DISPOSITIVO DE ILUMINAÇÃO
CAMPO DA INVENÇÃO
A presente invenção refere-se, de forma geral, a um dispositivo de iluminação e, mais especificamente, a um dispositivo de iluminação com fonte de luz e direcionador separados.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
Lâmpadas |
de |
diodo emissor |
de |
luz (LED) |
são |
conhecidas na técnica. |
Lâmpada |
de LED |
é |
uma lâmpada |
que |
utiliza LEDs como |
fonte |
de luz. |
Nessas |
lâmpadas, podem |
ser |
utilizados diversos diodos, por exemplo, para aumentar a potência emitida pela lâmpada ou para fornecer luz branca ao utilizar-se LEDs que emitem luz em uma faixa estreita de comprimentos de onda (em comparação, por exemplo, com o uso de LEDs convertidos por fósforo, que podem emitir luz em todo o espectro visível, de forma a fornecer luz mais ou menos branca. Lâmpadas de LED podem ser utilizadas para iluminação geral ou mesmo para iluminação ainda mais específica, pois a cor e a potência emitida podem ser sintonizadas.
Geralmente, uma lâmpada ou dispositivo de iluminação compreende uma fonte de luz disposta para gerar luz, em que essa fonte de luz é disposta ou pelo menos conectada a um circuito direcionador disposto em um abrigo. Além disso, a fonte de luz é disposta no interior de um envelope encapsulante que normalmente possui a forma de bulbo. Além de fornecer emissão de luz máxima e/ou cor de luz específica, o projeto de um dispositivo de iluminação necessita levar em conta a evacuação do calor gerado pela fonte de luz e pelo direcionador. A vida útil e a confiabilidade, por exemplo, de LEDs e dos componentes direcionadores são características de produto importantes, que são fortemente conectadas às temperaturas de operação dos componentes envolvidos.
2/13
Uma instalação de lâmpada de luz do estado da técnica é tipicamente realizada com uma tampa de instalação, tal como do tipo baioneta ou do tipo rosca de Edison, que é conectada mecanicamente a um abrigo de lâmpada no qual é disposto um direcionador. O direcionador compreende o circuito eletrônico necessário para dirigir uma fonte de luz da lâmpada. A fonte de luz é tipicamente disposta no interior de um envelope, que é um bulbo de vidro, de tal forma que a luz sendo gerada pela fonte de luz possa sair da lâmpada por meio do bulbo de vidro. 0 dispositivo de iluminação compreende duas fontes de calor principais: o direcionador e a fonte de luz. Quando a fonte de luz compreender LEDs de fósforo remotos, o fósforo remoto também gera alguma quantidade de calor. Para conduzir o calor gerado no direcionador e na fonte de luz, eles são conectados a um sifão de calor. Tipicamente, o abrigo de lâmpada é utilizado para resfriar a lâmpada e é projetado, por exemplo, para ser um sifão de calor para o direcionador e a fonte de luz.
WO 2009/012806 Al descreve uma lâmpada que compreende pelo menos uma fonte de luz, que é termicamente acoplada e disposta sobre um corpo de resfriamento oco, ou seja, um sifão de calor, disposto no interior do abrigo da lâmpada, que é conectado à tampa. O corpo de resfriamento é disposto de tal forma que o calor possa ser dissipado da fonte de luz. O corpo de resfriamento é adicionalmente disposto para, em uma posição separada do topo do corpo de resfriamento, fixar uma placa de fornecimento, ou seja, um direcionador, de tal forma que a placa de fornecimento seja separada da unidade de iluminação. O corpo de resfriamento é disposto de tal forma que o calor possa também ser dissipado da placa de fornecimento. Embora sejam separadas entre si, o calor gerado pelas principais fontes de calor do dispositivo de iluminação é dissipado do mesmo corpo de resfriamento e o
3/13 calor gerado, por exemplo, na fonte de luz influenciará, portanto, a temperatura do direcionador.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
É objetivo da presente invenção fornecer um 5 dispositivo de iluminação aprimorado, com melhor capacidade de resfriar as fontes de calor individuais em um dispositivo de iluminação.
Este objetivo é atingido por um dispositivo de . iluminação de acordo com a presente invenção, conforme 10 definido na reivindicação independente anexa. Realizações • preferidas são definidas nas reivindicações dependentes, na descrição a seguir e nas figuras.
Desta forma, de acordo com o conceito da presente invenção, é fornecido um dispositivo de iluminação que 15 compreende: uma fonte de luz, um direcionador disposto para alimentar a fonte de luz, que é separado no espaço da fonte de luz, um sifão de calor de fonte de luz ao qual a fonte de luz é acoplada termicamente e um sifão de calor de direcionador ao qual o direcionador é termicamente acoplado.
