BR102016002264A2

BR102016002264A2 - MODULAR TILTING LUMINAIRE WITH CONVECTION COOLING

Info

Publication number: BR102016002264A2
Application number: BR102016002264-9A
Authority: BR
Inventors: Honaiser Rostirolla Daniel
Original assignee: Honaiser Rostirolla Daniel
Priority date: 2016-02-01
Filing date: 2016-02-01
Publication date: 2017-08-08

Abstract

resumo luminária modular inclinável com refrigeração por convecção a presente invenção pertence ao setor tecnológico de equipamentos elétricos e refere-se, mais especificamente, a uma luminária modular inclinável com refrigeração por convecção para aplicação em porte horizontal, vertical ou em disposição angular. para otimizar a dissipação de calor em diodos emissores de luz (led) serão acoplados módulos individuais na luminária, aumentando a durabilidade do led. a luminária modular pode ser utilizada amplamente em áreas internas e externas, e permite um ajuste angular que possibilita a variação do posicionamento da luminária conforme desejado pelo usuário. os módulos são intercambiáveis, refrigerados por convecção, e apresentam proteção contra o acúmulo de resíduos na parte superior do equipamento. cada módulo de led é composto de dissipador térmico, placa led e lente, dispostos de forma independente para facilitar a manutenção. em relação a refrigeração por convecção, a mesma ocorre devido à disposição dos módulos espaçadamente de forma que o ar frio possa convergir da parte inferior do equipamento, passando pelos dissipadores térmicos, proporcionando maior refrigeração e eficiência, garantindo uma maior vida útil do produto. 1/1Abstract Conventional cooling tiltable luminaire The present invention belongs to the electrical equipment technology sector and more specifically relates to a convection-cooled tiltable luminaire for horizontal, vertical or angled array application. In order to optimize heat dissipation in LEDs, individual modules will be coupled to the luminaire, increasing the durability of the LED. The modular luminaire can be widely used indoors and outdoors, and allows for an angular adjustment that allows for varying luminaire positioning as desired by the user. The modules are interchangeable, convection cooled, and feature protection against debris build-up on the top of the equipment. Each led module consists of heat sink, led plate and lens, arranged independently for easy maintenance. Regarding convection cooling, it is due to the arrangement of the modules spaced so that the cold air can converge from the bottom of the equipment, passing through the heat sinks, providing greater cooling and efficiency, ensuring a longer product life. 1/1

Description

LUMINÁRIA MODULAR INCLINÁVEL COM REFRIGERAÇÃO PORTILT MODULAR LIGHT WITH COOLING BY

CONVECÇÃOCONVECTION

Setor tecnológico da invenção [01] De uma maneira geral a presente invenção pertence ao setor tecnológico de equipamentos elétricos e se refere, mais especificamente, a uma luminária modular inclinável com refrigeração por convecção para aplicação em porte horizontal, vertical ou em ângulo.Technological Sector of the Invention [01] Generally the present invention pertains to the electrical equipment technological sector and relates more specifically to a modular tiltable convection cooled luminaire for horizontal, vertical or angled application.

Estado da técnica conhecido [02] Atualmente a tecnologia de diodo emissor de luz, o chamado LED (Light Emitting Diodé), vem substituindo em larga escala as lâmpadas tradicionais em diversas áreas, até mesmo na indústria automobilística. O LED consiste em um diodo semicondutor que emite luz visível quando submetido a energia elétrica, em um processo denominado eletroluminescência. Primeiramente o LED foi desenvolvido apenas na cor vermelha, servindo geralmente como luzes indicadoras em dispositivos/sinalização e com o passar do tempo e o avanço nas pesquisas foi possível o desenvolvimento do LED branco.State of the art [02] Currently, light-emitting diode (LED) technology has largely replaced traditional light bulbs in many areas, even in the auto industry. The LED consists of a semiconductor diode that emits visible light when subjected to electrical energy, in a process called electroluminescence. Firstly the LED was developed only in red color, generally serving as indicator lights in devices / signaling and over time and the advancement in research was possible the development of white LED.

