology of the metallized conductive layers of the board with the presence of conductive jumpers between them allows you to optimize the electrical switching circuits and provides the ability to arrange power drivers (current sources) of individual LED circuits directly on the multilayer board. The electronic power system provides for the possibility of changing (dimming) the brightness characteristics of the lighting device over a wide range.
Посадка светодиодных кристаллов в лунки на металлической (керамической) основе многослойной платы при использовании технологии СОВ (Chip-on-Board) или в лунку подложки дискретного светодиода способствует уменьшению геометрического размера источника изучения и упрощает формирование узкоградусного светового излучения осветительного устройства. В узкоградусных осветительных устройствах предлагается использовать цилиндрические лунки.The landing of LED crystals in the holes on the metal (ceramic) basis of the multilayer board using the CIP (Chip-on-Board) technology or in the hole of the discrete LED substrate helps to reduce the geometric size of the study source and simplifies the formation of narrow-degree light emission from the lighting device. In narrow-degree lighting devices, it is proposed to use cylindrical holes.
Для получения осветительного устройства белого цвета с заданными угловыми характеристиками, применяется конформное (равномерное) покрытие светоизлучающего кристалла слоем люминофора толщиной порядка 50-200 микрон с отклонениями не более 15%. Подобные конфорные слои люминофра на поверхности светоизлучающего кристалла формируются посредством применения метода осаждения люминофора из силикон-люминофорного компаунда за счет действия гравитационных или центробежных сил, а также посредством электрофорезного нанесения люминофора на поверхность кристалла, или каким-либо иным способом.To obtain a white lighting device with specified angular characteristics, a conformal (uniform) coating of the light-emitting crystal with a phosphor layer of a thickness of about 50-200 microns with deviations of no more than 15% is used. Such conformal phosphor layers on the surface of a light-emitting crystal are formed by applying the method of deposition of a phosphor from a silicone phosphor compound due to the action of gravitational or centrifugal forces, as well as by electrophoresis deposition of the phosphor on the surface of the crystal, or by any other method.
Совокупность светодиодных кристаллов или дискретных светодиодов с интегрированной индивидуальной оптикой, а также плоская оптическая система, выполненной в виде совокупности узкоградусных линз Френеля или асферических линз, либо сочетания обоих типов линз, обеспечивает получение требуемых значений осевой силы света светодиода в заданном пространственном угле.The combination of LED crystals or discrete LEDs with integrated individual optics, as well as a flat optical system made in the form of a combination of narrow-angle Fresnel lenses or aspherical lenses, or a combination of both types of lenses, provides the required axial luminous intensity of the LED in a given spatial angle.
Светодиоды или светоизлучающие кристаллы, устанавливаются на многослойной печатной плате различной формы в количестве, требуемом для формирования светового луча требуемой силы света в определенном телесном угле.LEDs or light-emitting crystals are mounted on a multilayer printed circuit board of various shapes in the amount required to form a light beam of the required light intensity in a certain solid angle.
Плоская оптическая система крепится к многослойной печатной плате по крайней мере тремя крепежными приспособлениями, которые также выполняют функции юстировочного устройства для совмещения оптических осей линз плоской оптической системы с оптическими осями дискретных светодиодов.The flat optical system is attached to the multilayer printed circuit board with at least three mounting devices, which also act as an alignment device for combining the optical axes of the lenses of the flat optical system with the optical axes of discrete LEDs.
Многослойная печатная плата на металлической (керамической) основе со светодиодами или светоизлучающими кристаллами, с установленной плоской оптической системой, располагаются в герметизирующем корпусе, имеющем контакты для подключения внешнего питания, интегрированные элементы теплоотвода, систему воздушного охлаждения за счет внешнего потока воздуха, и, при необходимости, принудительную систему охлаждения, а также отверстия для крепления изделия. Для изоляции источника излучения от воздействий внешней среды используется прозрачный колпак, крепящийся к корпусу и пропускающий свет в диапазоне длин волн от 400 нм до 1 мкм. Для уменьшения потерь света в результате отражения от поверхности колпака, на внутреннюю поверхность колпака может наноситься просветляющее покрытие. Одновременно, для увеличения устойчивости прозрачного колпака против абразивного воздействия частиц внешней среды, его наружняя поверхность покрывается упрочняющим слоем (например, наноматериалов), не ухудшающих оптические свойства колпака, но значительно упрочняющих его поверхность.A multilayer printed circuit board on a metal (ceramic) basis with LEDs or light-emitting crystals, with a flat optical system installed, are located in a sealing case that has contacts for connecting external power, integrated heat sink elements, an air cooling system due to external air flow, and, if necessary , forced cooling system, as well as holes for fixing the product. To isolate the radiation source from environmental influences, a transparent cap is used, which is attached to the body and transmits light in the wavelength range from 400 nm to 1 μm. To reduce light loss due to reflection from the surface of the hood, an antireflection coating may be applied to the inner surface of the hood. At the same time, to increase the stability of the transparent cap against the abrasive effects of environmental particles, its outer surface is covered with a reinforcing layer (for example, nanomaterials) that do not impair the optical properties of the cap, but significantly strengthen its surface.
