RU2562241C1

RU2562241C1 - Led-based illuminator

Info

Publication number: RU2562241C1
Application number: RU2014105871/07A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Викторович Коновалов
Original assignee: Дмитрий Викторович Коновалов
Priority date: 2014-02-18
Filing date: 2014-02-18
Publication date: 2015-09-10
Also published as: RU2014105871A

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: device comprises pcb with LEDs arranged uniformly over its entire area and reflector. LEDs are turned from direction of LED-based illuminator light and towards the deflector. Deflected light pass backward through pcb composed of thin strips so that area of holes between said strips makes at least 95% of the pcb entire area for reflected light flux passage. Reflector working surface is matted and features reflection factor of at least 85%. Said pcb is located directly on LED-based illuminator translucent glass to transmit a notable portion of heat power to its outer surface. Reflected light passage holes can be shaped to circle, or hemisphere, or square, or triangle, or rhomb, or oval, or hexagon, or parallelogram, or polygon, or composed of reiterating geometrical figures. Said pcb can be made of aluminium, copper or glass fibre plastic. Said reflector can be made of metal or plastic with application of light reflecting dye, or metal or plastic with high light reflecting and light dissipating properties.

EFFECT: low blinding effect, higher light yield and convective cooling properties.

6 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к осветительной технике, а именно к светодиодным осветительным устройствам, в которых в качестве источников света использованы светоизлучающие диоды.The invention relates to lighting equipment, namely to LED lighting devices in which light-emitting diodes are used as light sources.

В настоящее время на рынке светотехнических изделий широко применяются различные светодиодные источники света, которые активно конкурируют с изделиями на основе ламп накаливания, люминесцентных и галогенных ламп. Изделия на основе светодиодов и светодиодных матриц используются в различных осветительных приборах (светильниках), сигнальных устройствах (светофоры, бакены, створные знаки), а также в различных информационных табло и рекламной продукции.Currently, various LED light sources are widely used in the market of lighting products, which actively compete with products based on incandescent lamps, fluorescent and halogen lamps. Products based on LEDs and LED arrays are used in various lighting devices (lamps), signaling devices (traffic lights, beacons, direction signs), as well as in various information displays and advertising products.

Применение светодиодов в системах освещения имеет целый ряд проблем, связанных с необходимостью отвода тепла от светодиодов, низким слепящим эффектом, высокой светоотдачей, а также со сложностью получения необходимой диаграммы светового потока.The use of LEDs in lighting systems has a number of problems associated with the need to remove heat from LEDs, low glare effect, high light output, as well as the difficulty of obtaining the necessary luminous flux diagram.

Из уровня техники известно светодиодное осветительное устройство, которое содержит плоский коробчатый корпус с окном из светопрозрачного материала, светодиоды, смонтированные на имеющих форму сплошных полос печатных платах, электрически соединенных друг с другом, распределенных по площади задней стенки корпуса и закрепленных на ней крепежными деталями, согласно полезной модели платы выполнены из фольгированного текстолита, при этом электрическое соединение печатных плат друг с другом выполнено с помощью коммутационных проводов (патент РФ на полезную модель 111248 U, F21S 8/00, 10.12.2011).The prior art LED lighting device, which contains a flat box-shaped housing with a window made of translucent material, LEDs mounted on solid strip-shaped printed circuit boards, electrically connected to each other, distributed over the area of the rear wall of the housing and fastened to it with fasteners, according to of the utility model, the boards are made of foiled textolite, while the electrical connection of the printed circuit boards to each other is made using switching wires (pa ent of the Russian Federation for utility model 111 248 U, F21S 8/00, 10.12.2011).

