GR1009510B

GR1009510B - Multi-led projector unified with its cooling system

Info

Publication number: GR1009510B
Application number: GR20180100108A
Authority: GR
Inventors: Κωνσταντινος Μαναγλιωτης
Original assignee: Sls Φωτισμος Μον. Ικε
Priority date: 2018-03-16
Filing date: 2018-03-16
Publication date: 2019-04-19

Abstract

The invention relates to the construction of a single- or multi-led projector in which the cooling system constitutes both its support structure and shell 1. Tis innovation abolishes the need for additional cooler and shell while drawing out, in an efficient manner, the heat produced. Its innovative mechanical treatment introduces through orifices 2 which being parallel to the direction of the light flow, boosts the heat escape ability and reduces the whole weight of the light projector.

Description

Προβολέας φωτοδιόδων ενιαίος στο σύστημα ψύξης του LED projector integrated into its cooling system

Η παρούσα εφεύρεση αφορά προβολέα (μιας ή περισσοτέρων) φωτοδιόδων στον οποίο η ψύκτρα του, συγκροτεί το φέροντα οργανισμό του και το περίβλημα του έτσι ώστε αυτά τα τρία στοιχεία να ταυτίζονται. Το σύστημα ψύξης του (ψύκτρα αλουμινίου) είναι διαμορφωμένο με τέτοιο τρόπο ώστε πάνω του να στερεώνονται όλα τα εξαρτήματα που απαρτίζουν τον προβολέα, αποτελώντας και το φέροντα οργανισμό και το περίβλημά του. Επιπλέον, το ενιαίο σύστημα ψύξης - φέροντος οργανισμού - περιβλήματος, φέρει διαμπερείς οπές κατά το εγκάρσιο της μεγίστης διαστάσεως, τέτοιες ώστε να δημιουργούνται δίαυλοι απαγωγής θερμότητας μέσω συναγωγής (με ρευστό συναγωγής τον ατμοσφαιρικό αέρα). The present invention relates to a (one or more) photodiode projector in which its heatsink comprises its supporting body and its casing so that these three elements are identical. Its cooling system (aluminum heatsink) is configured in such a way that all the components that make up the projector are fixed on it, constituting both the supporting body and its housing. In addition, the unitary cooling system - carrier body - housing, has through holes along the transverse of the maximum dimension, such as to create channels for heat dissipation through convection (with the convective fluid being the atmospheric air).

OL ευρέως κυκλοφορούντες σήμερα προβολείς φωτοδιόδων αποτελούνται από ένα περίβλημα - φέροντα οργανισμό στο οποίο εσωκλείονται με συγκόλληση ή στοιχεία συνδέσεως (μόνιμα ή λυτά) άλλα εξαρτήματα, όπως το τροφοδοτικό, ο φακός, η φωτοδίοδος, ο ανταυγαστήρας και κυρίως το σύστημα ψύξης. OL today's widespread photodiode projectors consist of a housing - supporting organism in which other components, such as the power supply, the lens, the photodiode, the reflector and mainly the cooling system, are enclosed by welding or connection elements (permanent or loose).

Η παρούσα εφεύρεση τροποποιεί τη συνήθη πρακτική κατασκευής προβολέων και καινοτομεί με τον εξής τρόπο: αυξάνοντας σημαντικά τις διαστάσεις της ψύκτρας ώστε να μπορεί να αποτελεί το φέροντα οργανισμό των υπολοίπων εξαρτημάτων του προβολέα και πραγματοποιώντας τις συνδέσεις στο εσωτερικό του συστήματος ψύξεως καταργείται η ανάγκη ύπαρξης περιβλήματος - φέροντος οργανισμού και βελτιώνεται σημαντικά η απαγωγή θερμότητας. The present invention modifies the usual practice of manufacturing projectors and innovates in the following way: by significantly increasing the dimensions of the heatsink so that it can form the supporting body of the remaining components of the projector and by making the connections inside the cooling system, the need for an enclosure is eliminated - carrier and heat dissipation is significantly improved.

