WO2021133369A1 - Led element of a light-emitting array grid - Google Patents
Led element of a light-emitting array grid Download PDFInfo
- Publication number
- WO2021133369A1 WO2021133369A1 PCT/UA2020/000107 UA2020000107W WO2021133369A1 WO 2021133369 A1 WO2021133369 A1 WO 2021133369A1 UA 2020000107 W UA2020000107 W UA 2020000107W WO 2021133369 A1 WO2021133369 A1 WO 2021133369A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- pcb
- heat
- led element
- wires
- led
- Prior art date
Links
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 10
- 241000446313 Lamella Species 0.000 claims description 30
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 4
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 6
- ARXHIJMGSIYYRZ-UHFFFAOYSA-N 1,2,4-trichloro-3-(3,4-dichlorophenyl)benzene Chemical compound C1=C(Cl)C(Cl)=CC=C1C1=C(Cl)C=CC(Cl)=C1Cl ARXHIJMGSIYYRZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 4
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 4
- 238000003491 array Methods 0.000 description 3
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 3
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000001795 light effect Effects 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
- F21K9/20—Light sources comprising attachment means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
- F21S4/00—Lighting devices or systems using a string or strip of light sources
- F21S4/10—Lighting devices or systems using a string or strip of light sources with light sources attached to loose electric cables, e.g. Christmas tree lights
- F21S4/15—Lighting devices or systems using a string or strip of light sources with light sources attached to loose electric cables, e.g. Christmas tree lights the cables forming a grid, net or web structure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21V23/00—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
- F21V29/50—Cooling arrangements
- F21V29/70—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
Definitions
- the present utility model relates to the field of LED lighting devices with a grid or mesh arrangement of electrical wires, and in particular to the light emitting element of a lattice LED array.
- LEDs light-emitting diodes
- LED element is used to define a solid state light source as an element of such an array.
- Solid-state light sources are understood as light sources in which light is created through the recombination of electrons and holes. Examples of LED elements include LEDs, LED arrays, LED assemblies, together with a package or board and components on which they are located, or any other similar solid state light sources.
- optical transparent should be understood as “transmitting at least a portion of the incident light radiation”.
- a number of patent sources disclose light emitting array designs for use in such lighting devices.
- a device for creating light effects is known (application for a utility model DE202005013148), in one of the embodiments of which LEDs are placed in the nodes of an orthogonal lattice,
- SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) formed by strings of thin steel wire.
- the strings in addition to securing the LEDs, also provide for the transmission of electric current through the LEDs, however, due to their low electrical and thermal conductivity, they significantly limit the power of the LEDs used.
- LED array grid and LED component for use in it (LED array grid, method and device for manufacturing said grid and LED component for use in the same, US patent for invention US7942551), representing an "optically transparent" mesh LED an array in the form of a plurality of LED components mounted in the nodes of the wire mesh to power them, these LED components comprising LEDs mounted on printed circuit boards with locations provided for such mounting.
- the terms "mesh” and the term “lattice” as used herein refer to different ways of forming a cell assembly. For example, a pair of bent non-intersecting conductors in the form of two symbols> ⁇ forms a "mesh knot", respectively, a pair of straight cross wires in the form of a + symbol forms a "lattice knot”.
- the said LED components located at the nodes of the said mesh play, in the sense of mechanics, the role of connecting links between adjacent, alternately bent electrically conductive wires (wires) of the mesh, to which the tensile force of the mesh is transmitted.
- this circumstance limits the permissible magnitude of this force by the strength of such LED components. Since these wires acquire a zigzag shape as a result of stretching a set of initially even wires in the mesh, a limitation is imposed on their thickness (as a parameter that affects their rigidity and, accordingly, the amount of force required to bend them).
- a negative consequence of this circumstance may be ineffective heat dissipation generated by the LED, since the heat dissipation capacity of such a grid may be insufficient due to the limited thickness, and, accordingly, the cross-sectional area of the said wires, which, in turn, can worsen
- SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) temperature mode of LED operation or require additional means for cooling the LED.
- the task of the claimed utility model is to eliminate, or at least mitigate the disadvantages noted above.
- the object is to provide an LED element with improved thermal functionality for a large format light emitting array.
- the technical result of the utility model is that an LED element is provided, which in a lattice light-emitting array effectively removes the heat generated by the LED.
- the LED element of the lattice light-emitting array contains a printed circuit board (PCB) made with the possibility of placing between two metal electrically conductive wires (wires) to supply energy to the said PCB, while the said PCB contains:
- a solid-state light source containing one or more LEDs
- the mentioned PP is made with the possibility of placement in the crosshair between the orthogonally located rectilinear said wires.
- SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) metal wire (electrically conductive wire, usually copper), it is possible to achieve their effective thermal joint, the heat transfer of which is proportional to the area of the joint, determined, among other things, by the length of such contact, which is difficult to achieve in IDC contacts traditionally used for the LED array grid of the prior art.
- IDC contacts traditionally used for the LED array grid of the prior art.
- ulation Displacement Contact characterized by the creation of an electrical connection at the edge of the blades that displaces (cuts through) the insulation of a thin contact.
- the thickness of the wire and, accordingly, increasing the area of the lateral surface, it is possible to additionally obtain an increase in the area of the joint due to the increase in its width.
- a groove in the lamella - a guide groove (saddle) for receiving the wire and accurately fixing the LED element which, in turn, can also provide an increase in the width of the joint.
- the claimed utility model is based on the understanding that by using a properly designed heat-conducting lamella in the LED element and the interface between the terminals of the solid-state light source body and the heat-conducting layer, the heat-conducting layer and the heat-conducting lamella and between the heat-conducting lamella and the one used in the lattice LED- Array of heat and electrically conductive wire (wire) of the correct size, you can achieve effective heat dissipation from the heat-generating solid-state light source.
- the thermally conductive layer can be formed by a foil and / or an insulated metal substrate of the base material of the printed circuit board, in turn, the lamella can be part of such a base material, for example, a printed contact of a conductive pattern or a metal substrate, or a component mounted on a printed circuit board, which can be, for example, stamped from copper or copper alloy.
- the lamella can be made with a groove - a guiding groove (saddle) for receiving the wire, thereby providing accurate mechanical fixation of the wire and / or an additional reduced thermal resistance of the joint due to the increased surface area of the thermal contact.
- the clamping element preferably, can be made in the form of a flat or shaped spring, stamped from a spring, preferably on a copper base, in the form of a sheet material or wire, alloy, and can be made as a component and mounted on a printed circuit board using standard PCB mounting methods , while several places of clamping, to improve its uniformity, can be
- SUBSTITUTE SHEET created by one such spring or several such springs, or a component containing such a spring or springs.
- FIG. 1 illustrates a perspective view of a prior art LED array grid
- FIGS. 2a, b are schematic general views of one (some) embodiment of the utility model (views from a and b, respectively);
- Fig. 3 schematically illustrates an exemplary application of the LED element shown in Fig. 3 above. 2, many of which are located at the crosshairs between the power wires and form a lattice LED array;
- FIG. 4 is a cross-sectional view of one (some) embodiment of the invention taken along the centerline of the lamella.
- a LED element 100 where the indices -a, -b correspond to its views from opposite sides, containing, according to the first exemplary embodiment, a printed circuit board 110, on which a solid-state light source 120 is located, and, for connection to the wires for its power supply, terminal contacts 130, which contain heat-conducting lamellas 131 with clamping elements 132, and the terminal contacts are located on opposite sides of the board (130a and 1 ZOB, respectively) and are oriented so that their lamellas can be in long contact (131a and 131 b, respectively) with reciprocal straight-line cross wires (201a and 201b, respectively), which are also shown in FIGS. 2a, b (dash-dotted line, for reference).
- SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) designation 130, while the terminal contact located on the side b is designated 1 0b, and if a pair of contacts is meant, then it is designated as 130a-b.
- the solid state light source 120 is shown as two LEDs symmetrically positioned with respect to the lamellae, and that the pressure members 132a and 132b are shown as pairs of flat springs oriented centrally symmetrically to the lamellae, however, their design can be provided in many different ways, clear to the person skilled in the art. the field of technology.
- FIG. 3 schematically shows an exemplary application of a plurality of such LED elements 100 (designation, for ease of reading of the drawing, is assigned only to one), which are enclosed between straight metal wires for power supply (201a and 20 lb - designations, for ease of reading the drawing, are assigned only one pair), arranged crosswise in two sets (200a and 200b, respectively) with a certain step, and thus formed a lattice LED array.
- FIG. is a simplified illustration of an example of the application of a plurality of LED elements shown in FIG. 2 and also in FIG. 4 below, and that various structures such as a wire retention and tensioning device, a power supply or a driver for activating the LED elements are not specifically indicated however, such constructions can be provided in many different ways, clear to the person skilled in the art.
- an LED element 100 (shown above in Figs. 2a, b and Fig. H), in which the solid-state light source 120 consists of two LEDs mounted on a printed circuit board (PGI) 110, is shown in an axial section. a line transverse for lamella 131a, and, accordingly, longitudinal for lamella 13 lb, also installed on this PCB.
- PKI printed circuit board
- Terminal contacts 1 30a-b containing the aforementioned lamellas 131a-b together with the clamping elements 132a-b, are placed, respectively, on opposite sides (a, b) of the PP and are oriented crosswise to each other, which makes it possible to place this PP in a crosshair between two straight metal wires 201a-b for supplying electrical power.
- the LED typically includes a light-emitting semiconductor chip 121 housing its body 122 and terminals 123 for electrical contact and heat dissipation.
- Said PCB 110 comprises a dielectric substrate 111 provided on both sides with sheets of copper (foil) 112.
- a conductive PCB pattern is etched from copper foil 112, while the dielectric substrate 111 provides electrical insulation between the conductor paths of the PCB electrical circuits, and the possibility
- SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) of such insulation between crossed metal wires, the locations of which are indicated by a dash-and-dot line (201a and 20 lb).
- Copper foil 112 also forms a heat conductive layer located on both sides of the PCB 110, the area of which can be varied depending on the conductive pattern of the PCB as long as effective thermal contact is maintained between the LED terminals 123 and the lamellas 131a-b.
- Typical thickness of the heat-conducting copper layer is 35 micrometers, or multiples more, for example, 70 or 105 micrometers.
- the thermally conductive layer in this embodiment of the utility model is formed by copper foil, in other embodiments it can also be formed by an insulated PCB metal substrate.
- Leads 123 LED are mounted on the PCB 110 by soldering, and this provides it with electrical and thermal contacts, respectively, with the conductive pattern of the PCB and with the foil section constituting the heat-conducting layer of this PCB.
- the same is realized with respect to the heat-conducting lamellas 131a-b, which in this embodiment of the utility model are made in the form of stamped components made of copper or copper alloy, while, in order to ensure the possibility of an effective thermal joint with the metal wires 201a-b, they are made extended over the length of the PP ...
- said lamellas are mounted on the PCB as components, they can also be made in the PCB itself from its base material, for example, in the form of a printed contact of a conductive pattern or in the form of a thermally conductive insulated metal substrate. provided with such a contact.
- the heat-conducting lamellae 131 in accordance with one of the embodiments of the utility model, are made with a groove - a guide groove (saddle), thereby providing, in addition to simplifying the orientation of the mating wire, the possibility of obtaining a greater width of the said thermal joint, which additionally contributes to heat transfer.
- the centrally symmetric orientation of the clamping elements 132a-b, shown above in FIGS. 2a, b and 3 and shown in FIG. 4 in cross-section, allows the replacement of the LED element 110 in the lattice LED array by a small
- SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) rotation around the axis perpendicular to the plane PP 110 of the above-mentioned central symmetry, followed by an increase in the gap between the wires 201a-b and the removal of the LED element from the crosshair of the wires.
- the clamping element 132 can be made in the form of a single spring having two clamping points spaced along the length of the lamella, and not in the form of a pair of springs shown in Fig. 4.
- the pressing member 132 may be part of a PCB-mounted component containing such springs, it should be noted that FIG. contains a simplified illustration of an example of terminal contacts 130, and that various parts of their structure, for example, the connecting portions of the clamping elements 132 are not specifically indicated, however, their designs can be provided in many different ways, clear to the person skilled in the art.
- the heat generated by the LED is conducted from its terminals 123 through the solder metal to the upper heat-conducting layer 112 and further, in the embodiment shown in FIG. 4, is transferred through the heat-conducting lamella 131a to the wire 201a and, to a lesser extent, through the dielectric layer. to the lower heat-conducting layer 112 and through the heat-conducting lamella 13 lb to the 20 lb wire, and then from the wires 201a and 20 lb is dissipated into the environment.
- the possibility of replacing the LED element 100 in a lattice LED array can also be provided with a different design of the clamping elements 132, for example, with a mirror-symmetrical arrangement of the springs, it is possible to replace by two, along the axis of each of the wires 201a-b, displacements of the LED element 100, with a subsequent increase in the gap between the wires 201a-b and removing this LED element from the crosshairs of these wires.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
Abstract
The invention relates to a light-emitting diode element of a light-emitting array grid. The technical result is an LED element that provides effective dissipation of the heat generated by an LED within a light-emitting array grid. This result is achieved in that an LED element (100) comprises a printed circuit board (PCB) (110) configured so that it can be positioned in the intersection between orthogonally arranged rectilinear metal wires (201a, 201b) for supplying energy to the PCB (110). The PCB (110) comprises a substrate (111) having a thermally conductive layer; a solid-state light source (120) in thermal contact with the thermally conductive layer; and terminal contacts (130a, 130b) of an electric power circuit of the solid-state light source (120) for connection to the two wires (201a, 201b), said terminal contacts comprising: a thermally conductive strip (131a, 131b) that is in heat contact with the thermally conductive layer and is configured for continuous contact with its respective wire throughout the length of the PCB (110), thus providing a heat channel from the heat-generating solid-state light source through the thermally conductive layer and the strip (131a, 131b) to said wire (201a, 201b). The possibility of positioning an LED element in the intersection between rectilinear mutually orthogonal metal wires results in an improvement in the thermal performance of such an LED element within a light-emitting array.
Description
LED-элемент решётчатого светоизлучающего массива LED element of a lattice light-emitting array
Область техники, к которой относится полезная модель Technical field to which the utility model belongs
Настоящая полезная модель относится к области светодиодных осветительных устройств с решётчатым или сетчатым расположением электрических проводов, и в частности, к светоизлучающему элементу решётчатого светодиодного массива. The present utility model relates to the field of LED lighting devices with a grid or mesh arrangement of electrical wires, and in particular to the light emitting element of a lattice LED array.
Уровень техники State of the art
Существует ряд применений, в которых требуется равномерное освещение большой площади поверхности (от единиц до нескольких десятков квадратных метров) при относительно малой толщине осветительного устройства. К таким применениям можно отнести устройства подсветки и (или) освещения для потолков или стеновых панно, лайтбоксы и т. п. В таких осветительных устройствах особо выгодно использование светодиодов (LED) в виде LED-элементов упорядоченного двухмерного LED-массива, расположенного на образующих сетку или решётку электрических проводниках для подвода питания к этим LED-элементам. There are a number of applications in which uniform illumination of a large surface area (from a few to several tens of square meters) is required with a relatively small thickness of the lighting device. These applications include lighting and / or lighting devices for ceilings or wall panels, light boxes, etc. In such lighting devices, it is especially advantageous to use light-emitting diodes (LEDs) in the form of LED elements of an ordered two-dimensional LED array located on forming a grid or a grid of electrical conductors to supply power to these LED elements.