O sifão de calor da fonte de luz e o sifão de calor do direcionador são separados por um espaço de ar para fornecer desacoplamento térmico do sifão de calor da fonte de luz e do sifão de calor do direcionador.
Desta forma, atinge-se um dispositivo de iluminação . ’ 25 no qual a administração térmica da fonte de luz e do direcionador é basicamente dividida em duas. Desta forma, o componente mais critico em termos de vida útil, que neste ponto é o direcionador, pois ele é mais sensível a altas temperaturas que a fonte de luz, que é, por exemplo, um LED, 30 pode ser administrado por um sifão de calor que é mais ou menos isolado do calor gerado pela fonte de luz. Desta forma, a temperatura do direcionador pode ser reduzida e a confiabilidade geral do sistema e a vida útil do dispositivo
4/13 de iluminação aumentam.
Além disso, por meio de desacoplamento do sifão de calor da fonte de luz e do sifão de calor do direcionador com um espaço de ar, a área total do sifão de calor para resfriar o abrigo por meio de convecção de ar aumenta.
Segundo uma realização do dispositivo de iluminação, o espaço de ar é disposto em comunicação fluida com o ar ambiente, de forma a permitir fluxo de ar termicamente induzido no espaço entre os sifões de calor, o que significa que o ar pode fluir ou ser substituído entre o espaço de ar e o ambiente, de forma a atingir-se aumento do resfriamento de ar do dispositivo de iluminação.
Segundo uma realização do dispositivo de iluminação, ele compreende adicionalmente um canal de resfriamento que se estende a partir de uma entrada de ar para o espaço de ar. Desta forma, é fornecido um meio de resfriamento de ar adicional do dispositivo de iluminação, o que é vantajoso.
Segundo uma realização do dispositivo de iluminação, ele compreende adicionalmente um envelope para englobar a fonte de luz. O canal de resfriamento é disposto em um refletor do envelope ou no próprio envelope. Desta forma, o calor induzido na fonte de luz pode dirigir um fluxo de ar no canal de resfriamento e no espaço de ar, de forma a aumentar a quantidade de calor que é removida do sifão de calor correspondente.
Segundo uma realização do dispositivo de iluminação, o sifão de calor do direcionador compreende adicionalmente uma parte protuberante disposta para estender-
se para o |
interior |
do canal |
de resfriamento, |
de |
forma |
a |
aumentar a |
área |
de |
sifão de |
calor do sifão |
de |
calor |
do |
direcionador |
e |
fornecer resfriamento de ar |
no |
canal |
de |
resfriamento, o que é vantajoso.
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Segundo uma realização do dispositivo de iluminação, a parte protuberante do sifão de calor do direcionador possui forma de poste, o que é vantajoso para encaixe no canal de ar.
Segundo uma realização do dispositivo de iluminação, o sifão de calor da fonte de luz e o sifão de calor do direcionador são dispostos com uma superfície de resfriamento previamente selecionada correspondente selecionada par atender às necessidades de resfriamento correspondentes da fonte de luz e do direcionador. Desta forma, ao fornecer sifões de calor termicamente desacoplados para as diferentes fontes de calor, além de permitir maior superfície de resfriamento (ou seja, maior área de sifão de calor), possibilita-se adicionalmente otimização individual da administração térmica de cada fonte de calor de acordo com as suas próprias necessidades de resfriamento. A otimização individual pode ser realizada dispondo-se uma superfície de resfriamento previamente selecionada para o sifão de calor da fonte de luz e o sifão de calor do direcionador, respectivamente. Isso significa que, aumentando-se a superfície de resfriamento do sifão de calor do direcionador, a temperatura do direcionador é reduzida, de forma a aumentar a confiabilidade e a vida útil do direcionador. Como, por exemplo, uma instalação de lâmpada possuirá uma certa necessidade de tamanho previamente determinado e, portanto, orçamento limitado para perdas térmicas, a superfície de resfriamento maior para o sifão de calor de direcionador pode gerar simultaneamente a seleção de uma superfície de resfriamento menor para o sifão de calor da fonte de luz. Isso, entretanto, não reduzirá significativamente a vida útil e a confiabilidade da fonte de luz, pois ela é menos sensível a altas temperaturas.
