ITCN20120008A1 - LED LAMP IN TWO PARTS WITH REVERSIBLE SCREW CONNECTION - Google Patents
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Description
Lampada a LED in due parti con attacco reversibile. Two-part LED lamp with reversible attachment.
DESCRIZIONE DESCRIPTION
La presente invenzione ha per oggetto l'insieme di una lampada a diodi elettroluminescenti, comunemente detti LED, con la propria scheda di regolazione, destinato alla sostituzione di lampade a tecnologia obsoleta, per lo più nei corpi illuminanti esistenti. The present invention relates to the assembly of an electroluminescent diode lamp, commonly called LED, with its own regulation card, intended for the replacement of obsolete technology lamps, mostly in existing lighting bodies.
Sono note lampade a LED che cercano di riprodurre con la propria simmetria assiale la caratteristica di irradiazione delle tradizionali lampade di forma ellissoidica; ad esempio, lampade di aspetto prismatico, sulle cui molteplici tacce piane vengono fissate delle barre rigide munite di LED, come descritto nei brevetti US6573536, JP2004296249 e US2006193139, o delle piastrine recanti alcuni LED, come ad esempio nella domanda di brevetto WO2006/G63212. LED lamps are known which try to reproduce with their own axial symmetry the irradiation characteristic of traditional ellipsoidal lamps; for example, lamps with a prismatic appearance, on whose multiple flat faces rigid bars equipped with LEDs are fixed, as described in patents US6573536, JP2004296249 and US2006193139, or plates bearing some LEDs, such as for example in patent application WO2006 / G63212.
Altre lampade presentano forma cilindrica, come ad esempio quelle descritte nel modello di utilità DE29923899 o nella domanda di brevetto WO0217690, che però non possono sviluppare potenze e flussi luminosi significativi, perché prive di supporto metallico interno per la raccolta e la dissipazione del calore. Other lamps have a cylindrical shape, such as those described in the utility model DE29923899 or in the patent application WO0217690, which however cannot develop significant powers and luminous fluxes, because they lack an internal metal support for the collection and dissipation of heat.
Nella domanda di brevetto IT CN20090004 viene descritta una lampada con una pluralità di LED disposti su un supporto cilindrico in alluminio, il quale permette la dissipazione di calore a fronte di un flusso luminoso, generato da LED di potenza a montaggio superficiale, di livello adeguato a molte applicazioni. In the IT patent application CN20090004 a lamp is described with a plurality of LEDs arranged on a cylindrical aluminum support, which allows the dissipation of heat in the face of a luminous flux, generated by surface-mounted power LEDs, of a level suitable for many applications.
Queste lampade a LED possono essere utilmente impiegate in apparecchi illuminanti di vario tipo, anche se concepiti per lampade tradizionali, tenendo presente che quando condizioni di installazione e ambientali sono particolarmente sfavorevoli il controllo della temperatura dei LED riveste importanza cruciale. These LED lamps can be usefully used in various types of lighting fixtures, even if designed for traditional lamps, bearing in mind that when installation and environmental conditions are particularly unfavorable, controlling the temperature of the LEDs is of crucial importance.
Nella succitata domanda di brevetto IT CN20090004 tale problema veniva affrontato utilizzando come supporto del circuito stampato flessibile su cui sono saldati i LED un tubo metallico, buon conduttore termico come ad esempio in alluminio, e di spessore adeguato per fungere anche da collettore termico e dare beneficio con la propria inerzia termica. In the aforementioned IT patent application CN20090004, this problem was addressed by using a metal tube as a support for the flexible printed circuit on which the LEDs are welded, a good thermal conductor such as aluminum, and of adequate thickness to also act as a thermal collector and give benefit. with its own thermal inertia.
Il problema della limitazione di temperatura di funzionamento dei LED, fattore cruciale per il loro rendimento e la loro affidabilità e durata, viene risolto dagli esperti del settore, laddove possibile, con un'efficace retroazione sulla temperatura da essi raggiunta. The problem of limiting the operating temperature of LEDs, a crucial factor for their performance and their reliability and duration, is solved by experts in the sector, where possible, with effective feedback on the temperature they have reached.