Прим ечание - В тексте настоящего документа применительно к светоизлучающему массиву термин «LED-элемент» используется для определения твердотельного источника света в качестве элемента такого массива. Под твердотельными источниками света подразумеваются источники света, в которых свет создается посредством рекомбинации электронов и дырок. Примеры LED-элементов включают в себя светодиоды, светодиодные матрицы, светодиодные сборки, вместе с корпусом или платой и компонентами, на которой они размещены, или любые другие подобные твердотельные источники света. Note - Throughout this document, when referring to a light emitting array, the term "LED element" is used to define a solid state light source as an element of such an array. Solid-state light sources are understood as light sources in which light is created through the recombination of electrons and holes. Examples of LED elements include LEDs, LED arrays, LED assemblies, together with a package or board and components on which they are located, or any other similar solid state light sources.
Особо эффективно применение такого «оптически прозрачного» LED-массива в качестве активного облучателя пассивной отражающей поверхности, поскольку позволяет уменьшить толщину устройства с сохранением шага между элементами массива за счет удлинения пути распространения отраженного света. Particularly effective is the use of such an "optically transparent" LED array as an active feed of a passive reflecting surface, since it makes it possible to reduce the thickness of the device while maintaining the step between the array elements by lengthening the propagation path of the reflected light.
Прим ечание - В контексте настоящего документа термин «оптически прозрачный» следует понимать, как «пропускающий, по меньшей мере, часть падающего светового излучения». Note - In the context of this document, the term "optically transparent" should be understood as "transmitting at least a portion of the incident light radiation".
В ряде патентных источников раскрыты конструкции светоизлучающих массивов для использования в подобных осветительных устройствах. Так, известно устройство для создания световых эффектов (заявка на полезную модель DE202005013148), в одном из вариантов реализации которого светодиоды размещены в узлах ортогональной решётки, A number of patent sources disclose light emitting array designs for use in such lighting devices. Thus, a device for creating light effects is known (application for a utility model DE202005013148), in one of the embodiments of which LEDs are placed in the nodes of an orthogonal lattice,
1 one
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
образованной струнами из тонкой стальной проволоки. Струны, помимо обеспечения крепления LED, обеспечивают и пропускание через LED электрического тока, однако, из- за своей низкой электрической и тепловой проводимости, существенно ограничивают мощность применяемых LED. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) formed by strings of thin steel wire. The strings, in addition to securing the LEDs, also provide for the transmission of electric current through the LEDs, however, due to their low electrical and thermal conductivity, they significantly limit the power of the LEDs used.
Известна проекционная лампа с LED-матричной панелью (патент США на изобретение US6767112), содержащая «оптически прозрачный» LED-массив в виде множества LED на поверхности панели, представляющей ортогональную решётку из двух слоев линейных металлических электродов, разделенных диэлектриком, причем упомянутые электроды обеспечивают также и отвод тепла, генерируемого LED. Однако, упомянутое решение может быть экономически не эффективным при использовании в LED-массивах большого формата. Known is a projection lamp with an LED matrix panel (US patent for invention US6767112) containing an "optically transparent" LED array in the form of a plurality of LEDs on the surface of the panel, representing an orthogonal array of two layers of linear metal electrodes separated by a dielectric, and said electrodes also provide and dissipation of the heat generated by the LED. However, this solution may not be cost effective when used in large format LED arrays.
Известна также сетка LED-массива и LED-компонент для использования в ней (LED array grid, method and device for manufacturing said grid and LED component for use in the same, патент США на изобретение US7942551), представляющая «оптически прозрачный» сетчатый LED-массив в виде множества LED-компонентов, смонтированных в узлах сетки проводов для их питания, причем эти LED-компоненты содержат светодиоды, установленные на печатных платах с местами, предусмотренными для такого монтажа. Also known is the LED array grid and LED component for use in it (LED array grid, method and device for manufacturing said grid and LED component for use in the same, US patent for invention US7942551), representing an "optically transparent" mesh LED an array in the form of a plurality of LED components mounted in the nodes of the wire mesh to power them, these LED components comprising LEDs mounted on printed circuit boards with locations provided for such mounting.
Пр им еч ан ие - Применительно к пространственной структуре электрических проводников, питающих LED-элементы массива, используемые в настоящем документе термин «сетчатый» и термин «решётчатый» обозначают разные варианты образования узла ячейки. Например, пара изогнутых непересекающихся проводников в виде двух символов > < образует «сетчатый узел», соответственно, пара прямолинейных перекрестных проводников в виде символа + образует «решётчатый узел». Note - With regard to the spatial structure of the electrical conductors feeding the LED array elements, the terms "mesh" and the term "lattice" as used herein refer to different ways of forming a cell assembly. For example, a pair of bent non-intersecting conductors in the form of two symbols> <forms a "mesh knot", respectively, a pair of straight cross wires in the form of a + symbol forms a "lattice knot".
Упомянутые LED-компоненты, расположенные в узлах упомянутой сетки, выполняют, в смысле механики, роль соединительных звеньев между смежными, попеременно изогнутыми электропроводящими проволоками (проводами) сетки, на которые передается усилие растяжения сетки. Однако, указанное обстоятельство ограничивает прочностью таких LED-компонентов допустимую величину этого усилия. Так как зигзагообразную форму упомянутые провода приобретают в результате растяжения набора первоначально ровных проводов в составе сетки, то ограничение накладывается и на их толщину (как на параметр, влияющий на их жесткость и, соответственно, на величину усилия, требуемую для их гибки). Негативным следствием этого обстоятельства может быть неэффективный отвод тепла, выделяемого LED, поскольку теплоотводящая способность такой сетки может быть недостаточной из-за ограниченной толщины, и, соответственно, площади поперечного сечения упомянутых проводов, что, в свою очередь, может ухудшить The said LED components located at the nodes of the said mesh play, in the sense of mechanics, the role of connecting links between adjacent, alternately bent electrically conductive wires (wires) of the mesh, to which the tensile force of the mesh is transmitted. However, this circumstance limits the permissible magnitude of this force by the strength of such LED components. Since these wires acquire a zigzag shape as a result of stretching a set of initially even wires in the mesh, a limitation is imposed on their thickness (as a parameter that affects their rigidity and, accordingly, the amount of force required to bend them). A negative consequence of this circumstance may be ineffective heat dissipation generated by the LED, since the heat dissipation capacity of such a grid may be insufficient due to the limited thickness, and, accordingly, the cross-sectional area of the said wires, which, in turn, can worsen
2 2
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
температурный режим работы LED или потребовать дополнительных средств для охлаждения LED. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) temperature mode of LED operation or require additional means for cooling the LED.
Известны осветительные устройства, содержащие подобную сетку LED-массива, в которых применены решения, частично устраняющие отмеченный выше недостаток за счет усложнения конструкции, например, улучшение механической прочности и способности рассеяния тепла проводного осветительного модуля путем придания LED- массиву трехмерной топографии и прикрепления такой трехмерной структуры к теплопоглотителю (патент на изобретение US9395071), увеличение в светодиодном сетчатом устройстве отвода тепла за счет дополнительных теплопроводящих элементов, функционирующих в LED-элементах массива в качестве радиаторов (патент на изобретение US9841170), однако, эти конструкции известного уровня техники, для того, чтобы осуществить отвод тепла в LED-массивах площадью в нескольких единиц или десятков квадратных метров, могут быть недостаточно простыми и прочными, при этом требуют дополнительных средств обеспечения теплообмена. There are known lighting devices containing a similar LED array grid, in which solutions are applied that partially eliminate the above drawback by complicating the design, for example, improving the mechanical strength and heat dissipation ability of the wired lighting module by giving the LED array a three-dimensional topography and attaching such a three-dimensional structure to a heat sink (patent for invention US9395071), an increase in the LED mesh device for heat removal due to additional heat-conducting elements functioning in the LED-elements of the array as radiators (patent for invention US9841170), however, these designs are known in the art, in order to to carry out heat removal in LED arrays with an area of several units or tens of square meters may not be simple and durable enough, while requiring additional means of ensuring heat exchange.