[03] Um dos maiores fatores que popularizaram o LED consiste na economia gerada por ele. Devido ao seu alto rendimento e baixo consumo, o LED representa um conceito ecológico de sustentabilidade uma vez que possui características tais como uma longa vida útil, menor necessidade de manutenção comparando-se com lâmpadas comuns, alta eficiência energética, dimerização sem variação de cores, boa resistência a vibrações e impactos, não apresenta materiais pesados como mercúrio em sua composição, o que facilita o descarte por não contaminar o meio ambiente, etc.[03] One of the biggest factors that popularized LED is the economy generated by it. Due to its high performance and low consumption, LED represents an eco-friendly concept of sustainability as it has features such as long service life, lower maintenance need compared to ordinary light bulbs, high energy efficiency, dimming without color variation, Good resistance to vibration and impact, does not have heavy materials such as mercury in its composition, which facilitates the disposal for not contaminating the environment, etc.

[04] A alta eficiência energética do diodo representa uma conversão de mais de 80% da energia em radiação emitida em forma de luz. Apesar disso, uma análise de viabilidade econômica deve ser realizada para averiguar se realmente é vantajosa a troca do sistema de iluminação comum pelo sistema de LEDs, isto porque o alto custo do LED ainda representa uma barreira na sua comercialização em alguns casos.[04] The high energy efficiency of the diode represents a conversion of more than 80% of the energy into light emitted radiation. Nevertheless, an economic feasibility analysis should be performed to see if it is really advantageous to exchange the common lighting system for the LED system, because the high cost of the LED still represents a barrier in its commercialization in some cases.

[05] O funcionamento do LED ocorre a partir da excitação eletrônica provocada pela passagem de uma corrente elétrica através do chip semicondutor de dimensões extremamente reduzidas. O chip representa o componente mais importante de um LED e é necessário um gerenciamento adequado do calor emitido por ele para se garantir um bom funcionamento do mesmo.[05] The operation of the LED occurs from the electronic excitation caused by the passage of an electric current through the extremely small semiconductor chip. The chip represents the most important component of an LED and proper management of the heat emitted by it is necessary to ensure its proper functioning.

[06] A utilização de dissipadores de calor é, então, essencial para controlar esta potência dissipada pelo LED, permitindo que o calor gerado seja dissipado adequadamente ao ambiente, sem transmissão de calor e consequentemente proporcionando uma vida útil elevada. Algumas maneiras de controlar a dissipação de calor podem ser observadas como com os encapsulamentos de tecnologias observados nos LEDs LUXEON®, na qual um contato térmico dedicado transfere o calor do chip para o ambiente.[06] The use of heat sinks is therefore essential to control this power dissipated by the LED, allowing the generated heat to be properly dissipated to the environment without heat transmission and thus providing a long service life. Some ways to control heat dissipation can be observed as with the technology packages observed in LUXEON® LEDs, where a dedicated thermal contact transfers heat from the chip to the environment.

[07] Assim como a luminária objeto do presente relatório descritivo, inúmeros avanços no sentido de desenvolver sistemas de iluminação mais eficientes e sustentáveis, vêm proporcionando o crescimento do mercado de luminárias que utilizam a tecnologia LED. Existem diversas alternativas que representam o estado atual da técnica, entre essas estão alguns inventos que são descritos em documentos de patentes de invenção como no caso da patente brasileira n2 PI 0715880-1 - “Luminária para prover iluminação geral, módulo luminoso para uso em uma luminária de iluminação gerai’, na qual é apresentada uma luminária para iluminação geral composta de um ou mais módulos luminosos ajustáveis através de uma estrutura de acoplamento que provê um ou mais mecanismos de ajuste. Cada módulo compreende um ou mais elementos emissores de luz, e opcionalmente um dissipador de calor.[07] As well as the luminaire object of this descriptive report, numerous advances towards developing more efficient and sustainable lighting systems have led to the growth of the luminaire market using LED technology. There are several alternatives that represent the current state of the art, among which are some inventions which are described in patent documents such as in the case of Brazilian patent no. PI 0715880-1 - “Luminaire to provide general illumination, luminous module for use in a A general lighting luminaire in which a general lighting luminaire comprising one or more light modules adjustable through a coupling structure providing one or more adjustment mechanisms is provided. Each module comprises one or more light emitting elements, and optionally a heat sink.