Также известно светодиодное осветительное устройство, выбранное авторами в качестве прототипа и содержащее корпус с окном из светопрозрачного материала и размещенные на задней стенке корпуса единичные светодиоды. Светодиоды распределены равномерно по всей площади задней стенки корпуса и смонтированы на печатных платах с алюминиевой основой, закрепленных в корпусе крепежными деталями. Периметр задней стенки равнозначен периметру окна, корпус выполнен в виде прямоугольной плоской фигуры с возможностью установления в ячейки подвесного потолка (патент РФ на полезную модель 87598 U, H05K 5/00, H01L 33/00, 11.06.2009).Also known is a LED lighting device selected by the authors as a prototype and comprising a housing with a window of translucent material and single LEDs located on the rear wall of the housing. LEDs are distributed evenly over the entire area of the rear wall of the housing and are mounted on printed circuit boards with an aluminum base, fixed in the housing with fasteners. The perimeter of the rear wall is equivalent to the perimeter of the window, the casing is made in the form of a rectangular flat figure with the possibility of installation in the cells of the suspended ceiling (RF patent for utility model 87598 U, H05K 5/00, H01L 33/00, 06/11/2009).

Недостатками известных устройств являются: низкая светоотдача; некомфортное освещение, выраженное высокой резкостью света; низкая эффективность освещения из-за небольшой площади окна и из-за его плохих оптических свойств; а также плохое охлаждение светодиодов из-за отсутствия охлаждающих отверстий в корпусе светодиодных светильников.The disadvantages of the known devices are: low light output; uncomfortable lighting, expressed by high sharpness of light; low lighting efficiency due to the small area of the window and because of its poor optical properties; as well as poor cooling of the LEDs due to the lack of cooling holes in the housing of LED lamps.

Техническим результатом заявленного изобретения является достижение низкого слепящего эффекта, повышение светоотдачи, повышение равномерности светового окна, повышение конвекционных охлаждающих свойств.The technical result of the claimed invention is to achieve a low glare effect, increase light output, increase the uniformity of the light window, increase convection cooling properties.

Технический результат достигается за счет того, что светодиодное осветительное устройство содержит печатную плату с расположенными по всей ее площади светодиодами и отражатель, при этом светодиоды направлены в обратную сторону от направления освещения светодиодного осветительного устройства и светят на отражатель, причем отраженный от отражателя свет проходит обратно через печатную плату, которая выполнена в виде тонких полосок таким образом, что площадь отверстий между полосками составляет не менее 95% от общей площади печатной платы для прохождения через них отраженного от отражателя светового потока, отражающая поверхность отражателя является матовой и имеет коэффициент отражения не ниже 85%, при этом указанная печатная плата лежит непосредственно на прозрачном стекле светодиодного осветительного устройства для передачи значительной тепловой мощности на его внешнюю поверхность.The technical result is achieved due to the fact that the LED lighting device contains a printed circuit board with LEDs located throughout its area and a reflector, while the LEDs are directed in the opposite direction from the lighting direction of the LED lighting device and shine on the reflector, and the light reflected from the reflector passes back through printed circuit board, which is made in the form of thin strips so that the area of the holes between the strips is at least 95% of the total area of the printed circuit board In order to pass through them the light flux reflected from the reflector, the reflecting surface of the reflector is matte and has a reflection coefficient of at least 85%, while this printed circuit board lies directly on the transparent glass of the LED lighting device to transmit significant thermal power to its external surface.

В предпочтительном варианте отверстия для прохождения отраженного от отражателя светового потока выполнены в виде круга, или полукруга, или квадрата, или треугольника, или ромба, или овала, или шестиугольника, или параллелограмма, или многоугольника.In a preferred embodiment, the holes for the passage of light reflected from the reflector are made in the form of a circle, or a semicircle, or a square, or a triangle, or a rhombus, or an oval, or a hexagon, or a parallelogram, or a polygon.

В предпочтительном варианте печатная плата изготовлена из алюминия, меди или стеклотекстолита.In a preferred embodiment, the printed circuit board is made of aluminum, copper or fiberglass.

В предпочтительном варианте отражатель выполнен из металла или пластика с нанесением светоотражающей краски.In a preferred embodiment, the reflector is made of metal or plastic with the application of reflective paint.

В предпочтительном варианте отражатель выполнен из металла или пластика с высокими светоотражающими и светорассеивающими свойствами.In a preferred embodiment, the reflector is made of metal or plastic with high reflective and light-scattering properties.

