FR2970546A1 - LED BULB WITH INSULATION - Google Patents

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Abstract

L'invention a pour objet une ampoule à diode électroluminescente comprenant une source de lumière 4, un support 2 tubulaire logeant une électronique de commande de la source de lumière, un radiateur 5 concentrique au support tubulaire cette ampoule étant caractérisée en ce que la face 2A externe du support tubulaire 2 est maintenue écartée de la face 15 A interne du logement du radiateur par des moyens 17 de centrage pour définir une chambre 16 concentrique isolante autour du support tubulaire.The subject of the invention is a light-emitting diode bulb comprising a light source 4, a tubular support 2 housing an electronic control unit for the light source, a radiator 5 concentric with the tubular support, this bulb being characterized in that the surface 2A external of the tubular support 2 is kept spaced from the internal face 15A of the radiator housing by means 17 for centering to define a concentric chamber 16 insulating around the tubular support.

Description

AMPOULE A DIODE AVEC ISOLATION L'invention se rapporte à une source de lumière du type à diode électroluminescente. Pour réduire la consommation d'énergie, il est préconisé de substituer aux 5 ampoules à filament incandescent des sources de lumière du type connues sous les abréviations CFL ou LED. Les lampes fluorescentes compactes (CFL) ont un inconvénient majeur qui est leur encombrement. En effet, à ce jour on ne sait pas produire des lampes de petites tailles comme cela était possible avec les ampoules à filament. Par 10 ailleurs, l'allumage de ces lampes nécessite un délai et une mise en température que les utilisateurs n'aiment pas. Les lampes à diode électroluminescente ne présentent pas les inconvénients des ampoules CFL et peuvent être de taille plus réduite. Elles présentent cependant des inconvénients lorsqu'on souhaite augmenter le 15 flux lumineux . En effet, plus la température de fonctionnement est haute, plus les diodes électroluminescentes perdent en performances. De plus, les LED sont pilotées par une électronique qui est elle aussi sensible aux températures élevées (dégradation du rendement et dégradation de la durée de vie des composants). 20 Sur ces lampes à diode on estime que 75% de l'énergie consommée est transformée en chaleur. Pour augmenter le flux lumineux , Il faut consommer plus d'énergie et donc produire plus chaleur. The invention relates to a light source of the light emitting diode type. To reduce energy consumption, it is recommended to substitute for incandescent filament bulbs light sources of the type known as CFL or LED abbreviations. Compact fluorescent lamps (CFL) have a major drawback which is their size. Indeed, to date it is not known to produce lamps of small sizes as was possible with the filament bulbs. In addition, the lighting of these lamps requires a delay and warming that users do not like. Light emitting diode lamps do not have the disadvantages of CFL bulbs and may be smaller in size. However, they have drawbacks when it is desired to increase the luminous flux. Indeed, the higher the operating temperature, the more light emitting diodes lose performance. In addition, the LEDs are driven by electronics that are also sensitive to high temperatures (degradation of performance and degradation of the life of components). On these diode lamps it is estimated that 75% of the energy consumed is converted into heat. To increase the luminous flux, it is necessary to consume more energy and thus to produce more heat.

