Disipador térmico, lámpara y método para fabricar un disipador térmico.

Disipador térmico para enfriar al menos un elemento (10; 26) luminoso,

comprendiendo el disipador térmico:

- al menos un diodo emisor de luz (LED);

- una parte (2; 20) interna térmicamente conductora adecuada para albergar el al menos un elemento (10;26) luminoso;

- una parte (3; 22) externa térmicamente conductora que rodea la parte interna en al menos un plano;

caracterizado porque el al menos un elemento (10; 26) luminoso está protegido galvánicamente de la parte(2; 20) interna térmicamente conductora y porque la parte (22) externa tiene una estructura cilíndrica con undiámetro variable y la parte (20) interna puede encajar dentro de la parte (22) externa.

Disipador térmico, lámpara y método para fabricar un disipador térmico.

La invención se refiere a un disipador térmico para enfriar un elemento luminoso, comprendiendo el disipador térmico:

- al menos un diodo emisor de luz (LED)

- una parte interna térmicamente conductora adecuada para albergar el al menos un elemento luminoso;

- una parte externa térmicamente conductora que rodea la parte interna en al menos un plano.

El enfriamiento de este tipo es particularmente relevante si la vida del elemento luminoso depende de la temperatura durante el uso. La vida se acorta a una temperatura de funcionamiento más alta. Un ejemplo de un elemento luminoso en el que puede encontrarse una relación de este tipo es un diodo emisor de luz (LED) que tiene una luminiscencia alta, por ejemplo un denominado LED de potencia.

La solicitud de modelo de utilidad alemana DE 202004004570 describe medios de iluminación para un dispositivo de iluminación con un alojamiento en el que se alberga al menos un LED. Para disipar el calor, el LED se sitúa en una sección de enfriamiento que está conectada al alojamiento. En una realización la sección de enfriamiento es en forma de clavija de enfriamiento. El calor se conduce por medio de la clavija de enfriamiento al alojamiento y se emite al entorno. Cuando se usan LED de potencia, que pueden funcionar a una tensión tal como la suministrada por una red de electricidad, por ejemplo 230 V, en lugar de LED “normales”, que funcionan a una tensión de aproximadamente 12 V, no se garantiza el aislamiento eléctrico del alojamiento. Durante el uso, tocar los medios de iluminación puede conducir a descargas eléctricas, algo que no es deseable.

La solicitud de patente japonesa JP 2001243809 describe una lámpara eléctrica que está dotada de una sección que está equipada para la emisión de calor que se genera por varios LED. Los LED están montados en una placa, de modo que hacen una buena conexión térmica con la misma, placa que está conectada a su vez a la sección de emisión de calor de la lámpara. El calor generado se conduce por la buena conducción térmica de la placa a la sección de emisión de calor y a continuación se emite al entorno por radiación. Aunque un dispositivo de esta clase ayuda a la evacuación del calor, en determinadas circunstancias puede ser todavía inadecuado.

La solicitud de patente europea 0 114 107 describe una luminaria para su uso en un entorno rebajado que incluye un receptáculo con un extremo abierto, emisor de luz y un extremo sustancialmente cerrado. El extremo sustancialmente cerrado está dotado de una pluralidad de aberturas de ventilación para permitir el escape de calor en exceso.

La patente estadounidense 5.857.767 describe un sistema de gestión térmica para disposiciones de LED. En particular, la patente describe un método para fabricar un conjunto de LED. El proceso de fabricación comprende la etapa de serigrafiar un revestimiento eléctricamente aislante sobre un disipador térmico eléctrica y térmicamente conductor, e imprimir trazas de circuito para establecer trayectos eléctricamente conductores a partir de LED de interconexión eléctrica. A continuación, los LED se fijan de manera adhesiva a los extremos de las trazas de circuito con un adhesivo eléctricamente conductor.

El documento DE 20 2004 004 570 U a conocer las características del preámbulo de la reivindicación 1.

