ES2560833T3 - Dispositivo de iluminación con un montaje de placa de circuito - Google Patents
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Abstract
Un dispositivo de iluminación (1), que comprende: - una fuente de luz (3); - una placa de circuito (7) configurada para controlar la fuente de luz; y - un armazón de placa de circuito (30), caracterizado por que el armazón de placa de circuito comprende un nervio (31), una ranura (32) que se extiende en el nervio y una lámina (33) eléctricamente aislante, en el que un borde (8) de la placa de circuito se monta en la ranura de manera que dicha placa de circuito está en contacto térmico con el armazón de placa de circuito, y en el que la lámina (33) y el nervio (31) encierran juntos la placa de circuito (7).
Description
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DESCRIPCION
Dispositivo de iluminacion con un montaje de placa de circuito Campo tecnico de la invencion
La presente invencion se refiere, en general, al campo tecnico de los dispositivos de iluminacion que tienen una placa de circuito para controlar el dispositivo de iluminacion. En particular, la presente invencion se refiere a disposiciones para montar en el dispositivo de iluminacion una placa de circuito de este tipo.
Antecedentes de la invencion
Los dispositivos de iluminacion no incandescentes requieren, en general, una electronica de activacion que incluye una placa de circuito, tal como una placa de circuito impreso, PCB, para activar y controlar el dispositivo de iluminacion. Por ejemplo, los dispositivos de iluminacion en base a diodos emisores de luz, LED, requieren una PCB para activar y controlar los LED.
En tales dispositivos de iluminacion no incandescentes, la base del dispositivo de iluminacion comprende tfpicamente un metal. Por ejemplo, la base puede ser una base (casquillo) de rosca metalica adaptada para ajustar y estar en contacto electrico con un accesorio luminoso y, en particular, en los dispositivos de iluminacion basados en LED, la base puede comprender un disipador de calor metalico para enfriar los LED y la electronica de activacion. El enfriamiento es necesario para mantener una temperatura de funcionamiento suficientemente baja, que prolongue la vida util del dispositivo de iluminacion. Usualmente, para aislar electricamente la PCB de cualquier parte metalica en la base del dispositivo de iluminacion, se usa un relleno para encapsular la PCB. El relleno se usa tambien para asegurar la PCB a la base del dispositivo de iluminacion y para conducir calor desde la PCB hasta el disipador de calor. El relleno puede comprender, por ejemplo, epoxi o silicona. Sin el uso de relleno, la PCB consigue aislarse termicamente y se reduce la disipacion termica desde la PCB, deteriorando por ello el rendimiento termico del dispositivo de iluminacion y limitando la potencia de salida maxima.
El documento US 2008/0232119 muestra una lampara de LED que tiene una base de rosca metalica. La base de rosca esta llena de un epoxi termicamente conductor que asegura la PCB y conduce termicamente calor lejos del LED, y del circuito regulador montado en la PCB, hasta la base de rosca metalica que forma tambien un disipador de calor. Un inconveniente de una disposicion de ese tipo es que el epoxi termicamente conductor es relativamente caro y, dado que la base se tiene que llenar con tal epoxi, los costes de los materiales son altos. El documento KR 101017349 muestra un dispositivo de iluminacion en el que un circuito activador esta soportado por un cuerpo ngido de circuito activador que encierra el circuito activador.
Sumario de la invencion
Por ello, existe una necesidad de proporcionar alternativas y/o nuevos dispositivos que superen, o como mmimo alivien o mitiguen, al menos algunos de los inconvenientes anteriormente mencionados. Un objeto de la presente invencion es proporcionar una alternativa mejorada al metodo y a la tecnica anterior ya mencionados. Mas espedficamente, un objeto de la presente invencion es proporcionar un dispositivo de iluminacion con un rendimiento termico mejorado y un coste de fabricacion reducido en comparacion con la tecnica anterior.
Estos y otros objetos de la presente invencion se consiguen mediante un dispositivo de iluminacion con las caractensticas definidas en la reivindicacion independiente. Las realizaciones preferibles de la invencion estan caracterizadas por las caractensticas expuestas en las reivindicaciones dependientes.