Les lampes type led sont généralement construites de la manière suivante : Une électronique de commande est logée dans un tube dont l'une des extrémité se trouve à proximité de la source de lumière (LED). Ce tube est engagé dans un logement axial d'une pièce formant un radiateur qui 5 va dissiper la chaleur produite par la source de lumière. Pour la dissipation, la pièce formant un radiateur présente extérieurement des ailettes qui augmentent la surface d'échange avec l'extérieur. Le dimensionnement des ailettes et leur nombre permet de déterminer la quantité d'énergie pouvant être dissipée. 10 Ce radiateur est parfois recouvert d'une ceinture qui a pour fonction d'éviter de toucher directement le radiateur lorsqu'il est chaud. Pour dissiper plus de chaleur, il n'est pas possible d'augmenter la taille du radiateur car la contrainte d'encombrement des lampes ne permet pas de le faire pour les lampes de substitution 15 Comme précisé plus avant, l'électronique est logée dans un tube qui a pour fonction principale d'isoler électriquement le module électronique de la pièce formant un radiateur qui est souvent en aluminium et incidemment constitue une protection thermique de l'électronique par la nature du matériau. Un contact est réalisé entre la diode et ce radiateur. 20 Pour éviter les mouvements du support dans le logement, la section externe du support tubulaire est identique à la section interne du logement du radiateur. L'épaisseur du support tubulaire détermine avec la nature du matériau la résistivité thermique. Led lamps are generally constructed as follows: A control electronics is housed in a tube with one end near the light source (LED). This tube is engaged in an axial housing of a part forming a radiator which will dissipate the heat produced by the light source. For dissipation, the piece forming a radiator externally has fins that increase the exchange surface with the outside. The dimensioning of the fins and their number makes it possible to determine the quantity of energy that can be dissipated. This radiator is sometimes covered with a belt whose function is to avoid touching the radiator directly when it is hot. To dissipate more heat, it is not possible to increase the size of the radiator because the congestion constraint of the lamps does not make it possible for replacement lamps 15 As mentioned above, the electronics are housed in a tube whose main function is to electrically isolate the electronic module from the part forming a radiator which is often made of aluminum and incidentally constitutes a thermal protection of the electronics by the nature of the material. A contact is made between the diode and this radiator. To avoid the movements of the support in the housing, the outer section of the tubular support is identical to the inner section of the radiator housing. The thickness of the tubular support determines with the nature of the material the thermal resistivity.

L'invention se propose d'améliorer l'isolation thermique de l'électronique. A cet effet, l'invention a pour objet une ampoule à diode électroluminescente comprenant une source de lumière, un support tubulaire logeant une électronique de commande de la source de lumière, un radiateur concentrique au support tubulaire présentant un logement axial pour le support tubulaire ,cette ampoule étant caractérisée en ce que la face externe du support tubulaire est maintenue à distance de la face interne du logement axial par des moyens de centrage pour constituer une chambre annulaire isolante. L'invention sera bien comprise à l'aide de la description ci après faite à titre 10 d'exemple non limitatif en regard du dessin qui représente : FIG 1 : un éclaté d'une ampoule FIG 2 une coupe axiale FIG 3 : le radiateur FIG 4 : le dissipateur supplémentaire 15 FIG 5 :le dissipateur supplémentaire monté sur le radiateur FIG 6 : une coupe transversale du support tubulaire monté dans le radiateur. FIG 7 à 9 : Différentes ampoules En se reportant au dessin, on voit une ampoule type LED. Cette ampoule 1 à diode électroluminescente comprend un support tubulaire 2 20 logeant une électronique 3 de commande d'une source 4 de lumière type diode électroluminescente disposée à proximité de l'une des extrémités du support tubulaire, un radiateur 5 concentrique au support tubulaire présentant éventuellement des ailettes 6 radiales. The invention proposes to improve the thermal insulation of the electronics. For this purpose, the subject of the invention is a light-emitting diode bulb comprising a light source, a tubular support housing an electronic control of the light source, a radiator concentric with the tubular support having an axial housing for the tubular support, this bulb being characterized in that the outer face of the tubular support is kept at a distance from the inner face of the axial housing by centering means to form an insulating annular chamber. The invention will be better understood from the following description given by way of nonlimiting example with reference to the drawing which represents: FIG. 1: an exploded view of an ampoule FIG. 2 an axial section FIG. 3: the radiator FIG 4: the additional dissipator FIG 5: the additional dissipator mounted on the radiator FIG 6: a cross section of the tubular support mounted in the radiator. FIG 7 to 9: Different bulbs Referring to the drawing, we see a typical LED bulb. This light-emitting diode bulb 1 comprises a tubular support 20 housing an electronic control unit 3 of a light-emitting diode-type source 4 disposed near one of the ends of the tubular support, a radiator 5 concentric with the tubular support having possibly radial fins 6.

