RU2616097C2 - Светодиодное осветительное устройство - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к осветительному устройству с использованием СИД (светоизлучающего диода), более точно к осветительному устройству, объединенному с теплоотводом. В заявке описано светодиодное осветительное устройство простой конфигурации, способное доводить тепловое сопротивление до низкого уровня и эффективно рассеивать тепло, выделяемое СИД элементами. Светодиодное осветительное устройство содержит: осветительную секцию, имеющую подложку с множеством установленных на ней светоизлучающих диодных (СИД) элементов, и установочную плиту, которая поддерживает подложку; и охладительную секцию, которая поддерживает и охлаждает установочную плиту. При этом охладительная секция содержит: охлаждающий цилиндр с одним закрытым концом и другим концом, закрытым установочной плитой; и охлаждающую жидкость, заполняющую охлаждающий цилиндр. При этом установочная плита имеет одну поверхность в направлении по ее толщине, служащую в качестве установочной поверхности, на которой закреплена подложка, и другую поверхность в направлении по ее толщине, служащую в качестве задней поверхности, установочная плита также имеет: множество отдельных выемок, каждая из которых вогнута в направлении установочной поверхности, сформированных в виде сотовой структуры на всей задней поверхности, расположенной в пределах охлаждающего цилиндра; нижнюю поверхность, расположенную между соответствующими нижними поверхностями множества выемок и установочной поверхностью; и боковую поверхность, расположенную между смежными выемками из множества выемок, проходящую над установочной поверхностью и задней поверхностью, и разделяющую множество выемок. При этом одна часть боковой поверхности расположена по внешней периферии задней поверхности, а другая часть боковой поверхности расположена по центру задней поверхности в пределах охлаждающего цилиндра, соединенные вместе. Высота боковой поверхности от нижней поверхности выемок выполнена большей, чем толщина нижней поверхности, и имеет размер, достаточный для обеспечения жесткости установочной плиты, предотвращающей ее деформацию от давления пара охлаждающей жидкости, действующей на установочную плиту, или от вакуумного состояния или пониженного давления, приближенного к вакууму, когда охлаждающая жидкость поступает в охлаждающий цилиндр. Каждый из СИД элементов расположен на подложке так, что находится в пределах контура выемки, противоположной к данному СИД элементу через установочную плиту, если смотреть в направлении толщины установочной плиты. 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к осветительному устройству с использованием СИД (светоизлучающего диода), более точно, к осветительному устройству, объединенному с теплоотводом.

Уровень техники

Осветительные устройства с использованием СИД получили распространение в качестве одного из решений задач энергосбережения. СИД, отличающиеся низким потреблением энергии и длительным сроком службы, относятся к быстроразвивающейся области полупроводниковых приборов, соответствующие технологии которых разрабатываются по всему миру.

Хотя поначалу СИД находили ограниченное применение в приборах с низким потреблением энергии, таких как индикаторные лампы и т.п., за последние годы разработаны мощные осветительные устройства, в которых используются мощные СИД. Светодиодные осветительные устройства обладают очень высокой интенсивностью освещения, причем у некоторых из них она является более высокой, чем у ламп дневного света. За счет прямолинейности освещения СИД обладают высоким показателем освещенности относительно общего светового потока и способны излучать сильный свет. Расчетное время работы СИД составляет более 60000 часов при использовании в оптимальных условиях.

Тем не менее, несмотря на такие многочисленные преимущества осветительных устройств с использованием СИД, возникают проблемы, связанные с выделением большого количества тепла мощными СИД. Например, во избежание ухудшения рабочих характеристик СИД требуется эффективно рассеивать тепло, выделяемое СИД элементами.

Соответственно, известны светодиодные осветительные устройства, имеющие подложку, на которой установлены СИД элементы, основание для крепления подложки и тепловую трубку или теплоотвод, состоящий из пластины радиатора и т.п. для переноса тепла, выделяемого СИД.

Список ссылочных материалов

Патентная литература

Патентный документ 1: JP-A-2010-267435

Патентный документ 2: JP-A-2009-64661

Патентный документ 3: JP-A-2006-210537

Краткое изложение сущности изобретения

Задачи изобретения

Как описано выше, традиционные светодиодные осветительные устройства содержат различные компоненты, включающие основание для крепления подложки, на которой установлены СИД элементы, тепловую трубку и пластину радиатора. Это делает конструкцию сложной.