Por consiguiente, segun la presente invencion, se proporciona un dispositivo de iluminacion. El dispositivo de iluminacion comprende una fuente de luz, una placa de circuito configurada para controlar (o alimentar o activar) la fuente de luz, y un armazon de placa de circuito que comprende una ranura. Adicionalmente, un borde de la placa de circuito se monta en la ranura de manera que dicha placa de circuito esta en contacto termico con el armazon de placa de circuito, permitiendo por ello conducir calor desde la placa de circuito hasta el armazon de placa de circuito. Preferiblemente, el calor se disipa posteriormente al entorno desde el armazon de placa de circuito hacia delante, por ejemplo a traves de un disipador de calor (o un componente de disipacion de calor).
La presente invencion esta basada en el concepto de que encapsular la placa de circuito con relleno (como en los metodos de la tecnica anterior) reduce su capacidad para volver a ser trabajada y hace que el reciclaje sea mas complicado, dado que el material de relleno se adhiere a la placa de circuito. Adicionalmente, en tales metodos de la tecnica anterior, la base se tiene que llenar con material de relleno, aumentando por ello el peso y el coste de los materiales del dispositivo de iluminacion.
La presente invencion esta basada en la idea de usar, en cambio, un armazon de placa de circuito para retener la placa de circuito en el dispositivo de iluminacion. El montaje de la placa de circuito en la ranura del armazon de placa de circuito proporciona la disipacion termica desde la placa de circuito, como calor, que se puede conducir desde la
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placa de circuito, a traves del armazon de placa de circuito, hasta, por ejemplo, un disipador de calor del dispositivo de iluminacion o el aire ambiente. Como la ranura se ajusta apretadamente (o rodea ajustadamente) al borde de la placa de circuito, el solapamiento entre la placa de circuito y el armazon de placa de circuito (preferiblemente en los dos lados opuestos de la placa de circuito) proporciona un area de contacto termico aumentada, que es ventajosa porque se consigue un enfriamiento mejorado de la electronica de activacion del dispositivo de iluminacion, prolongando por ello la vida util de dicho dispositivo de iluminacion. Por consiguiente, se consigue un rendimiento termico mejorado del dispositivo de iluminacion. Opcionalmente, la placa de circuito puede estar sujetada en la ranura mediante pegado o soldadura con estano, ademas del apriete que puede proporcionar la ranura.
Adicionalmente, la presente invencion es ventajosa porque se facilita el montaje del dispositivo de iluminacion, ya que la placa de circuito se puede simplemente hacer deslizar (o insertar) hacia dentro de la ranura del armazon de placa de circuito. Por consiguiente, se facilita tambien el reciclaje del dispositivo de iluminacion, ya que la placa de circuito puede ser separada facilmente del armazon de placa de circuito sacandola por traccion de la ranura. El dispositivo de iluminacion esta disenado preferiblemente para permitir la insercion y la extraccion de la placa de circuito a lo largo de la direccion de la ranura, en lugar de empujando el borde de la placa de circuito hacia dentro de la ranura a lo largo de la direccion normal, lo que puede requerir un curvado danino de dicha placa de circuito. Adicionalmente, con la presente invencion, se necesita menos material para asegurar la placa de circuito al dispositivo de iluminacion, lo que es ventajoso porque se reducen el peso del dispositivo de iluminacion, asf como los costes de los materiales. Ademas, un peso mas bajo facilita la manipulacion logfstica de los productos con el dispositivo de iluminacion.
Segun una realizacion de la presente invencion, el armazon de placa de circuito puede comprender un material electricamente aislante (tal como plastico) para aislar electricamente la placa de circuito. El material electricamente aislante puede estar dispuesto, por ejemplo, a lo largo de las ranuras y/o como un revestimiento del armazon de placa de circuito. Preferiblemente, la mayor parte del armazon de placa de circuito, o todo el, puede estar fabricado de un material electricamente aislante. La presente realizacion es ventajosa porque la placa de circuito esta aislada electricamente de sus alrededores, tales como de un disipador de calor metalico, una base de rosca metalica o cualquier otro componente del dispositivo de iluminacion fabricado de un material electricamente conductor, reduciendo por ello el riesgo de las partes cargadas electricamente del dispositivo de iluminacion que son accesibles para las personas. Alternativamente, o como un complemento, un miembro aislante independiente puede estar dispuesto en el dispositivo de iluminacion para aislar electricamente la placa de circuito de sus alrededores.