Техническое решение поясняется Рис.1, где позициями обозначены: 1 - корпус, 2 - печатная плата, 3 - светодиоды, 4 - оптический элемент (для ясности рисунка показан только сегмент с линзами Френеля), 5 - управляющие драйверы питания светодиодов, 6 - интегрированная в корпус теплоотводящая система (радиатор); 7 - крепежно-юстировочная система для оптического элемента 4; 8 - прозрачный колпак; 9 - каналы системы охлаждения посредством внешнего воздушного потока. Отверстия защищены сеткой. Воздушный поток показан голубыми стрелками; 10 - система контактов для подвода электропитания, управления яркостью осветительного устройства и включения принудительной системы охлаждения; 11 - система принудительного охлаждения.The technical solution is illustrated in Fig. 1, where the positions denote: 1 - housing, 2 - printed circuit board, 3 - LEDs, 4 - optical element (for clarity of the figure, only the segment with Fresnel lenses is shown), 5 - control drivers for LED power supply, 6 - integrated a heat sink system (radiator) into the housing; 7 - mounting and alignment system for the optical element 4; 8 - transparent cap; 9 - channels of the cooling system through an external air stream. Holes are protected by mesh. Airflow is indicated by blue arrows; 10 - contact system for power supply, brightness control of the lighting device and the inclusion of a forced cooling system; 11 - forced cooling system.
Корпус 1 осветительного устройства выполнен из металала или композитного материала с интегрированными теплотводящими элементами (6), колпак (8) изготавливается из прозрачного полимерного материала или стекла. Возможно нанесение на внутреннюю поверхность колпака просветляющего покрытия и/или на внешнюю поверхность колпака упрочняющего покрытия. Для прозрачности в диапазоне 0.4-1 мкм при изготовлении колпака можно использовать поликарбонат (например, Макролон) или стекло. Нанесение просветляющего покрытия осуществляется по стандартной технологии. Для упрочнения поверхности стекла или полимерного материала используют, например, нанесение слоя наноалмаазных частиц или наночастиц двуокиси кремния методом холодного плазменного напыления. В случае возможности попадания на устройство прямых солнечных лучей, используются полимерные материалы с добавками, препятствующими деградации полимерного материала от действия ультрафиолетового излучения (например, Макролон марки ХХХ7) или стекло.The housing 1 of the lighting device is made of metal or composite material with integrated heat transfer elements (6), the cap (8) is made of transparent polymer material or glass. It is possible to apply an antireflective coating to the inner surface of the cap and / or a reinforcing coating on the outer surface of the cap. For transparency in the range of 0.4-1 microns, polycarbonate (e.g. Macrolon) or glass can be used in the manufacture of the hood. The application of antireflection coating is carried out according to standard technology. To harden the surface of a glass or a polymeric material, for example, applying a layer of nano-diamond particles or silicon dioxide nanoparticles using the method of cold plasma spraying. If it is possible to get into the device in direct sunlight, polymer materials with additives that prevent the degradation of the polymer material from the action of ultraviolet radiation (for example, Macrolon of the brand ХХХ7) or glass are used.
Оптическая система (4) может изготавливаться из полимерного материала (например, Макролона и др.) посредством литья в соответствующую литьевую форму или прессования.The optical system (4) can be made of a polymeric material (for example, Macrolon and others) by casting in an appropriate injection mold or pressing.
