FR3027656A3

FR3027656A3 - Lampe a led

Info

Publication number: FR3027656A3
Application number: FR1560202A
Authority: FR
Inventors: Anton Vladimirovich Kiselev
Original assignee: NAT CHEMICAL Co
Current assignee: NAT CHEMICAL Co
Priority date: 2014-10-27
Filing date: 2015-10-26
Publication date: 2016-04-29
Anticipated expiration: 2025-10-26
Also published as: BE1022838B1; BR202015027235U2; GB2532137B; AT15754U1; CN205402286U; AR105051A4; CH710310A2; JP3203518U; US9863627B2; NL2015653B1; PL68933Y1; US20160116150A1; KR20160001472U; GB201518814D0; GB2532137A; BE1022838A1; PL124545U1; NL2015653A; DE202015007511U1; SE1551368A1

Abstract

Le modèle d'utilité concerne le domaine de la technologie de l'éclairage. La lampe à LED d'éclairage général comprend la base (1) à laquelle est relié l'élément isolant de transition (2) qui est fabriqué à parti d'une matière plastique diélectrique comportant une cavité à l'intérieur dans laquelle est logée l'alimentation électrique qui sert au fonctionnement de la lampe sur des réseaux électriques et qui est reliée à des modules LED réalisés sur la carte de circuit imprimé avec la base métallique conductrice de chaleur et fixés au radiateur. Le radiateur est réalisé sous la forme d'un profilé en forme de tige possédant des faces latérales pointées dans différentes directions, sur lesquelles les modules de LED sont placés, ainsi que des nervures (8) s'étendant depuis ceux-ci. Le radiateur est placé dans un diffuseur en matière plastique qui est proche du verre en termes de performances optiques.

Description

Le modèle d'utilité concerne le domaine de la technologie de l'éclairage, en particulier les appareils d'éclairage et est destiné à être utilisé dans les instruments d'éclairage polyvalents domestiques et industriels. La principale caractéristique de la lampe à LED est la distribution de son flux de lumière dans l'environnement. Sous réserve de formes et de dimensions généralement acceptées pour les lampes à incandescence, la lampe à LED fournit une lumière diffuse uniformément distribuée contrairement à la plupart des lampes à LED modernes, dont l'angle de faisceau ne correspond pas aux lampes remplacées ainsi. Ainsi, on connaît une lampe à LED d'éclairage général qui comprend une base, à laquelle est relié un élément de transition (isolateur) qui est fabriqué à partir d'une matière plastique diélectrique pourvue au milieu d'une cavité supplémentaire dans laquelle est logée une alimentation en énergie qui sert à faire fonctionner la lampe sur des réseaux électriques et qui est reliée à un module de LED fabriqué sur une carte de circuit imprimé avec une base métallique conducteur de chaleur et fixé sur un radiateur ; le radiateur est réalisé sous la forme d'un profilé en forme de tige de section complexe possédant des plans latéraux pointés dans différentes directions, sur lesquels les modules de LED sont placés, tandis que le radiateur est placé dans un diffuseur en matière plastique qui est proche du verre en termes de performances optiques, les modules de LED sur chaque face du radiateur étant placés en face de sections de diffuseur situées entre des saillies radiales sur ledit diffuseur (US 2012/0313518, HO1K1/62, H05K13/00, HO1J61/52, publié le 13/12/2012).