Segundo uma realização do dispositivo de
6/13 iluminação, o sifão de calor da fonte de luz e/ou o sifão de calor do direcionador compreendem adicionalmente barbatanas de resfriamento, em que as barbatanas de resfriamento aumentam adicionalmente a superfície de resfriamento do sifão de calor correspondente.
Segundo |
uma realização do |
dispositivo |
de |
iluminação, a fonte de luz compreende adicionalmente |
um |
refletor sobre o |
qual são dispostas |
barbatanas |
de |
resfriamento, o que |
é vantajoso. |
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Segundo |
uma realização do |
dispositivo |
de |
iluminação, a fonte |
de luz compreende pelo |
menos um diodo |
emissor de luz LED |
, o que é vantajoso. |
|
|
Segundo |
uma realização do |
dispositivo |
de |
iluminação, ele compreende adicionalmente pelo menos um corpo de separação. O corpo de separação pode ser feito de um material com baixa condutividade térmica e é disposto para fornecer o espaço de ar formado entre o sifão de calor da fonte de luz e o sifão de calor do direcionador.
Estes e outros aspectos, características e vantagens da presente invenção serão evidentes e elucidados com referência às realizações descritas a seguir.
Observa-se que a presente invenção refere-se a todas as combinações possíveis das características indicadas nas reivindicações.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
Este e outros aspectos da presente invenção serão agora descritos com mais detalhes, com referência às figuras anexas que exibem realizações da presente invenção:
A Fig. 1 é uma vista lateral em perspectiva esquemática de uma realização do dispositivo de iluminação de acordo com o conceito da presente invenção;
A Fig. 2 é uma vista lateral em perspectiva aberta cortada de uma realização do dispositivo de iluminação de
7/13 acordo com o conceito da presente invenção; e
A Fig. 3a é uma ilustração em vista lateral em perspectiva e 3b é uma vista lateral em perspectiva de todos os componentes de uma realização do dispositivo de iluminação de acordo com o conceito da presente invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
A presente invenção será agora descrita mais completamente a seguir com referência às figuras anexas. As realizações abaixo são fornecidas como forma de exemplo, para que o presente relatório descritivo seja completo e conduza completamente o escopo da presente invenção para os técnicos no assunto. Algarismos similares designam elementos similares.
O dispositivo de iluminação de acordo com a presente invenção é exemplificado a seguir com uma instalação de lâmpada com base em LEDs. Isso inclui LEDs isolados, LEDs multicores, LEDs de fósforo, pacotes de LED que compreendem diversos LEDs etc. Além disso, o conceito da presente invenção é aplicável a diodos de emissão de luz em estado continuo e a diodos de emissão de luz orgânicos, OLEDs.
A Fig. 1 ilustra um dispositivo de iluminação 100 de acordo com o conceito da presente invenção. O dispositivo de iluminação 100 encontra-se na forma de uma instalação de lâmpada e é baseada em fontes de luz em estado continuo, LEDs (não visíveis na Fig. 1). O dispositivo de iluminação 100 compreende um sifão de calor de direcionador com formato cônico 115 disposto sobre uma tampa de retroajuste 113, que é, neste ponto, uma tampa de rosca Edison. Outra tampa típica aplicável para o dispositivo de iluminação é, por exemplo, uma tampa do tipo baioneta. A tampa 113 é disposta para conexão elétrica e mecânica entre o dispositivo de iluminação 100 e uma luminária (não exibida).
O sifão de calor do direcionador 115 é oco e possui
8/13 a funcionalidade de ser o abrigo do direcionador. O sifão de calor do direcionador 115 é aqui feito de alumínio, mas outros materiais apropriados incluem outros metais apropriados, plásticos térmicos, plásticos regulares e cerâmica. No interior do sifão de calor do direcionador 115, está localizado o circuito direcionador para dirigir os LEDs. Sobre o sifão de calor do direcionador 115, é disposto um sifão de calor da fonte de luz 112, que é separado a uma distância d do sifão de calor do direcionador 115 por meio de uma parte de distância isolante 130, que é adicionalmente disposta para fornecer um canal para conexões elétricas entre as fontes de luz e o circuito direcionador (não visível) . O espaço de ar 114 fornece desacoplamento térmico do sifão de calor da fonte de luz 112 e do sifão de calor do direcionador 115. Sobre o sifão de calor da fonte de luz 112, um bulbo 111 feito de vidro é disposto para englobar fontes de luz que são pacotes de LED dispostos sobre uma placa de circuito impresso, PCB. Em uma realização alternativa, a fonte de luz compreende LEDs dispostos diretamente sobre a PCB em uma configuração de chip on board, COB. A PCB é montada sobre e em conexão térmica com o sifão de calor da fonte de luz 112 e, conforme mencionado acima, é conectada eletricamente ao direcionador, que compreende os componentes eletrônicos para alimentar as fontes de luz, por meio da parte de distância 130.