[08] Já o modelo de utilidade n2 MU 8200124-3 - "Disposição construtiva aplicada em luminária” apresenta uma solução, porém aplicada em luminária de embutir com lâmpada halógena, constituída de uma câmara na qual a lâmpada é fixada, contando ainda com um conjunto de difusores de calor adequadamente distribuídos pela carcaça externa da luminária, garantindo a dissipação necessária para manter a segurança dos componentes elétricos.[08] Utility model no. MU 8200124-3 - "Constructive arrangement applied to luminaire" presents a solution, but applied to a recessed luminaire with halogen lamp, consisting of a chamber in which the lamp is fixed, with a A set of heat diffusers adequately distributed throughout the luminaire's outer casing, ensuring the necessary dissipation to maintain the safety of the electrical components.

[09] No artigo de Μ. M. Amoroso e outros, do 12 Simpósio de Integração Científica e Tecnológica do Sul Catarinense (SICT-Sul), denominado “Projeto e desenvolvimento de luminária LED eficiente e flexfvef’ é realizado o estudo e desenvolvimento de uma luminária LED eficiente e flexível para uso em iluminação pública, construída de modo modular para adequar-se a diversas aplicações, e a dissipação de calor será por convecção, visto que os dissipadores de calor são mais eficientes quando a temperatura ambiente é baixa.[09] In the article by Μ. M. Amoroso et al., From the 12th Symposium on Scientific and Technological Integration of Southern Santa Catarina (SICT-Sul), entitled 'Design and development of efficient and flexfvef LED luminaire', the study and development of an efficient and flexible LED luminaire for use is carried out. in street lighting, modularly constructed to suit a variety of applications, and heat dissipation will be by convection, as heat sinks are most efficient when the ambient temperature is low.

[010] Em outro pedido de patente brasileiro ne BR 10 2013 016568-9 -“Luminária com controle de temperatura e dissipação de calor”, uma luminária de LED para ambientes externos e com controle e dissipação de calor é descrita. Possui uma geometria voltada à otimização da troca térmica com o ambiente externo e, ainda, compreende um sistema de controle da corrente de entrada nos LED e da temperatura no interior da luminária. O dissipador de calor é dotado de uma pluralidade de aletas dispostas paralelamente no sentido da ventilação forçada de ar e possui ainda, um duto de ventilação de geometria que permita o fluxo cíclico de ar no interior da luminária.[010] In another Brazilian patent application no BR 10 2013 016568-9 - “Temperature controlled and heat dissipating luminaire”, an outdoor LED controlled and heat dissipating luminaire is described. It has a geometry aimed at optimizing the thermal exchange with the external environment and also comprises a control system of the input current in the LED and the temperature inside the luminaire. The heatsink is provided with a plurality of fins arranged in parallel direction of forced air ventilation and also has a geometry ventilation duct that allows cyclic air flow inside the luminaire.

[011] Algumas patentes de invenção internacionais relacionam-se com tema aqui proposto referente à luminárias de LED, como por exemplo, no documento da patente americana ns US 2015276201 - “Light-emitting diode light fixture with channel-type heat dissipation systerrf em que é descrito um dispositivo elétrico de LED composto por um sistema de dissipação de calor através de um canal de ventilação. Outra alternativa também pode ser observada na patente americana nQ US 9080760 - “Light fixture assemblf, em que um conjunto de diodos emissores de luz são interligados a uma fonte de energia elétrica através de circuito controlado. O conjunto é montado em uma estrutura de cobertura de um material condutor do calor, o que facilita a dissipação do calor gerado pelo conjunto de iluminação para o ambiente.[011] Some international patents relate to the subject matter proposed here regarding LED luminaires, for example, in US Patent Document No. 2015276201 - "Light-emitting diode light fixture with channel-type heat dissipation systerrf". An LED fixture comprising a heat dissipation system through a ventilation channel is described. Another alternative can also be seen in US Patent No. 9080760 - Light fixture assembl, wherein a set of light-emitting diodes are interconnected to a power source via a controlled circuit. The assembly is mounted on a cover structure of a heat conductive material, which facilitates the dissipation of heat generated by the lighting assembly to the environment.