Оптический элемент (4) крепится к печатной плате (2) посредством фиксирующих устройств (7), выполняющих также функции котировочных элементов, обеспечивающих совмещение оптических осей линз и светодиодов.The optical element (4) is attached to the printed circuit board (2) by means of fixing devices (7), which also perform the functions of quotation elements, ensuring the combination of the optical axes of the lenses and LEDs.
При использовании высокомощных светодиодов, которые требуют дополнительного отвода тепла, теплоотводящий элемент (6) выполняется в виде радиатора, который может быть различной конструкции (например, игольчатый или пластинчатый), что обеспечивает улучшенный теплоотвод. Печатная плата (2) со светодиодами (3) и драйверами питания (5) крепится к теплоотводящему элементу (6) с использованием теплопроводящей пасты и винтов. Радиатор (6) изготавливается из различных материалов, обладающих высокой теплопроводностью (например, медь, алюминий, теплопроводящая керамика и др.). Для обесепечения дополнительного эффективного отвода тепла, служит система воздушных каналов (9), защищенных сеткой (фильтром) для предотвращения попадания посторонних предметов в систему охлаждения и ее загрязнения. При движении транспортного средства, на котором установлено данное осветительное устройство, встречный воздушный поток обеспечит дополнительное охлаждение теплоотводящего элемента (6). В случае необходимости, также возможно применение дополнительной встроенной принудительной системы охлаждения (11). В этом случае, при недостаточном охлаждении встречным воздушным потоком, включается (посредством термодатчиков) принудительная система охлаждения, котороя может быть выполнена на основе различных принципов охлаждения (например, принудительная вентиляция, охлаждение за счет Пельтье элементов и др.).When using high-power LEDs that require additional heat dissipation, the heat sink element (6) is made in the form of a radiator, which can be of various designs (for example, needle or plate), which provides improved heat dissipation. A printed circuit board (2) with LEDs (3) and power drivers (5) is attached to the heat sink element (6) using heat-conducting paste and screws. The radiator (6) is made of various materials with high thermal conductivity (for example, copper, aluminum, heat-conducting ceramics, etc.). To ensure additional effective heat removal, a system of air channels (9), protected by a grid (filter), is used to prevent foreign objects from entering the cooling system and its pollution. When driving a vehicle on which this lighting device is installed, the oncoming air flow will provide additional cooling for the heat-removing element (6). If necessary, it is also possible to use an additional built-in forced cooling system (11). In this case, with insufficient cooling by the oncoming air flow, a forced cooling system is activated (by means of temperature sensors), which can be performed on the basis of various cooling principles (for example, forced ventilation, Peltier cooling of elements, etc.).
Печатная плата, на которой размещаются дискретные светодиоды или светодиодные кристаллы, а также элементы драйвера электропитания, выполняется, например, из многослойного фольгированного стеклотекстолита на металлической (керамической) основе (МСРСВ).The printed circuit board on which discrete light-emitting diodes or LED crystals are placed, as well as elements of the power supply driver, is made, for example, from a multilayer foil fiberglass on a metal (ceramic) basis (MCRSV).
Для получения узкоградусного белого излучения с заданными цветовыми координатами, необходимо обеспечить формирование, по возможности, небольшого источника белого излучения, который можно было бы рассматривать в оптической системе чип-люминофор-линза, как точечный источник. С целью уменьшения геометрических размеров источника света, необходимо использовать в светодиодах лунки с минимальным размером, требуемым для осуществления посадки светодиодного кристалла и осуществления электрической разводки с помощью золотых проводов. Для изготовления светодиода с узконаправленной диаграммой углового распределения силы света, следует использовать лунки, например, с вертикальными боковыми стенками для уменьшения геометрического размера источника излучения света.To obtain narrow-degree white radiation with specified color coordinates, it is necessary to ensure the formation of, if possible, a small source of white radiation, which could be considered in a chip-phosphor lens optical system as a point source. In order to reduce the geometric dimensions of the light source, it is necessary to use in the LEDs the wells with the minimum size required for the landing of the LED crystal and the electrical wiring using gold wires. For the manufacture of LEDs with a narrow directional diagram of the angular distribution of light intensity, you should use wells, for example, with vertical side walls to reduce the geometric size of the light source.