Сущность полезной модели The essence of the utility model
Задача заявляемой полезной модели состоит в том, чтобы устранить, или, по меньшей мере, смягчить недостатки, отмеченные выше. В частности, задача заключается в обеспечении LED-элемента с улучшенной тепловой функциональностью для светоизлучающего массива большого формата. The task of the claimed utility model is to eliminate, or at least mitigate the disadvantages noted above. In particular, the object is to provide an LED element with improved thermal functionality for a large format light emitting array.
Технический результат полезной модели - обеспечен LED-элемент, проявляющий в решётчатом светоизлучающем массиве эффективный отвода тепла, выделяемого LED. The technical result of the utility model is that an LED element is provided, which in a lattice light-emitting array effectively removes the heat generated by the LED.
Поставленная задача решается тем, что, в соответствии с полезной моделью, LED- элемент решётчатого светоизлучающего массива, содержит печатную плату (ПП), выполненную с возможностью размещения меж двух металлических электропроводных проволок (проводов) для подвода энергии к упомянутой ПП, при этом упомянутая ПП содержит: The problem is solved by the fact that, in accordance with the utility model, the LED element of the lattice light-emitting array contains a printed circuit board (PCB) made with the possibility of placing between two metal electrically conductive wires (wires) to supply energy to the said PCB, while the said PCB contains:
- подложку, снабженную теплопроводным слоем, по меньшей мере одним, и - a substrate provided with at least one heat-conducting layer, and
- находящийся в тепловом контакте с упомянутым теплопроводным слоем твердотельный источник света, содержащий один или несколько LED, и - in thermal contact with said heat-conducting layer, a solid-state light source containing one or more LEDs, and
- первый и второй терминальный контакт электрической цепи питания упомянутого твердотельного источника света для присоединения к, соответственно, первому и второму проводу из числа упомянутых двух проводов, причем: - the first and second terminal contact of the electric power circuit of the said solid-state light source for connection to, respectively, the first and second wires from among the two mentioned wires, and:
- упомянутый терминальный контакт, по меньшей мере один, содержит находящуюся в- said terminal contact, at least one, contains located in
3 3
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
тепловом контакте с упомянутым теплопроводным слоем теплопроводную ламель, выполненную с возможностью протяженного на длину ПП соприкасания с ответным ей упомянутым проводом так, что обеспечивается тепловой канал от выделяющего тепло упомянутого твердотельного источника света через упомянутый теплопроводный слой и упомянутую ламель к упомянутому проводу, и SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) by thermal contact with said heat-conducting layer, a heat-conducting lamella made with the possibility of contacting the corresponding wire with the corresponding wire so that a heat channel is provided from the heat-generating said solid-state light source through said heat-conducting layer and said lamella to said wire, and
- упомянутая ПП выполнена с возможностью размещения в перекрестии между ортогонально расположенными прямолинейными упомянутыми проводами. - the mentioned PP is made with the possibility of placement in the crosshair between the orthogonally located rectilinear said wires.
Вследствие возможности размещения ПП LED элемента в перекрестии между прямолинейными ортогонально расположенными проводами, можно добиться практически полного исключения воздействия на него силы натяжения этих проводов, которое отсутствует при прямолинейных проводах, но нарастает по мере увеличения их угла изгиба, характерного для проводов сетки LED-массива известного уровня техники, и полностью исключить необходимость формирования таких изгибов, и чем, в совокупности, предотвратить деформации LED-элемента, вызываемые изгибом и натяжением проводов и снять связанные с этим ограничения на силу натяжения, толщину и площадь сечения применяемых проводов (как на параметры, влияющие на их жесткость и, соответственно, на величину усилия, требуемую для их изгибания). Помимо того, не требуется электроизоляционное покрытие таких проводов (ухудшающее их теплоотводящую способность и «оптическую прозрачность»), так как возможность размещения LED-элемента в перекрестии между ортогонально расположенными электропроводными проволоками, позволяет добиться надежной межпроволочной изоляции при помощи ПП LED элемента. В общем, указанная возможность размещения снимает проблему ограничения теплоотводящей способности упомянутых проводов - поскольку, используя в соответствующем решетчатом LED-массиве провода надлежащего сечения, можно обеспечить с их помощью достаточный уровень отвода, переноса и рассеяния в пространстве тепла, выделяемого LED-элементами массива. Кроме того, при таком размещении механическая фиксация LED-элемента в массиве может быть достигнута без дополнительных компонентов, только за счет силы натяжения упомянутых перекрестных проводов. Однако, с точки зрения функциональности, может быть предпочтительным добавление в терминальный контакт прижимного элемента для прижима упомянутого провода к упомянутой ламели с целью обеспечения фиксации LED- элемента в перекрестии проводов независимо от силы их натяжения, и который, помимо этого, может дополнительно улучшить эффективность их теплового стыка. Due to the possibility of placing the PP LED element in the crosshair between rectilinear orthogonally located wires, it is possible to achieve almost complete elimination of the effect of the tensile force of these wires on it, which is absent with straight wires, but increases as their bending angle increases, which is characteristic of the wires of the mesh of the LED array of the known state of the art, and completely eliminate the need for the formation of such bends, and what, in the aggregate, prevent deformations of the LED element caused by bending and tension of the wires and remove the associated restrictions on the tensile force, thickness and cross-sectional area of the wires used (both parameters affecting on their rigidity and, accordingly, on the amount of force required to bend them). In addition, no electrical insulating coating of such wires is required (impairing their heat dissipation capacity and "optical transparency"), since the possibility of placing an LED element in a crosshair between orthogonally located electrically conductive wires allows to achieve reliable interwire insulation using a PP LED element. In general, the specified placement possibility removes the problem of limiting the heat-dissipating ability of the said wires - since, using wires of the proper cross-section in the corresponding lattice LED array, they can provide with their help a sufficient level of removal, transfer and dissipation in space of heat generated by the LED array elements. In addition, with such an arrangement, mechanical fixation of the LED element in the array can be achieved without additional components, only due to the tensile force of the mentioned cross wires. However, from the point of view of functionality, it may be preferable to add a clamping element to the terminal contact for pressing said wire to said lamella in order to ensure fixation of the LED element in the crosshairs of the wires, regardless of their tension, and which, in addition, can further improve their efficiency. thermal joint.