Un culot 7 métallique à vis ou à baïonnette localisé à la base constitue au moins un contact électrique pour alimenter l'ampoule. Un bulbe 8 au moins translucide coiffe la source de lumière . La forme globale du radiateur est un tronc de cône, la petite base étant située au 5 niveau du culot et la grande base au niveau du bulbe Cette source de lumière est constituée par une ou plusieurs diodes électroluminescentes. L'évacuation de la chaleur a pour objectif de protéger l'électronique de commande de la source et plus précisément éviter de dépasser une température 10 limite. Cette électronique est logée dans un support 2 tubulaire dont le matériau a été choisi pour être un isolant électrique et thermique. Ce support tubulaire est logé dans un logement 15 axial du radiateur. L'énergie dissipée par le radiateur en direction du support tubulaire chauffe donc l'intérieur du tube. 15 Avantageusement, la face 2A externe du support tubulaire 2 est maintenue écartée de la face 15A interne du logement du radiateur des moyens 17 de centrage pour définir une chambre 16 concentrique isolante autour du support tubulaire. Les moyens 17 de centrage sont, de préférence ,portés par la face externe 2A du 20 support tubulaire. Ces moyens de centrage sont des plots 17 et/ou des nervures 17 . Les extrémités libres des moyens 17 de centrage sont de surface plus réduite que la section prise à un niveau différent Pour ce faire les plots sont coniques ou les nervures ont une section triangulaire. Dans le cas où le fond du support tubulaire est destiné à venir en buté en fond de logement 15 des plots 17 sont également prévus sur cette face extrême ( figure 2). On voit ici (figure 6) une version à nervures 17 qui coulissent dans des rainures 18 pour une immobilisation en rotation. On a donc créé une isolation en supprimant le transfert de chaleur par conduction en réduisant le contact entre les deux surfaces. L'air emprisonné dans la chambre 16 concentrique a des propriétés isolantes. Avantageusement, une jupe 9 en matériau bon conducteur de la chaleur montée 10 concentrique au radiateur est en contact serré avec le radiateur 5 pour former un dissipateur supplémentaire et cette jupe présente des lumières 10A, 10B pour la circulation de l'air. La jupe couvre le radiateur. La jupe est en contact au niveau des moyens de positionnement de la jupe sur le radiateur et avec les bords des ailettes du radiateur pour un transfert thermique 15 par conduction. Avantageusement, la géométrie de la jupe 9 est adaptée pour une mise en place de la jupe en force et serrage de la jupe sur les ailettes. Les bords des ailettes 6 sont en contact avec pression sur la face interne de la jupe en sorte de transmettre la chaleur des ailettes vers la jupe. Le bord des ailettes du radiateur 20 est conformé pour épouser la surface de la jupe sur une étendue proche de l'épaisseur de la lamelle. La portée d'appui de chaque lamelle a une largeur de l'ordre de l'épaisseur de la dite lamelle. L'assemblage en force peut être obtenu par le dimensionnement des pièces. A metal base 7 screw or bayonet located at the base is at least one electrical contact for powering the bulb. An at least translucent bulb 8 caps the light source. The overall shape of the radiator is a truncated cone, the small base being located at the base and the large base at the bulb. This light source is constituted by one or more light-emitting diodes. The objective of the heat dissipation is to protect the control electronics from the source and more precisely to avoid exceeding a limit temperature. This electronics is housed in a tubular support 2 whose material has been chosen to be an electrical and thermal insulator. This tubular support is housed in an axial housing of the radiator. The energy dissipated by the radiator towards the tubular support therefore heats the inside of the tube. Advantageously, the outer face 2A of the tubular support 2 is kept spaced from the internal face 15A of the radiator housing of the centering means 17 to define an insulating concentric chamber 16 around the tubular support. The centering means 17 are preferably carried by the outer face 2A of the tubular support. These centering means are studs 17 and / or ribs 17. The free ends of the centering means 17 are of smaller surface area than the section taken at a different level. To do this, the studs are conical or the ribs have a triangular section. In the case where the bottom of the tubular support is intended to abut at the bottom of housing 15 pads 17 are also provided on this end face (Figure 2). We see here (Figure 6) a ribbed version 17 which slide in grooves 18 for immobilization in rotation. Insulation has therefore been created by suppressing conductive heat transfer by reducing the contact between the two surfaces. The air trapped in the concentric chamber 16 has insulating properties. Advantageously, a skirt 9 of good heat-conducting material mounted concentrically to the radiator is in close contact with the radiator 5 to form an additional dissipator and this skirt has lights 10A, 10B for the circulation of air. The skirt covers the radiator. The skirt is in contact with the means for positioning the skirt on the radiator and with the edges of the fins of the radiator for heat transfer by conduction. Advantageously, the geometry of the skirt 9 is adapted for placing the skirt in force and tightening the skirt on the fins. The edges of the fins 6 are in pressure contact on the inner face of the skirt so as to transmit the heat of the fins to the skirt. The edge of the fins of the radiator 20 is shaped to conform to the surface of the skirt over a range close to the thickness of the lamella. The bearing surface of each lamella has a width of the order of the thickness of said lamella. The strength assembly can be obtained by sizing the parts.