С целью эффективного рассеяния тепла, выделяемого СИД элементами, тепловая трубка предпочтительно плотно соединена с примыкающим к ней компонентом. Тем не менее в силу различий между материалами и геометрией компонентов на практике сложно обеспечить их плотное соединение.

Также сложно подавлять тепловое сопротивление теплоотвода, что обычно объясняется различиями между материалами тепловой трубки и отдельных компонентов. Чтобы сделать теплоотвод более применимым в современных мощных светодиодных осветительных устройствах, требуется довести его тепловое сопротивление до более низкого уровня, чем ранее, и более эффективно, чем в настоящее время, рассеивать тепло, выделяемое СИД элементами.

Настоящее изобретение задумано с учетом описанной выше ситуации, и его задачей является создание светодиодного осветительного устройства, которое способно снижать тепловое сопротивление до более низкого уровня, чем традиционный уровень, и эффективно рассеивать тепло, выделяемое СИД элементами.

Средства решения задач

В соответствии с задачей настоящего изобретения предложено светодиодное осветительное устройство, которое содержит:

осветительную секцию, имеющую подложку с множеством установленных на ней СИД элементов, и опорный элемент, на который опирается подложка, и

охладительную секцию, на которую опирается и которая охлаждает опорный элемент.

Опорный элемент имеет установочную плиту, одна из поверхностей которой служит установочной поверхностью, на которой крепится подложка, а другая поверхность служит задней поверхностью.

Охладительная секция содержит:

охлаждающий цилиндр определенной длины, один из концов которого открыт, а другой конец закрыт,

внутреннее пространство, сформированное в охлаждающем цилиндре за счет того, что один конец охлаждающего цилиндра закрыт задней поверхностью, и

охлаждающую жидкость, заполняющую внутреннее пространство.

На опорный элемент опирается один конец охлаждающего цилиндра.

В пределах задней поверхности во внутреннем пространстве в направлении по толщине установочной плиты расположено множество СИД элементов.

По всей задней поверхности во внутреннем пространстве выполнено множество отдельных выемок в виде сотовой структуры, каждая из которых вогнута в направлении установочной поверхности.

Эффекты изобретения

Тепло, выделяемое светодиодным осветительным устройством в процессе его работы, проходит через подложку и передается от установочной поверхности установочной плите и далее охлаждающей жидкости.

После того как тепло достигает охлаждающей жидкости, она легко испаряется, и теплота испарения охлаждающей жидкости поступает в охлаждающий цилиндр и выпускается наружу.

В результате рассеяния теплоты конденсации в верхней части внутреннего пространства охлаждающая жидкость охлаждается и конденсируется, и под действием силы тяжести возвращается на установочную плиту, и циркуляция охлаждающей жидкости продолжается.

В настоящем изобретении жесткость установочной плиты обеспечивается стенкой определенной высоты, расположенной между соседними выемками, за счет чего установочная плита способна, не деформируясь, выдерживать давление насыщенного пара охлаждающей жидкости и вакуумное состояние или близкое к вакуумному состояние при впрыскивании охлаждающей жидкости. Поскольку жесткость установочной плиты обеспечивается стенкой определенной высоты, расположенной между соседними выемками, может быть уменьшена толщина стенки, образующей нижнюю поверхность выемок.

В настоящем изобретении все СИД элементы размещены в пределах задней поверхности во внутреннем пространстве в направлении по толщине установочной плиты, а стенка, образующая нижнюю поверхность выемок, имеет небольшую толщину.

Соответственно, эта конфигурация выгодна, поскольку обеспечивает эффективную передачу охлаждающей жидкости тепла, выделяемого всеми СИД элементами, через тонкую стенку, которая образует нижнюю поверхность выемок, и эффективное охлаждение всех СИД элементов.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показан вид спереди в разрезе по линии Х-Х на фиг.2, иллюстрирующий светодиодное осветительное устройство согласно одному из вариантов осуществления,

на фиг.2 показан вид в перспективе, иллюстрирующий светодиодное осветительное устройство согласно одному из вариантов осуществления со стороны осветительной секции,

на фиг.3 показан перспективный вид, иллюстрирующий светодиодное осветительное устройство согласно одному из вариантов осуществления со стороны охладительной секции,

на фиг.4 показан вид в плане, иллюстрирующий осветительную секцию до крепления к соединительному элементу,

на фиг.5 показан увеличенный вид в разрезе, иллюстрирующий установочную плиту,

на фиг.6 показан перспективный вид в разрезе, иллюстрирующий светодиодное осветительное устройство согласно одному из вариантов осуществления со стороны охладительной секции,

на фиг.7 показан вид в плане, иллюстрирующий светодиодное осветительное устройство согласно одному из вариантов осуществления,

на фиг.8 показан вид спереди в разрезе, иллюстрирующий светодиодное осветительное устройство согласно одному из модифицированных примеров осуществления.