Segundo uma realização do dispositivo de iluminação, conforme ilustrado em uma vista aberta cortada na Fig. 2, o dispositivo de iluminação 200 compreende uma tampa 213 do tipo rosca Edison disposto no fundo do dispositivo de iluminação 200. A tampa 213 é conectada a um sifão de calor do direcionador 215 disposto para reter o circuito direcionador (não exibido). O sifão de calor do direcionador 215 é oco e moldado na forma de cone frustrado, que possui
9/13 uma superfície superior fechada 217. No centro da superfície superior 217, é disposta uma parte de resfriamento protuberante 216 que se estende perpendicularmente e para cima a partir da superfície superior 217. A parte de resfriamento 216 é, neste ponto, um corpo de resfriamento alongado em forma de poste disposto com barbatanas de resfriamento que se estendem ao lado dele 216a. Outras formas da parte de resfriamento são aplicáveis no conceito da presente invenção. Além disso, em uma realização alternativa, a parte protuberante não está presente.
Para continuar, o dispositivo de iluminação 200 compreende adicionalmente um sifão de calor de fonte de luz 212, que, no presente, compreende uma placa de metal em forma de anel 212a disposta em paralelo com a superfície superior 217 do sifão de calor do direcionador 215. Um espaço de ar 114 é formado entre a placa 212a do sifão de calor da fonte de luz 212 por meio de pelo menos uma parte isolante 130 que é disposta entre elas, criando uma distância d. O diâmetro externo da placa 212 é maior que o diâmetro externo da superfície superior 217 do sifão de calor do direcionador 215. O sifão de calor da fonte de luz 212 compreende adicionalmente uma série de barbatanas de resfriamento 212b, que são dispostas de forma distribuída ao longo da borda externa da placa 212a, estendem-se para baixo e são substancialmente paralelas ao sifão de calor do direcionador 215. O diâmetro interno da placa de sifão de calor 212 é disposto para que seja maior que o diâmetro da parte de resfriamento 216 do sifão de calor do direcionador 215.
Em uma realização alternativa do sifão de calor da fonte de luz acima, as barbatanas de resfriamento 212b que se estendem para baixo a partir da placa de sifão de calor 212a conforme descrito acima são substituídas por um cilindro oco externo (não exibido) , de maneira a formar um espaço de ar
10/13 entre o cilindro externo e o sifão de calor do direcionador.
Para continuar com referência à Fig. 2, sobre a placa de sifão de calor da fonte de luz 212a, é disposta uma fonte de luz 220. A fonte de luz 220 é um PCB em forma de anel sobre o qual são montados diversos LEDs 221, que neste ponto são LEDs brancos. Um envelope de vidro, denominado a seguir bulbo 211, é disposto sobre o sifão de calor da fonte de luz 212, para englobar a fonte de luz 220. Em uma realização alternativa que utiliza LEDs de fósforo remotos, são empregados LEDs azuis nas fontes de luz e uma camada de fósforo é disposta em uma parte interna ou externa do bulbo.
O bulbo 211 é feito no presente de vidro e moldado na forma de poste truncado e o orifício central da lâmpada 211 fornece um canal de ar 230 para comunicação fluida de ar entre o ambiente e o espaço de ar 214, ou seja, o ar pode fluir facilmente entre o ambiente e o espaço de ar 214. Em uma realização alternativa, o bulbo é formado para englobar completamente a fonte de luz, ou seja, a fonte de luz é totalmente vedada do ar ambiente. Outros materiais apropriados para o bulbo são, por exemplo, polímeros, silicones e cerâmica. O canal de ar 230 engloba ainda a parte de resfriamento 216 do sifão de calor do direcionador (quando presente, vide realização alternativa acima). Desta forma, durante a operação do dispositivo de iluminação 200, a parte de resfriamento 216 e o espaço de ar 214 são exibidos a um fluxo de ar dirigido pela diferença de temperatura no dispositivo de iluminação 200. O ar ambiente flui para o dispositivo de iluminação 200 a partir do topo do bulbo 211 para o canal de ar 230 e sai através do espaço de ar para o lado externo. Desta forma, um fluxo de ar ambiente frio é aplicado a extensões expostas do sifão de calor da fonte de luz 212, à parte de resfriamento 216 e à superfície superior 217 do sifão de calor do direcionador 215, fornecendo
11/13 resfriamento efetivo por convecção térmica do dispositivo de iluminação.
