Módulo de iluminación para luminarias de tipo LED y luminaria correspondiente.

Módulo de iluminación (1) para luminarias (100) de tipo LED y luminaria correspondiente. El módulo de iluminación comprende un circuito integrado

(4), una pluralidad de LEDs (2) montada en el circuito integrado y un disipador de calor apto para disipar el calor generado en el circuito integrado. El circuito integrado (4) y el disipador son una única pieza a modo de lámina de soporte (6) de un material altamente conductor del calor. Además, la pluralidad de LEDs (2) del módulo de iluminación (1) se encuentra en contacto térmico con dicha lámina de soporte (6). La invención también se refiere a una luminaria (100) que incorpora el módulo de iluminación (1).

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201331550.

Solicitante: C. M. SALVI S.L.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: ELIZALDE GIRO, JAVIER.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICAS ELECTRICAS NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR > CIRCUITOS IMPRESOS; ENVOLTURAS O DETALLES DE REALIZACION... > Detalles constructivos comunes a diferentes tipos... > H05K7/20 (Modificaciones para facilitar la refrigeración, ventilación o calefacción)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > ILUMINACION > DISPOSITIVOS O SISTEMAS DE ILUMINACION NO PORTATILES... > F21S2/00 (Sistemas de   dispositivos de iluminación no previstos en los grupos principales F21S 4/00 - F21S 10/00   o F21S 19/00, p. ej. de construcción modular)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICAS ELECTRICAS NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR > CIRCUITOS IMPRESOS; ENVOLTURAS O DETALLES DE REALIZACION... > H05K3/00 (Aparatos o procedimientos para la fabricación de circuitos impresos (producción por vía fotomecánica de superficies texturadas, materiales a este efecto o sus originales, aparellajes especialmente adaptados a este efecto, en general G03F; que implican la fabricación de dispositivos semiconductores H01L))
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICAS ELECTRICAS NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR > CIRCUITOS IMPRESOS; ENVOLTURAS O DETALLES DE REALIZACION... > Circuitos impresos (conjuntos consistentes en una... > H05K1/18 (Circuitos impresos asociados estructuralmente con componentes eléctricos no impresos (H05K 1/16 tiene prioridad))
  • 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 H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS... > H01L33/00 (Dispositivos semiconductores que tienen al menos una barrera de potencial o de superficie especialmente adaptados para la emisión de luz; Procesos o aparatos especialmente adaptados para la fabricación o tratamiento de estos dispositivos o de sus partes constitutivas; Detalles (H01L 51/50  tiene prioridad; dispositivos que consisten en una pluralidad de componentes semiconductores formados en o sobre un sustrato común y que incluyen componentes semiconductores con al menos una barrera de potencial o de superficie, especialmente adaptados para la emisión de luz H01L 27/15; láseres de semiconductor H01S 5/00))
  • F21V7/20
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Módulo de iluminación para luminarias de tipo LED y luminaria correspondiente.

Fragmento de la descripción:

Módulo de iluminación para luminarias de tipo LED y luminaria correspondiente.

Campo de la invención La invención se sitúa en el sector de la iluminación, más en concreto en el sector de la iluminación de elevada potencia, como por ejemplo, la iluminación exterior.

En particular, la invención se refiere a un módulo de iluminación para luminarias de tipo LED que comprende un circuito integrado, una pluralidad de LEDs montada en el circuito integrado y un disipador de calor apto para disipar el calor generado en el circuito integrado.

Asimismo, la invención se refiere a una luminaria que incorpora dicho módulo de iluminación.

Estado de la técnica

Durante los últimos años, en la tecnología de iluminación exterior se han ido imponiendo las luminarias equipadas con diodos emisores de luz, más conocidos en la técnica por su acrónimo inglés LED (Light Emitting Diode) . La ventaja de la iluminación LED radica en alta eficiencia energética, en comparación con los sistemas tradicionales de iluminación, unida a su elevada durabilidad.

En este tipo de luminarias exteriores, por ejemplo, luminarias urbanas o luminarias no urbanas de alta potencia, el número de LEDs utilizado puede ser elevado. A pesar de que la eficiencia energética es mayor y el consumo menor que el de las luminarias tradicionales, también aparecen problemas asociados al calor generado por los LEDs.