Описание вариантов осуществления

Далее со ссылкой на проиллюстрированные примеры будут пояснены варианты осуществления настоящего изобретения.

Как показано на фиг.1-3, светодиодное осветительное устройство 2 согласно одному из вариантов осуществления содержит осветительную секцию 10 и охладительную секцию 20, на которую опирается осветительная секция 10 и которая служит для охлаждения множества СИД элементов 14 осветительной секции 10 с помощью теплоты испарения охлаждающей жидкости 28, заполняющей внутреннее пространство S охладительной секции 20.

Светодиодное осветительное устройство 2 согласно варианту осуществления, проиллюстрированному на фиг.1-6, применяется в опорном положении с определенной ориентацией, при этом излучаемый СИД свет падает вниз в перпендикулярном направлении.

Если светодиодные осветительные устройства применяются, например, в туннеле, они размещаются на верхней и/или боковой стенке туннеля, а если они применяются в помещении, они размещаются на потолке или стенах. На чертежах не показаны любые хорошо известные приспособления, такие как крюки, которыми обязательно снабжена охладительная секция 20 или осветительная секция 10.

Осветительная секция 10 содержит подложку 12, СИД элементы 14 и опорный элемент 16.

В этом варианте осуществления подложка 12 имеет круглую форму, и на ней установлено множество СИД элементов 14.

Опорный элемент 16 содержит установочную плиту 16А и отражатель 16В.

Установочная плита 16А имеет круглую форму, и, как показано на фиг.5, одна поверхность установочной плиты 16А по ее толщине образует установочную поверхность 1602, на которой крепится подложка 12, а другая ее поверхность по толщине образует заднюю поверхность 1604.

На верхнюю сторону установочной поверхности 1602 установочной плиты 16А, находящейся в горизонтальном положении, в перпендикулярном направлении опирается подложка 12, в результате чего множество СИД элементов 14, установленных на подложке 12, обращены в перпендикулярном направлении вниз.

На окружности установочной плиты 16А установлен отражатель 16В, окружающий подложку 12.

Отражатель 16В путем отражения усиливает свет, излучаемый СИД элементами 14, и обеспечивает свет желаемой яркости.

В этом варианте осуществления по всей площади задней поверхности 1604 установочной плиты 16А во внутреннем пространстве S выполнено множество отдельных выемок 1610 в виде сотовой структуры, каждая из которых вогнута в направлении установочной поверхности 1602. Иными словами, выполнено множество смежных выемок 1610.

В этом варианте осуществления каждая выемка 1610 имеет круглое поперечное сечение.

Соответственно, как показано на фиг.5, установочная плита 16А имеет стенку 1620, расположенную между нижней поверхностью 1610А множества выемок 1610 и установочной поверхностью 1602, и стенку 1622, проходящую от установочной поверхности 1602 до задней поверхности 1604 и расположенную между соседними выемками 1610.

Каждая выемка 1610 имеет нижнюю поверхность 1610А и боковую поверхность 1610В, проходящую вверх от окружности нижней поверхности 1610А, соединяемой с задней поверхностью 1604.

Кроме того, в этом варианте осуществления граница между нижней поверхностью 1610А и боковой поверхностью 1610В образована вогнутой поверхностью 1610С.

Множество СИД, элементов 14 размещено на подложке 12 таким образом, что их центры совпадают с продолжениями центральных осей CL выемок 1610.

При такой конфигурации жесткость установочной плиты 16А обеспечивается стенкой 1622 определенной высоты, в результате чего установочная плита 16А способна, не деформируясь, выдерживать воздействующее на нее давление насыщенного пара охлаждающей жидкости 28 и вакуумное состояние или близкое к вакуумному состояние при впрыскивании охлаждающей жидкости 28.

Поскольку жесткость установочной плиты 16А обеспечивается стенкой 1622, толщина стенки 1620, образующей нижнюю поверхность 1610А выемок 1610, может быть уменьшена. Это выгодно, поскольку обеспечивает эффективную передачу охлаждающей жидкости 28 тепла, выделяемого СИД элементами 14, и эффективное охлаждение СИД элементов 14.