La invención pretende conseguir una evacuación de calor más eficaz, donde el uso de tensiones de red típicas tales como de 230 V no pueda provocar descargas eléctricas al usuario. Para conseguir esta finalidad, el disipador térmico según la invención está caracterizado porque el al menos un elemento luminoso está protegido galvánicamente de la parte interna térmicamente conductora. Protegiendo galvánicamente el al menos un elemento luminoso de la parte térmicamente conductora, se minimiza la conducción eléctrica a la parte externa.

En una realización al menos una de la parte interna y la parte externa está hecha de aluminio anodizado. Este material no sólo tiene un bajo coeficiente de conducción eléctrica, sino que también tiene un coeficiente adecuado de conducción térmica y además es relativamente fácil de mecanizar.

El disipador térmico tiene preferiblemente medios de sujeción para su sujeción a un casquillo de lámpara y/o un globo de lámpara.

En una realización, la parte externa tiene una estructura cilíndrica con un diámetro variable y la parte interna puede encajar dentro de la parte externa. Eligiendo materiales adecuados para la parte interna y la parte externa puede producirse una unión con una buena conexión térmica, mientras ambas partes están desconectadas galvánicamente.

En una realización, la parte interna comprende un disco con al menos una estructura en forma de depresión concéntrica. La estructura en forma de depresión concéntrica proporciona un aumento en el área superficial de radiación de la parte interna, como resultado de lo cual puede emitirse más calor en uso.

En una realización la parte externa está dotada de al menos un orificio. Por medio del al menos un orificio, puede crearse un flujo de calor, debido a la diferencia de calor entre la parte interna en un lado y el aire circundante en el otro lado, que produce emisión de calor adicional.

En otra realización, el disipador térmico comprende además al menos un enlace puente térmicamente conductor, que une la parte interna y la parte externa entre sí de tal manera que existe al menos una abertura entre la parte interna y la parte externa. Debido a la diferencia de calor entre el disipador térmico en un lado y el aire circundante en el otro lado, se crea una corriente de convección en la al menos una abertura del disipador térmico, que produce una emisión de calor adicional.

En una realización adicional de la misma, la parte interna es un disco sustancialmente circular y la parte externa un anillo que rodea la parte interna. Debido a su forma simétrica esta realización contribuye a equilibrar la evacuación de calor. Además, esta forma es sumamente adecuada para la conexión a casquillos de lámparas convencionales.

En una realización adicional, al menos una de una periferia externa de la parte interna y una periferia interna de la parte externa tiene un patrón superficial ondulado. Debido a la presencia de un patrón de este tipo se amplía la superficie de contacto entre el disipador térmico y el aire presente en la abertura, como resultado de lo cual es posible una emisión de calor mayor a la corriente de convección.

La parte interna, la parte externa y el al menos un elemento puente consisten preferiblemente en una pieza. Esto impide variaciones no deseadas en el gradiente térmico en los límites entre diferentes partes y permite la fabricación simple, por ejemplo con la ayuda de extrusión.

Para favorecer la evacuación de calor por conducción desde la parte interna hasta la parte externa, la parte interna puede dotarse de medios para favorecer la conducción térmica, por ejemplo los denominados “tubos de calor”.

En una realización, el elemento puente está hecho de aluminio anodizado. Este material tiene un coeficiente adecuado de conducción térmica, un bajo coeficiente de conducción eléctrica y también es relativamente fácil de mecanizar.

La invención se refiere además a una lámpara que, además de un disipador térmico según una de las realizaciones, comprende un casquillo de lámpara para colocar la lámpara y conectar la lámpara a una fuente eléctrica y al menos un elemento luminoso con un lado de emisión de luz y un lado de sujeción, estando unido el lado de sujeción del al menos un elemento luminoso a la parte interna del disipador térmico.

En una realización, el al menos un elemento luminoso es un diodo emisor de luz (LED) . Los denominados LED de potencia, o lo que es lo mismo LED con una potencia alta, normalmente de desde 1 - 5 vatios, son particularmente adecuados para realizaciones de la invención.