Para resolver este problema, es habitual prever un disipador de calor adyacente a la cara del circuito integrado opuesta a la que soporta los LEDs. Los disipadores suelen ser piezas de material conductor provistas de una pluralidad de aletas que están unidas al circuito integrado a través de una pasta o manta térmica que facilita la transmisión de calor desde el circuito hacia el disipador.

El documento US 2009/0262533 A1 divulga un ejemplo de disipador para este tipo de luminarias de alta potencia. En esta luminaria, el disipador consiste en una pluralidad de aletas verticales que sobresalen de la cara del circuito impreso opuesta a la cara sobre la que están previstos los LEDs. Esta solución es complicada, cara y muy voluminosa.

Otro problema habitual en las luminarias del estado de la técnica que disponen de las citadas aletas consiste en que normalmente el módulo de LEDs es único, de manera que el mantenimiento de la luminaria es complicado.

Sumario de la invención La invención tiene como finalidad proporcionar un módulo de iluminación para luminarias de tipo LED del tipo indicado al principio, que sea más compacto que los del estado de la técnica y que además facilite las tareas de mantenimiento de la luminaria. Además, el módulo debe utilizar menos material y menos componentes, siendo el montaje y fabricación más fáciles y logrando que el sistema sea más fiable.

Esta finalidad se consigue mediante un módulo de iluminación para luminarias de tipo LED del tipo indicado al principio, caracterizado porque el circuito integrado y el disipador son una única pieza a modo de lámina de soporte de un material altamente conductor del calor y porque dicha pluralidad de LEDs se encuentra en contacto térmico con dicha lámina de soporte.

Gracias al material altamente conductor la transmisión del calor de los LEDs al conjunto circuito integrado/disipador en forma de lámina de soporte es directa. Es decir que no hay tantas pérdidas porque siendo una única lámina de soporte ya no hay interfaz entre el circuito y el disipador que provoque una resistencia térmica tal que dificulte la evacuación de calor. Por otra parte, esto simplifica el módulo, ya que la lámina de soporte realiza tanto la función de alimentación eléctrica, normalmente asumida por el circuito, y la función de disipación, normalmente asumida por el disipador. Evidentemente esto colabora también a la mejora de la fiabilidad ya que se reduce el número de componentes necesarios y se prescinde de operaciones de montaje en las que se pueden producir errores que provoquen incrementos en la resistencia térmica entre interfaces. Entre los materiales altamente conductores del calor es preferente utilizar materiales metálicos tales como aluminio, cobre, o no metálicos como la cerámica u otros.

La forma de lámina de soporte también logra que a pesar de no disponer de las aletas se consiga una importante superficie radiante y de intercambio de calor por convección, lo cual permite amortiguar la falta de aletas.

Además, la invención abarca una serie de características preferentes que son objeto de las reivindicaciones dependientes y cuya utilidad se pondrá de relieve más adelante en la descripción detallada de una forma de realización de la invención.

Otro de los problemas asociados a las luminarias de tipo LED consiste en el difusor que las recubre que dificulta el intercambio de calor con el ambiente. En el estado de la técnica las luminarias, por el lado que emiten la luz están protegidas de forma estanca con una tapa de policarbonato (PC) , polimetacrilato (PMMA) , vidrio o similar, conocida en la técnica como difusor. El difusor protege la luminaria y permite modificar el patrón de luz emitido.

Este revestimiento protege toda la cara sobre a que están previstos los LEDs de tal forma que dificulta la evacuación de calor por radiación y convección y por consiguiente dificulta la refrigeración de la luminaria. Por ello, opcionalmente, para mejorar la refrigeración de la luminaria, la invención prevé incrementar todavía más la superficie de intercambio de calor con el ambiente. Así, preferentemente el módulo de iluminación también comprende una pluralidad de difusores, recubriendo cada difusor de dicha pluralidad de difusores grupos de LEDs formados por uno o varios de dichos LEDs de tal manera que la cara de dicha lámina de soporte sobre la que están montados los LEDs está parcialmente expuesta al ambiente. Con ello, se logra que parte de la lámina de soporte de material altamente conductor, por la cara sobre la que están previstos los LEDs, quede expuesta al ambiente, en lugar de quedar recubierta por el difusor. Esto incrementa todavía más la superficie radiante especialmente a través de la superficie del circuito integrado expuesta al ambiente.