Le processus de génération de lumière diffusée distribuée dans cette lampe à LED réside dans le fait que la lumière provenant des modules de LED traverse la paroi de matière plastique, mince et transparente, pour aller dans l'environnement, tandis qu'un partie de cette lumière est incident à des parois de saillies radiales et est réfléchie par surface de celles-ci. Ainsi, l'éclairage combiné de l'espace sur 360° autour du diffuseur est assuré. Le diffuseur a une forme spatiale complexe de la coque pourvue de nervures radiales, tandis que le centre de la coque opposé à la base possède un trou traversant destiné au dégagement de chaleur par le radiateur. Cependant, ce procédé de dégagement de chaleur est inefficace car il ne garantit pas le dégagement de chaleur depuis toute la surface d'un tel élément en forme de tige servant de radiateur. Dans le même temps, le radiateur, dans sa partie inférieure, est spatialement adjacent à l'alimentation des modules de LED situés dans la base. A cet égard, la partie inférieure du radiateur est constamment surchauffé, tandis que le dégagement de chaleur à partir de la partie supérieure du radiateur à travers l'orifice fixe par convection dans le diffuseur est peu efficace. La présence de chaleur excessive dans la partie inférieure du radiateur a pour effet que la chaleur affecte la matière plastique du diffuseur. Même lorsque l'on utilise une telle matière plastique telle du polycarbonate (la perméabilité à la lumière et la transparence peuvent atteindre 86%) résistant à une large gamme de températures élevées (jusqu'à 120°C), un chauffage constant conduit au rougissement de structure matérielle, ce qui a un impact sur la qualité de diffusion du flux de lumière LED. Des revêtements spéciaux qui réduisent l'impact du rayonnement de chaleur sur la structure matérielle sont utilisés pour le polycarbonate, mais ces revêtements ne peuvent pas toujours être utilisés pour la technologie d'éclairage. On sait que le facteur de rendement des LED puissantes est supérieur à celui des lampes à incandescence. D'autre 5 part, la plupart de l'énergie consommée par les LED (environ 75%) est encore dégagée sous forme de chaleur. Le dégagement de chaleur augmente à mesure que le flux de lumière à partir de sources LED augmente. Selon les estimations de certains experts internationaux et nationaux, le dégagement efficace 10 de la chaleur dans la technologie d'éclairage par LED est l'un des problèmes les plus cruciaux auxquels sont confrontés actuellement les développeurs et les fabricants de ces produits. Contrairement aux lampes à incandescence et à décharge 15 de gaz classiques, les LED modernes sont sensibles aux températures élevées : - premièrement, quand une LED est en surchauffée, son rendement est réduit, son flux de lumière est affaibli, sa température de couleur est modifiée, et sa durée de vie peut 20 être considérablement diminué ; - deuxièmement, l'intensité lumineuse est réduite d'environ 15% à la température de 80°C par rapport à l'intensité à la température ambiante. En conséquence, l'appareil d'éclairage comportant à vingt LED à la 25 température de 80°C peut avoir un flux lumineux équivalent au flux de dix-sept LED à la température ambiante. L'intensité de la lumière des LED peut être réduite de 40% à la température de transition de 150°C. - troisièmement, les LED ont un facteur de température 30 négatif en tension directe, c'est-à-dire que la tension directe des LED diminue lorsque la température augmente. Habituellement, ce facteur est de -3 à -6 mV/K, c'est pourquoi la tension directe d'une LED standard peut être de 3,3 V à +25°C et au maximum de 3 V à +75°C. Si l'alimentation ne permet pas de réduire le courant sur les LED, cela peut entraîner une surchauffe supplémentaire et une défaillance des LED. En outre, bon nombre d'alimentations pour appareils d'éclairage à LED sont conçues pour une température de fonctionnement allant jusqu'à +70°C. Par conséquent, il est important de fournir une température qui ne dépasse pas 80°C à la fois dans la zone de transition p-n et dans la zone d'alimentation pour un fonctionnement efficace des dispositifs à LED. Le non-respect de la condition de température recommandée peut entraîner une perte de quantité de lumière et de qualité, une augmentation du coût d'éclairage d'un dispositif à LED ainsi qu'une réduction de la durée de vie d'un dispositif d'éclairage.

Le présent modèle d'utilité a pour but d'atteindre les résultats techniques consistant à améliorer la fiabilité de fonctionnement de la lampe à LED par un dégagement de chaleur efficace par toute la surface du radiateur sur toute sa hauteur.

Les résultats techniques spécifiés sont atteint en ce que l'intérieur de la lampe à LED d'éclairage général comprend la base à laquelle est relié l'élément isolant de transition qui est fabriqué à parti d'une matière plastique diélectrique comportant une cavité à l'intérieur dans laquelle est logée l'alimentation électrique qui sert au fonctionnement de la lampe sur des réseaux électriques et qui est reliée à des modules LED réalisés sur la carte de circuit imprimé avec la base métallique conductrice de chaleur et fixés au radiateur ; le radiateur comporte la partie centrale du profil et des nervures, tandis que la partie centrale du radiateur est réalisée avec des faces latérales pointées dans différentes directions, sur lesquelles lesdits modules LED sont situés, et placés à l'intérieur du diffuseur en matière plastique qui est proche du verre en termes de performances optiques ; le diffuseur est réalisé avec des sections de surface extérieure étirées dans la direction depuis la base et des sections intérieures ménagées entre les surfaces, en face desquelles les modules de LED sont placés sur des faces de radiateur à l'intérieur du diffuseur ; le radiateur est réalisé avec des nervures orientées longitudinalement et situées au moins sur une partie de la hauteur du radiateur et s'étendant depuis la surface de la partie centrale de radiateur entre ses faces pour former des surfaces de dégagement de chaleur ; et le diffuseur représente un capuchon constitué de coques segmentées orientées longitudinalement, ou le diffuseur est réalisé sous la forme de coques segmentées séparées orientées longitudinalement, qui sont chacun situés en face de modules de LED d'une face de la partie centrale de radiateur et les recouvrent, ce qui isole ces modules de LED de ceux de la face adjacente, tandis que les nervures orientées longitudinalement sont situées entre des coques segmentées.