En una realizacion de la presente invencion, el armazon de placa de circuito puede estar fabricado, al menos parcialmente, de plastico termico, que es ventajoso porque el plastico termico proporciona aislamiento electrico y una conductividad termica mejorada. En la presente descripcion, la expresion “plastico termico” hace referencia a un material plastico con una carga que aumenta la conductividad termica del plastico. Por consiguiente, la placa de circuito puede estar electricamente, pero no termicamente, aislada de sus alrededores (incluyendo las partes metalicas, tales como el disipador de calor, en la base del dispositivo de iluminacion), por lo que se mejora mas el rendimiento termico del dispositivo de iluminacion, al tiempo que se reduce el riesgo de que se conduzca electricidad a partes del dispositivo de iluminacion que son accesibles para las personas.
Segun una realizacion de la presente invencion, la ranura puede ser recta y la placa de circuito ligeramente curvada, mejorando por ello el contacto ffsico entre la placa de circuito y el armazon de placa de circuito y asegurando adicionalmente la placa de circuito al armazon de placa de circuito. En general, las placas de circuito se curvan ligeramente por naturaleza durante la fabricacion debido al alabeo como consecuencia de soldar con estano los componentes. Dado que la ranura es recta, se proporciona un ligero esfuerzo mecanico cuando la placa de circuito se hace deslizar hacia dentro de la ranura, lo que hara que dicha placa de circuito sea retenida por rozamiento en el armazon de placa de circuito. Ventajosamente, la ranura es suficientemente estrecha como para que la placa de circuito solamente pueda ser recibida en la misma cuando dicha placa de circuito es empujada hacia dentro de una forma ligeramente aplanada. El area de contacto ffsico mayor y/o mas apretada mejora a su vez el contacto termico entre la placa de circuito y el armazon de placa de circuito. Alternativamente, una PCB recta se puede combinar con una ranura ligeramente alabeada para obtener resultados similares.
Segun una realizacion de la invencion, el armazon de placa de circuito puede comprender ademas un nervio en el que se extiende la ranura. La ranura puede estar definida por una o mas superficies interiores del nervio. En la presente descripcion, el termino “nervio” hace referencia a un miembro alargado preferiblemente saliente. El nervio puede sobresalir de un miembro de soporte, que puede ser, por ejemplo, la base del dispositivo de iluminacion o un elemento en forma de anillo adaptado para soportar los nervios en el dispositivo de iluminacion. La ranura se puede extender en la direccion longitudinal del nervio. Adicionalmente, el nervio puede ser de posicion libre o integral con una superficie recta o curvada, que es tangencial a dicho nervio. El nervio puede extenderse, por ejemplo, a lo largo del interior de una carcasa que encierra la placa de circuito o a lo largo del interior del disipador de calor. La presente realizacion es ventajosa porque se pueden reducir el consumo y los costes de los materiales, en particular si el nervio es de posicion libre y no se usa ningun material adicional para encerrar la placa de circuito. Adicionalmente, en virtud de la libertad de diseno con relacion al grosor y similar, el nervio puede proporcionar un soporte ffgido para la placa de circuito, un ajuste apretado mejorado del borde de la placa de circuito y un solapamiento aumentado, es decir, un area de contacto termico aumentada, entre la placa de circuito y el armazon de placa de circuito.
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En una realizacion de la presente invencion, el armazon de placa de circuito puede comprender ademas una carcasa electricamente aislante que encierra (o rodea) la placa de circuito, protegiendo por ello dicha placa de circuito y aislandola electricamente de sus alrededores, tales como el disipador de calor. Adicionalmente, la carcasa aumenta el area de disipacion de calor del armazon de placa de circuito, ya que se puede conducir calor desde las paredes de ranura/area hasta la carcasa. La carcasa electricamente aislante puede tener, por ejemplo, esencialmente una forma de tubo y rodear la placa de circuito. Las ranuras pueden estar dispuestas en las paredes interiores de la carcasa, por ejemplo, extendiendose en la direccion longitudinal de la carcasa en forma de tubo. La carcasa puede estar fabricada de plastico termico, aumentando por ello la disipacion termica desde el armazon de placa de circuito. En una realizacion, el nervio puede ser integral con la carcasa que encierra la placa de circuito, aumentando por ello el area de contacto termico entre el armazon de placa de circuito y la placa de circuito.