В этом случае, как показано на фиг.5, за счет размещения множества СИД элементов 14 на подложке 12 в соответствующих положениях, в которых их центры совпадают с продолжениями центральных осей CL выемок 1610, тепло, выделяемое СИД элементами 14, может передаваться охлаждающей жидкости 28 через тонкую стенку 1620. Это более выгодно ввиду эффективного охлаждения СИД элементов 14.

Кроме того, за счет размещения множества СИД элементов 14 в соответствующих положениях, в которых их центры совпадают с продолжениями центральных осей CL выемок 1610, охлаждающей жидкости 28 через тонкую стенку 1620 может передаваться большая часть тепла, выделяемого СИД элементами 14. Это еще более выгодно ввиду эффективного охлаждения СИД элементов 14.

Помимо этого, как показано на фиг.5, за счет вогнутой поверхности 1610С на границе между нижней поверхностью 1610А и боковой поверхностью 1610В может уменьшаться напряжение, которое может накапливаться на границе между нижней поверхностью 1610А и боковой поверхностью 1610В под давлением насыщенного пара охлаждающей жидкости 28. Это выгодно ввиду увеличения срока службы установочной плиты 16А.

Следует отметить, что в зависимости от расположения СИД элементов 14 несколько соседних выемок 1610 могут сообщаться при условии сохранения механической прочности установочной плиты 16А.

Охладительная секция 20 служит опорой для опорного элемента 16 и переносит и рассеивает тепло, выделяемое СИД элементами 14 во время работы светодиодного осветительного устройства 2. Соответственно, охладительная секция 20 также служит теплоотводом с функцией тепловой трубки.

В охладительной секции 20 содержится охлаждающий цилиндр 22, пластины 24 радиатора, внутреннее пространство S и охлаждающая жидкость 28.

Охлаждающий цилиндр 22 открыт с одного конца, при этом открытый конец закрывает задняя поверхность 1604 установочной плиты 16А.

На другом конце охлаждающего цилиндра 22 находится уплотнение 22А типа пробки. После впрыскивания охлаждающей жидкости 28 во внутреннее пространство S отверстие 22В в уплотнении 22А заваривается без швов, как описано далее.

За счет того, что один конец охлаждающего цилиндра 22 закрыт задней поверхностью 1604 установочной плиты 16А, а другой конец закрыт уплотнением 22А, внутри охлаждающего цилиндра 22 образуется внутреннее пространство S.

В этом варианте осуществления в охлаждающем цилиндре 22 помещается цилиндрический элемент 25 и полый соединительный элемент 26, который прикреплен к концу цилиндрического элемента 25 и на который опирается установочная плита 16А.

Пластины 24 радиатора проходят по всей длине цилиндрического элемента 25 и разнесены по внешней окружности цилиндрического элемента 25, образуя единое целое с цилиндрическим элементом 25.

Когда диаметр осветительной секции 10 превышает диаметр цилиндрического элемента 25, то есть, когда площадь, занимаемая множеством СИД элементов 14, превышает площадь поперечного сечения цилиндрического элемента 25, в одном из вариантов осуществления светодиодного осветительного устройства 2 выгодно предусмотрен соединительный элемент 26 для плотного соединения осветительной секции 10 и охладительной секции 20.

Соединительный элемент 26 является полым и имеет основание для крепления к концу цилиндрического элемента 25 и конический участок, диаметр которого постепенно увеличивается от основания.

Соответственно, внутреннее пространство S содержит столбчатое пространство S1, секционированное в цилиндрическом элементе, проходящее по прямой и имеющее постоянную площадь поперечного сечения, и коническое пространство S2 внутри соединительного элемента 26, сообщающееся с концом столбчатого пространства S1 и имеющее площадь поперечного сечения, которая постепенно увеличивается с удалением от столбчатого пространства S1.

Часть охладительной секции 20, на которую опирается опорный элемент 16, соответствует концу соединительного элемента 26, внутри которого находится коническое пространство S2 с дальней от столбчатого пространства S1 стороны, а открытый конец охлаждающего цилиндра 22, закрытый задней поверхностью 1604, соответствует концу конического пространства S2 с дальней от столбчатого пространства S1 стороны.

Как показано на фиг.1 и фиг.4, за счет применения соединительного элемента 26 может быть предусмотрена установочная плита 16А с множеством установленных СИД элементов 14 в пределах задней поверхности 1604 во внутреннем пространстве S в направлении по толщине установочной плиты 16А, в результате чего обеспечивается эффективное охлаждение всех СИД элементов теплотой испарения охлаждающей жидкости 28.