Les caractéristiques spécifiées sont essentielles et intimement liées à la formation d'une combinaison stable de caractéristiques essentielles qui sont suffisantes pour atteindre le résultat technique requis. Le présent modèle d'utilité est expliqué à l'aide du 25 mode de réalisation donné qui n'est cependant pas le seul possible, mais qui illustre une possibilité d'atteindre le résultat technique requis. La figure 1 est une vue générale de la lampe à LED pour l'installation dans des supports électriques standards 30 (supports électriques) E27 (E14) ; la figure 2 est une vue de la lampe depuis le côté de la section de diffuseur transparent sur les modules de LED ; la figure 3 représente la distribution de chaleur en fonction de la température sur la hauteur du radiateur ; la figure 4 représente la distribution de chaleur en fonction de la température le long de la section transversale 5 du radiateur. La structure de la lampe à LED d'éclairage général conçue pour une installation dans des supports électriques (supports électriques) E27 (E26, E14, E12, E17, B22D, B15d) est considérée selon le présent modèle d'utilité. Cette lampe 10 est réalisée dans des tailles standard (classique/courante) pour le remplacement des sources lumineuses d'utilité correspondante. Les modules d'éclairage qui représentent des cartes de circuits imprimés monoface à conduction la chaleur plus élevé sur lesquelles des LED sont disposées de façon 15 uniforme et intégrées par le système combiné sont placés sous le diffuseur réalisé en matière plastique d'éclairage. Les LED dans les modules sont situées de façon à créer une distribution uniforme du flux lumineux provenant de la lampe dans toutes les directions de l'espace (360°). Le corps et la 20 base de la lampe renferment l'alimentation servant au fonctionnement sur systèmes à courant alternatif 220 V/50 Hz. Le principal problème résolu par le modèle d'utilité suggéré est la création d'une lampe à LED qui a une fiabilité élevée, un meilleur rendement d'éclairage (en raison de la 25 distribution uniforme de flux lumineux dans toutes les directions). La lampe à LED d'éclairage général (figures 1 et 2) comprend la base 1 à laquelle est reliée l'élément isolant de transition 2 (isolateur) qui est réalisé à partir d'une 30 matière plastique diélectrique comportant une cavité à l'intérieur, dans laquelle est situé l'alimentation 3 servant à faire fonctionner la lampe sur des réseaux électriques. Cette alimentation est reliée à des modules de LED 4 réalisés sur la carte de circuit imprimé avec la base métallique conductrice de chaleur et fixés au radiateur 5. Le radiateur 5 comporte la partie centrale du profilé de section en forme de tige pourvu de faces latérales 6 pointées 5 dans différentes directions, sur lesquelles lesdits modules de LED 4 sont situés. Le radiateur 5 est placé à l'intérieur du diffuseur 7 en matière plastique qui est proche du verre en termes de performances optiques. Le radiateur est réalisé avec des 10 nervures 8 orientées longitudinalement et situées au moins sur une partie de la hauteur du radiateur et s'étendant depuis la surface du radiateur entre les faces pour la formation de surfaces de dégagement de chaleur. Le radiateur est réalisé sous la forme d'un profilé de section complexe 15 pourvu de nervures orientées longitudinalement sur l'extérieur qui se trouvent dans les plans passant par l'axe de la lampe. Le radiateur est de préférence en aluminium ou des alliages légers d'aluminium, en cuivre ou en céramique. Le diffuseur 7 représente le capuchon constitué de 20 coques segmentées 9 orientées longitudinalement, ou le diffuseur est réalisé sous la forme de coques segmentées 9, séparées, orientées longitudinalement et de différentes formes (en fonction du type de lampe), chacune d'elles étant située en face de modules de LED 4 d'une face 6 et les 25 recouvrant de manière à isoler ces modules de LED de ceux sur la face adjacente. Le diffuseur de forme complexe en coupe verticale représente la forme de la lampe courante (A60, C37, G45, P45, etc.) et est réalisé à partir d'une matière plastique qui est proche du verre en termes de performances 30 optiques, par exemple du polycarbonate. Des nervures 8, orientées longitudinalement, du radiateur sont situées entre les coques segmentées 9 d'une manière telle qu'une partie du radiateur pourvue de LED est située à l'intérieur du groupe de diffuseurs. Le radiateur réalisé sous la forme d'une profil de section complexe pourvu de nervures orientées longitudinalement sur l'extérieur qui se trouvent dans les plans passant par l'axe de lampe est 5 placé dans des rainures du corps réalisé en matière plastique diélectrique et fixé mécaniquement à celui-ci, tandis que le corps est également relié mécaniquement à l'isolateur de la base. L'isolateur comporte des trous traversants 10 servant au dégagement de chaleur supplémentaire depuis l'emplacement 10 de l'alimentation. Les LED dans la lampe LED sont divisées en plusieurs groupes (modules) reliés les uns aux autres en circuits série ou parallèle ou série-parallèle ou parallèle-série. Les modules à LED sont fabriqués avec des bases métalliques 15 conductrices de chaleur et installés sur le corps du radiateur, tandis que les modules sont situés de manière à assurer une répartition uniforme du flux lumineux dans le volume intérieur de segments de diffuseur et donc du flux lumineux général de la lampe. Les LED sur la carte sont 20 disposées de manière à assurer une projection finale uniforme de la matière du diffuseur. Par conséquent, la caractéristique de la lampe à LED selon le présente modèle d'utilité est que les LED sur chaque face du radiateur sont situées dans leurs propres coques 25 transparentes, et émettent directement sur la surface d'extrémité et les surfaces latérales de la coque. Toutefois, il convient de noter à cet égard que la méthode la plus courante de dégagement de l'excès de chaleur par des LED et microcircuits puissants consistante à transférer cette 30 chaleur vers la carte de circuit imprimé (y compris les cartes comportant la base métalliques telles que MC PCB, AL PCB, IM PCB), vers le substrat ou d'autres éléments de structure d'un dispositif électronique. Il est également possible de placer le radiateur sur un composant surchauffé (ou un composant surchauffé sur le radiateur), ce qui augmente la zone d'échange par rayonnement et convection. Ensuite, la chaleur est transférée vers l'environnement principalement par convection. Mais les surfaces d'une source de chaleur et d'un absorbeur de chaleur présentent des ondulations et des irrégularités dans la vie réelle. Des lacunes (microcavités) qui contiennent de l'air apparaissent dans la plupart des cas au contact de plans. En conséquence, le contact entre les plans se produit ponctuellement, ce qui augmente considérablement la résistance thermique efficace. Il est important de se rappeler que l'air a un facteur de conductivité thermique d'environ 0,02 W/mK, ce qui est très faible et environ 40 fois plus faible que celui des pâtes conductrices thermiques habituelles. Ainsi, une grande résistance au flux de chaleur apparaît entre les surfaces de contact dues à la présence d'air, et l'efficacité de dégagement de chaleur est diminuée de manière significative. La matière conductrice de chaleur, qui comble les lacunes, est utilisée pour empêcher cet effet négatif dû à la présence d'air. Dans ce cas, la chaleur des modules est transférée vers le radiateur au moment du contact. Dans le même temps, la chaleur est dégagée par les nervures qui sont retirés à l'extérieur et situées à l'extérieur des segments. Par conséquent, la température n'augmente pas au-dessus du niveau fixé à l'intérieur des coques segmentées. Des études ont montré (voir figures 3 et 4) que lors du fonctionnement à long terme de la lampe à LED la température du radiateur et de ses nervures retirés ne dépasse pas 61°C, et la température à l'intérieur des coques segmentées est de l'ordre de 40°C. Ces chiffres indiquent l'absence de surchauffe des LED sur le radiateur. Ainsi, l'efficacité des LED est préservée, et le flux lumineux est maintenu à un niveau de haute qualité, sans aucune modification de la température de couleur.