En una realización del presente documento el lado de sujeción del al menos un elemento luminoso está unido a la parte interna del disipador térmico por medio de una capa de cerámica. La capa de cerámica proporciona una mejora en el apantallamiento galvánico. La capa de cerámica tiene preferiblemente un grosor de desde 100 - 500 !m. Los materiales cerámicos adecuados incluyen óxido de aluminio y nitruro de aluminio.

La lámpara tiene preferiblemente un cuerpo protector transparente que protege el al menos un elemento luminoso en el lado de emisión de luz del elemento luminoso. Un cuerpo protector de este tipo no sólo... [Seguir leyendo]

1. Disipador térmico para enfriar al menos un elemento (10; 26) luminoso, comprendiendo el disipador térmico:

- al menos un diodo emisor de luz (LED) ;

- una parte (2; 20) interna térmicamente conductora adecuada para albergar el al menos un elemento (10; 26) luminoso;

- una parte (3; 22) externa térmicamente conductora que rodea la parte interna en al menos un plano;

caracterizado porque el al menos un elemento (10; 26) luminoso está protegido galvánicamente de la parte (2; 20) interna térmicamente conductora y porque la parte (22) externa tiene una estructura cilíndrica con un diámetro variable y la parte (20) interna puede encajar dentro de la parte (22) externa.

2. Disipador térmico según la reivindicación 1, caracterizado porque al menos una de la parte (2; 20) interna y la parte (3; 22) externa está hecha de aluminio anodizado.

3. Disipador térmico según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la parte (2; 20) interna comprende medios (17) de sujeción para su sujeción a un casquillo (11) de lámpara.

4. Disipador térmico según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la parte (2; 20) interna comprende segundos medios (16) de sujeción para su sujeción desmontable a un globo (15) de lámpara.

5. Disipador térmico según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la parte

(20) interna comprende un disco con al menos una estructura (24) en forma de depresión concéntrica.

6. Disipador (1) térmico según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la parte

(22) externa está dotada de al menos un orificio (29) .

7. Disipador térmico según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la parte interna y la parte externa forman una conexión térmica mientras están desconectadas galvánicamente.

8. Disipador térmico según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, estando el disipador térmico caracterizado porque comprende además una capa de cerámica térmicamente conductora para proteger galvánicamente el al menos un LED de la parte interna.

9. Disipador térmico según la reivindicación 8, caracterizado porque la capa de cerámica comprende al menos uno de óxido de aluminio, Al2O3, y nitruro de aluminio, AlN.

10. Disipador térmico según la reivindicación 8 ó 9, caracterizado porque la capa de cerámica tiene un grosor de desd.

100. 500 !m.

11. Lámpara que comprende:

- un casquillo (11) de lámpara para colocar la lámpara y conectar la lámpara a una fuente eléctrica;

- al menos un elemento (10; 26) luminoso con un lado de emisión de luz y un lado de sujeción; y

- un disipador (1) térmico según una de las reivindicaciones anteriores, estando conectado el lado de sujeción del al menos un elemento (10; 26) luminoso a la parte (2; 20) interna del disipador (1) térmico.

12. Lámpara según la reivindicación 11, caracterizada porque el lado de sujeción del al menos un elemento luminoso está unido a la parte (2; 20) interna del disipador (1) térmico por medio de una capa (25) de cerámica térmicamente conductora.

13. Lámpara según la reivindicación 12, caracterizada porque la capa (25) cerámica térmicamente conductora tiene un grosor de desd.

100. 500 !m.

14. Lámpara según la reivindicación 12 ó 13, caracterizada porque la capa (25) cerámica térmicamente conductora comprende al menos un material cerámico del grupo de óxido de aluminio y nitruro de aluminio.

15. Lámpara según una de las reivindicacione.

11. 14, estando la lámpara caracterizada porque comprende además un cuerpo protector transparente que protege el al menos un elemento (10; 26) luminoso en el lado de emisión de luz del elemento (10; 26) luminoso.

16. Lámpara según una de las reivindicacione.

11. 15, estando la lámpara caracterizada porque comprende además un globo (15) de lámpara situado en el lado de emisión de luz del al menos un elemento (10; 26) luminoso.