В этом варианте осуществления светодиодное осветительное устройство 2 сконфигурировано, как показано на фиг.7, таким образом, что в осевом направлении охлаждающего цилиндра 22 охладительная секция 20, включая пластины 24 радиатора, находится в пределах осветительной секции 10, включая опорный элемент 16. Более точно, диаметр W1 охладительной секции 20, включая пластины 24 радиатора, не превышает диаметр W2 опорного элемента 16.

Одним словом, на виде в плане охладительная секция 20, включая множество пластин 24 радиатора, расположена таким образом, что ее контур находится в пределах контура осветительной секции 10.

Цилиндрический элемент 25, соединительный элемент 26 и опорный элемент 16 выполнены из материала с высокой теплопроводностью, способного выдерживать вакуумное состояние при впрыскивании охлаждающей жидкости 28, а также способного выдерживать давление насыщенного пара охлаждающей жидкости 28 в процессе работы. Например, предпочтительным является алюминий, отличающийся высокой теплопроводностью и малым удельным весом. При изготовлении путем литья под давлением он выгоден с точки зрения снижения затрат.

Для крепления уплотнения 22А к цилиндрическому элементу 25, крепления цилиндрического элемента 25 к соединительному элементу 26 и крепления соединительного элемента 26 к опорному элементу 16 используется сварка, обеспечивающая их беззазорное соединение в течение длительного времени и тем самым повышенную долговечность светодиодного осветительного устройства 2. Позицией ʺ30ʺ на чертежах обозначены места сварки.

После того как тепло, выделяемое световым излучением СИД элемента 14, достигает охлаждающей жидкости 28, она легко испаряется и рассеивает тепло, обеспечивая тем самым эффективный перенос тепла. Соответственно, охладительная секция 20 также действует как теплоотвод с функцией тепловой трубки.

Охлаждающую жидкость 28 поддерживают на таком уровне, чтобы вся задняя поверхность 1604 установочной плиты 16А была постоянно погружена в охлаждающую жидкость 28, когда охлаждающий цилиндр 22 ориентирован таким образом, что его продольная ось (более точно, продольная ось цилиндрического элемента 25 охлаждающего цилиндра 22) проходит в перпендикулярном направлении. Иными словами, охлаждающую жидкость 28 поддерживают на таком уровне, чтобы постоянно обеспечивать охлаждающую жидкость в накопителе 28А в нижней части внутреннего пространства S, при этом уровень жидкости постоянно поддерживают на протяжении всей задней поверхности 1604 установочной плиты 16А.

В качестве охлаждающей жидкости 28 могут использоваться различные хорошо известные жидкости, включающие воду, спирт и воспламеняющуюся жидкость с изоляционной способностью, такую как силиконовое масло.

В зависимости от типа жидкости, используемой в качестве охлаждающей жидкости 28, вся задняя поверхность 1604 установочной плиты 16А постоянно погружена в охлаждающую жидкость 28, когда заполнение ей внутреннего пространства S составляет приблизительно 15%. Охлаждающая жидкость 28 достигает, например, нижнего конца столбчатого пространства S1.

Охлаждающую жидкость 28 впрыскивают во внутреннее пространство S, когда оно находится в вакуумном состоянии или близком к вакуумному состоянию, через отверстие 22В в уплотнении 22А. После впрыскивания отверстие 22В беззазорно уплотняют путем сварки.

Далее будет описано, как действует светодиодное осветительное устройство.

Тепло, выделяемое СИД элементами 14 в процессе работы светодиодного осветительного устройства 2, проходит через подложку 12 и передается от установочной поверхности 1602 установочной плите 16А и далее накопителю 28А охлаждающей жидкости 28.

Под действием переданного тепла охлаждающая жидкость 28 легко испаряется. Испарившаяся охлаждающая жидкость 28 поднимается во внутреннее пространство S, теплота испарения охлаждающей жидкости 28 проходит через охлаждающий цилиндр 22 до пластин 24 радиатора, а затем рассеивается из пластин 24 радиатора.

В результате высвобождения теплоты конденсации в верхней части внутреннего пространства S охлаждающая жидкость 28 охлаждается, превращаясь в жидкость, под действием силы тяжести возвращается в накопитель 28А над установочной плитой 16А, и циркуляция охлаждающей жидкости 28 продолжается.

В этом варианте осуществления охладительная секция 20 как таковая сконфигурирована как теплоотвод, который действует как тепловая трубка для переноса и рассеивания тепла, выделяемого СИД элементами 14.