Nella domanda di brevetto IT CN20090004 si prevedeva la misurazione della temperatura tramite un sensore, ma ciò comportava necessità di un cablaggio e connettori ulteriori, suscettibili di complicare installazione ed essere soggetti a guasti e invecchiamento. In the IT patent application CN20090004 it was foreseen the measurement of the temperature through a sensor, but this entailed the need for additional wiring and connectors, which could complicate installation and be subject to failures and aging.
Un’ulteriore limitazione della lampada di cui alla domanda IT CN20090004 consisteva nel unicità dell’attacco a vite, ad esempio E40; si sono poi verificate difficoltà costruttive legate alla realizzazione e alla conseguente robustezza della connessione dell’elettrodo positivo. A further limitation of the lamp referred to in IT application CN20090004 consisted in the uniqueness of the screw connection, for example E40; then there were constructive difficulties related to the construction and consequent robustness of the connection of the positive electrode.
L’unicità dell’attacco a vite à ̈ limitante per l’applicazione principale prevista per questo tipo di lampada, ossia il retrofìt. poiché spesso il diametro del portalampade presente non à ̈ noto e quindi sarebbe vantaggioso per l’installatore poter adattare la lampada sul posto. The uniqueness of the screw connection is limiting for the main application foreseen for this type of lamp, namely the retrofit. as the diameter of the lamp holder is often not known and therefore it would be advantageous for the installer to be able to adapt the lamp on site.
Questo problema viene risolto realizzando il supporto della lampada in due parti, di cui una dedicata a supportare il circuito stampato che reca i LED, e l’altra facente la funzione di interfaccia elettrica e meccanica: ad esempio munita di doppia filettatura, E40 ed E27, o singola filettatura da una parte e attacco a baionetta dall’altra. This problem is solved by realizing the lamp holder in two parts, one of which is dedicated to supporting the printed circuit that bears the LEDs, and the other acting as an electrical and mechanical interface: for example, equipped with a double thread, E40 and E27, or single thread on one side and bayonet coupling on the other.
Ulteriori vantaggi di questa invenzione appariranno dalia seguente descrizione, e vengono rivendicati nelle rivendicazioni che seguono. Further advantages of this invention will appear from the following description, and are claimed in the following claims.
La lampada si compone di due parti: il corpo lampada e la boccola. The lamp consists of two parts: the lamp body and the bushing.
Il corpo lampada si ricava da un cilindro metallico cavo, ad esempio in alluminio, sul quale viene avvolto e fissato un circuito stampato flessibile su cui vengono saldati i diodi elettroluminescenti. The lamp body is obtained from a hollow metal cylinder, for example in aluminum, on which a flexible printed circuit is wound and fixed on which the electroluminescent diodes are welded.
Per fissare il circuito stampato al supporto cilindrico possono bastare alcuni rivetti, ma à ̈ preferibile aggiungere un inserto metallico che agisce sull’ intera lunghezza dei lembi affacciati del circuito stampato; a questo fine, nel cilindro metallico viene praticata un’asola lunga e sottile. A few rivets may be enough to fix the printed circuit to the cylindrical support, but it is preferable to add a metal insert that acts on the entire length of the facing edges of the printed circuit; for this purpose, a long and thin slot is made in the metal cylinder.
Nella successiva saldatura dei LED, che c l’operazione più delicata di fabbricazione della lampada per via della non planarità del circuito flessibile, ci si può avvantaggiare di macchine a controllo numerico, così come nel montaggio del circuito stampato della scheda di regolazione, specie se si impiegano componenti a montaggio superficiale. In the subsequent welding of the LEDs, which is the most delicate manufacturing operation of the lamp due to the non-planarity of the flexible circuit, it is possible to take advantage of numerically controlled machines, as well as in the assembly of the printed circuit of the regulation board, especially when using surface mount components.