Для создания источника излучения белого цвета используется известный подход, оснований на формировании белого цвета за счет смешивания излучения синего светодиодного кристалла и люминесценции желтого люминофора, возбуждаемого синим излучением кристалла. Для получения белого излучения с высокой степенью пространственной и угловой однордности по цветовым координатам, необходимо обеспечить получение заданного по толщине конформного слоя люминофора с небольшими отклонениями по толщине (не более 15%) по всей поверхности светодиодного кристалла.A well-known approach is used to create a white radiation source, based on the formation of white color by mixing the radiation of a blue LED crystal and the luminescence of a yellow phosphor excited by blue crystal radiation. To obtain white radiation with a high degree of spatial and angular uniformity in color coordinates, it is necessary to obtain a given conformal phosphor layer with a small thickness with small deviations in thickness (not more than 15%) over the entire surface of the LED crystal.
В качестве люминофоров в светосигнальных устройствах могут использоваться различные люминофоры, такие как, например, YAG люминофоры, ортосиликатные, TAG люминофоры, теогаллаты, нитридные люминофоры и др., что определяется требованиями к оптическим параметрам осветительного устройства.Various phosphors can be used as phosphors in light-signaling devices, such as, for example, YAG phosphors, orthosilicate, TAG phosphors, theogallates, nitride phosphors, etc., which is determined by the requirements for the optical parameters of the lighting device.
В качестве связующего вещества, помимо силикона (например, Wacker, Dow Corning и т.д.)), могут использоваться и другие полимерные (сополимерные) соединения, обеспечивающие оптимальное оптическое согласование внутри системы, а также гидроизоляцию светодиодного кристалла и люминофора.As a binder, in addition to silicone (for example, Wacker, Dow Corning, etc.)), other polymer (copolymer) compounds can be used that provide optimal optical matching within the system, as well as waterproofing the LED crystal and phosphor.
Питание светодиодов осуществляется посредством использования драйверов питания (источников тока) в качестве которых могут использоваться, например, драйверы LM3404 National Semiconductor - источники тока, каждый из которых обеспечивает работу 4 мощных одноваттных светодиодов (например, Cree XPE). Драйверы устанавливаются непосредственно на печатной плате, что обеспечивает им надлежащий тепловой режим работы.The LEDs are powered by using power drivers (current sources) which can be used, for example, LM3404 National Semiconductor drivers - current sources, each of which provides 4 powerful single-watt LEDs (for example, Cree XPE). Drivers are installed directly on the printed circuit board, which ensures proper thermal operation.
Осветительное устройство работает следующим образом. Напряжение от источника питание через питающий кабель (6) подается на печатную плату (2) и далее через драйверы (5) на светодиоды 3, где полупроводниковый кристалл преобразует электрическую энергию в световую. Излучение кристалла собирается оптическим элементом (4) в определенном телесном угле, обеспечивая формирование требуемого светораспределения с заданной кривой силы света (КСС), см. Рис.2.Lighting device operates as follows. The voltage from the power source through the power cable (6) is supplied to the printed circuit board (2) and then through the drivers (5) to the LEDs 3, where the semiconductor crystal converts electrical energy into light. Crystal radiation is collected by the optical element (4) in a certain solid angle, ensuring the formation of the required light distribution with a given light intensity curve (CSC), see Fig. 2.