Соответственно, несмотря на свою очень простую конструкцию по сравнению с традиционным светодиодным осветительным устройством, теперь светодиодное осветительное устройство 2 способно эффективно рассеивать тепло, выделяемое СИД элементами 14, без увеличения как следствие теплового сопротивления.

В этом варианте осуществления все СИД элементы 14 находятся в пределах задней поверхности 1604 во внутреннем пространстве S в направлении по толщине установочной плиты 16А, а стенка 1620, которая ограничивает нижнюю поверхность 1610А выемок 1610, является тонкой.

Соответственно, эта конфигурация выгодна с точки зрения эффективной передачи охлаждающей жидкости 28 тепла, выделяемого всеми СИД элементами 14, с целью эффективного охлаждения всех СИД элементов 14.

Поскольку на подложке 12 расположено множество СИД элементов 14 в соответствующих положениях, совпадающих с продолжениями центральных осей CL выемок, тепло, выделяемое СИД элементами 14, может проходить через тонкую стенку 1620 и передаваться охлаждающей жидкости 28. Это более выгодно с точки зрения эффективного охлаждения СИД элементов 14.

В этом случае за счет соответствующего размещения множества СИД элементов 14 таким образом, что их центры совпадают с продолжениями центральных осей CL выемок 1610, через тонкую стенку 1620 может проходить и передаваться охлаждающей жидкости 28 большая часть тепла, выделяемого СИД элементами 14. Это еще выгоднее с точки зрения эффективного охлаждения СИД элементов 14.

Поскольку на виде в плане охладительная секция 20, включая множество пластин 24 радиатора, расположена таким образом, что ее контур находится в пределах контура осветительной секции 10, облегчается обращение со светодиодным осветительным устройством 2.

Например, поскольку пластины 24 радиатора сконфигурированы таким образом, чтобы чрезмерно не выступать из осветительной секции 10, снижается вероятность их поломки и предполагаемого ухудшения характеристик.

Кроме того, облегчается конструирование, например, компонентов, покрывающих охладительную секцию 20, по размеру осветительной секции 10.

В процессе транспортировки или хранения светодиодные осветительные устройства 2 могут штабелироваться или храниться просто завернутыми в соответствующий амортизирующий материал по размеру осветительной секции 10 без риска повреждения пластин 24 радиатора.

Далее со ссылкой на фиг.8 будет рассмотрен модифицированный пример осуществления.

Следует отметить, что все детали и элементы обозначены такими же позициями и номерами, как и в рассмотренном выше варианте осуществления.

В описанном выше варианте осуществления охлаждающий цилиндр 22 расположен таким образом, что, когда его продольная ось проходит в перпендикулярном направлении, задняя поверхность 1604 установочной плиты 16А обращена перпендикулярно вверх, а установочная поверхность 1602 и СИД элементы 14 обращены перпендикулярно вниз. В отличие от этого в данном модифицированном примере охлаждающий цилиндр 22 расположен таким образом, что, когда его продольная ось проходит перпендикулярно, а задняя поверхность 1604, установочная поверхность 1602 и СИД элементы 14 расположены под углом к перпендикулярному направлению.

Кроме того, в данном модифицированном примере осветительная секция 10 содержит подложку 12, СИД элементы 14 и опорный элемент 16, а охладительная секция 20 содержит охлаждающий цилиндр 22, пластины 24 радиатора, соединительный элемент 26, внутреннее пространство S и охлаждающую жидкость 28.

Осветительная секция 10 и пластины 24 радиатора сконфигурированы таким же образом, как и в описанном выше варианте осуществления с единственным отличием в геометрии соединительного элемента 26, конфигурирующего охлаждающий цилиндр 22.

В светодиодном осветительном устройстве 2 согласно этому модифицированному примеру выгодно используется соединительный элемент 26 с целью плотного соединения осветительной секции 10 и охладительной секции 20 при освещении, например, в горизонтальном направлении, пересекающем перпендикулярное направление, при этом охлаждающий цилиндр 22 расположен таким образом, что его продольная ось (более точно, продольная ось цилиндрического элемента 25 охлаждающего цилиндра 22) проходит в перпендикулярном направлении.

Охлаждающий цилиндр 22 содержит цилиндрический элемент 25 и соединительный элемент 26. Соединительный элемент 26 является полым и имеет основание для крепления к концу цилиндрического элемента 25 и боковую часть, центральная ось которой ортогональна центральной оси основания. К концу боковой части крепится опорный элемент 16.