Segun la presente invencion, el armazon de placa de circuito puede comprender ademas una lamina electricamente aislante, tal como una pelfcula de poliimida, en el que la lamina y el nervio encierran (o rodean) juntos la placa de circuito. Por ejemplo, la lamina puede tener, ademas del nervio, esencialmente una forma de tubo y dicho nervio se puede extender a lo largo de la direccion longitudinal de la forma de tubo. La presente realizacion es ventajosa porque se mejora la proteccion y el aislamiento electrico de la placa de circuito. Adicionalmente, se pueden reducir los costes de los materiales dado que la lamina puede estar fabricada a partir de un material mas barato que los nervios (y la carcasa electricamente aislante), que pueden estar fabricados a partir de plastico termico.
Alternativamente, no se puede usar ninguna carcasa o lamina para encerrar la placa de circuito si la distancia desde los componentes electricos de la placa de circuito hasta la pared interior del disipador de calor (o cualquier otra parte metalica en la base) es suficientemente larga para reducir el riesgo de produccion de chispas entre los componentes electricos y el disipador de calor.
En una realizacion de la presente invencion, el dispositivo de iluminacion puede comprender ademas una base, en la que el armazon de placa de circuito es integral con una parte externa de la base. La presente realizacion es ventajosa porque se aumenta el area de disipacion de calor del armazon de placa de circuito, en particular si la base esta fabricada de plastico termico. Adicionalmente, ya que el armazon de placa de circuito es integral con la base del dispositivo de iluminacion, se reduce el numero de componentes en dicho dispositivo de iluminacion, facilitando por ello la fabricacion, asf como el reciclaje. Se apreciara que la base del dispositivo de iluminacion puede ser la parte que esta dispuesta para soportar la fuente de luz y su electronica de activacion, y soportar el dispositivo de iluminacion en un accesorio luminoso.
Segun una realizacion de la presente invencion, el dispositivo de iluminacion puede comprender ademas un disipador de calor (preferiblemente fabricado de metal) dispuesto en contacto termico con el armazon de placa de circuito, que es ventajoso porque se puede conducir calor lejos de la placa de circuito, a traves de dicho armazon de placa de circuito, hasta el disipador de calor, mejorando por ello mas el enfriamiento de la placa de circuito.
En una realizacion de la presente invencion, la ranura puede tener, al menos, 1 mm de profundidad, preferiblemente al menos 2 mm de profundidad e incluso mas preferiblemente al menos 4 mm de profundidad. Una ranura mas profunda proporciona un solapamiento aumentado y aumenta asf el tamano y la conductividad termica del area de contacto entre la placa de circuito y el armazon de placa de circuito. Adicionalmente, la ranura puede que no sea mas profunda que la distancia mas corta desde los componentes electricos de la placa de circuito hasta el borde de la placa de circuito, sino mas bien corresponda esencialmente a dicha distancia (o sea ligeramente mas poco profunda que la misma). El solapamiento puede ser preferiblemente tan grande como sea posible mientras no obstruya los otros componentes del dispositivo de iluminacion.
En una realizacion de la presente invencion, unos componentes de autocalentamiento de la placa de circuito pueden estar dispuestos proximos al borde de la misma, reduciendo por ello la distancia entre dichos componentes y el armazon de placa de circuito, lo que mejora el enfriamiento de los componentes. Adicionalmente, aumentando el porcentaje del area de la placa de circuito cubierta con material electricamente conductor, tal como Ag o Cu, y extendiendo (o localizando) tal cobertura hacia el borde montado en el armazon de placa de circuito, se mejora mas el enfriamiento de dicha placa de circuito.
Segun una realizacion de la presente invencion, el armazon de placa de circuito puede comprender una ranura adicional en la que puede estar montado otro borde de la placa de circuito, de manera que dicha placa de circuito esta tambien en contacto termico con dicho armazon de placa de circuito en la ranura adicional. Para recibir una placa de circuito sustancialmente recta, las ranuras pueden estar situadas de manera que estan mirandose entre sf. La presente realizacion es ventajosa porque se agranda el area de contacto termico entre la placa de circuito y el armazon de placa de circuito y se mejora la sujecion de la placa de circuito al armazon de placa de circuito. Preferiblemente, las dos ranuras del armazon de placa de circuito pueden estar dispuestas en oposicion entre sf, de manera que dos bordes opuestos de la placa de circuito se pueden montar en las ranuras del armazon de placa de circuito (y deslizar dentro de las mismas).