Le but de cet assemblage en force est de ne pas utiliser de la pate thermique cependant une pate thermique pourrait être mise en place préalablement à la mise en place de la jupe. Dans la forme de réalisation représentée, la surface externe de la jupe est sans 5 nervure mais cette face 9A externe de la jupe 9 pourrait comporter également des nervures ou reliefs participant à la dissipation. Suivant une forme de réalisation de ces nervures sur la jupe, les ailettes de la jupe seraient dans des plans parallèles à la petite base de sorte à favoriser le refroidissement lorsque l'ampoule est couchée. 10 Pour l'assemblage, la jupe comprend à ses deux extrémités des moyens 11, 12 de positionnement strict sur les extrémités du radiateur, les dits moyens étant éventuellement localisés pour que leur mise en place déforme la jupe de sorte que le contact avec les ailettes soit accentué. Les moyens 11, 12 de positionnement sont du type à emboitement d'une partie 15 male dans une partie femelle, l'emboitement étant possible dans un seul sens compte tenu de la forme tronconique Les moyens 11 de positionnement situés au niveau de la petite base sont des languettes 11A radiales venant se loger dans les creux d'un créneau 11B de la petite base du radiateur et prendre appui au fond des créneaux. Ces moyens 20 forment des butés pour un arrêt en translation. En ce qui concerne la grande base, le bord du radiateur présente des lame11es12A en forme de créneaux faisant saillis par rapport au plan de la grande base lesdites lamelles venant s'encastrer dans des empreintes 12B présentées dans l'épaisseur du bord de la jupe. The purpose of this assembly in force is not to use the thermal paste however a thermal paste could be put in place prior to the establishment of the skirt. In the embodiment shown, the outer surface of the skirt is without rib but this outer face 9A of the skirt 9 could also include ribs or reliefs participating in the dissipation. According to one embodiment of these ribs on the skirt, the fins of the skirt are in planes parallel to the small base so as to promote cooling when the bulb is lying down. For assembly, the skirt comprises at its two ends means 11, 12 of strict positioning on the ends of the radiator, said means being optionally located so that their implementation deforms the skirt so that the contact with the fins be accented. The positioning means 11, 12 are of the interlocking type of a male part in a female part, the interlocking being possible in a single direction in view of the frustoconical shape. The positioning means 11 located at the level of the small base radial tabs 11A are housed in the recesses of a slot 11B of the small base of the radiator and support the bottom of the crenellations. These means 20 form stops for stopping in translation. With regard to the large base, the edge of the radiator has slats 11a12A in the form of crenellations projecting from the plane of the large base said slats coming to fit into the imprints 12B presented in the thickness of the edge of the skirt.