Соответственно, охладительная секция 20 содержит охлаждающий цилиндр 22 определенной длины, один конец (в этом модифицированном примере конец боковой части соединительного элемента 26) которого открыт; внутреннее пространство S, которое образовано за счет того, что открытый конец охлаждающего цилиндра 22 закрывает задняя поверхность 1604 установочной плиты 16А, и проходит перпендикулярно, когда охлаждающий цилиндр 22 расположен таким образом, что его продольная ось проходит перпендикулярно; и охлаждающую жидкость 28, заполняющую внутреннее пространство S.

Внутреннее пространство S содержит столбчатое пространство S1, секционированное в цилиндрическом элементе 25, проходящее по прямой и имеющее постоянную площадь поперечного сечения, и нижнее пространство S3 внутри соединительного элемента 26, сообщающееся с концом столбчатого пространства S1 и имеющее центральную ось, которая под прямым углом пересекает столбчатое пространство S1.

Охлаждающую жидкость 28 поддерживают на таком уровне, чтобы вся задняя поверхность 1604 установочной плиты 16А была постоянно погружена в охлаждающую жидкость 28, когда охлаждающий цилиндр 22 ориентирован таким образом, что его продольная ось проходит в перпендикулярном направлении. Например, уровень охлаждающей жидкости 28 достигает нижнего конца столбчатого пространства S1.

Кроме того, в этом модифицированном примере, в пределах задней поверхности 1604 во внутреннем пространстве S в направлении по толщине установочной плиты 16А расположено множество установленных СИД элементов 14, по всей площади установочной плиты 16А во внутреннем пространстве S выполнено множество отдельных выемок 1610 в виде сотовой структуры, каждая из которых вогнута в направлении установочной поверхности 1602.

Соответственно, этот модифицированный пример является таким же выгодным, как и описанный выше вариант осуществления, поскольку тепло, выделяемое СИД элементами 14, эффективно проходит через тонкую стенку 1620, которая образует нижнюю поверхность 1610А выемок 1610, и тем самым эффективно охлаждаются СИД элементы 14.

Очевидно, что настоящее изобретение не ограничено описанными выше вариантами осуществления.

Например, хотя это конкретно не проиллюстрировано в рассмотренном светодиодном осветительном устройстве 2, СИД элементы 14 могут быть защищены элементом, способным окружать их. Например, они могут быть окружены полупросвечивающим защитным элементом, который обычно используется в электрических лампах и т.п. За счет защитного элемента в зависимости от назначения можно защищать светоизлучающую секцию или регулировать интенсивность освещения.

В описанном светодиодном осветительном устройстве 2, в котором охлаждающий цилиндр 22 содержит цилиндрический элемент 25 и пластины 24 радиатора, геометрия охладительной секции 20 не ограничена описанной геометрией и может выбираться в зависимости от назначения при условии, что в ней под действием силы тяжести может циркулировать охлаждающая жидкость 28.

Хотя описанная подложка 12 имеет форму диска, ее геометрия и общая форма осветительной секции 10 также не ограничены рассмотренными вариантами осуществления.

Хотя описанное светодиодное осветительное устройство 2 является устройством подвесного типа, настоящее изобретение также применимо в осветительных устройствах других типов, таких как заглубленные в потолок осветительные устройства.

Список позиций

2 - Светодиодное осветительное устройство

10 - Осветительная секция

12 - Подложка

14 - СИД элемент

16 - Опорный элемент

16А - Установочная плита

1602 - Установочная поверхность

1604 - Задняя поверхность

1610 - Выемка

16В - Отражатель

20 - Охладительная секция

22 - Охлаждающий цилиндр

24 - Пластина радиатора

25 - Цилиндрический элемент

26 - Соединительный элемент

S - Внутреннее пространство

28 - Охлаждающая жидкость.

Claims (28)

1. Светодиодное осветительное устройство, содержащее:

осветительную секцию, имеющую подложку с множеством установленных на ней светоизлучающих диодных (СИД) элементов, и установочную плиту, которая поддерживает подложку; и

охладительную секцию, которая поддерживает и охлаждает установочную плиту, при этом охладительная секция содержит:

охлаждающий цилиндр с одним закрытым концом и другим концом, закрытым установочной плитой; и

охлаждающую жидкость, заполняющую охлаждающий цилиндр;

при этом установочная плита имеет одну поверхность в направлении по ее толщине, служащую в качестве установочной поверхности, на которой закреплена подложка, и другую поверхность в направлении по ее толщине, служащую в качестве задней поверхности, установочная плита также имеет:

множество отдельных выемок, каждая из которых вогнута в направлении установочной поверхности, сформированных в виде сотовой структуры на всей задней поверхности, расположенной в пределах охлаждающего цилиндра;

нижнюю поверхность, расположенную между соответствующими нижними поверхностями множества выемок и установочной поверхностью; и

боковую поверхность, расположенную между смежными выемками из множества выемок, проходящую над установочной поверхностью и задней поверхностью, и разделяющую множество выемок,

при этом одна часть боковой поверхности расположена по внешней периферии задней поверхности, а другая часть боковой поверхности расположена по центру задней поверхности в пределах охлаждающего цилиндра, соединенные вместе,

высота боковой поверхности от нижней поверхности выемок выполнена большей, чем толщина нижней поверхности, и имеет размер, достаточный для обеспечения жесткости установочной плиты, предотвращающей ее деформацию от давления пара охлаждающей жидкости, действующей на установочную плиту, или от вакуумного состояния или пониженного давления, приближенного к вакууму, когда охлаждающая жидкость поступает в охлаждающий цилиндр, и

каждый из СИД элементов расположен на подложке так, что находится в пределах контура выемки, противоположной к данному СИД элементу через установочную плиту, если смотреть в направлении толщины установочной плиты.

2. Светодиодное осветительное устройство по п. 1, в котором каждая выемка имеет нижнюю поверхность и боковую поверхность, проходящую вверх от окружности нижней поверхности, соединяемой с задней поверхностью, а граница между нижней поверхностью и боковой поверхностью образована вогнутой поверхностью.

3. Светодиодное осветительное устройство по п. 1, в котором при расположении охлаждающего цилиндра таким образом, что его продольная ось проходит в перпендикулярном направлении, задняя поверхность обращена перпендикулярно вверх, а установочная поверхность и СИД элементы обращены перпендикулярно вниз,

при этом охладительная секция, содержащая множество пластин, расположена так, что ее контур находится в пределах контура осветительной секции, при виде сверху.

4. Светодиодное осветительное устройство по п. 1, в котором при расположении охлаждающего цилиндра таким образом, что его продольная ось проходит в перпендикулярном направлении, задняя поверхность, установочная поверхность и СИД элементы расположены под углом к перпендикулярному направлению.

5. Светодиодное осветительное устройство по п. 1, в котором осветительная секция содержит отражатель, расположенный вокруг установочной плиты, и

при этом охладительная секция содержит множество пластин, выступающих из внешней периферийной поверхности охлаждающего цилиндра.

6. Светодиодное осветительное устройство по п. 1, в котором охлаждающий цилиндр содержит цилиндрический элемент с одним закрытым концом и другим открытым концом, и полый соединительный компонент, прикрепленный к концу цилиндрического элемента,

при этом установочная плита прикреплена таким образом, что ее задняя поверхность направлена внутрь соединительного элемента к одному концу соединительного элемента, который противоположен ее расположению, при котором соединительный компонент прикреплен к другому концу цилиндрического элемента, посредством чего закрывает один конец соединительного компонента,

при этом область положения задней поверхности, при положении внутри одного конца соединительного компонента больше, чем область поперечного сечения внутреннего пространства цилиндрического элемента, при поперечном сечении по перпендикулярной плоскости к осевому направлению цилиндрического элемента,

при этом внутренне пространство охлаждающего цилиндра включает столбчатое пространство, сформированное внутри цилиндрического элемента, и проходит прямо, сохраняя постоянной область поперечного сечения, а также первое пространство, сформированное внутри соединительного компонента, соединенное со столбчатым пространством, и имеет область поперечного сечения, которая постепенно увеличивается с расстоянием, чем ближе к задней поверхности, область поперечного сечения берется вдоль плоскости, параллельной задней поверхности, и

при этом вся область задней поверхности установочной плиты, расположенная в пределах охлаждающего цилиндра, является всей областью установочной плиты, расположенной в пределах первого пространства.

7. Светодиодное осветительное устройство по п. 6, в котором один конец цилиндрического элемента закрыт уплотнением, в котором сформировано отверстие для впрыска охлаждающей жидкости,

при этом уплотнение заварено в цилиндрическом элементе,

при этом цилиндрический элемент и соединительный компонент сварены друг с другом,

при этом соединительный компонент и установочная плита сварены друг с другом, и

при этом отверстие для впрыска закрыто сваркой, после того как охлаждающая жидкость впрыснута во внутреннее пространство.

Images