Segun una realizacion de la presente invencion, los nervios pueden estar moldeados sobre el interior del disipador de calor. Los nervios pueden solidificar entonces sobre el interior del disipador de calor durante el proceso de
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fabricacion, lo que mejora el contacto termico entre los nervios y el disipador de calor. Por consiguiente, el disipador de calor metalico actua como molde durante el proceso de moldeo por inyeccion de plastico. Ademas, el exterior del dispositivo de iluminacion, tal como el disipador de calor metalico, puede estar sobremoldeado con un material plastico (preferiblemente termoplastico) para mejorar la seguridad electrica del dispositivo de iluminacion. El sobremoldeo plastico puede tener, por ejemplo, 1 mm de grosor y cubrir, al menos, una parte del disipador de calor metalico. Ventajosamente, el armazon de placa de circuito puede ser moldeado en la misma etapa de procesamiento que el sobremoldeo.
Los objetivos, las caractensticas y las ventajas adicionales de la presente invencion resultaran evidentes cuando se estudia la siguiente descripcion detallada, los dibujos y las reivindicaciones adjuntas. Los expertos en la tecnica se daran cuenta que se pueden combinar diferentes caractensticas de la presente invencion a fin de crear realizaciones distintas de las descritas en lo que sigue o en las reivindicaciones.
Breve descripcion de los dibujos
Este y otros aspectos de la presente invencion se describiran a continuacion con mas detalle, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, que muestran realizaciones de la invencion.
La figura 1A muestra un dispositivo de iluminacion segun una realizacion de la presente invencion;
la figura 1B es una vista, en despiece ordenado, del dispositivo de iluminacion mostrado en la figura 1A;
la figura 2A muestra un armazon de placa de circuito segun una realizacion de la presente invencion;
la figura 2B es una vista, en seccion transversal, de un nervio del armazon de placa de circuito, tomada por la lmea
A-A en la figura 2A, en la que una placa de circuito esta insertada en el nervio;
la figura 3A muestra un armazon de placa de circuito segun la presente invencion;
la figura 3B es una vista, desde arriba, del armazon de placa de circuito mostrado en la figura 3A;
la figura 4A muestra un armazon de placa de circuito segun otra realizacion adicional de la presente invencion;
la figura 4B es una vista, desde arriba, del armazon de placa de circuito mostrado en la figura 4A; y
la figura 5 es una vista, en seccion transversal, de una base de un dispositivo de iluminacion segun una realizacion
de la invencion.
Todas las figuras son esquematicas, no estan necesariamente a escala y, en general, muestran solamente partes que se necesitan para explicar la invencion, en las que otras partes se pueden omitir o simplemente sugerir.
Descripcion detallada
Un dispositivo de iluminacion segun una realizacion de la presente invencion se describira a continuacion haciendo referencia a las figuras 1A y 1B.
Las figuras 1A y 1B muestran un dispositivo de iluminacion 1 que comprende una base 2 en la que estan dispuestas unas fuentes de luz 3, tales como unos LED. Las fuentes de luz 3 pueden estar cubiertas con una pantalla protectora 6 que incluye opcionalmente una optica con lentes o de dispersion. Alternativamente, las fuentes de luz 3 pueden estar encerradas en un cuerpo envolvente en forma de bombilla (no mostrado). La base 2 comprende un disipador de calor 4 metalico, para enfriar las fuentes de luz 3 y su electronica de activacion, y una parte 5 adaptada para su conexion a un accesorio luminoso. El dispositivo de iluminacion 1 comprende ademas una placa de circuito impreso, PCB 7, para controlar y activar las fuentes de luz 3. La PCB 7 esta montada en un armazon de placa de circuito 10, o un armazon de PCB 10, que asegura la PCB 7 a la base 2 del dispositivo de iluminacion 1. Al menos un borde 8 de la PCB 7, pero preferiblemente dos bordes opuestos 8 de la PCB 7, estan sujetados por el armazon de PCB 10. Preferiblemente, el armazon de PCB 10 esta en contacto ffsico con el disipador de calor 4, que esta dispuesto para rodear (o encerrar) la PCB 7 y el armazon de PCB 10, facilitando por ello la conduccion termica entre los mismos. El dispositivo de iluminacion 1 comprende ademas un conector 9 dispuesto en dicha parte 5 de la base 2, para conectar electricamente el dispositivo de iluminacion a un accesorio luminoso.