[012] Com isso, a partir de todos os inconvenientes existentes em luminárias atualmente utilizadas, descritas acima no estado da técnica, é visível a existência de uma lacuna na criação de uma luminária constituída de módulos individuais intercambíáveis com refrigeração por convecção de modo a facilitar a dissipação do calor e aumentar a durabilidade do LED, resultando em uma aplicação abrangente tanto para áreas internas como áreas externas, principalmente devido a possibilidade de ajuste do ângulo da maneira mais adequada conforme o sistema de iluminação.Thus, from all the drawbacks of currently used luminaires described above in the prior art, a gap in the creation of a luminaire made up of individual interchangeable convection-cooled modules is apparent to facilitate heat dissipation and increased LED durability, resulting in a comprehensive application for both indoor and outdoor areas, mainly due to the ability to adjust the angle to suit the lighting system.

Novidades e objetivos da invenção [013] Com o objetivo de sanar as falhas do estado atual da técnica destacadas a cima, a presente patente de invenção visa propor uma solução para o problema principal de dissipação de calor em diodos emissores de luz através do acoplamento de módulos individuais em uma luminária, facilitando a dissipação do calor e aumentando a durabilidade do LED. A luminária modular poderá ser utilizada amplamente em grandes áreas, tanto internas como externas, e além disso, possuirá um mecanismo de ajuste de ângulo para adequar a posição da luminária conforme necessário.Novelties and Objectives of the Invention In order to remedy the shortcomings of the present state of the art highlighted above, the present invention aims to propose a solution to the main problem of heat dissipation in light-emitting diodes by the coupling of individual modules in a luminaire, facilitating heat dissipation and increasing LED durability. The modular luminaire can be used widely in large areas, both indoors and outdoors, and will have an angle adjustment mechanism to adjust the position of the luminaire as needed.

[014] Em relação aos módulos que compõem o invento, esses são intercambiáveis e possuem refrigeração por convecção, além de proteção contra o acúmulo de resíduos na parte superior do equipamento. É utilizado um sistema de luva para a fixação da luminária em braços ou postes. Cada módulo de LED é composto de dissipador térmico, placa LED e lente, dispostos independentemente no gabinete da luminária, o que facilita a manutenção. A variação angular aplicada a luminária é efetuada através do ajuste de ângulo que permite a variação do posicionamento da luminária.Regarding the modules that make up the invention, they are interchangeable and have convection cooling, as well as protection against the accumulation of debris on the top of the equipment. A glove system is used for fixing the luminaire to arms or posts. Each LED module consists of a heatsink, LED plate and lens, arranged independently in the luminaire cabinet, which facilitates maintenance. The angular variation applied to the luminaire is made by adjusting the angle that allows the positioning of the luminaire to be varied.

[015] Por fim, a refrigeração por convecção ocorre devido aos módulos estarem distribuídos de forma espaçada e possuírem proteção contra o acúmulo de resíduos na parte superior do equipamento. As aberturas foram estabelecidas de forma a convergir o ar frio da parte inferior do equipamento, passando pelos dissipadores térmicos, e resultando assim, em maior refrigeração e eficiência do equipamento, o que garante uma maior vida útil da luminária.[015] Finally, convection cooling occurs because the modules are spaced apart and have protection against debris build-up on the top of the equipment. The openings were designed to converge the cold air from the bottom of the equipment through the heat sinks, thus resulting in greater cooling and efficiency of the equipment, which ensures a longer luminaire life.

Descrição dos desenhos anexos [016] A fim de que a presente invenção seja plenamente compreendida e levada à prática por qualquer técnico deste setor tecnológico, a mesma será descrita de forma clara, concisa e suficiente, tendo como base os desenhos anexos, que a ilustram e subsidiam abaixo listados: [017] Figura 1 representa em perspectiva a luminária com seus módulos individuais e intercambiáveis.Description of the accompanying drawings In order for the present invention to be fully understood and practiced by any person skilled in the art, it will be clearly, concisely and sufficiently described on the basis of the accompanying drawings which illustrate it. and subsidy listed below: [017] Figure 1 represents in perspective the luminaire with its individual and interchangeable modules.