В предпочтительном варианте отверстия для прохождения отраженного от отражателя светового потока выполнены в виде повторяющихся геометрических фигур.In a preferred embodiment, the holes for the passage of light reflected from the reflector are made in the form of repeating geometric shapes.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где на фиг.1, 2 показаны варианты выполнения заявленного светодиодного осветительного устройства.The claimed technical solution is illustrated by drawings, where figure 1, 2 shows embodiments of the claimed LED lighting device.

Светодиодное осветительное устройство содержит печатную плату 1 с равномерно расположенными по всей ее площади светодиодами 2 и отражатель 3. Светодиоды 2 расположены на печатной плате 1 таким образом, что световой поток от них направлен в обратную сторону от направления освещения светодиодного осветительного устройства и светит на отражатель 3, который может быть выполнен из металла, или пластика с нанесением светоотражающей краски, или же из материала, обеспечивающего достаточное отражение света. Отраженный от отражателя 3 световой поток проходит обратно через отверстия, вырезанные в печатной плате 1 (см. фиг.1, 2). Причем печатная плата 1 выполнена в виде тонких полосок таким образом, что площадь отверстий между полосками составляет не менее 95% от общей площади печатной платы 1 для прохождения через них отраженного от отражателя 3 светового потока (см. фиг.1). Отражающая поверхность отражателя 3 является матовой и имеет коэффициент отражения не ниже 85%. При этом указанная печатная плата 1 лежит непосредственно на прозрачном стекле 4 светодиодного осветительного устройства для передачи значительной тепловой мощности на внешнюю поверхность прозрачного стекла 4, коэффициент пропускания которого равен порядка 90% (см. фиг.1).The LED lighting device comprises a printed circuit board 1 with LEDs 2 and a reflector 3 evenly distributed over its entire area. The LEDs 2 are located on the printed circuit board 1 so that the light flux from them is directed in the opposite direction from the lighting direction of the LED lighting device and shines on the reflector 3 , which can be made of metal or plastic with the use of reflective paint, or of a material that provides sufficient reflection of light. The light flux reflected from the reflector 3 passes back through the holes cut in the printed circuit board 1 (see Figs. 1, 2). Moreover, the printed circuit board 1 is made in the form of thin strips so that the area of the holes between the strips is at least 95% of the total area of the printed circuit board 1 for the light flux reflected from the reflector 3 to pass through them (see FIG. 1). The reflecting surface of the reflector 3 is matte and has a reflectance of at least 85%. In this case, the printed circuit board 1 lies directly on the transparent glass 4 of the LED lighting device for transmitting significant thermal power to the outer surface of the transparent glass 4, the transmittance of which is about 90% (see Fig. 1).

В предпочтительном варианте отверстия для прохождения отраженного от отражателя 3 светового потока выполнены в виде круга, или полукруга, или квадрата, или треугольника, или ромба, или овала, или шестиугольника, или параллелограмма, или многоугольника.In a preferred embodiment, the holes for the passage of light reflected from the reflector 3 are made in the form of a circle, or a semicircle, or a square, or a triangle, or a rhombus, or an oval, or a hexagon, or a parallelogram, or a polygon.

В предпочтительном варианте печатная плата 1 изготовлена из алюминия, меди или стеклотекстолита.In a preferred embodiment, the printed circuit board 1 is made of aluminum, copper or fiberglass.

В предпочтительном варианте отражатель 3 выполнен из металла или пластика с нанесением светоотражающей краски или выполнен из металла или пластика с высокими светоотражающими и светорассеивающими свойствами.In a preferred embodiment, the reflector 3 is made of metal or plastic with the application of reflective paint or made of metal or plastic with high reflective and light-scattering properties.

В предпочтительном варианте отверстия для прохождения отраженного от отражателя 3 светового потока выполнены в виде повторяющихся геометрических фигур.In a preferred embodiment, the holes for the passage of light reflected from the reflector 3 are made in the form of repeating geometric shapes.