Segundo uma realização do dispositivo de iluminação, conforme ilustrado nas Figs. 3a e 3b, é fornecido um dispositivo de iluminação 300 com a mesma estrutura básica descrita para o dispositivo de iluminação 200, com referência à Fig. 2, mas esse dispositivo de iluminação 300 compreende adicionalmente um refletor 318 disposto no centro do bulbo 311 do dispositivo de iluminação 300. O refletor 318 é um corpo de alumínio em forma de trompete truncado que possui a sua base disposta para encaixar o diâmetro interno da placa 212a. O refletor 318 é posicionado no bulbo 311 para refletir para fora raios de luz emanados pelos LEDs 221. A superfície externa 319 do refletor 318 apresenta curva côncava com relação aos LEDs 221 e é equipada com uma superfície altamente refletora, que pode ser, por exemplo, uma superfície espelhada, prateada ou coberta com coloração branca. “Branco é definido como a cor que possui pouca ou nenhuma matiz, devido à reflexão de toda ou quase toda a luz incidente. A superfície externa 319 do refletor 318 pode ser, sem limitações, uma curva parabólica ou uma curva em forma de tulipa, por exemplo.
Uma realização alternativa do dispositivo de iluminação 200 conforme descrito com referência à Fig. 2 compreende um refletor disposto no orifício do bulbo 211. Em forma simples, o refletor é disposto, por exemplo, como uma parte central prateada no interior do bulbo 211.
Para continuar com referência ao dispositivo de iluminação 300 nas Figs. 3a e 3b, o refletor 318 é adicionalmente disposto com barbatanas de resfriamento 318a dispostas espaçadas e estendendo-se no plano vertical ao longo da superfície interna do refletor 318 e, no plano horizontal, as barbatanas de resfriamento 318a são dispostas
12/13 estendendo-se por um comprimento previamente determinado radialmente para dentro em direção ao centro do refletor 318. O comprimento previamente determinado é selecionado de tal forma que as barbatanas de resfriamento 318a e a parte de resfriamento 316, que é englobada pelo receptor, não interfiram fisicamente. O projeto, por exemplo, do refletor 318, do bulbo 311, do espaço de ar 214 e da parte de resfriamento 216 é preferencialmente pré-selecionado de tal forma que o fluxo de ar no canal de ar 230 formado no centro do dispositivo de iluminação 300 seja otimizado.
Na Fig. 3b, são ilustradas partes de uma realização do dispositivo de iluminação 300 em uma vista em perspectiva de todos os componentes. Em primeiro lugar, no fundo, é exibida a tampa de rosca Edison 213, que é disposta para receber uma cobertura 330 para isolamento elétrico entre a tampa 213 e as partes vivas do circuito direcionador (não exibido). A cobertura 330 é disposta para encaixe do sifão de calor do direcionador 315, que é equipado no presente com barbatanas de resfriamento 315a, para aumentar a extensão do sifão de calor do direcionador 315, ou seja, a área de resfriamento, de forma a aumentar a sua capacidade de resfriamento do direcionador. Uma parte de resfriamento em forma de poste 316 é disposta sobre a superfície superior 317 do sifão de calor do direcionador 315 e, neste ponto, são visíveis três partes de distância isolante 130. As partes de distância 130 são equipadas com orifícios 130a para permitir conexões elétricas entre o direcionador e as fontes de luz ou, alternativamente, para fixar o sifão de calor da fonte de luz, por exemplo, com parafusos (não exibidos). As aberturas correspondentes 312a são dispostas sobre o sifão de calor da fonte de luz 312. Sobre o sifão de calor da fonte de luz 312, é disposta a fonte de luz em forma de anel 220, que é englobada em seguida pelo bulbo 311, no qual é disposto o
13/13 refletor 318.
Embora as realizações descritas acima refiram-se a um dispositivo de iluminação que possui formato de bulbo padrão, pode ser idealizado qualquer outro formato apropriado.
Foram descritas acima as realizações do dispositivo de iluminação de acordo com a presente invenção conforme definido nas reivindicações anexas. Estas deverão ser consideradas meramente exemplos não limitadores. Conforme 10 compreendido pelos técnicos no assunto, muitas modificações e realizações alternativas são possíveis dentro do escopo da presente invenção.
Deve-se observar que, para os propósitos do presente pedido e, particularmente, com relação às 15 reivindicações anexas, a expressão que compreende não exclui outros elementos ou etapas e a palavra um ou uma não exclui uma série, o que será intrinsecamente evidente para os técnicos no assunto.