Вследствие возможности протяженного на длину ПП соприкасания содержащейся в, по меньшей мере, одном, терминальном контакте теплопроводной ламели с ей ответнымDue to the possibility of the length of the PP of contact contained in at least one terminal contact of the heat-conducting lamella with its counterpart
4 four
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
металлическим проводом (электропроводной проволокой, обычно медной), можно добиться их эффективного теплового стыка, теплопередача которого пропорциональна площади стыка, определяемой, в том числе, длиной такого соприкасания, чего добиться затруднительно в традиционно применяемых для сетки LED-массива известного уровня техники IDC-контактах (Insulation Displacement Contact), характерных созданием электрического соединения на острие лезвий смещающего (прорезающего) изоляцию тонкого контакта. Помимо того, благодаря упомянутой выше возможности увеличения толщины провода, и, соответственно, увеличения площади боковой поверхности, можно дополнительно получить прирост площади стыка за счет возрастания его ширины. Кроме того, с точки зрения функциональности, может быть предпочтительным наличие в ламели желобка - направляющей канавки (седловины) для приема провода и точной фиксации LED-элемента, что, в свою очередь, может обеспечить также и прирост ширины стыка. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) metal wire (electrically conductive wire, usually copper), it is possible to achieve their effective thermal joint, the heat transfer of which is proportional to the area of the joint, determined, among other things, by the length of such contact, which is difficult to achieve in IDC contacts traditionally used for the LED array grid of the prior art. (Insulation Displacement Contact), characterized by the creation of an electrical connection at the edge of the blades that displaces (cuts through) the insulation of a thin contact. In addition, due to the aforementioned possibility of increasing the thickness of the wire, and, accordingly, increasing the area of the lateral surface, it is possible to additionally obtain an increase in the area of the joint due to the increase in its width. In addition, from the point of view of functionality, it may be preferable to have a groove in the lamella - a guide groove (saddle) for receiving the wire and accurately fixing the LED element, which, in turn, can also provide an increase in the width of the joint.
В общем, заявляемая полезная модель основана на понимании того, что, применив в LED-элементе надлежаще сконструированные теплопроводную ламель и области сопряжения между выводами корпуса твердотельного источника света и теплопроводным слоем, теплопроводным слоем и теплопроводной ламелью и между теплопроводной ламелью и используемой в решетчатом LED-массиве тепло-, електро- проводящей проволокой (проводом) надлежащего сечения, можно добиться эффективного отвода тепла от выделяющего тепло твердотельного источника света. In general, the claimed utility model is based on the understanding that by using a properly designed heat-conducting lamella in the LED element and the interface between the terminals of the solid-state light source body and the heat-conducting layer, the heat-conducting layer and the heat-conducting lamella and between the heat-conducting lamella and the one used in the lattice LED- Array of heat and electrically conductive wire (wire) of the correct size, you can achieve effective heat dissipation from the heat-generating solid-state light source.
Заявляемая полезная модель осуществима для производства, так как может быть выполненной экономически эффективными методами массового производства и сборки печатных плат. Так, теплопроводный слой может быть образован фольгой и (или) изолированной металлической подложкой базового материала печатной платы, в свою очередь ламель может быть частью такого базового материала, например, печатным контактом проводящего рисунка или металлической подложкой, либо смонтированным на печатную плату компонентом, который может быть, например, отштампованным из меди или сплава меди. Ламель может быть выполненной с желобком - направляющей канавкой (седловиной) для приема провода, обеспечив тем самым точную механическую фиксацию провода или (и) дополнительно сниженное тепловое сопротивление стыка в силу увеличенной площади поверхности теплового контакта. Прижимной элемент, предпочтительно, может быть выполненным в виде плоской или фигурной пружины, отштампованной из пружинного, предпочтительно на медной основе, в форме листового материала или проволоки, сплава, причем может быть выполненным в виде компонента и установленным на печатную плату стандартными методами монтажа печатных плат, при этом несколько мест прижима, для улучшения его равномерности, могут быть The claimed utility model is feasible for manufacturing, as it can be performed by cost-effective methods of mass production and assembly of printed circuit boards. Thus, the thermally conductive layer can be formed by a foil and / or an insulated metal substrate of the base material of the printed circuit board, in turn, the lamella can be part of such a base material, for example, a printed contact of a conductive pattern or a metal substrate, or a component mounted on a printed circuit board, which can be, for example, stamped from copper or copper alloy. The lamella can be made with a groove - a guiding groove (saddle) for receiving the wire, thereby providing accurate mechanical fixation of the wire and / or an additional reduced thermal resistance of the joint due to the increased surface area of the thermal contact. The clamping element, preferably, can be made in the form of a flat or shaped spring, stamped from a spring, preferably on a copper base, in the form of a sheet material or wire, alloy, and can be made as a component and mounted on a printed circuit board using standard PCB mounting methods , while several places of clamping, to improve its uniformity, can be
5 five
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
созданными одной такой пружиной или несколькими такими пружинами, или компонентом, такую пружину или пружины содержащим. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) created by one such spring or several such springs, or a component containing such a spring or springs.
Эти и дополнительные задачи, признаки и преимущества предлагаемой полезной модели будут подробно раскрыты в нижеследующем подробном описании, прилагаемой формуле полезной модели, а также показаны на чертежах. These and additional tasks, features and advantages of the proposed utility model will be disclosed in detail in the following detailed description, the accompanying claims of the utility model, as well as shown in the drawings.
Краткое описание чертежей Brief Description of Drawings
Вышесказанное, а также другие задачи, признаки и преимущества предлагаемой полезной модели будут более понятны благодаря нижеследующему иллюстративному и не ограничивающему подробному описанию предпочтительных вариантов осуществления этой полезной модели со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых: The foregoing, as well as other objectives, features and advantages of the proposed utility model will be better understood due to the following illustrative and non-limiting detailed description of preferred embodiments of this utility model with reference to the accompanying drawings, in which:
Фиг.1 иллюстрирует общий вид сетки LED массива предыдущего уровня техники;1 illustrates a perspective view of a prior art LED array grid;
Фиг.2а,Ь представляют собой схематические общие виды одного (некоторого) варианта осуществления полезной модели (виды со стороны а и b соответственно); 2a, b are schematic general views of one (some) embodiment of the utility model (views from a and b, respectively);
Фиг.З схематично иллюстрирует примерное применение LED-элемента, показанного выше на фиг. 2, множество которых расположено в перекрестиях меж проводов для питания и образует решётчатый LED-массив; Fig. 3 schematically illustrates an exemplary application of the LED element shown in Fig. 3 above. 2, many of which are located at the crosshairs between the power wires and form a lattice LED array;
Фиг.4 представляет собой поперечный разрез одного (некоторого) варианта осуществления полезной модели, выполненный по осевой линии ламели. 4 is a cross-sectional view of one (some) embodiment of the invention taken along the centerline of the lamella.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления полезной модели Detailed Description of Preferred Embodiments of the Utility Model
На фиг.2а,Ь схематично показан LED-элемент 100, где индексы -а, -Ь соответствуют его видам с противолежащих сторон, содержащий, согласно первому примерному варианту выполнения, печатную плату 110, на которой расположен твердотельный источник света 120, и, для присоединения к проводам для его питания, терминальные контакты 130, которые содержат теплопроводные ламели 131 с прижимными элементами 132, причем терминальные контакты расположены на противолежащих сторонах платы (130а и 1 ЗОЬ, соответственно) и ориентированы так, чтобы обеспечивалась возможность протяженного соприкасания их ламелей (131а и 131 Ь, соответственно) с ответными прямолинейными перекрестно расположенными проводами (201а и 201Ь, соответственно), которые также отображены на фиг.2а,Ь (штрих-пунктиром, для справки). On figa, b schematically shows a LED element 100, where the indices -a, -b correspond to its views from opposite sides, containing, according to the first exemplary embodiment, a printed circuit board 110, on which a solid-state light source 120 is located, and, for connection to the wires for its power supply, terminal contacts 130, which contain heat-conducting lamellas 131 with clamping elements 132, and the terminal contacts are located on opposite sides of the board (130a and 1 ZOB, respectively) and are oriented so that their lamellas can be in long contact (131a and 131 b, respectively) with reciprocal straight-line cross wires (201a and 201b, respectively), which are also shown in FIGS. 2a, b (dash-dotted line, for reference).