Η παρούσα εφεύρεση επιτρέπει την κατασκευή συμπαγών φωτιστικών σωμάτων τεχνολογίας φωτοδιόδων με εξαιρετικά χαρακτηριστικά απαγωγής της θερμότητας σε σχέση με την παρεχόμενη φωτιστική ισχύ εξ αιτίας του γεγονότος ότι το σύστημα ψύξεως είναι ο ίδιος ο φέρων οργανισμός του προβολέα και δεν εσωκλείεται σε περίβλημα. Επίσης βελτιώνονται οι δυνατότητες αύξησης του βαθμού στεγανότητας του προβολέα λόγω της έλλειψης συναρμογών που πρέπει να στεγανοποιηθούν. The present invention allows the construction of compact light bodies of photodiode technology with excellent heat dissipation characteristics in relation to the provided lighting power due to the fact that the cooling system is the carrying body of the projector itself and is not enclosed in a casing. The possibilities of increasing the degree of tightness of the projector are also improved due to the lack of joints that need to be sealed.

Τα χαρακτηριστικά της εφευρέσεως ορίζονται στις αξιώσεις. The features of the invention are defined in the claims.

Ακολούθως επεξηγείται η εφεύρεση με αναφορά στα σχέδια. The invention is explained below with reference to the drawings.

Στο Σχέδιο 1 απεικονίζεται προβολέας πολλαπλών φωτοδιόδων με ενιαίο σύστημα ψύξης - φέροντος οργανισμού - περιβλήματος (1). Τα διαμπερή τρήματα κατά το εγκάρσιο της μεγίστης διαστάσεως (2) υπεύθυνα για την απαγωγή της θερμότητας διαμορφώνουν τον φορέα, ενώ τα σημεία τοποθέτησης των φωτοδιόδων απ' ευθείας πάνω στον φορέα (3) καθιστούν την απαγωγή της θερμότητας βέβαιη. Figure 1 shows a multi-photodiode projector with a single cooling system - carrier - housing (1). The through holes across the maximum dimension (2) responsible for the heat dissipation shape the carrier, while the mounting points of the photodiodes directly on the carrier (3) make the heat dissipation certain.

Στο Σχέδιο 2 φαίνεται σε εγκάρσια τομή Α-Α η φωτοδίοδος (4) να βρίσκεται σε άμεση επαφή με τον φορέα-ψύκτρα (5) και να περιβάλλεται από τον ανταυγαστήρα (6), εξασφαλίζοντας έτσι τόσο την μηχανική της στήριξη όσο και την ψύξη. In Figure 2, it can be seen in cross-section A-A that the photodiode (4) is in direct contact with the carrier-heatsink (5) and is surrounded by the reflector (6), thus ensuring both its mechanical support and cooling.

Στο Σχέδιο 3 φαίνεται σε πλάγια όψη ο ολόσωμος συμπαγής φορέας (8) πάνω στον οποίο είναι εμφωλευμένες οι φωτοδίοδοι και οι φακοί (9), ενώ οι βάσεις του τροφοδοτικού (10) στηρίζουν το τροφοδοτικό (11) σε ικανή απόσταση από τον φορέα ώστε να μην έχουμε αλληλεπίδραση θερμοκρασιών. Figure 3 shows a side view of the full-body compact carrier (8) on which the photodiodes and lenses (9) are embedded, while the power supply bases (10) support the power supply (11) at a sufficient distance from the carrier so that do not have temperature interaction.

Στο Σχέδιο 4 φαίνεται σε προοπτική όψη ένας φορέας- ψύκτρα (12), έτσι ώστε να γίνει ορατή η σχέση μεταξύ των διαστάσεων, και ιδιαιτέρως του πάχους του φορέα. Figure 4 shows a perspective view of a carrier-cooler (12), so that the relationship between the dimensions, and particularly the thickness of the carrier, becomes visible.

Η μελέτη κατασκευής του προβολέα φωτοδιόδων ενιαίου στο σύστημα ψύξης του, λαμβάνει υπ' όψιν την ανάγκη απαγωγής της λανθάνουσας ενέργειας (το μέρος της απορροφουμένης ηλεκτρικής ενέργειας το οποίο δεν μετατρέπεται σε ωφέλιμη -φωτεινή ενέργεια) και η οποία τείνει να καταστρέφει άμεσα την φωτοδίοδο, να μειώσει το χρόνο ζωής του τροφοδοτικού, να αποχρωματίσει τον ανταυγαστήρα και να μειώσει την διαύγεια του φακού. The construction study of the photodiode floodlight integrated into its cooling system takes into account the need to dissipate the latent energy (the part of the absorbed electrical energy which is not converted into useful light energy) and which tends to directly destroy the photodiode, to shorten the life of the power supply, discolor the reflector and reduce the clarity of the lens.

