×
27.08.2013
216.012.65bb

СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИЙ МОДУЛЬ И СПОСОБ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть

Правообладатели

№ охранного документа
0002491680
Дата охранного документа
27.08.2013
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к светоизлучающему модулю. Сущность изобретения: светоизлучающий модуль содержит полупроводниковое светоизлучающее устройство и термореле, которое оборудовано для защиты светоизлучающего устройства от перегрева. При повышенной температуре соединение устройства может достигать критического уровня, что приводит к катастрофической поломке устройства. Согласно изобретению термореле оборудовано, чтобы шунтировать полупроводниковое светоизлучающее устройство. Это является особым преимуществом, так как тепловая защита, выполняемая термореле, приведена в соответствие непосредственно с температурой устройства в условиях эксплуатации. Светоизлучающий модуль обеспечивает тепловую защиту, регулируемую и настроенную на температуру соединения полупроводникового светоизлучающего устройства. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 5 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к светоизлучающему модулю. Более точно, данное изобретение относится к светоизлучающему модулю, содержащему полупроводниковое светоизлучающее устройство и термореле. Кроме того, данное изобретение относится к способу тепловой защиты таких светоизлучающих модулей.

Предпосылки создания изобретения

Вариант осуществления светоизлучающего модуля изложенного вида известен по патенту JP2006060165. Этот документ раскрывает светоизлучающее устройство, содержащее LED, электрически подключенного последовательно с биметаллическим элементом. При подключении этого устройства к внешнему источнику тока, возникает эффект, заставляющий LED мигать. Данный эффект происходит из-за повторяющегося цикла нагревания и охлаждения биметаллического элемента, т.к. энергия рассеивается внутрь него, когда ток течет через устройство, и рассеивается от него, когда цепь разомкнута.

Повторяющееся размыкание и замыкание цепи посредством действия биметаллического элемента может обеспечить защиту LED от перегрева, и таким образом от серьезной поломки в случае, если температура соединения достигла бы критического значения.

Прекращение подачи тока через LED по патенту JP2006060165, как очевидно, не в первую очередь зависит от температуры (соединения) LED. Фактически, основным возбудителем функции биметаллического элемента является резистивное рассеивание электроэнергии в самом элементе. И, следовательно, это не обеспечивает тепловую защиту, хорошо отрегулированную и настроенную на температуру соединения самого LED.

Сущность изобретения

Целью данного изобретения является обеспечение светоизлучающего модуля изложенного вида, который обеспечивает тепловую защиту, регулируемую и настроенную на температуру соединения полупроводникового светоизлучающего устройства. Данная цель достигается посредством модуля, согласно первому аспекту изобретения, описанному в пункте 1 формулы изобретения. Светоизлучающий модуль, содержащий полупроводниковое светоизлучающее устройство, имеющее соединение, и термореле, отличается тем, что термореле предусмотрено для того, чтобы шунтировать полупроводниковое светоизлучающее устройство.

В электронике, шунт позволяет электрическому току обходить контакт в цепи. Это достигается при подключении шунта к цепи параллельно контакту. Также термореле в данном изобретении предусматривается в электрической параллели к светоизлучающему диоду или лазерному диоду. Предпочтительно то, что не электроэнергия рассеивается в термореле непосредственно в условиях эксплуатации. Вместо того в этих условиях (соединение) полупроводникового светоизлучающего устройства нагревается из-за не идеального перехода электроэнергии в световую. Монтаж термореле смежным (или, по крайней мере, в очень тесном соседстве) с устройством успешно приводит к более позднему нагреванию последнего как посредством передачи энергии излучения, так и посредством передачи электрической энергии через составляющие элементы модуля. Соответственно и предпочтительно, что тепловая защита, обеспечиваемая термореле, настраивается напрямую на температуру (соединения) полупроводникового устройства. В дополнение, когда множество модулей последовательно подключено в цепи, данное изобретение позволяет защитить отдельный модуль от перегрева без прекращения подачи тока в остальные модули данной цепи.

В варианте осуществления термореле предусмотрено для действия при заданной температуре шунта, предохраняя соединение от достижения критической температуры в условиях эксплуатации. Предпочтительно то, что это позволяет шунтировать ток, подаваемый к модулю, до того, как возникнет катастрофическое повреждение.

В варианте осуществления изобретения термореле содержит материал с высоким коэффициентом теплового расширения (ВКТР), причем αВ - коэффициент теплового расширения, и материал с низким коэффициентом теплового расширения (НКТР), причем αН - коэффициент теплового расширения, и αВН. Преимущественно то, что это позволяет термореле геометрически деформироваться, что является причиной замыкания термореле, и таким образом шунтирования тока, подаваемого к полупроводниковому устройству.

В варианте осуществления, материал с ВКТР содержит металл, а материал с НКТР содержит керамику. Предпочтительно, что эти виды материалов могут легко собираться посредством обычного способа производства, известного из предшествующего уровня техники. Обычно, у металлов коэффициент выше, чем у керамики. Например, коэффициент теплового расширения некоторых полезных металлов: Cu~18·10-6/°C, Al~24·10-6/°C и сплава MnPd (обычно 80%/20%, со следами (Ni) никеля, добавленного для электрической жесткости) ~30·10-6/°C. Так же, коэффициент некоторых полезных керамических материалов: Si3N4 ~3·10-6/°C, A1N ~4·10-6/°C, и Al203 ~8·10-6/°C.

Согласно варианту осуществления изобретения, термореле содержит биметаллический элемент. Предпочтительно то, что такие элементы доступны и очень экономичны.

В варианте осуществления светоизлучающего модуля, согласно изобретению, материал с ВКТР обеспечивается в двух частях, причем части располагаются на расстоянии друг от друга, образуя зазор. Предпочтительно, что это дает возможность электрического подключения первой части материала с ВКТР к n-стороне полупроводникового устройства и второй части к p-стороне.

В варианте осуществления изобретения тепловой зазор предусматривается с заданным размером для определения температуры шунта. Предпочтительно, коэффициент теплового расширения позволяет определить рост температуры, что необходимо для обеих частей, для того, чтобы замкнуть зазор. Дизайн модуля (материалы, факторы геометрической формы и т.д.) повлияет на фиксированное взаимодействие между ростом температуры соединения и термореле. Иначе говоря, размер зазора может быть заранее определен, чтобы замыкание происходило на уровне температуры защитного шунта, согласованной с тепловой устойчивостью соединения.

Согласно второму аспекту данное изобретение обеспечивает способ защиты полупроводникового светоизлучающего устройства от перегрева, причем этот способ содержит этапы, обеспечивающие полупроводниковое светоизлучающее устройство, имеющее соединение; обеспечивающие термореле; причем отличающееся тем, что полупроводниковое светоизлучающее устройство шунтируется посредством термореле. Предпочтительно, такой способ может использоваться в управлении и испытании тепловой конструкции светоизлучающего модуля, содержащего полупроводниковое светоизлучающее устройство.

Эти и другие аспекты настоящего изобретения будут очевидны из вариантов осуществления и освещены со ссылками на варианты осуществления, описанные далее.

Краткое описание чертежей

Кроме того, особенности, признаки и преимущества настоящего изобретения будут раскрыты в последующем подробном описании предпочтительного варианта осуществления с пояснениями и ссылками на приложенные чертежи настоящего изобретения.

Фиг.1 изображает вид светоизлучающего модуля согласно предшествующему уровню техники.

Фиг.2 изображает вид, схематически представляющий вариант осуществления согласно изобретению.

Фиг.3-фиг.5 изображают виды, иллюстрирующие этапы производства варианта осуществления согласно изобретению.

Подробное описание предпочтительного варианта осуществления

Фиг.1 изображает вид светоизлучающего модуля 500 согласно предшествующему уровню техники. Модуль содержит LED 510, размещенный в углублении первой части 520 выводной рамки. Кроме того, модуль содержит вторую часть 530a,b выводной рамки, отделенную от первой части при помощи изоляции 540. LED 510 имеет эпитаксиальный пакет 511, содержащий полупроводниковый слой n-типа и p-типа для прослаивания (типа «сандвич») диодного соединения. n-контактный слой 512, подключает LED 510 к первой части 520 выводной рамки, в то время как p-контактный слой 513 и рельсовый соединитель 550 подключает LED ко второй части 530а выводной рамки. Первая 520 и вторая 530b части выводной рамки обеспечивают подключение к источнику электроэнергии. И, наконец, модуль содержит биметаллический элемент 560, собранный последовательно в цепь с LED 510. Подача электрического тока через модуль приводит к светоизлучению от LED, также как и к рассеиванию энергии в электрически резистивном биметаллическом элементе 560, установленном, чтобы размыкать электрическую цепь, как только достигается температура, заданная конструкцией элемента. Когда цепь разомкнута, LED прекращает излучать свет, и биметаллический элемент остывает. В результате, цепь замыкается, что позволяет току протекать через модуль и цикл перезапускается. Поэтому, LED отобразит эффект автоматического мигания. Поскольку основным возбудителем функции биметаллического элемента 560 является резистивное рассеивание (гашение) электроэнергии в самом элементе, очевидно разрыв электрической цепи, не в первую очередь, зависит от температуры (соединения) самого LED.

Фиг.2 изображает вид, схематически представляющий вариант осуществления согласно изобретению. Изображен вид светоизлучающего модуля 1, подключенного к внешнему источнику 100 энергии. Модуль содержит полупроводниковое светоизлучающее устройство 10 - обозначенное как LED, в последующем описании, однако, будет подразумеваться, что лазерный диод функционирует также - и термореле 20. LED содержит эпитаксиальный пакет (выполненный как известно из предшествующего уровня техники), включающий соединение, установленное, чтобы излучать свет заданной длины волны. Термореле включается параллельно (шунтирует) LED. Предпочтительно то, что не электроэнергия рассеивается в термореле 20 непосредственно в условиях эксплуатации. Фактически, LED 10 функционирует как источник тепла для действия термореле 20. Таким образом, монтаж термореле 20 смежным с LED 10 позволяет последнему разогреваться позднее, как посредством передачи энергии излучения, так и посредством передачи электропроводной энергии через конструктивные элементы (не показано) модуля 1. Следовательно, тепловая защита, предлагаемая термореле 20, настраивается на температуру (соединения) LED 10. Очевидно, реле не действует при той же самой температуре, что и соединение LED 10, которому требуется тепловая защита. Геометрические коэффициенты конструкции светоизлучающего модуля 1 устанавливают разницу температур между соединением и термореле 20. Следовательно, реле может быть оборудовано или отрегулировано так, чтобы действовать при заданной температуре шунта значительно ниже критической температуры соединения. Предпочтительно то, что это позволяет защищать LED 10 от достижения критической температуры соединения, и следовательно от катастрофического повреждения в условиях эксплуатации. Как только термореле 20 замыкается, электрический ток обходит стороной LED 10, что приводит в результате к его охлаждению. Уменьшенное тепловое рассеивание в LED 10, в свою очередь, приводит термореле 20 к остыванию и к повторному размыканию. Это позволяет стабилизировать температуру LED 10 в модуле 1.

Фиг.3-фиг.5 изображают виды, иллюстрирующие этапы производства варианта осуществления в соответствии с настоящим изобретением. Начнем с фиг.3, где изображен вид, иллюстрирующий светоизлучающий модуль 1, содержащий подложку 5. На верху подложки 5 размещаются шаблоны 12, 13 для электрического подключения к n- и p-сторонам LED 10. В месте соединения с LED 10 модуль 1 содержит термореле 20. В варианте осуществления термореле 20 содержит материал 30 с ВКТР (фиг.5) и материал 40 с НКТР (фиг.4). Материал 30 с ВКТР имеет коэффициент теплового расширения - αВ. Точно так же, материал 40 с НКТР имеет коэффициент теплового расширения - αН. Отношение αВН сохраняется. Материал 40 с НКТР предпочтительно содержит керамику, такую как Si3 N4, Al2 O3 или AlN, в то время как материал 30 с ВКТР содержит металл, такой как медь, алюминий или сплав MnPd. Предпочтительно то, что данные виды материалов могут быть легко получены обычными способами изготовления, применяемыми в производстве полупроводниковых светоизлучающих устройств. В варианте осуществления, сквозные (меж)соединения 35 (фиг.3) через материал 40 с НКТР, соединяют материал 30 с ВКТР с шаблонами 12, 13. Материал 40 с НКТР также действует, как электрический изолятор.

В варианте осуществления, материал 30 с ВКТР содержит две части 31, 32 (фиг.5). Существенно то, что оборудование этих частей на маленьком расстоянии друг от друга сверху материала 40 с НКТР создает зазор 36 между ними. В варианте воплощения зазор 36 имеет заданный размер. Предпочтительно то, что это позволяет определять температуру шунта. Повышение температуры ΔТ, равное температуре шунта, побуждает термореле 20 замыкаться, если размер зазора d равен d=αВ·ΔТ.

Способ защиты полупроводникового светоизлучающего устройства 10, согласно данному изобретению, может эффективно применяться в испытании тепловых конструкций осветительных установок, содержащих модули 1. В то время как применяются современные дорогостоящие и склонные к ошибкам способы, такие как испытания температурных скачков и тепловидение, применение заявленного способа устраняет многие проблемы в данной области. Во-первых, известные способы становятся устаревшими с того момента, как заявленный способ непосредственно раскрывает очевидное (видимое невооруженным глазом), достигнута ли критическая температура конструкции в осветительной установке, а соответственно, в светоизлучающем модуле 1. Наконец, при достижении предела критической температуры LED 10 погаснет. Во-вторых, светоизлучающий модуль 1 по настоящему изобретению может массово производиться с низкими затратами. В-третьих, модули 1 могут быть сконструированы, чтобы функционировать при температуре заданного уровня. Эти преимущества делают модули универсальным инструментом для широкого диапазона практических применений и температур.

Несмотря на то, что настоящее изобретение освещает проблему со ссылками на варианты осуществления, описанные выше, будет очевидным, что альтернативные варианты осуществления могут быть использованы для достижения подобной цели. Возможности настоящего изобретения, исходя из вышесказанного, не ограничиваются раскрытыми выше вариантами осуществления. Например, как альтернатива к вышеописанному термореле 20, вариант осуществления может охватывать биметаллический элемент.

Соответственно, идея и сфера настоящего изобретения ограничиваются только формулой изобретения и ее эквивалентами.


СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИЙ МОДУЛЬ И СПОСОБ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ
СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИЙ МОДУЛЬ И СПОСОБ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ
СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИЙ МОДУЛЬ И СПОСОБ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ
СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИЙ МОДУЛЬ И СПОСОБ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ
СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИЙ МОДУЛЬ И СПОСОБ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-2 of 2 items.
12.01.2017
№217.015.6458

Устройство вывода света и способ его изготовления

Устройство вывода света содержит матрицу электрически взаимно соединенных светоизлучающих диодов, слой подложки, в котором или на котором расположена матрица светоизлучающих диодов, адгезионный слой, имеющий участки над светоизлучающими диодами, причем участки адгезионного слоя имеют свойство...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002589338
Дата охранного документа: 10.07.2016
25.08.2017
№217.015.c76f

Устройство с выходным оптическим излучением и способ его изготовления

Изобретение относится к устройствам с выходным оптическим излучением, в частности с использованием дискретных источников оптического излучения, связанных со структурой с прозрачной подложкой. Матрицу источников (34) света встраивают в инкапсулирующий слой (32). Формируют матрицу полостей (30) с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002618999
Дата охранного документа: 11.05.2017
Showing 1-10 of 1,333 items.
10.01.2013
№216.012.1713

Устройство и способ для получения напитка

Изобретение относится к области приготовления напитков. Устройство для получения напитка, например молока, посредством смешивания порошкообразной смеси с жидкостью, предпочтительно с водой, содержит средство приготовления концентрата напитка, содержащее узел смешивания для смешивания количества...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471399
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.1714

Подставка для поддержания чашки и кофе-машина или подобное ей устройство, содержащее упомянутую подставку

Изобретение относится к области бытовой техники. Машина для приготовления напитков содержит, по меньшей мере, разливающий наконечник и подставку для емкости, принимающей напиток, такой как чашка или тому подобное, расположенную над поддоном, размещенным под упомянутым, по меньшей мере, одним...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471400
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.19ae

Освещающее устройство

Изобретение относится к освещающему устройству для освещения поверхности. Заявленное освещающее устройство для освещения поверхности содержит, по меньшей мере, один осветительный элемент и освещающее тело, в котором осветительный элемент испускает искусственный свет. Элемент корпуса содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472066
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.1a1f

Цифровая обработка импульсов в схемах счета мультиспектральных фотонов

Изобретение относится к детекторам мультиспектрального счета фотонов. Сущность изобретения заключается в том, что аппарат включает в себя идентификатор (408) локального минимума, который идентифицирует локальный минимум между перекрывающимися импульсами в сигнале, причем импульсы имеют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472179
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.1a20

Уменьшение эффектов захвата в сцинтилляторе за счет применения вторичного излучения

Изобретение относится к области техники детекторов излучения и, в частности, к детектору излучения, который содержит сцинтиллятор. Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения устройство (10) детектора излучения для регистрирования первичного излучения (6) содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472180
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.1a3a

Пространственная мышь - устройство связи

Изобретение относится к области устройств, используемых людьми для управления машинами, и, в частности, к пассивным устройствам связи. Техническим результатом является обеспечение определения ориентации устройства и повышения точности определения ориентации устройства, используя изображение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472206
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.1a6b

Органическое светоизлучающее устройство с регулируемой инжекцией носителей заряда

Настоящее изобретение относится к органическим светоизлучающим устройствам (OLED) и дисплеям, содержащим такие OLED, которые могут функционировать аналогично транзистору, и к способам приведения в действие таких OLED и дисплеев, при этом органическое светоизлучающее устройство содержит по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472255
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.01.2013
№216.012.1b08

Способ определения, по меньшей мере, одного приемлемого параметра для процесса приготовления напитка

Изобретение относится к области приготовления напитков. Установка для приготовления напитков, реализующая заявленный способ, предназначена для выполнения процесса приготовления напитка посредством пропускания текучей среды, по меньшей мере, через один элемент, содержащий, по меньшей мере, один...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472414
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1b0c

Устройство для перфорирования порционных капсул

Изобретение относится к области автоматических машин для приготовления напитков. Устройство для перфорирования капсулы, содержащей растворимый или настаиваемый продукт в машине для приготовления напитков, содержит корпус с первой поверхностью, снабженной, по меньшей мере, одним острым выступом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472418
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1cdb

Светоизлучающий ворсовый ковер

Изобретение предлагает светоизлучающий ворсовый ковер (1). Технический результат заключается в увеличении надежности и прочности электрических проводников в светоизлучающем ворсовом ковре. Ковер (1) содержит первичный несущий слой (100), по выбору вторичный несущий слой (200), по выбору...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472881
Дата охранного документа: 20.01.2013
+ добавить свой РИД