[018] Figura 2 representa a luminária modular a partir de um ponto de vista inferior.Figure 2 represents the modular luminaire from a lower point of view.

[019] Figura 3 representa a refrigeração por convecção através do fluxo de ar entre os dissipadores de calor.[3] Figure 3 represents convection cooling through air flow between heat sinks.

[020] Figura 4 representa a luminária modular disposta horizontalmente.Figure 4 represents the horizontally arranged modular luminaire.

[021] Figura 5 representa a luminária modular instalada com inclinação para cima.[021] Figure 5 represents the modular luminaire installed with upward inclination.

[022] Figura 6 representa a luminária modular posicionada com rotação angular para baixo.[022] Figure 6 represents the modular luminaire positioned with downward angular rotation.

Descrição detalhada da invenção [023] Como pode ser observado na Figura 1, a presente invenção é constituída de módulos óticos (1) individuais, os quais são compostos por um dissipador de calor, uma placa de circuito impresso, luzes de LED e lentes (7) que visam otimizar a dissipação do calor e aumentar a durabilidade do LED. O corpo da luminária modular será produzido todo em Alumínio assim como a tampa de proteção superior (2) que objetiva a proteção do dos drivers e conectores do alojamento do circuito elétrico, e os suportes de fixação dos módulos (6). A luminária proposta no presente relatório descritivo poderá ser implementada em sistemas de iluminação tanto em áreas externas como internas.Detailed Description of the Invention As can be seen from Figure 1, the present invention is comprised of individual optical modules (1) which are composed of a heatsink, a printed circuit board, LED lights and lenses ( 7) Aiming to optimize heat dissipation and increase the durability of the LED. The body of the modular luminaire will be made of aluminum as well as the upper protective cover (2) that protects the drivers and connectors of the electrical circuit housing, and the mounting brackets of the modules (6). The luminaire proposed in this descriptive report may be implemented in lighting systems both indoors and outdoors.

[024] A articulação, composta de duas partes móveis (4), é fixada à luva de sustentação da luminária e permite um ajuste de ângulo, representando um movimento angular total de 105°, sendo a angulação máxima de 25Q para cima, como demonstrado na Figura 5 e de 80° para baixo, de acordo com a Figura 6. O suporte que compõe a articulação de ajuste de ângulo é fabricado em aço INOX e apresenta quatro furações, sendo um oblongo e três pinos, um que compreende o eixo central, um de segurança de fim de curso e o outro de fixação.[024] The hinge, composed of two moving parts (4), is fixed to the luminaire support sleeve and allows for angle adjustment, representing a total angular movement of 105 °, with the maximum angle of 25 ° upwards as shown. Figure 5 and 80 ° downwards according to Figure 6. The bracket that makes up the angle adjustment joint is made of STAINLESS STEEL and has four holes, one oblong and three pins, one comprising the central axis. one end stop safety and the other fastening.

[025] Os módulos óticos (1) são independentes e intercambiáveis, podendo ser substituídos para facilitar a troca dos componentes sem comprometer o restante do equipamento. Além disso, o invento conta com o encaixe cilíndrico de fixação (3) da luminária em braços ou postes, com medidas que variam, mais preferencialmente, entre 43mm e 63mm. Também é previsto no presente objeto de proteção uma tampa com espera para acoplamento de sistema de tele gestão, relé fotoelétrico e sensores.[025] Optical modules (1) are independent and interchangeable and can be replaced to facilitate component exchange without compromising the rest of the equipment. In addition, the invention has the cylindrical socket (3) for fixing the luminaire to arms or poles, with measurements most preferably ranging from 43mm to 63mm. Also provided in this protection object is a standby cover for coupling of the telemanagement system, photoelectric relay and sensors.