La souplesse des lamelles 12A permet, par construction géométrique une application élastique des lamelles sur la face interne de la jupe. C'est à ce niveau que la source génère la chaleur. C'est donc à ce niveau là qu'il faut améliorer le contact entre les deux pièces pour un transfert plus rapide de calories du radiateur vers la jupe. La position haute et basse des moyens de positionnement guide la contrainte d'assemblage. Cette jupe 9 constituant un dissipateur supplémentaire au radiateur forme également un carter qui délimite une chambre entourant le radiateur, cette chambre étant partitionnée par les ailettes du radiateur. Cette chambre est reliée à l'extérieur par des lumières 10A, 10B arrangées pour créer une circulation d'air entre la chambre et l'extérieur. Les lumières de la jupe sont réparties en deux groupes l'un 10A se localisant près d'une extrémité de la jupe et l'autre 10B près de l'autre extrémité en sorte 15 de créer une circulation. Les lumières peuvent être parallèles aux bases ou inclinées. La circulation d'air produite par la différence de température et les lumières de la jupe est canalisée selon l'axe longitudinal de l'ampoule. Du fait que les bords des ailettes soient appliqués sur la face interne de la jupe, 20 on a prévu des encoches 14 dans les ailettes du radiateur qui permettent une circulation transversale dans la chambre partitionnée. Ces encoches sont agencées dans deux plans parallèles au plan de la petite base l'un proche de la petite base et l'autre proche de la grande base. The flexibility of the lamellae 12A allows, by geometrical construction, an elastic application of the lamellae on the internal face of the skirt. It is at this level that the source generates the heat. It is therefore at this level that it is necessary to improve the contact between the two parts for a faster transfer of calories from the radiator to the skirt. The high and low position of the positioning means guides the assembly constraint. This skirt 9 constituting an additional dissipator to the radiator also forms a housing which delimits a chamber surrounding the radiator, this chamber being partitioned by the fins of the radiator. This room is connected to the outside by lights 10A, 10B arranged to create a flow of air between the room and the outside. The lights of the skirt are divided into two groups, one 10A locating near one end of the skirt and the other 10B near the other end so as to create a circulation. The lights can be parallel to the bases or inclined. The circulation of air produced by the temperature difference and the skirt lights is channeled along the longitudinal axis of the bulb. Because the edges of the fins are applied to the inner face of the skirt, notches 14 have been provided in the fins of the radiator which allow transverse circulation in the partitioned chamber. These notches are arranged in two planes parallel to the plane of the small base one close to the small base and the other close to the large base.

Les encoches 14 de la petite base sont dans un plan qui coïncide avec celui contenant un groupe de lumières 10B de manière à limiter les effets visqueux de l'air et à permettre un effet pompage thermique (auto-ventilation). On parvient avec ces moyens à augmenter l'apport en énergie de la source de lumière en limitant l'effet sur l'électronique. Pour ce faire on dissipe plus de calories non seulement par augmentation de la surface d'échange mais en créant un pompage thermique dans l'espace aménagé entre le radiateur et la jupe formant carter, ce pompage étant produit par la présence des lumières. La jupe est matériau bon conducteur de la chaleur tel l'aluminium, le cuivre, la 10 céramique etc en opposition avec les matériaux dit plastiques issus du pétrole. The notches 14 of the small base are in a plane which coincides with that containing a group of lights 10B so as to limit the viscous effects of the air and to allow a thermal pumping effect (self-ventilation). With these means, it is possible to increase the energy input of the light source by limiting the effect on the electronics. To do this, more calories are dissipated not only by increasing the exchange surface but by creating a thermal pumping in the space between the radiator and the skirt forming a housing, this pumping being produced by the presence of lights. The skirt is a good heat-conducting material such as aluminum, copper, ceramics, etc., in opposition to so-called plastic materials derived from petroleum.