Haciendo referencia a las figuras 2A y 2B, se describira con mas detalle el armazon de PCB 10 segun una realizacion de la presente invencion.
La figura 2A muestra el armazon de PCB 10, en el que por clarificar, no esta insertada ninguna PCB 7. El armazon de PCB 10 comprende, al menos, uno, pero preferiblemente dos nervios 11 provistos de unas ranuras 12 que se extienden a lo largo de la direccion longitudinal de los nervios 11. Las ranuras 12 estan dispuestas en oposicion entre sf, de manera que dos bordes opuestos de la PCB 7 se pueden hacer deslizar hacia dentro de las ranuras 12. Las ranuras 12 son rectas y su anchura esta adaptada para ser ligeramente mayor que el grosor de la PCB 7. La PCB 7 esta a su vez ligeramente curvada (o alabeada) debido a la soldadura con estano de los componentes. La figura 2B muestra una vista en seccion transversal del nervio 11, tomada por la lmea A-A en la figura 2A, pero con la PCB insertada en la ranura 12. A medida que la PCB 7 ligeramente curvada se inserta en las ranuras 12 rectas, los esfuerzos mecanicos comprimiran unas partes 21 de los bordes 8 de la PCB contra unas partes del interior de la ranura 12 en el nervio 11, como se muestra en la figura 2B. Los esfuerzos mecanicos aseguran por rozamiento la PCB 7 a la ranura 12 y proporcionan contacto ffsico entre la PCB 7 y el nervio 11, facilitando la conduccion termica
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entre los mismos. Los pequenos espacios de aire entre las partes del borde 8 de la PCB que no estan en contacto ffsico directo con el nervio 11 son suficientemente pequenos para seguir permitiendo algo de contacto termico entre la PCB 7 y el nervio 11.
El armazon de PCB 10 se extiende para formar una porcion de la parte inferior 5 de la base 2, o se conecta a dicha parte. En otras palabras, los nervios 11 sobresalen de la parte 5 de la base 2. Preferiblemente, los nervios 11 sobresalen de la parte 5 de la base 2 en la direccion longitudinal del dispositivo de iluminacion, es decir, en una direccion esencialmente paralela con el eje optico del dispositivo de iluminacion. Por consiguiente, la PCB 7 se puede hacer deslizar hacia dentro de las ranuras 12 (hacia la parte 5 de la base 2) con un movimiento deslizante en una direccion paralela a la direccion longitudinal de las ranuras 12. Como el armazon de PCB 10 forma una porcion de la parte 5 de la base 2, el area de disipacion de calor del armazon de PCB 10 se agranda dado que puede que no se conduzca calor unicamente desde los nervios 11 hasta el disipador de calor 4, sino tambien hasta la parte 5 de la base 2, que disipa a su vez el calor al aire ambiente.
El armazon de PCB 10 esta parcialmente o (al menos casi) enteramente fabricado de un material electricamente aislante para aislar electricamente la PCB 7 del disipador de calor 4. Por ejemplo, el armazon de PCB 10 puede estar fabricado de ceramica, pero mas preferiblemente de plastico, que es una alternativa mas barata a la ceramica. El plastico puede ser, por ejemplo, un termoplastico, tal como policarbonato (PC), que se usa, en general, para moldeo por inyeccion. Tal termoplastico comun tiene tipicamente una conductividad termica de aproximadamente 0,2/mK y es ventajoso porque es relativamente barato. Como alternativa (o en combinacion con un termoplastico comun), el armazon de PCB 10 puede estar parcialmente o (al menos casi) enteramente fabricado de plastico termico. La carga del plastico termico puede ser, por ejemplo, carga de ceramica o carga de grafito de material en partfculas en forma de fibras. La conductividad termica del plastico termico puede variar desde aproximadamente 1 hasta 15 W/mK. El plastico termico con cargas de ceramica tiene tipicamente una conductividad termica en el intervalo de 1 a 8 W/m K, y el plastico termico con cargas de grafito tiene una conductividad termica de hasta 15 W/m K. El plastico termico es mas costoso que un termoplastico comun tal como PC, pero ofrece una mejor conductividad termica, lo que mejora la trayectoria termica entre la PCB 7 y el disipador de calor 4. No obstante, pueden ser tambien aplicables a la presente invencion materiales con una conductividad termica en el intervalo de 0,4 a 1,0 W/mK.