[026] A refrigeração por convecção se dá através dos módulos óticos (1) que estão distribuídos lado a lado de forma espaçada com proteção contra acúmulo de resíduos na parte superior do equipamento. Os módulos (1) estão dispostos de modo que o calor produzido pelos LEDS e dissipado pelo dissipador de calor possa convergir o ar mais frio da parte inferior da luminária, passando pelo meio de cada módulo ótico, resultando assim, em uma maior refrigeração da mesma de forma a aumentar a eficiência e vida útil do equipamento, visto que abaixa significativamente o calor acumulado tanto na placa de circuito impresso como nos LEDS, conforme observado na Figura 3.[026] Convection cooling is provided by optical modules (1) which are spaced side by side with protection against debris build-up at the top of the equipment. The modules (1) are arranged so that the heat produced by the LEDS and dissipated by the heat sink can converge the cooler air from the bottom of the luminaire, passing through the middle of each optical module, resulting in a better cooling of the same. to increase equipment efficiency and service life as it significantly lowers the accumulated heat on both the printed circuit board and LEDs, as seen in Figure 3.

[027] É importante salientar que as figuras e descrição realizadas não possuem o condão de limitar as formas de execução do conceito inventivo ora proposto, mas sim de ilustrar e tornar compreensíveis as inovações conceituais reveladas nesta solução. Desse modo, as descrições e imagens devem ser interpretadas de forma ilustrativa e não limitativa, podendo existir outras formas equivalentes ou análogas de implementação do conceito inventivo ora revelado e que não fujam do espectro de proteção delineado na solução proposta.It is important to emphasize that the figures and description made do not have the ability to limit the forms of execution of the inventive concept proposed here, but to illustrate and make understandable the conceptual innovations revealed in this solution. Thus, the descriptions and images must be interpreted in an illustrative and non-limiting manner, and there may be other equivalent or analogous forms of implementation of the inventive concept disclosed herein and that do not escape the protection spectrum outlined in the proposed solution.

[028] Tratou-se no presente relatório descritivo de um aperfeiçoamento disposto em luminárias a partir da modulação da mesma resultando em uma luminária modular inclinável com refrigeração por convecção dotada de novidade, atividade inventivo, suficiência descritiva, aplicação industrial e, consequentemente, revestido de todos os requisitos essenciais para a concessão do privilégio pleiteado.[028] This descriptive report deals with an improvement in luminaires by modulating the luminaire resulting in a modular, convection-cooled tilting luminaire with novelty, inventive activity, descriptive sufficiency, industrial application and therefore coated with all the essential requirements for granting the claimed privilege.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1 - CONVECTION MODULAR INCLINABLE MODULAR LAMP with LED lights, heatsinks and mounting element comprising optical modules (1), metal body (5), electrical circuit protection cover (2), mounting bracket of modules (6), tilting hinge (4) and cylindrical locking fitting (3)

2. CONVECTION MODULAR INCLINABLE MODULAR LAMP according to claim 1, further characterized by the fact that the optical modules (1) are independent and interchangeable, each consisting of a heatsink, printed circuit board, LED lights and lenses ( 7).

Conventional cooling inclined modular luminaire according to claims 1 and 2, further characterized by the side-by-side distribution of the optical modules (1), spaced apart and with protection against debris accumulation at the top allowing convergence cooler air from the bottom of the luminaire through the middle of each optical module.

4. CONVECTION MODULAR INCLINABLE MODULAR LAMP according to claim 1, further characterized in that the metal body (5), electrical circuit protection cover (2) and module mounting bracket (6) are made of aluminum. .

5. CONCLUDING MODULAR INCLINABLE MODULAR LAMP according to claim 1, further characterized in that the tilt hinge (4) is composed of two stainless steel moving parts and allows angle adjustment of up to 25 ° upwards and 80 ° to low.

6. CONCLUDING MODULAR INCLINABLE MODULAR LIGHT according to claims 1 and 5, further characterized in that the inclined joint (4) has four holes consisting of an oblong and three pins, one comprising the central axis, one of safety of limit switch and the other fastener.

7. CONCLUDING MODULAR INCLINABLE MODULAR LAMP according to claim 1, further characterized in that the cylindrical mounting socket (3) fixes the luminaire to arms or posts and has dimensions ranging, most preferably, from 43mm to 63mm.

8. CONVENTIONAL COOLING MODULAR TILT LIGHT according to claim 1, further characterized by a stand-by cover for coupling of telemanagement system, photoelectric relay and sensors.

9- TILT MODULAR LIGHTING WITH CONVECTION COOLING, according to claim 1, and further characterized by being implemented in outdoor and indoor lighting systems.