La boccola si può ricavare per tornitura di un cilindro cavo di alluminio; ad esempio per creare un doppio attacco a vite à ̈ necessario creare sei diametri differenti, di cui due diametri alle estremità su cui ricavare le due filettature e due gole di scarico per le suddette filettature; vi à ̈ poi una zona centrale che presenta un diametro maggiore, al centro della quale si realizza un anello di battuta con diametro leggermente superiore. The bushing can be obtained by turning a hollow aluminum cylinder; for example to create a double screw connection it is necessary to create six different diameters, of which two diameters at the ends on which to obtain the two threads and two relief grooves for the aforementioned threads; then there is a central area that has a larger diameter, in the center of which a stop ring with a slightly larger diameter is created.
La boccola e le due filettature risultano collegate al polo negativo: l’applicazione in un sistema a bassissima tensione scongiura il pericolo di folgorazione. The bushing and the two threads are connected to the negative pole: application in a very low voltage system avoids the danger of electrocution.
Il polo positivo viene realizzato inserendo una boccola in materiale isolante, ad esempio Teflon, caratterizzata da due diametri per realizzare una battuta di arresto all’inserzione, e munita di foro passante. The positive pole is made by inserting a bushing in insulating material, for example Teflon, characterized by two diameters to make a stop on insertion, and equipped with a through hole.
In tale foro viene inserito un elemento di fissaggio metallico, ad esempio una vite a cannocchiale, che funge da contatto positivo e si avvita su un dispositivo di collegamento meccanico ed elettrico. A metal fastening element, for example a telescope screw, is inserted into this hole, which acts as a positive contact and is screwed onto a mechanical and electrical connection device.
Tale dispositivo presenta due estremità filettate aventi direzioni ortogonali fra loro, e in una forma vantaggiosa può essere realizzato come pezzo stampato, ad esempio un triangolo rettangolo i cui cateti proseguono cilindrici e muniti di filetto, purché presenti sufficiente robustezza nell’angolo retto che esso descrive. This device has two threaded ends having orthogonal directions to each other, and in an advantageous shape it can be made as a molded piece, for example a right-angled triangle whose cathets continue cylindrical and equipped with thread, provided they have sufficient strength in the right angle that it describes.
Una delle estremità di tale dispositivo di collegamento viene inserita nell’apposito foro praticato nel corpo lampada, in corrispondenza dell’elettrodo positivo del circuito stampato. Il dispositivo viene isolato elettricamente dal corpo lampada mediante un inserto in materiale isolante, ad esempio un cilindretto in Teflon con foro passante e due diametri esterni differenti per realizzare una battuta e al tempo stesso una rondella isolante incorporata per il controdado. One of the ends of this connection device is inserted in the special hole made in the lamp body, in correspondence with the positive electrode of the printed circuit. The device is electrically isolated from the lamp body by means of an insulating material insert, for example a Teflon cylinder with a through hole and two different external diameters to create a stop and at the same time a built-in insulating washer for the lock nut.
Il dispositivo viene quindi fissato al corpo lampada ed elettricamente connesso al circuito stampato tramite una rondella e un dado. The device is then fixed to the lamp body and electrically connected to the printed circuit by means of a washer and a nut.
La lampada a LED oggetto della presente invenzione può essere alimentata, comandata e diagnosticata, localmente o a distanza, da circuiti elettronici di tipo conosciuto agli esperti del settore. In una forma particolarmente vantaggiosa, l’affidabilità della lampada viene aumentata evitando l’apposito sensore di temperatura e il relativo cavetto, realizzando la stima della temperatura raggiunta dai LED nella medesima scheda di regolazione a microprocessore che gestisce la lampada e ne regola alimentazione. The LED lamp object of the present invention can be powered, controlled and diagnosed, locally or remotely, by electronic circuits of a type known to those skilled in the art. In a particularly advantageous form, the reliability of the lamp is increased by avoiding the appropriate temperature sensor and the relative cable, making the estimate of the temperature reached by the LEDs in the same microprocessor regulation board that manages the lamp and regulates its power supply. .