Η συνεχής και διαδοχική επίσης αύξηση με την αφή και μείωση με την σβέση της θερμοκρασίας του προβολέα εξ αιτίας του διαφορετικού συντελεστή γραμμικής (και εν προκειμένω κυβικής) διαστολής των υλικών που συναρμόζονται, συντελεί με τον χρόνο στην χαλάρωση των αρμόσεων με αποτέλεσμα αφ' ενός την απομείωση της στεγανότητας και κυρίως την πιθανότητα μείωσης της επιφάνειας ή/και της πιέσεως επαφής μεταξύ ψύκτρας και φέροντος οργανισμού με αποτέλεσμα την ακόμη μικρότερη απαγωγή της θερμότητας. The continuous and successive increase by touching and decrease by turning off the temperature of the projector due to the different coefficient of linear (and in this case cubic) expansion of the materials that are joined, contributes over time to the loosening of the joints, resulting on the one hand in reduction of tightness and above all the possibility of reducing the surface and/or the contact pressure between the heatsink and the bearing body resulting in even less heat dissipation.

Τα παραπάνω προβλήματα παύουν να υπάρχουν αν το ίδιο το σύστημα ψύξεως αποτελέσει όλα τα δομικά στοιχεία του προβολέα. Ωστόσο αυτό γίνεται εφικτό μόνο αν τηρηθούν οι παρακάτω βασικές προϋποθέσεις οι οποίες αποτελούν και τα βασικά χαρακτηριστικά της εφευρέσεως: The above problems cease to exist if the cooling system itself constitutes all the structural elements of the projector. However, this is only possible if the following basic conditions are met, which are also the main characteristics of the invention:

Τα υλικό κατασκευής του φέροντος οργανισμού-ψύκτρας έχει τον μεγαλύτερο δυνατό συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας (> 200 W-m<-1.>K<-1>] που αυτόματα περιορίζει την λίστα των διαθέσιμων υλικών σε πρωτογενή, υψηλής ποιότητας μηχανεύσιμα μη σιδηρούχα κράματα (σειρές μηχανεύσιμων, ανοδιώσιμων κραμάτων αλουμινίου). • Η μάζα του φέροντας οργανισμού είναι τέτοια που η απαγωγή της θερμότητας να είναι βέλτιστη. The construction material of the heatsink carrier has the highest possible coefficient of thermal conductivity (> 200 W-m<-1.>K<-1>] which automatically limits the list of available materials to primary, high quality machinable non-ferrous alloys (machinable series , anodizing aluminum alloys).• The mass of the carrier is such that heat dissipation is optimal.

• Η γεωμετρία και η μηχανουργική κατεργασία του φέροντα οργανισμούψύκτρας είναι τέτοια (διαδοχικές σειρές διαμπερών τρημάτων κατά το εγκάρσιο της μεγίστης διαστάσεως) έτσι να δημιουργούνται δίαυλοι απαγωγής θερμότητας μέσω συναγωγής (με ρευστό συναγωγής τον ατμοσφαιρικό αέρα), μέσα από τον ίδιο τον οργανισμό-ψύκτρα (2). Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα την αύξηση της ικανότητας απαγωγής θερμότητας αλλά και την ταυτόχρονη μείωση του βάρους του προβολέα. • The geometry and machining of the heatsink bearing body is such (consecutive series of through holes across the maximum dimension) so that heat dissipation channels are created by convection (with convective fluid the atmospheric air), through the heatsink body itself ( 2). This has the effect of increasing the heat dissipation capacity and simultaneously reducing the weight of the projector.

• Ο φέρων οργανισμός είναι συμπαγής και ολόσωμος (1) και όλα τα υπόλοιπα εξαρτήματα εμφωλεύονται σε αυτόν, μέσα σε κατάλληλα σχεδιασμένα φατνώματα (Φωτοδίοδος-Καλωδίωση) ή στερεώνονται εξωτερικά σε κατάλληλες βάσεις (10). • The load-bearing body is solid and full body (1) and all other components are embedded in it, inside suitably designed panels (Photodiode-Wiring) or fixed externally on suitable bases (10).

Claims

A X I O S E I S

1. A projector consisting of one or more photodiodes whose cooling system of the photodiodes constitutes both its supporting body and its housing (1). The load-bearing body - housing - heatsink is made of solid primary aluminum alloy with a thickness of more than 10mm (12) so that the total thermal capacity is large. The photodiodes are directly in contact with the organism - heat sink (3) either on its surface or on special panels (4).

2. Projector according to claim 1, also characterized by the fact that the single supporting body - heatsink - casing is machined (consecutive rows of through holes across the largest dimension (2) such as to create heat dissipation channels by convection (with convective fluid the atmospheric air), through the organism itself - heatsink.