Las ranuras 12 pueden tener preferiblemente al menos 1 mm de profundidad, y mas preferiblemente al menos 2 o 4 mm de profundidad.
Con una lampara de LED convencional, los experimentos han mostrado que despues de llenar el disipador de calor con material de relleno que tiene una conductividad termica de 0,5 W/mK, la diferencia promedio de temperatura es 8°C entre la PCB y el disipador de calor. En experimentos sin material de relleno (y ningun armazon de PCB), la diferencia promedio de temperatura es 20°C.
En experimentos sin relleno, pero con la aplicacion de un armazon de PCB con nervios fabricado de un plastico termico que tiene una conductividad termica de aproximadamente 2 W/mK y ranuras de 2 mm de profundidad, se mide una diferencia promedio de temperatura de 14°C entre la PCB y el disipador de calor. Para un armazon de PCB fabricado de plastico de policarbonato con una conductividad termica de 0,2 W/m K, se encuentra una diferencia promedio de temperatura de 17°C. Por consiguiente, el armazon de PCB segun una realizacion de la invencion proporciona una disipacion termica competitiva si se compara con las tecnicas de relleno.
Haciendo referencia a las figuras 3A y 3B, se describira un armazon de PCB 30 segun la invencion. La figura 3B muestra una vista, desde arriba, del armazon de PCB 30 mostrado en la figura 3A.
El armazon de PCB 30 comprende unos nervios 31 que sobresalen de la parte 35 que forma una porcion de la base del dispositivo de iluminacion y, en particular, la parte 35 forma una porcion externa de la base. Preferiblemente, los nervios 31 y la parte 35 estan moldeados en la misma pieza, y/o en el mismo material, para mejorar la conduccion termica desde los nervios hasta la parte 35. Unas ranuras 32 se extienden en los nervios 31, cuyas ranuras 32 estan adaptadas para recibir los bordes de la PCB (no mostrada por clarificar). El armazon de PCB 30 comprende ademas una lamina 33 electricamente aislante, en el que la lamina 33 y los nervios 31 estan adaptados para encerrar juntos la PCB. Los nervios 31 se extienden a lo largo de la direccion longitudinal de la lamina 33 esencialmente en forma de tubo, facilitando por ello la insercion de la PCB en el armazon de PCB 30. Las ranuras 32 estan dispuestas en oposicion entre sf, de manera que dos bordes opuestos de la PCB se pueden hacer deslizar hacia dentro de las ranuras 32. La lamina puede estar formada por dos partes de lamina rectangulares sujetadas en los nervios 31. La lamina 33 reduce el riesgo de chispas entre la PCB y el disipador de calor y puede ser, por ejemplo, una lamina de Kapton®.
Haciendo referencia a las figuras 4A y 4B, se describira un armazon de PCB 40 segun otra realizacion adicional de la invencion. La figura 4B es una vista, desde arriba, del armazon de PCB 40 mostrado en la figura 4A.
El armazon de PCB 40 comprende una carcasa 43 electricamente aislante adaptada para encerrar la PCB (no mostrada por clarificar). Unos nervios 41 se extienden sobre el interior de la carcasa 43 a lo largo de la direccion
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longitudinal de dicha carcasa 43 esencialmente en forma de tubo. En los nervios 41, estan dispuestas unas ranuras 42 para recibir la PCB. Las ranuras 42 estan dispuestas en oposicion entre sf en la carcasa 43, de manera que dos bordes opuestos de la PCB se pueden hacer deslizar hacia dentro de dichas ranuras 42. Como se muestra en las figuras 4A y 4B, los nervios 41 pueden ser integrales con la carcasa 43. Alternativamente, las ranuras 42 pueden estar dispuestas como unos rebajes 42 situados directamente en la carcasa 43, que puede carecer de nervios. La carcasa 43 reduce el riesgo de chispas que se producen entre la PCB y el disipador de calor y puede, por ejemplo, estar fabricada de plastico, tal como plastico termico o cualquier otro material electricamente aislante. La carcasa 43 agranda tambien el area de disipacion de calor del armazon de PCB 40, ya que se puede conducir calor desde las ranuras 42 hasta la carcasa 43 y posteriormente hasta un disipador de calor, si el mismo esta dispuesto alrededor de dicha carcasa 43.