Claims (15)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010125016/07U RU99592U1 (en) | 2010-06-18 | 2010-06-18 | LED SPOTLIGHT |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010125016/07U RU99592U1 (en) | 2010-06-18 | 2010-06-18 | LED SPOTLIGHT |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU99592U1 true RU99592U1 (en) | 2010-11-20 |
Family
ID=44058893
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010125016/07U RU99592U1 (en) | 2010-06-18 | 2010-06-18 | LED SPOTLIGHT |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU99592U1 (en) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2437769C1 (en) * | 2010-11-23 | 2011-12-27 | Дмитрий Викторович Коновалов | Polymer moulded translucent article |
| RU2437768C1 (en) * | 2010-11-23 | 2011-12-27 | Дмитрий Викторович Коновалов | Polymer moulded translucent article |
| RU2516926C2 (en) * | 2012-03-15 | 2014-05-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Инфолед" | Railway traffic light |
| RU2547460C2 (en) * | 2013-07-18 | 2015-04-10 | Виктор Васильевич Бармин | Lighting module with light-emitting diodes (led) |
| RU2607645C2 (en) * | 2011-03-08 | 2017-01-10 | Новадак Текнолоджис Инк. | Full spectrum led illuminator |
| US9642532B2 (en) | 2008-03-18 | 2017-05-09 | Novadaq Technologies Inc. | Imaging system for combined full-color reflectance and near-infrared imaging |
| RU174460U1 (en) * | 2016-07-08 | 2017-10-16 | Юрий Борисович Соколов | Optical module with COB LEDs for sequential drivers |
| RU2647124C1 (en) * | 2017-04-10 | 2018-03-14 | Акционерное общество "КТ-БЕСПИЛОТНЫЕ СИСТЕМЫ" | Combined led spotlight |
| US10694151B2 (en) | 2006-12-22 | 2020-06-23 | Novadaq Technologies ULC | Imaging system with a single color image sensor for simultaneous fluorescence and color video endoscopy |
| US10869645B2 (en) | 2016-06-14 | 2020-12-22 | Stryker European Operations Limited | Methods and systems for adaptive imaging for low light signal enhancement in medical visualization |
| RU2739972C1 (en) * | 2020-02-14 | 2020-12-30 | Производственная Коммерческая фирма "Экотон" (ООО "ПКФ ЭКОТОН") | Explosion-proof lantern |
| USD916294S1 (en) | 2016-04-28 | 2021-04-13 | Stryker European Operations Limited | Illumination and imaging device |
| US10980420B2 (en) | 2016-01-26 | 2021-04-20 | Stryker European Operations Limited | Configurable platform |
| US10992848B2 (en) | 2017-02-10 | 2021-04-27 | Novadaq Technologies ULC | Open-field handheld fluorescence imaging systems and methods |
| RU204937U1 (en) * | 2021-03-19 | 2021-06-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" | LED traffic light |
| US11930278B2 (en) | 2015-11-13 | 2024-03-12 | Stryker Corporation | Systems and methods for illumination and imaging of a target |
-
2010
- 2010-06-18 RU RU2010125016/07U patent/RU99592U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10694152B2 (en) | 2006-12-22 | 2020-06-23 | Novadaq Technologies ULC | Imaging systems and methods for displaying fluorescence and visible images |
| US11770503B2 (en) | 2006-12-22 | 2023-09-26 | Stryker European Operations Limited | Imaging systems and methods for displaying fluorescence and visible images |
| US11025867B2 (en) | 2006-12-22 | 2021-06-01 | Stryker European Operations Limited | Imaging systems and methods for displaying fluorescence and visible images |
| US10694151B2 (en) | 2006-12-22 | 2020-06-23 | Novadaq Technologies ULC | Imaging system with a single color image sensor for simultaneous fluorescence and color video endoscopy |
| US9642532B2 (en) | 2008-03-18 | 2017-05-09 | Novadaq Technologies Inc. | Imaging system for combined full-color reflectance and near-infrared imaging |
| US10779734B2 (en) | 2008-03-18 | 2020-09-22 | Stryker European Operations Limited | Imaging system for combine full-color reflectance and near-infrared imaging |
| RU2437768C1 (en) * | 2010-11-23 | 2011-12-27 | Дмитрий Викторович Коновалов | Polymer moulded translucent article |
| RU2437769C1 (en) * | 2010-11-23 | 2011-12-27 | Дмитрий Викторович Коновалов | Polymer moulded translucent article |
| RU2607645C2 (en) * | 2011-03-08 | 2017-01-10 | Новадак Текнолоджис Инк. | Full spectrum led illuminator |
| RU2607645C9 (en) * | 2011-03-08 | 2017-07-25 | Новадак Текнолоджис Инк. | Full spectrum led illuminator |