Tale stima viene realizzata in base alla deriva della caratteristica di corrente in funzione della temperatura, tipica dei diodi a semiconduttore. This estimate is made on the basis of the drift of the current characteristic as a function of temperature, typical of semiconductor diodes.
La tipica scheda di regolazione va alimentata in corrente contìnua a bassissima tensione, ad esempio tramite un trasformatore abbassatore e raddrizzatore che provvede anche all'isolamento galvanico dalla linea di alimentazione primaria, tipicamente a 230 V in corrente alternata. Questo significa che la scheda di regolazione può anche essere collegata direttamente ad un bus in corrente continua a bassa tensione, ad esempio 12 V, come può rivelarsi vantaggioso in caso di sistemi alimentati da sorgenti fotovoltaiche o appoggiati a batterie tampone. The typical regulation board must be powered in direct current at very low voltage, for example by means of a step-down transformer and rectifier which also provides galvanic isolation from the primary power supply line, typically at 230 V in alternating current. This means that the control board can also be connected directly to a low voltage direct current bus, for example 12 V, as it can be advantageous in the case of systems powered by photovoltaic sources or supported by buffer batteries.
L’invenzione verrà ora spiegata con riferimento ai disegni allegati, che mostrano alcune forme esemplificative di esecuzione di lampade a LED secondo l’invenzione. The invention will now be explained with reference to the attached drawings, which show some exemplary embodiments of LED lamps according to the invention.
Con riferimento non esclusivo all’esemplificazione di cui alla figura 1, il corpo lampada si compone di un supporto cilindrico ( 1 ) su cui à ̈ avvolto un circuito stampato flessibile (2); per procurare vantaggio nella fabbricazione con macchine a controllo numerico, il preciso posizionamento del circuito sul supporto può essere ottenuto con una leggera tornitura, atta a creare una sede con le tolleranze opportune, ad esempio con profondità prossima allo spessore del circuito stampato flessibile. With non-exclusive reference to the example shown in figure 1, the lamp body is made up of a cylindrical support (1) on which a flexible printed circuit is wound (2); to provide advantage in manufacturing with numerical control machines, the precise positioning of the circuit on the support can be obtained with a light turning, in order to create a seat with the appropriate tolerances, for example with a depth close to the thickness of the flexible printed circuit.
I lembi (3) affacciati del circuito stampato vengono vincolati al supporto cilindrico (1) tramite alcuni rivetti ed un inserto (4). The facing edges (3) of the printed circuit are constrained to the cylindrical support (1) by means of some rivets and an insert (4).
Su tale circuito stampato sono montati i LED (5), i quali possono assumere densità e disposizione a piacere, normalmente radiale, fino a 360°. The LEDs (5) are mounted on this printed circuit, which can assume any density and arrangement at will, normally radial, up to 360 °.
La boccola (6) realizza il duplice attacco a vite (7,8), com'à ̈ nell'oggetto dell'invenzione, ed à ̈ unita al corpo lampada tramite un elemento di collegamento (9), che ad un’estremità viene imbullonato sul circuito stampato per realizzare la connessione positiva ( 10), e sulla cui seconda estremità viene avvitata una vite a cannocchiale (11) che realizza il contatto positivo destinato a premere sul fondo del portalampada tipo Edison. The bushing (6) realizes the double screw connection (7,8), as in the object of the invention, and is joined to the lamp body by means of a connection element (9), which at one end it is bolted on the printed circuit to make the positive connection (10), and on the second end of which a telescope screw (11) is screwed which creates the positive contact intended to press on the bottom of the Edison-type lamp holder.