Haciendo referencia a la figura 5, se describira otra realizacion de la invencion. La figura 5 es una vista, en seccion transversal, de una base 50 de un dispositivo de iluminacion. En la presente realizacion, el armazon de PCB comprende unos nervios 51, en los que se extienden unas ranuras 52, que estan fijados, y preferiblemente moldeados (o pegados), sobre el interior de un disipador de calor 58 del dispositivo de iluminacion. Adicionalmente, un sobremoldeo 56 esta fijado, y preferiblemente moldeado, sobre el exterior del disipador de calor 58. El sobremoldeo 56 puede tener, por ejemplo, aproximadamente 1 mm de grosor. Una parte del sobremoldeo 56 puede extenderse (o sobresalir) hacia dentro de una base de rosca 57 (o parte inferior) de la base 50. Una PCB 7 se puede insertar en la base 50, por ejemplo, haciendo deslizar los bordes 8 de la PCB hacia dentro de las ranuras 52. Cuando funciona el dispositivo de iluminacion, se puede conducir calor desde la PCB hasta los nervios 51 y, a continuacion, adicionalmente hasta el disipador de calor 58. El ajuste apretado de los nervios 51 al interior del disipador de calor 58, conseguido por el moldeo o pegado, mejora la conduccion termica entre los mismos.
Aunque se han descrito realizaciones espedficas, el experto en la tecnica entendera que pueden concebirse diversas modificaciones y cambios dentro del alcance de la invencion, como se define en las reivindicaciones adjuntas. Por ejemplo, los materiales, las dimensiones de la ranuras y la posicion y orientacion del armazon de PCB descritos haciendo referencia a las figuras 2A y 2B son aplicables tambien a las realizaciones descritas haciendo referencia a las figuras 3A, 3B, 4A, 4B y 5. Adicionalmente, se apreciara que la invencion es aplicable no solamente a dispositivos de iluminacion basados en LED, sino a cualquier dispositivo de iluminacion que comprenda una PCB o placa de circuito con componentes que requieran enfriamiento para activar/controlar el dispositivo de iluminacion.
Claims (10)
- 510152025303540REIVINDICACIONES1. Un dispositivo de iluminacion (1), que comprende:- una fuente de luz (3);- una placa de circuito (7) configurada para controlar la fuente de luz; y- un armazon de placa de circuito (30), caracterizado por que el armazon de placa de circuito comprende un nervio (31), una ranura (32) que se extiende en el nervio y una lamina (33) electricamente aislante, en el que un borde (8) de la placa de circuito se monta en la ranura de manera que dicha placa de circuito esta en contacto termico con el armazon de placa de circuito, y en el que la lamina (33) y el nervio (3l) encierran juntos la placa de circuito (7).
- 2. El dispositivo de iluminacion como se define en la reivindicacion 1, en el que el armazon de placa de circuito comprende un material electricamente aislante para aislar electricamente la placa de circuito.
- 3. El dispositivo de iluminacion como se define en la reivindicacion 1, en el que el armazon de placa de circuito esta fabricado, al menos parcialmente, de plastico termico.
- 4. El dispositivo de iluminacion como se define en la reivindicacion 1, en el que la ranura es recta y la placa de circuito esta ligeramente curvada.
- 5. El dispositivo de iluminacion como se define en la reivindicacion 1, que comprende ademas una base (35), en el que el armazon de placa de circuito es integral con una parte externa de la base.
- 6. El dispositivo de iluminacion como se define en la reivindicacion 1, que comprende ademas un disipador de calor (4) dispuesto en contacto termico con el armazon de placa de circuito.
- 7. El dispositivo de iluminacion como se define en la reivindicacion 1, en el que la ranura tiene, al menos, 1 mm de profundidad, preferiblemente al menos 2 mm de profundidad e incluso mas preferiblemente al menos 4 mm de profundidad.
- 8. El dispositivo de iluminacion como se define en la reivindicacion 1, en el que unos componentes de autocalentamiento de la placa de circuito estan dispuestos proximos a dicho borde de la placa de circuito.
- 9. El dispositivo de iluminacion como se define en la reivindicacion 1, en el que el armazon de placa de circuito comprende una ranura (32) adicional en la que esta montado otro borde (8) de la placa de circuito, de manera que dicha placa de circuito esta tambien en contacto termico con el armazon de placa de circuito en dicha ranura adicional.
- 10. El dispositivo de iluminacion como se define en la reivindicacion 6, en el que los nervios estan fijados, y preferiblemente moldeados, sobre el interior del disipador de calor.
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