Otro objetivo de la invención consiste en proporcionar un módulo que mejore la estanqueidad de la luminaria. Para ello, en una forma de realización especialmente preferente cada LED está recubierto por un difusor individual quedando la zona de dicha lámina de soporte alrededor de dicho difusor en contacto con el ambiente.

Por otra parte, en el estado de la técnica los LEDs se suelen recubrir con una lente para mejorar sus prestaciones lumínicas. Así, con el objetivo de simplificar todavía más el módulo según la invención en una forma de realización, cada LED presenta una lente que lo recubre y dicha lente y dicho difusor son una única pieza, estando dicha única pieza de tipo lente/difusor unida a dicha lámina de soporte a través de medios de unión sellantes.

Esta característica, tiene como efecto que la superficie radiante de la lámina de soporte sea lo más grande posible, ya que únicamente está cubierta en la zona que rodea cada LED, mientras que el resto de la cara de soporte de los LEDs está libre. Los medios de unión sellantes, tales como adhesivos en base epoxi o similares, permiten que los LEDs queden encapsulados de forma estanca.

Está configuración también maximiza la superficie de intercambio de calor por convección con respecto a las luminarias con difusor convencional, ya que como se ha explicado, la cantidad de lámina de soporte de los LEDs que se expone al ambiente, se maximiza, pero además cada una de las piezas de tipo lente/difusor tienen una superficie que intercambia calor...

 


Reivindicaciones:

1. Módulo de iluminación (1) para luminarias (100) de tipo LED que comprende un circuito integrado (4) , una pluralidad de LEDs (2) montada en dicho circuito integrado y un disipador de calor apto para disipar el calor generado en dicho circuito integrado, caracterizado porque dicho circuito integrado (4) y dicho disipador son una única pieza a modo de lámina de soporte (6) de un material altamente conductor del calor y porque dicha pluralidad de LEDs (2) se encuentra en contacto térmico con dicha lámina de soporte (6) .

2. Módulo de iluminación (1) según la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende una pluralidad de difusores (8) , recubriendo cada difusor (8) de dicha pluralidad de difusores (8) grupos de LEDs (2) formados por uno o varios de dichos LEDs (2) de tal manera que la cara de dicha lámina de soporte (6) sobre la que están montados dichos LEDs (2) está parcialmente descubierta.

3. Módulo de iluminación (1) según la reivindicación 2, caracterizado porque cada LED (2) está recubierto por un difusor (8) individual quedando la zona de dicha lámina de soporte (6) alrededor de dicho difusor (8) en contacto con el ambiente.

4. Módulo de iluminación (1) según la reivindicación 3, caracterizado porque cada LED (2) presenta una lente (12) que lo recubre y porque dicha lente (12) y dicho difusor (8) son una única pieza, estando dicha única pieza unida a dicha lámina de soporte (6) a través de medios de unión sellantes.

5. Módulo de iluminación (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque dicha lámina de soporte (6) comprende una pluralidad de ranuras (10) pasantes de separación entre dichos LEDs (2) .

6. Módulo de iluminación (1) según la reivindicación 5, caracterizado porque cada una de las ranuras (10) está prevista de forma que cada LED (2) de dicha pluralidad de LEDs (2) está separado de cada uno de los LEDs (2) adyacentes a través de una ranura (10) , de manera que dicha ranura (10) interrumpe la transmisión directa de calor por conducción entre dichos LEDs (2) adyacentes.

7. Módulo de iluminación (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque dicha lámina de soporte (6) está revestida de una pintura con partículas de un material metálico altamente conductor del calor.

8. Módulo de iluminación (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque comprende unos medios de conexión (16) rápida, siendo dichos medios de conexión (16) estancos humedad.

9. Luminaria de tipo LED, caracterizada porque comprende por lo menos un módulo de iluminación (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.

10. Luminaria de tipo LED, caracterizada porque comprende una carcasa (102) y porque dicha luminaria (100) está exenta de un difusor montado de forma estanca directamente sobre dicha carcasa (102) .