Прим ечан ие - Здесь и далее по тексту и на чертежах, одинаковые цифровые обозначения относятся к идентичным частям устройства, кроме того, такие цифровые обозначения с индексами а и b указывают расположение таких частей на соответствующей стороне ПП. Например, оба терминальных контакта имеют цифровоеNote - Here and hereinafter in the text and in the drawings, the same numbers refer to identical parts of the device, in addition, such numbers with indices a and b indicate the location of such parts on the corresponding side of the PCB. For example, both terminal contacts have a digital
6 6
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
обозначение 130, при этом терминальный контакт, расположенный на стороне Ь, имеет обозначение 1 0Ь, при этом если подразумевается пара контактов, то она обозначена как 130а-Ь. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) designation 130, while the terminal contact located on the side b is designated 1 0b, and if a pair of contacts is meant, then it is designated as 130a-b.
Следует отметить, что твердотельный источник света 120 показан в виде двух LED, симметрично расположенных относительно ламели, и что прижимные элементы 132а и 132Ь показаны в виде пар плоских пружин, ориентированных центральносимметрично ламели, однако их конструкция может быть обеспечена многими различными путями, ясными специалисту в области техники. It should be noted that the solid state light source 120 is shown as two LEDs symmetrically positioned with respect to the lamellae, and that the pressure members 132a and 132b are shown as pairs of flat springs oriented centrally symmetrically to the lamellae, however, their design can be provided in many different ways, clear to the person skilled in the art. the field of technology.
На фиг.З схематично показано примерное применение множества таких LED- элементов 100 (обозначение, для удобства чтения чертежа, присвоено только одному), которые заключены между прямолинейными металлическими проводами для питания (201а и 20 lb - обозначения, для удобства чтения чертежа, присвоены только одной паре), расположенными перекрёстно в двух наборах (200а и 200Ь, соответственно) с некоторым шагом, и образовали при этом решётчатый LED-массив. Следует отметить, что фиг.З. представляет собой упрощенную иллюстрацию примера применения множества LED- элементов, показанных на фиг.2, а также на фиг.4 ниже, и что различные конструкции, такие как устройство крепления и натяжения проводов, источник электропитания или драйвер для активации LED-элементов особо не указаны, однако, такие конструкции могут быть обеспечены многими различными путями, ясными специалисту в области техники. Fig. 3 schematically shows an exemplary application of a plurality of such LED elements 100 (designation, for ease of reading of the drawing, is assigned only to one), which are enclosed between straight metal wires for power supply (201a and 20 lb - designations, for ease of reading the drawing, are assigned only one pair), arranged crosswise in two sets (200a and 200b, respectively) with a certain step, and thus formed a lattice LED array. It should be noted that FIG. is a simplified illustration of an example of the application of a plurality of LED elements shown in FIG. 2 and also in FIG. 4 below, and that various structures such as a wire retention and tensioning device, a power supply or a driver for activating the LED elements are not specifically indicated however, such constructions can be provided in many different ways, clear to the person skilled in the art.
На фиг.4 LED-элемент 100 (показанный выше на фиг.2а,Ь и фиг.З), в котором твердотельный источник света 120 состоит из двух LED, установленных на печатной плате (PGI) 110, показан в разрезе, выполненном по осевой линии, поперечной для ламели 131а, и, соответственно, продольной для ламели 13 lb, также установленными на этой ПП. Терминальные контакты 1 ЗОа-b, содержащие упомянутые ламели 131а-Ь вместе с прижимными элементами 132а-Ь, размещены, соответственно, с противоположных сторон (а,Ь) ПП и ориентированы перекрестно друг другу, что делает возможным размещение этой ПП в перекрестии между двумя прямолинейными металлическими проводами 201а-Ь для подвода электрического питания. In Fig. 4, an LED element 100 (shown above in Figs. 2a, b and Fig. H), in which the solid-state light source 120 consists of two LEDs mounted on a printed circuit board (PGI) 110, is shown in an axial section. a line transverse for lamella 131a, and, accordingly, longitudinal for lamella 13 lb, also installed on this PCB. Terminal contacts 1 30a-b, containing the aforementioned lamellas 131a-b together with the clamping elements 132a-b, are placed, respectively, on opposite sides (a, b) of the PP and are oriented crosswise to each other, which makes it possible to place this PP in a crosshair between two straight metal wires 201a-b for supplying electrical power.
LED типично содержит светоизлучающий полупроводниковый кристалл 121, вмещающий его корпус 122 и выводы 123 для электрического контакта и отвода тепла. Упомянутая ПП 110 содержит диэлектрическую подложку 111, снабженную с обеих сторон листами меди (фольги) 112. Типично из медной фольги 112 вытравлен проводящий рисунок ПП, при этом диэлектрическая подложка 111 обеспечивает электрическую изоляцию между проводниковыми дорожками электрических цепей ПП, и возможностьThe LED typically includes a light-emitting semiconductor chip 121 housing its body 122 and terminals 123 for electrical contact and heat dissipation. Said PCB 110 comprises a dielectric substrate 111 provided on both sides with sheets of copper (foil) 112. Typically, a conductive PCB pattern is etched from copper foil 112, while the dielectric substrate 111 provides electrical insulation between the conductor paths of the PCB electrical circuits, and the possibility
7 7
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
такой изоляции между перекрестными металлическими проводами, местоположения которых обозначены штрихпунктиром (201а и 20 lb). Медная фольга 112 также образует и теплопроводный слой, размещенный с обеих сторон ПП 110, площадь которого может быть измененной в зависимости от проводящего рисунка ПП до тех пор, пока сохранен эффективный тепловой контакт между выводами 123 LED и ламелями 131а-Ь. Типичная толщина теплопроводного медного слоя - 35микрометров, либо кратно больше, например, 70 или 105 микрометров. Кроме того, хотя теплопроводный слой в этом варианте осуществления полезной модели образован медной фольгой, в иных вариантах он может также быть образован изолированной металлической подложкой ПП. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) of such insulation between crossed metal wires, the locations of which are indicated by a dash-and-dot line (201a and 20 lb). Copper foil 112 also forms a heat conductive layer located on both sides of the PCB 110, the area of which can be varied depending on the conductive pattern of the PCB as long as effective thermal contact is maintained between the LED terminals 123 and the lamellas 131a-b. Typical thickness of the heat-conducting copper layer is 35 micrometers, or multiples more, for example, 70 or 105 micrometers. In addition, although the thermally conductive layer in this embodiment of the utility model is formed by copper foil, in other embodiments it can also be formed by an insulated PCB metal substrate.
Выводами 123 LED смонтирован на ПП 110 посредством пайки, причем этим ему обеспечены электрический и тепловой контакты, соответственно, с проводящим рисунком ПП и с участком фольги, составляющим теплопроводный слой этой ПП. То же реализовано и в отношении теплопроводных ламелей 131а-Ь, которые в этом варианте осуществления полезной модели выполнены в виде штампованных компонентов из меди или медного сплава, при этом для обеспечения возможности эффективного теплового стыка с металлическими проводами 201а-Ь, выполнены протяженными на длину ПП.Leads 123 LED are mounted on the PCB 110 by soldering, and this provides it with electrical and thermal contacts, respectively, with the conductive pattern of the PCB and with the foil section constituting the heat-conducting layer of this PCB. The same is realized with respect to the heat-conducting lamellas 131a-b, which in this embodiment of the utility model are made in the form of stamped components made of copper or copper alloy, while, in order to ensure the possibility of an effective thermal joint with the metal wires 201a-b, they are made extended over the length of the PP ...