| US9814378B2 (en) | 2011-03-08 | 2017-11-14 | Novadaq Technologies Inc. | Full spectrum LED illuminator having a mechanical enclosure and heatsink |
| RU2516926C2 (en) * | 2012-03-15 | 2014-05-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Инфолед" | Railway traffic light |
| RU2547460C9 (en) * | 2013-07-18 | 2015-06-20 | Виктор Васильевич Бармин | Lighting module with light-emitting diodes (led) |
| RU2547460C2 (en) * | 2013-07-18 | 2015-04-10 | Виктор Васильевич Бармин | Lighting module with light-emitting diodes (led) |
| US11930278B2 (en) | 2015-11-13 | 2024-03-12 | Stryker Corporation | Systems and methods for illumination and imaging of a target |
| US10980420B2 (en) | 2016-01-26 | 2021-04-20 | Stryker European Operations Limited | Configurable platform |
| US11298024B2 (en) | 2016-01-26 | 2022-04-12 | Stryker European Operations Limited | Configurable platform |
| USD1065550S1 (en) | 2016-04-28 | 2025-03-04 | Stryker Corporation | Device for illumination and imaging of a target |
| USD916294S1 (en) | 2016-04-28 | 2021-04-13 | Stryker European Operations Limited | Illumination and imaging device |
| US10869645B2 (en) | 2016-06-14 | 2020-12-22 | Stryker European Operations Limited | Methods and systems for adaptive imaging for low light signal enhancement in medical visualization |
| US11756674B2 (en) | 2016-06-14 | 2023-09-12 | Stryker European Operations Limited | Methods and systems for adaptive imaging for low light signal enhancement in medical visualization |
| RU174460U1 (en) * | 2016-07-08 | 2017-10-16 | Юрий Борисович Соколов | Optical module with COB LEDs for sequential drivers |
| US11140305B2 (en) | 2017-02-10 | 2021-10-05 | Stryker European Operations Limited | Open-field handheld fluorescence imaging systems and methods |
| US10992848B2 (en) | 2017-02-10 | 2021-04-27 | Novadaq Technologies ULC | Open-field handheld fluorescence imaging systems and methods |
| US12028600B2 (en) | 2017-02-10 | 2024-07-02 | Stryker Corporation | Open-field handheld fluorescence imaging systems and methods |
| US12464215B2 (en) | 2017-02-10 | 2025-11-04 | Stryker Corporation | Open-field handheld fluorescence imaging systems and methods |
| RU2647124C1 (en) * | 2017-04-10 | 2018-03-14 | Акционерное общество "КТ-БЕСПИЛОТНЫЕ СИСТЕМЫ" | Combined led spotlight |
| RU2739972C1 (en) * | 2020-02-14 | 2020-12-30 | Производственная Коммерческая фирма "Экотон" (ООО "ПКФ ЭКОТОН") | Explosion-proof lantern |
| RU204937U1 (en) * | 2021-03-19 | 2021-06-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" | LED traffic light |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU99592U1 (en) | LED SPOTLIGHT | |
| RU99104U1 (en) | MODULAR LED SPOTLIGHT | |
| US8206009B2 (en) | Light emitting diode lamp source | |
| US7267461B2 (en) | Directly viewable luminaire | |
| US8220977B2 (en) | Solid state light unit and heat sink, and method for thermal management of a solid state light unit | |
| US8008845B2 (en) | Lighting device which includes one or more solid state light emitting device | |
| EP2232133B1 (en) | Optoelectronic module and illumination device | |
| KR101176442B1 (en) | led illumination lamp | |
| US20110305025A1 (en) | Led-based lamps and thermal management systems therefor | |
| CN103917819A (en) | lighting device | |
| US20120162985A1 (en) | Solid state lighting unit incorporating optical spreading elements | |
| CN101788112A (en) | Three-dimensional heat dissipation high-power LED illumination device | |
| RU103892U1 (en) | LED MODULE | |
| US20120051055A1 (en) | Retrofit system for converting an existing luminaire into a solid state lighting luminaire | |
| RU151491U1 (en) | LED PROJECTOR WITH ADJUSTABLE KSS (OPTIONS) | |
| RU144224U1 (en) | HEAVY DUTY LED SPOTLIGHT | |
| RU2550740C1 (en) | Wide beam pattern led lamp (versions) | |
| KR101762319B1 (en) | Illumination Device | |
| US20120051054A1 (en) | Solid state luminaire having precise aiming and thermal control | |
| US20080205074A1 (en) | Semiconductor Light Engine for Automotive Lighting | |
| WO2025121352A1 (en) | Road-lighting device | |
| KR101860039B1 (en) | Lighting device | |
| CN108240565A (en) | A kind of stacking LED array embedded LED substrate | |
| TW201718290A (en) | Light device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD1K | Correction of name of utility model owner | ||
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20170619 |