La figura 2 rappresenta una tipica scheda di regolazione (21), che comprende un alimentatore a commutazione (22), che ad esempio si avvale di tecnologia MOSFET per alimentare la lampada con la corrente media prescritta, ed un circuito logico a microprocessore (23), equipaggiato del relativo “firmware†, ed il cui “software†svolge la duplice l<'>unzione di elaborare il valore di corrente da applicare e derivare dagli stessi parametri elettrici di funzionamento e dalla loro evoluzione nel tempo la stima della temperatura più verosimile dei LED (figura 1, itcm 5). Figure 2 represents a typical regulation board (21), which includes a switching power supply (22), which for example uses MOSFET technology to power the lamp with the prescribed average current, and a microprocessor logic circuit (23) , equipped with the relative â € œfirmwareâ €, and whose â € œsoftwareâ € performs the double function of processing the current value to be applied and deriving the temperature estimate from the same electrical operating parameters and their evolution over time more likely than LEDs (figure 1, itcm 5).
In modo vantaggioso, le funzioni svolte da tale “unità intelligente†a microprocessore possono essere estese, anche solo con modifiche “software†, come noto agli specialisti del settore, in particolare includendo funzioni di comunicazione tramite moduli radio opzionali (24). Advantageously, the functions performed by this microprocessor-based â € œintelligent unitâ € can be extended, even only with â € œsoftwareâ € modifications, as known to specialists in the sector, in particular by including communication functions through optional radio modules (24).
Nello schema a blocchi di figura 3 sono rappresentate a titolo esemplificativo le funzioni base dell<'>unità intelligente (30), dove la bassa tensione continua in ingresso (31) viene inviata al MOSFET (34) per essere modulata nell’uscita (35) destinata alla lampada; dalla medesima tensione vengono ottenute tensioni stabilizzate inferiori a mezzo dei regolatori (32) e (36), per alimentare lo stadio pilota (33), il microprocessore (37) e l’eventuale modulo radio (39). In the block diagram of figure 3 the basic functions of the intelligent unit (30) are represented as an example, where the low direct voltage at the input (31) is sent to the MOSFET (34) to be modulated in the output ( 35) intended for the lamp; from the same voltage lower stabilized voltages are obtained by means of the regulators (32) and (36), to power the pilot stage (33), the microprocessor (37) and any radio module (39).
11 collegamento di retroazione (38) viene utilizzato dal microprocessore (37) sìa per la regolazione di corrente che per la stima della temperatura raggiunta dai diodi LED alimentati dall’uscita (35), The feedback connection (38) is used by the microprocessor (37) both for current regulation and for the estimation of the temperature reached by the LED diodes powered by the output (35),
La tipica utilizzazione della lampada oggetto della presente invenzione à ̈ esemplificata nella figura 4, ancorché in maniera non esclusiva: in un apparecchio di illuminazione, il dispositivo di accensione lampada pre-esistente (41 ) viene asportato e sostituito da un alimentatore (42) collegato alla scheda di regolazione (43), la quale a sua volta à ̈ da connettere al portalampada (44). The typical use of the lamp object of the present invention is exemplified in figure 4, albeit in a non-exclusive way: in a lighting fixture, the pre-existing lamp ignition device (41) is removed and replaced by a power supply (42) connected to the regulation board (43), which in turn is to be connected to the lamp holder (44).
11 portalampada viene conservato con facilità grazie alla possibilità di adattare la boccola (45) della lampada al suo diametro, la conservazione dell’ottica (46) del l’apparecchio illuminante, unitamente alla simmetria circolare della lampada (47), permette di non alterare il diagramma di irradiazione risultante nell’apparecchio retrofittato. The lamp holder is easily stored thanks to the possibility of adapting the bush (45) of the lamp to its diameter, the preservation of the optics (46) of the luminaire, together with the circular symmetry of the lamp (47), allows to do not alter the resulting radiation pattern in the retrofitted device.
Nella pratica i dettagli dell’esecuzione potranno variare, senza uscire dal l’ambito del trovato e quindi dal dominio della presente domanda di brevetto. In practice, the details of the execution may vary, without departing from the scope of the invention and therefore from the domain of the present patent application.
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