Хотя в варианте осуществления, показанном на фиг.4, упомянутые ламели смонтированы на ПП, как компоненты, они также могут быть выполненными в составе самой ПП из ее базового материала, например, в виде печатного контакта проводящего рисунка или в виде теплопроводящей изолированной металлической подложки, снабженной таким контактом. Как видно на поперечном разрезе, теплопроводные ламели 131, в соответствии с одним из вариантов реализации полезной модели, выполнены с желобком - направляющей канавкой (седловиной), обеспечив тем самым, помимо упрощения ориентации ответного провода, возможность получения большей ширины упомянутого теплового стыка, дополнительно способствующей теплопередаче. Although in the embodiment shown in Fig. 4, said lamellas are mounted on the PCB as components, they can also be made in the PCB itself from its base material, for example, in the form of a printed contact of a conductive pattern or in the form of a thermally conductive insulated metal substrate. provided with such a contact. As can be seen in the cross section, the heat-conducting lamellae 131, in accordance with one of the embodiments of the utility model, are made with a groove - a guide groove (saddle), thereby providing, in addition to simplifying the orientation of the mating wire, the possibility of obtaining a greater width of the said thermal joint, which additionally contributes to heat transfer.
Прижимные элементы 132 в этом варианте осуществления полезной модели выполнены в форме =э - образных пружин, отштампованных из листового материала, типично из пружинного сплава на медной основе и смонтированных на ПП 110 посредством пайки, причем попарно разнесенных по длине ламели для более равномерного распределения усилия прижима ответного провода, обеспечив, тем самым, помимо возможности дополнительной фиксации LED-элемента в перекрестии проводов, возможность улучшения эффективности теплопередачи упомянутого теплового стыка. Центрально симметричная ориентация прижимных элементов 132а-Ь, показанная выше на фиг.2а, b и фиг.З и отображенная на фиг.4 в поперечном разрезе, обеспечивает возможность замены LED-элемента 110 в решетчатом LED-массиве путем небольшогоThe clamping elements 132 in this embodiment of the utility model are made in the form of = E-shaped springs, stamped from sheet material, typically from a spring alloy on a copper base and mounted on the PCB 110 by soldering, and spaced in pairs along the length of the lamella for a more even distribution of the clamping force the counter wire, thereby providing, in addition to the possibility of additional fixation of the LED element in the crosshairs of the wires, the possibility of improving the efficiency of heat transfer of the said thermal joint. The centrally symmetric orientation of the clamping elements 132a-b, shown above in FIGS. 2a, b and 3 and shown in FIG. 4 in cross-section, allows the replacement of the LED element 110 in the lattice LED array by a small
8 eight
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
поворота вокруг перпендикулярной к плоскости ПП 110 оси упомянутой выше центральной симметрии с последующим увеличением просвета меж проводами 201а-Ь и выведением LED-элемента из перекрестия проводов. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) rotation around the axis perpendicular to the plane PP 110 of the above-mentioned central symmetry, followed by an increase in the gap between the wires 201a-b and the removal of the LED element from the crosshair of the wires.
Согласно другому варианту осуществления полезной модели прижимной элемент 132 может быть выполненным в виде одной пружины, имеющей два места для прижима, разнесенных по длине ламели, а не в виде пары пружин, показанных на фиг.4. Согласно иному варианту осуществления прижимной элемент 132 может быть частью смонтированного на ПП компонента, содержащего такие пружины, при этом следует отметить, что фиг.4. содержит упрощенную иллюстрацию примера выполнения терминальных контактов 130, и что различные части их конструкции, например, присоединительные участки прижимных элементов 132 особо не указаны, однако, их конструкции могут быть обеспечены многими различными путями, ясными специалисту в области техники. According to another embodiment of the invention, the clamping element 132 can be made in the form of a single spring having two clamping points spaced along the length of the lamella, and not in the form of a pair of springs shown in Fig. 4. In another embodiment, the pressing member 132 may be part of a PCB-mounted component containing such springs, it should be noted that FIG. contains a simplified illustration of an example of terminal contacts 130, and that various parts of their structure, for example, the connecting portions of the clamping elements 132 are not specifically indicated, however, their designs can be provided in many different ways, clear to the person skilled in the art.
При работе тепло, выделяемое LED, проводится от его выводов 123 через металлический припой к верхнему теплопроводному слою 112 и далее, в показанном на фиг.4 варианте осуществления, передается через теплопроводную ламель 131а к проводу 201а и, в меньшей степени, через слой диэлектрика, к нижнему теплопроводному слою 112 и через теплопроводную ламель 13 lb к проводу 20 lb, а затем от проводов 201а и 20 lb рассеивается в окружающую среду. In operation, the heat generated by the LED is conducted from its terminals 123 through the solder metal to the upper heat-conducting layer 112 and further, in the embodiment shown in FIG. 4, is transferred through the heat-conducting lamella 131a to the wire 201a and, to a lesser extent, through the dielectric layer. to the lower heat-conducting layer 112 and through the heat-conducting lamella 13 lb to the 20 lb wire, and then from the wires 201a and 20 lb is dissipated into the environment.
Следует заметить, что возможность замены LED-элемента 100 в решетчатом LED- массиве, основанная на отсутствии растягивающего воздействия проводов на такой LED- элемент и описанная выше в одном (некотором) варианте осуществления полезной модели, может быть обеспеченной и при ином варианте конструкции прижимных элементов 132, например, при зеркально симметричном расположении пружин обеспечивается возможность замены путем двух, вдоль оси каждого из проводов 201а-Ь, смещений LED-элемента 100, с последующим увеличением просвета меж проводами 201а-Ь и выведением этого LED-элемента из перекрестия этих проводов. It should be noted that the possibility of replacing the LED element 100 in a lattice LED array, based on the absence of the tensile effect of wires on such an LED element and described above in one (some) embodiment of the utility model, can also be provided with a different design of the clamping elements 132, for example, with a mirror-symmetrical arrangement of the springs, it is possible to replace by two, along the axis of each of the wires 201a-b, displacements of the LED element 100, with a subsequent increase in the gap between the wires 201a-b and removing this LED element from the crosshairs of these wires.
Полезная модель была в основном описана выше со ссылкой на несколько вариантов осуществления. Эти варианты осуществления следует рассматривать только в качестве неограничивающих примеров. Однако, как легко понятно специалисту в области техники, в пределах объема полезной модели равным образом возможны и другие варианты осуществления, отличные от раскрытых выше, как определено прилагаемой формулой полезной модели. Необходимо отметить, что в целях ее применения и, в частности, в отношении приложенной формулы полезной модели, слово «содержащий» не исключает The utility model has been largely described above with reference to several embodiments. These options for implementation should be considered only as non-limiting examples. However, as is readily understood by a person skilled in the art, other embodiments other than those disclosed above are equally possible within the scope of the invention as defined by the appended claims. It should be noted that for the purpose of its application and, in particular, in relation to the attached utility model claims, the word "containing" does not exclude
9 nine
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
других составляющих, а «один» или «некоторый» не исключает множества, что само по себе будет очевидно специалисту в области техники. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) other constituents, and "one" or "some" does not exclude a plurality, which in itself will be obvious to a person skilled in the art.