Claims (9)

REVENDICATIONS1. Ampoule à diode électroluminescente comprenant une source de lumière 4, un support 2 tubulaire logeant une électronique de commande de la source de lumière, un radiateur 5 concentrique au support tubulaire présentant un logement 15 pour le support tubulaire, cette ampoule étant caractérisée en ce que la face 2A externe du support tubulaire 2 est maintenue écartée de la face 15A interne du logement du radiateur par des moyens 17 de centrage pour définir une chambre 16 concentrique isolante autour du support tubulaire. REVENDICATIONS1. Light-emitting diode bulb comprising a light source 4, a tubular support 2 housing a control electronics of the light source, a radiator 5 concentric to the tubular support having a housing 15 for the tubular support, this bulb being characterized in that the external face 2A of the tubular support 2 is kept spaced from the internal face 15A of the radiator housing by centering means 17 to define an insulating concentric chamber 16 around the tubular support. 2. Ampoule à diode électroluminescente selon la revendication 1 caractérisée en ce que les moyens de centrage sont portés par la face externe du support tubulaire. 2. light-emitting diode bulb according to claim 1 characterized in that the centering means are carried by the outer face of the tubular support. 3. Ampoule à diode électroluminescente selon la revendication 1 ou 2 caractérisée en ce que les extrémités libres des moyens de centrage sont de surface plus réduite que la section prise à un niveau différent. 3. light-emitting diode bulb according to claim 1 or 2 characterized in that the free ends of the centering means are of smaller surface area than the section taken at a different level. 4. Ampoule à diode électroluminescente selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que les moyens de centrage sont des plots ou des nervures. 4. Light-emitting diode bulb according to any one of the preceding claims, characterized in that the centering means are studs or ribs. 5. Ampoule à diode électroluminescente selon la revendication 4 caractérisée en ce que les plots et/ou les nervures coopèrent avec des rainures 18. 5. light-emitting diode bulb according to claim 4 characterized in that the pads and / or the ribs cooperate with grooves 18. 6. Ampoule à diode électroluminescente selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'une jupe 9 en matériau bon conducteur de la chaleur est montée concentrique au radiateur et en contact avec le radiateur pourformer un dissipateur supplémentaire et cette jupe présente des lumières 10A, 10B pour la circulation de l'air. 6. light-emitting diode bulb according to claim 1 characterized in that a skirt 9 of good heat-conducting material is mounted concentrically to the radiator and in contact with the radiator for forming an additional dissipator and this skirt has lights 10A, 10B for the circulation of the air. 7. Ampoule à diode électroluminescente selon la revendication 6 caractérisée en ce que l'assemblage de la jupe sur le radiateur est fait en force par le dimensionnement des dites jupe et radiateur. 7. light-emitting diode bulb according to claim 6 characterized in that the assembly of the skirt on the radiator is made in force by the design of said skirt and radiator. 8. Ampoule à diode électroluminescente selon la revendication 6 ou 7 caractérisée en ce que la jupe comprend à ses deux extrémités des moyens Il, 12 de positionnement sur les extrémités du radiateur. 8. light-emitting diode bulb according to claim 6 or 7 characterized in that the skirt comprises at its two ends means 11, 12 for positioning on the ends of the radiator. 9. Ampoule à diode électroluminescente selon la revendication 6 caractérisée en ce que les lumières de la dupe sont réparties en deux groupes l'un 10A se localisant près d'une extrémité de la jupe et l'autre 10B près de l'autre extrémité en sorte de créer une circulation. IO.Ampoule à diode électroluminescente selon la revendication 1 caractérisée en ce que le radiateur présente des ailettes radiales qui présentent des encoches 14 pour une circulation transversale. 9. Light-emitting diode bulb according to claim 6, characterized in that the lights of the dupe are divided into two groups, one 10A located near one end of the skirt and the other 10B near the other end. kind of create a circulation. IO.Light-emitting diode bulb according to claim 1 characterized in that the radiator has radial fins which have notches 14 for a transverse circulation.
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