Claims

REVENDICATIONS1. Lampe à LED d'éclairage général comprenant une base (1) à laquelle est relié un élément isolant de transition (2) qui est fabriqué à partir d'une matière plastique diélectrique comportant une cavité à l'intérieur dans laquelle est logée une alimentation électrique (3) qui sert au fonctionnement de la lampe sur des réseaux électriques et qui est reliée à des modules LED (4) réalisés sur la carte de circuit imprimé avec une base métallique conductrice de chaleur fixée au radiateur (5); le radiateur comporte la partie centrale du profil et des nervures (8), tandis que la partie centrale du radiateur est réalisée avec des faces latérales pointées dans différentes directions, sur lesquelles lesdits modules LED sont situés, et placés à l'intérieur du diffuseur (7) en matière plastique qui est proche du verre en termes de performances optique, caractérisée en ce que le diffuseur est réalisé avec des sections de surface extérieure étirées dans la direction depuis la base et des sections intérieures ménagées entre les surfaces, en face desquelles les modules de LED sont placés sur des faces de radiateur à l'intérieur du diffuseur ; le radiateur est réalisé avec des nervures orientées longitudinalement et situées au moins sur une partie de la hauteur du radiateur et s'étendant depuis la surface de la partie centrale de radiateur entre ses faces pour former des surfaces de dégagement de chaleur ; et le diffuseur représente un capuchon constitué de coques segmentées (9) orientées longitudinalement, ou le diffuseur est réalisé sous la forme de coques segmentées séparées orientées longitudinalement, qui sont chacun situés en face de modules de LED d'une face de la partie centrale de radiateur et les recouvrent, ce qui isole ces modules de LED de ceux de la face adjacente, tandis que les nervuresorientées longitudinalement sont situées entre des coques segmentées.