В заявленном светодиодном осветительном устройстве низкий слепящий эффект достигается за счет того, что светодиоды 2 не видны пользователю, а именно прямой свет от светодиодов 2 создает высокую концентрацию светового потока на маленькой площади. В данном решении свет от светодиодов 2 отражается от матовой поверхности отражателя 3 и полностью рассеивается.In the claimed LED lighting device, a low glare effect is achieved due to the fact that the LEDs 2 are not visible to the user, namely, direct light from the LEDs 2 creates a high concentration of light flux over a small area. In this solution, the light from the LEDs 2 is reflected from the matte surface of the reflector 3 and is completely diffused.

Отражатель 3 может и не покрываться светоотражающей краской в том случае, если сам материал обеспечивает необходимое отражение света.The reflector 3 may not be covered with reflective paint in the event that the material itself provides the necessary reflection of light.

Повышение равномерности светового окна достигается совокупностью равномерного распределения светодиодов 2 по всей площади печатной платы 1 и рассеивающими свойствами матовой поверхности отражателя 3.Improving the uniformity of the light window is achieved by a combination of uniform distribution of LEDs 2 over the entire area of the circuit board 1 and the scattering properties of the matte surface of the reflector 3.

Повышение светоотдачи достигается за счет применения прозрачного стекла 4 с коэффициентом пропускания порядка 90%. В сравнении, для рассеивания прямого света от светодиодов 2 необходимо применять рассеивающие стекла, у которых рассеивание происходит не за счет шероховатой поверхности, а за счет включения в состав пластика специальных добавок, которые снижают коэффициент пропускания до 50-70%.The increase in light output is achieved through the use of transparent glass 4 with a transmittance of about 90%. In comparison, to diffuse direct light from LEDs 2, it is necessary to use scattering glasses, in which scattering does not occur due to a rough surface, but due to the inclusion of special additives in the composition of the plastic, which reduce the transmittance to 50-70%.

Повышение конвекционных охлаждающих свойств достигается за счет того, что печатная плата 1 лежит прямо на прозрачном стекле 4 светодиодного осветительного устройства и хорошо передает тепло через указанное стекло 4 на нижнюю поверхность, которая, в свою очередь, имеет хороший доступ к большому объему воздуха помещения, в котором используется светодиодное осветительное устройство.The increase in convection cooling properties is achieved due to the fact that the printed circuit board 1 lies directly on the transparent glass 4 of the LED lighting device and transfers heat well through the specified glass 4 to the lower surface, which, in turn, has good access to a large amount of indoor air, which uses an LED lighting device.

При отсутствии необходимости в высоких показателях IP возможен полный отказ от защитного стекла 4.In the absence of the need for high IP values, a complete rejection of the protective glass 4 is possible.

Claims

1. An LED lighting device comprising a printed circuit board with LEDs arranged over its entire area and a reflector, characterized in that the LEDs are directed in the opposite direction from the lighting direction of the LED lighting device and shine on the reflector, the light reflected from the reflector passing back through the printed circuit board, which is made in the form of thin strips in such a way that the area of the holes between the strips is at least 95% of the total area of the printed circuit board for reflection through them Nogo light flux from the reflector, the reflector reflecting surface is matt and has a reflectance not lower than 85%, wherein said circuit board lies directly on the transparent glass of the LED lighting device to transfer significant heat capacity on its outer surface.

2. The LED lamp according to claim 1, characterized in that the holes for the passage of light reflected from the reflector are made in the form of a circle, or a semicircle, or a square, or a triangle, or a rhombus, or an oval, or a hexagon, or a parallelogram, or a polygon.

3. The LED lamp according to claim 1, characterized in that the printed circuit board is made of aluminum, copper or fiberglass.

4. The LED lamp according to claim 1, characterized in that the reflector is made of metal or plastic with the application of reflective paint.

5. The LED lamp according to claim 1, characterized in that the reflector is made of metal or plastic with high reflective and light-scattering properties.

6. The LED lamp according to claim 1, characterized in that the holes for the passage of light reflected from the reflector are made in the form of repeating geometric shapes.