10 10
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
Claims
1. LED-элемент решётчатого светоизлучающего массива, содержащий печатную плату (ПП), выполненную с возможностью размещения меж двух металлических электропроводных проволок (проводов) для подвода энергии к упомянутой ПП, при этом упомянутая ПП содержит: 1.LED-element of a lattice light-emitting array containing a printed circuit board (PCB) made with the possibility of placing between two metal electrically conductive wires (wires) for supplying energy to said PCB, wherein said PCB contains:
- подложку, снабженную теплопроводным слоем, по меньшей мере одним, и- a substrate provided with at least one heat-conducting layer, and
- находящийся в тепловом контакте с упомянутым теплопроводным слоем твердотельный источник света, содержащий один или несколько LED, и - in thermal contact with said heat-conducting layer, a solid-state light source containing one or more LEDs, and
- первый и второй терминальный контакт электрической цепи питания упомянутого твердотельного источника света для присоединения к, соответственно, первому и второму проводу из числа упомянутых двух проводов, причем: - the first and the second terminal contact of the electric power circuit of the said solid-state light source for connection to, respectively, the first and second wires from among the mentioned two wires, wherein:
- упомянутый терминальный контакт, по меньшей мере один, содержит находящуюся в тепловом контакте с упомянутым теплопроводным слоем теплопроводную ламель, выполненную с возможностью протяженного на длину ПП соприкасания с ответным ей упомянутым проводом так, что обеспечивается тепловой канал от выделяющего тепло упомянутого твердотельного источника света через упомянутый теплопроводный слой и упомянутую ламель к упомянутому проводу, и - said terminal contact, at least one, comprises a heat-conducting lamella in thermal contact with said heat-conducting layer, made with the possibility of extending the length of the PP in contact with the corresponding said wire so that a heat channel is provided from the heat-generating said solid-state light source through said a heat-conducting layer and said lamella to said wire, and
- упомянутая ПП выполнена с возможностью размещения в перекрестии между ортогонально расположенными прямолинейными упомянутыми проводами. - the mentioned PP is made with the possibility of placement in the crosshair between the orthogonally located rectilinear said wires.
2. LED-элемент по п.1, отличающийся тем, что упомянутая ламель есть выполненным из меди или сплава меди компонентом, смонтированным на упомянутую ПП. 2. LED element according to claim 1, characterized in that said lamella is a component made of copper or copper alloy, mounted on said PCB.
3. LED-элемент по п.1, отличающийся тем, что упомянутая ламель содержит канавку (седловину) для приема провода. 3. LED element according to claim 1, characterized in that said lamella comprises a groove (saddle) for receiving a wire.
4. LED-элемент по п.1, отличающийся тем, что базовым материалом упомянутой ПП есть изолированная металлическая подложка или фольгированный диэлектрик.4. LED element according to claim 1, characterized in that the base material of said PCB is an insulated metal substrate or a foil-clad dielectric.
5. LED-элемент по п. 4, отличающийся тем, что упомянутая ламель есть частью базового материала упомянутой ПП. 5. LED element according to claim 4, characterized in that said lamella is part of the base material of said PCB.
6. LED-элемент по п.5, отличающийся тем, что упомянутая ламель есть печатным контактом упомянутой ПП. 6. LED element according to claim 5, characterized in that said lamella is a printed contact of said PCB.
7. LED-элемент по п.1, отличающийся тем, что упомянутый терминальный контакт, по меньшей мере один, содержит прижимной элемент для прижима упомянутого провода к упомянутой ламели, являющийся смонтированным на упомянутую ПП компонентом, или частью такого компонента, или состоящим из таких компонентов. 7.LED element according to claim 1, characterized in that said terminal contact, at least one, comprises a pressing element for pressing said wire to said lamella, which is a component mounted on said PCB, or a part of such a component, or consisting of such components.
11 eleven
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UAU201912201 | 2019-12-24 | ||
UAU201912201 | 2019-12-24 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2021133369A1 true WO2021133369A1 (en) | 2021-07-01 |
Family
ID=76576120
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/UA2020/000107 WO2021133369A1 (en) | 2019-12-24 | 2020-12-22 | Led element of a light-emitting array grid |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
WO (1) | WO2021133369A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023122824A1 (en) * | 2021-12-30 | 2023-07-06 | Dominique Alary | Led assembly and 3d video display therewith |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0645748A1 (en) * | 1993-09-24 | 1995-03-29 | Jacques Kunz | Illumination system |
US6386733B1 (en) * | 1998-11-17 | 2002-05-14 | Ichikoh Industries, Ltd. | Light emitting diode mounting structure |
CN2622979Y (en) * | 2003-05-20 | 2004-06-30 | 徐培鑫 | Parallel net lamps |
US6788541B1 (en) * | 2003-05-07 | 2004-09-07 | Bear Hsiung | LED matrix moldule |
US7942551B2 (en) * | 2006-04-25 | 2011-05-17 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | LED array grid, method and device for manufacturing said grid and LED component for use in the same |
KR20120140454A (en) * | 2011-06-21 | 2012-12-31 | (주)포인트엔지니어링 | Method for manufacturing light emitting diode array with surface type and the light emitting diode array thereby |
US20150219326A1 (en) * | 2012-08-31 | 2015-08-06 | Koninklijke Philips N.V. | Modular led array grid and method for providing such modular led array grid |
US9841170B2 (en) * | 2012-04-19 | 2017-12-12 | Philips Lighting Holding B.V. | LED grid device and a method of manufacturing a LED grid device |
-
2020
- 2020-12-22 WO PCT/UA2020/000107 patent/WO2021133369A1/en active Application Filing
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0645748A1 (en) * | 1993-09-24 | 1995-03-29 | Jacques Kunz | Illumination system |
US6386733B1 (en) * | 1998-11-17 | 2002-05-14 | Ichikoh Industries, Ltd. | Light emitting diode mounting structure |
US6788541B1 (en) * | 2003-05-07 | 2004-09-07 | Bear Hsiung | LED matrix moldule |
CN2622979Y (en) * | 2003-05-20 | 2004-06-30 | 徐培鑫 | Parallel net lamps |
US7942551B2 (en) * | 2006-04-25 | 2011-05-17 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | LED array grid, method and device for manufacturing said grid and LED component for use in the same |
KR20120140454A (en) * | 2011-06-21 | 2012-12-31 | (주)포인트엔지니어링 | Method for manufacturing light emitting diode array with surface type and the light emitting diode array thereby |
US9841170B2 (en) * | 2012-04-19 | 2017-12-12 | Philips Lighting Holding B.V. | LED grid device and a method of manufacturing a LED grid device |
US20150219326A1 (en) * | 2012-08-31 | 2015-08-06 | Koninklijke Philips N.V. | Modular led array grid and method for providing such modular led array grid |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023122824A1 (en) * | 2021-12-30 | 2023-07-06 | Dominique Alary | Led assembly and 3d video display therewith |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2854187B1 (en) | LED device, method of manufacturing the same, and light-emitting apparatus | |
JP4241658B2 (en) | Light emitting diode light source unit and light emitting diode light source formed using the same | |
US8905577B2 (en) | Lamp housing with clamping lens | |
JP3862723B2 (en) | Light emitting module | |
US7572033B2 (en) | Light source module with high heat-dissipation efficiency | |
JP5429321B2 (en) | Light module and its light components | |
JP4969332B2 (en) | Substrate and lighting device | |
RU2596800C2 (en) | Method of manufacturing of led matrix and device containing led matrix | |
JP2011518436A (en) | Thermally conductive mounting elements for mounting printed circuit boards to heat sinks | |
WO2017115862A1 (en) | Led lighting device | |
US9046252B2 (en) | LED lamp | |
WO2021133369A1 (en) | Led element of a light-emitting array grid | |
JP2008091432A (en) | Electronic component | |
KR20070026139A (en) | Light emitting diode bulb | |
RU202776U1 (en) | LED element of lattice light-emitting array | |
JP2010021410A (en) | Thermo-module | |
JP2016122819A (en) | Substrate for LED element and LED display device | |
US11094871B2 (en) | Light-emitting device, light-emitting module and method for manufacturing the same | |
UA141916U (en) | LED-element of a gridded light-emitting array | |
JP2011211079A (en) | Wiring board for peltier element, peltier module with the wiring board, and heat sink for mounting peltier module | |
JP2012038894A (en) | Substrate module for mounting heat generator, and illumination device | |
JP2018174184A (en) | Cooling device and lighting device provided with cooling device | |
JP4329996B2 (en) | Mounting structure of LED on wiring material | |
JP5297592B2 (en) | LED light emitting device | |
JP7227531B2 (en) | Light-emitting device and light-emitting module |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 20904864 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 20904864 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |