Módulo de iluminación de alta disipación de calor.

Módulo (1) de iluminación de alta disipación de calor del tipo que comprende una fuente

(2) de luz de estado sólido, una placa (3) de soporte que porta la fuente, una lente (4) que se extiende a lo largo de un eje (A), y una estructura (9) de soporte que tiene ventanas (27) de refrigeración y mediante la que se soporta la lente (4) de modo que se proyecta desde la placa (3); caracterizado porque cada módulo (1) comprende una única lente (4) enfrentada a una fuente (2), y una estructura (9) de soporte, y porque la estructura (9) de soporte de cada módulo (1) comprende varios elementos (25) de soporte que se proyectan desde un borde (26) periférico de la lente (4) en una dirección sustancialmente paralela a dicho eje (A) y para ajustar la lente (4) directamente a la placa (3) y delante de la fuente (2); estando dichos elementos (25) de soporte espaciados y separados entre sí por dichas ventanas (27) de refrigeración.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/IT2002/000767.

Solicitante: FRAEN CORPORATION S.R.L.

Nacionalidad solicitante: Italia.

Dirección: VIA SENATO, 20 20121 MILANO ITALIA.

Inventor/es: ANGELINI, MARCO, BIGLIATI, CLAUDIA, BARALDO,NATALE, SCODES,LUCA.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > OPTICA > ELEMENTOS, SISTEMAS O APARATOS OPTICOS (G02F tiene... > Monturas, medios de regulación o uniones estancas... > G02B7/02 (para lentes)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS... > FABRICACION DE OBJETOS PARTICULARES A PARTIR DE MATERIAS... > B29D11/00 (Fabricación de elementos ópticos, p. ej. lentes, prismas)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > ILUMINACION > DETALLES O CARACTERISTICAS DE FUNCIONAMIENTO DE LOS... > F21V29/00 (Protección de los dispositivos de iluminación frente al deterioro térmico; Disposiciones de refrigeración o calentamiento especialmente adaptados para los dispositivos o sistemas de iluminación (dispositivos de iluminación combinados con salidas para sistemas de acondicionamiento de aire F24F 13/078))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > ILUMINACION > DETALLES O CARACTERISTICAS DE FUNCIONAMIENTO DE LOS... > Refractores para fuentes de luz (caracterizadas por... > F21V5/04 (de forma lenticular)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > ILUMINACION > DETALLES O CARACTERISTICAS DE FUNCIONAMIENTO DE LOS... > Globos; Pantallas; Cubiertas de cristal (con propiedades... > F21V3/04 (caracterizadas por el material; caracterizadas por los tratamientos superficiales o los revestimientos)
  • SECCION G — FISICA > OPTICA > ELEMENTOS, SISTEMAS O APARATOS OPTICOS (G02F tiene... > G02B17/00 (Sistemas con superficies reflectantes, con o sin elementos de refracción (microscopios G02B 21/00; telescopios, periscopios G02B 23/00; conformación del haz no prevista en otro lugar G02B 27/09; para dispersar o recomponer un haz luminoso G02B 27/10; para proyecciones ópticas G02B 27/18))
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS... > Dispositivos semiconductores que tienen al menos... > H01L33/58 (Elementos ópticos para modificación del campo)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > ILUMINACION > FUENTES DE LUZ NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR > F21K99/00 (Materia no prevista en otros grupos de esta subclase)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS... > Dispositivos semiconductores que tienen al menos... > H01L33/60 (Elementos reflectantes)
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Módulo de iluminación de alta disipación de calor.

Fragmento de la descripción:

Módulo de iluminación de alta disipación de calor.

Campo técnico

La presente invención se refiere a un módulo de iluminación de alta disipación de calor del tipo que comprende una fuente de luz de estado sólido, en particular un LED, conectado a una lente.

Técnica anterior

Se conoce un módulo de iluminación de este tipo, por ejemplo, a partir de la solicitud de patente japonesa JP 61-147585, que describe un módulo que comprende un LED soportado sobre una montura, y una lente de reflexión interna total que tiene un rebaje en el que se aloja el LED; y tanto la lente como el LED se alojan en una cubierta cilíndrica. Alojando el montaje de lente/LED dentro de una cubierta, éste y otros módulos similares son difíciles de producir (se describe un ejemplo adicional en la patente estadounidense 6274924), principalmente debido a la necesidad de montar y conectar las diversas piezas componentes (la lente, en particular, se pega normalmente), y también tiene el inconveniente principal de fracasar, durante su uso, en dispersar eficazmente el calor generado por el LED.

El problema de enfriar eficazmente el LED se agrava adicionalmente cuando el LED está alojado dentro de un rebaje en la lente, en cuyo caso, las placas de disipación ajustadas a la montura del LED pueden no ser siempre suficientes.

Un inconveniente adicional está en que la lente se moldea normalmente en un cuerpo de una sola pieza a partir de material polimérico transparente. Y puesto que la lente es relativamente gruesa, con una dimensión axial comparable (es decir sustancialmente igual o superior a) la dimensión transversal, se requiere un tiempo de moldeo relativamente largo.

Además, la eficacia de las lentes de reflexión interna total (y, por tanto, de módulos de iluminación equipados con ellas) se ve muy afectada por el estado de la superficie reflectante, y puede alterarse en el caso de que la superficie esté dañada o incluso sólo contaminada. Por tanto, el problema surge de proteger eficazmente la superficie reflectante, tanto durante el uso como, sobre todo, cuando se fabrica y manipula la lente y se monta el módulo de iluminación.

El documento WO 00/36336 describe un grupo de cuerpos de una sola pieza de tres lentes que tiene elementos de soporte que se proyectan desde un borde externo del cuerpo; como consecuencia, cada lente del grupo no está soportada de forma independiente y no puede usarse sola.

Descripción de la invención

Es un objeto de la presente invención proporcionar un módulo de iluminación del tipo que incorpora una fuente de luz de estado sólido (LED) y una lente, diseñado para proporcionar una solución a los problemas mencionados anteriormente del estado de la técnica conocido. Más específicamente, es un objeto de la invención proporcionar un módulo con una alta capacidad de disipación de calor, y que al mismo tiempo sea económico y fácil de producir.

Según la presente invención, se proporciona un módulo de iluminación de alta disipación de calor según la reivindicación 1.

En una realización preferida, la lente comprende un cuerpo óptico y un armazón, para cubrir el cuerpo óptico, que se fabrican de materiales diferentes respectivos; colocándose el armazón para cubrir una superficie lateral del cuerpo óptico, y estando separado de dicha superficie lateral mediante un hueco.

Breve descripción de los dibujos

Se describirán diversas realizaciones no limitativas de la invención a modo de ejemplo con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La figura 1 muestra una vista en despiece ordenado, esquemática en perspectiva de un módulo de iluminación según la invención;

La figura 2 muestra una sección longitudinal esquemática del módulo de la figura 1 montado;

La figura 3 muestra una vista en despiece ordenado parcial de una variación del módulo de la figura 1;

La figura 4 muestra una sección esquemática de una variación adicional del módulo de la figura 1;

Las figuras 5 y 6 muestran, respectivamente, una vista en despiece ordenado esquemática en perspectiva y una sección longitudinal parcial de una realización adicional de la invención.

Mejor forma para llevar a cabo la invención

El número 1 en la figuras 1 y 2 indica un módulo de iluminación que comprende una fuente 2 de luz de estado sólido, en particular un LED, una placa 3 de soporte, y una lente 4.

Se soporta el LED 2 sobre una montura 5 conocida (mostrada sólo esquemáticamente) que comprende una placa 6 de disipación de calor conocida opcional. Con el fin de simplificar, no se muestran los contactos y conexiones conocidas para conectar eléctricamente el LED 2 a una red externa. La montura 5 (o la placa 6 de disipación, si la hay) se fija a la placa 3 mediante un adhesivo conocido que conduce el calor.

La placa 3 es una placa de disipación de calor sustancialmente plana fabricada en cualquier forma, por ejemplo, de material metálico, y tiene cuatro alojamientos 7 definidos por los respectivos orificios pasantes de sección circular.

La lente 4 es una lente de reflexión interna total, y comprende un cuerpo 8 sustancialmente óptico en forma de copa fabricado de material plástico transparente (por ejemplo policarbonato PC o poli(metacrilato de metilo PMMA); y una estructura 9 de soporte mediante la que se soporta la lente 4 y se proyecta desde la placa 3.

En el ejemplo mostrado, el cuerpo 8 óptico es un cuerpo de revolución rotacionalmente simétrico, y tiene un eje de simetría A. En un primer extremo 11 axial, el cuerpo 8 óptico comprende una superficie 12 de extremo plana o, tal como se muestra en los dibujos, en forma de silla; y, en un segundo extremo 13 axial enfrentado al primer extremo 11 axial, el cuerpo 8 óptico comprende un rebaje 14 en el que se inserta el LED 2.

El rebaje 14 se define por un reborde 15 que rodea de forma radial y holgada al LED 2 y que termina con un borde 16 de extremo que se ajusta sobre la montura 5 y descansa axialmente sobre un saliente 17 anular de la montura 5.

En una realización preferida mostrada esquemáticamente por la línea discontinua en la figura 1, el reborde 15 tiene aberturas 18 de ventilación pasantes radiales que terminan dentro del rebaje 14.

El cuerpo 8 óptico también comprende una cavidad 20 ciega que se extiende a lo largo del eje de simetría A desde la superficie 12 de extremo hacia el extremo 13 axial, es decir, hacia el rebaje 14, y está separado del rebaje 14 mediante un tabique 21 unido por dos caras 22, 23 opuestas que definen respectivamente una superficie inferior plana de la cavidad 20, y una superficie inferior curvada, enfrentada al LED 2, del rebaje 14.

La cara 23, junto con una superficie lateral interna del reborde 15, define el rebaje 14, y constituye una superficie de entrada en el cuerpo 8 óptico para la luz emitida por el LED 2; la cara 22 y la superficie 12 de extremo definen una superficie de salida para el haz de luz que viaja a través del cuerpo 8 óptico; y una superficie lateral, entre extremos 11 y 13 axiales, del cuerpo 8 óptico define una superficie reflectante interna de la lente 4.

La cavidad 20 puede tener varias formas, por ejemplo sustancialmente cilíndrica o forma de cono truncado, se extiende a lo largo del eje de simetría A (que define un eje óptico de la lente 4), y se alinea sustancialmente con el rebaje 14. Las caras 22,...

 


Reivindicaciones:

1. Módulo (1) de iluminación de alta disipación de calor del tipo que comprende una fuente (2) de luz de estado sólido, una placa (3) de soporte que porta la fuente, una lente (4) que se extiende a lo largo de un eje (A), y una estructura (9) de soporte que tiene ventanas (27) de refrigeración y mediante la que se soporta la lente (4) de modo que se proyecta desde la placa (3); caracterizado porque cada módulo (1) comprende una única lente (4) enfrentada a una fuente (2), y una estructura (9) de soporte, y porque la estructura (9) de soporte de cada módulo (1) comprende varios elementos (25) de soporte que se proyectan desde un borde (26) periférico de la lente (4) en una dirección sustancialmente paralela a dicho eje (A) y para ajustar la lente (4) directamente a la placa (3) y delante de la fuente (2); estando dichos elementos (25) de soporte espaciados y separados entre sí por dichas ventanas (27) de refrigeración.

2. Módulo según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha lente (4) comprende un cuerpo (8) óptico y un armazón (50), para cubrir el cuerpo (8) óptico, que se fabrican de materiales diferentes respectivos; colocándose el armazón (50) para cubrir una superficie (51) lateral del cuerpo (8) óptico, y estando separado de dicha superficie (51) lateral por un hueco (71).

3. Módulo según la reivindicación 2, caracterizado porque la lente (4) es una lente de reflexión interna total, y dicha superficie (51) lateral define una superficie reflectante, conformada para funcionar en modo de reflexión interna total, de dicho cuerpo (8) óptico.

4. Módulo según la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque el cuerpo (8) óptico y el armazón (50) se fabrican de materiales poliméricos respectivos que no tienen ninguna o muy poca compatibilidad, y que co-moldean o sobremoldean para formar el cuerpo (8) óptico y el armazón (50) respectivamente.

5. Módulo según una de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque comprende elementos (65, 66, 67) de retención axiales y circunferenciales para fijar axial y circunferencialmente el cuerpo (8) óptico y el armazón (50) entre sí.

6. Módulo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dichos elementos (25) de soporte tienen extremos (29) longitudinales respectivos insertados y enganchados dentro de alojamientos (7) respectivos en la placa (3).

7. Módulo según la reivindicación 6, caracterizado porque dichos extremos (29) longitudinales se insertan a través de dichos alojamientos (7) y se agarran o sujetan con remaches en la placa (3).

8. Módulo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende una montura (5) sobre la que se monta dicha fuente (2) de luz; descansando axialmente la lente (4) sobre dicha montura (5), y fijándose a la placa (3) mediante los elementos (25) de soporte.

9. Módulo según la reivindicación 8, caracterizado porque dicha montura (5) se fija a la placa (3) mediante un adhesivo que conduce el calor.

10. Módulo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dichos elementos (25) de soporte se forman de una sola pieza con la lente (4).

11. Módulo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dichos elementos (25) de soporte se forman como componentes separados de la lente (4) y se ajustan a dicha lente.

12. Módulo según la reivindicación 11, caracterizado porque dicha estructura (9) de soporte comprende un anillo (30) desde el que se extienden los elementos (25) de soporte; estando alojado dicho anillo (30) en un alojamiento (31) formado en la lente (4), y descansando axialmente sobre un saliente (32) anular del alojamiento (31) para sujetar la lente (4) a la placa (3).

13. Módulo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha lente (4) comprende un disco (33), desde cuyo borde (26) periférico se extienden los elementos (25) de soporte, y está asociada a un reflector (36) definido por un cuerpo hueco con forma de copa, que rodea coaxialmente dicha fuente (2) de luz; sujetándose dicho reflector (36) entre dicho disco (33) y dicha placa (3).

14. Módulo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha lente (4) comprende un rebaje (14) en el que se inserta la fuente (2) de luz; estando definido el rebaje (14) por un reborde (15) que rodea radialmente la fuente de luz y dotado con aberturas (18) de ventilación pasantes radialmente.

15. Módulo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha lente (4) tiene una superficie (23) de entrada enfrentada a dicha fuente (2) de luz, y una superficie (12) de salida; superficie (12) de salida que tiene una cavidad (20) ciega.