IT202000015343A1 - Sistema di illuminazione con struttura gonfiabile e raffreddamento forzato migliorato - Google Patents

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Description

SISTEMA DI ILLUMINAZIONE CON STRUTTURA GONFIABILE
E RAFFREDDAMENTO FORZATO MIGLIORATO
DESCRIZIONE
Il presente brevetto ? attinente al settore dell?illuminazione ed in particolare ai sistemi di illuminazione campale delle torri faro con struttura portante gonfiabile. Concerne un nuovo sistema di illuminazione leggero dove i corpi illuminanti - preferibilmente ma non necessariamente a LED - sono raffreddati sfruttando opportunamente parte dell?aria utilizzata per il gonfiaggio della struttura e la creazione della pressione interna necessaria.
OGGETTO DELL'INVENZIONE
Oggetto dell?invenzione ? il sistema di ottimizzazione del raffreddamento di corpi illuminanti a LED installati su torri faro la cui struttura portante ? realizzata in tessuto o materiale flessibile ed ? gonfiata tramite l?insufflaggio costante di aria nella struttura stessa.
Nel nuovo sistema di illuminazione oggetto del presente brevetto, il sistema di raffreddamento sfrutta un flusso d'aria forzata, che svolge contemporaneamente due funzioni, ossia una prima funzione di gonfiaggio e mantenimento della pressione minima di gonfiaggio del corpo del sistema di illuminazione e una seconda funzione di raffreddamento dei corpi illuminanti.
Un vantaggio raggiunto dal presente brevetto ? semplificare la costruzione dei sistemi di illuminazione a LED e - inoltre - quello di ridurre peso e dimensioni dei radiatori di raffreddamento dei corpi illuminanti.
Il nuovo sistema di illuminazione pu? essere modulare, e inoltre ? del tipo con diffusore di forma sostanzialmente tubolare, realizzato in materiale flessibile, come ad esempio in tessuto, che pu? essere agevolmente ripiegato in condizioni di minimo ingombro dimensionale, con facilit? di trasporto qualora di richiedano interventi in emergenza e in condizioni ambientali critiche.
STATO DELL'ARTE
Sono noti i sistemi di illuminazione a torre che utilizzano quale struttura portante materiali flessibili gonfiati e mantenuti in pressione e in posizione tramite l?insufflaggio costante di aria all?interno della struttura portante stessa.
Tali sistemi sono stati oggetto di vari brevetti del medesimo richiedente di cui si riportano di seguito i principali:
Brevetto Europeo n.1062458, avente ad oggetto un sistema di illuminazione temporaneo e/o di emergenza con una struttura portante gonfiabile;
Brevetto per invenzione in Italia n. 102015000055989, avente ad oggetto una struttura portante gonfiabile con una o pi? sorgenti luminose;
Brevetto europeo n.2577155, avente ad oggetto un sistema di illuminazione con struttura portante gonfiabile e dispositivi di sicurezza;
La domanda di brevetto internazionale n. WO2019/243948 avente ad oggetto un sistema modulare di illuminazione con raffreddamento forzato. Sono altres? noti i corpi illuminanti a LED (Light Emitting Diode) che hanno un tempo di vita molto variabile a seconda del flusso luminoso, della corrente di lavoro e della temperatura d'esercizio.
In particolare la costruzione dei sistemi di illuminazione a LED deve tenere la temperatura di esercizio entro una determinata soglia massima superata la quale viene pregiudicato il funzionamento del LED o la sua vita media decade esponenzialmente.
I corpi illuminanti a LED vanno quindi installati con opportuni dispositivi di dissipazione del calore. In genere si utilizzano radiatori alettati in alluminio il cui peso e le cui dimensioni sono calibrate in funzione della potenza nominale installata e ad essa sono direttamente proporzionali.
Ne deriva che in caso di LED ad alta potenza di illuminazione occorrono dispositivi con molta superficie di dissipazione che possono raggiungere peso e dimensioni elevate.
In questi casi il raffreddamento del radiatore viene spesso facilitato orientando un flusso di aria forzata in direzione delle alette di dissipazione con ventilatori opportunamente posizionati. Al radiatore vengono quindi aggiunti dispositivi di ventilazione di vario genere e costituzione.
Il problema della dimensione e del peso dei dispositivi di dissipazione ? particolarmente rilevante nel caso delle torri faro con struttura portante gonfiata ad aria il cui corpo illuminante a LED ? posizionato in alto, ossia sulla sommit? della struttura portante stessa. In questa situazione la pressione interna della struttura portante deve essere tanto pi? elevata quanto pi? pesante ? il corpo illuminante che deve sostenere.
Inoltre, poich? la struttura portante ? gonfiata con aria costantemente insufflata al suo interno, in caso di blackout di alimentazione ? e in assenza di alimentazione di emergenza - la struttura collassa rapidamente. E? evidente come ? in questo caso specifico ? la leggerezza del corpo illuminante ? condizione essenziale ai fini della sicurezza.
Ne deriva che in queste specifiche applicazioni di illuminazione a LED il sistema deve essere opportunamente raffreddato da radiatore e flusso d?aria forzata.
Ne deriva che, per la stessa ragione, utilizzare sistemi di ventilazione aggiuntivi disposti sul corpo illuminante aumenterebbe il peso sulla sommit?.
SINTESI DELL'INVENZIONE
Il trovato di cui al presente brevetto supera e risolve le problematiche citate sfruttando l?aria utilizzata per l?insufflaggio della struttura portante per ottimizzare il raffreddamento dei radiatori e quindi dei LED senza pregiudicare la rapidit? del gonfiaggio della struttura portante e senza avere perdite di pressione interna tali da pregiudicare la sua stabilit? statica.
Tale risultato ? ottenuto con il preciso posizionamento di radiatori e opportuni fori di aerazione.
Altri aspetti caratteristici e vantaggi del nuovo sistema di illuminazione sono:
- la particolarit? del sistema di diffusione della luce;
- la riducibilit? delle dimensioni del trovato per un facile trasporto e immagazzinamento.
E' noto che per ridurre l'abbagliamento di una fonte luminosa utilizzando una superficie di diffusione della luce, in plastica o altro materiale rigido, occorre che la dimensione di tale superficie sia adeguatamente proporzionata all'intensit? della sorgente stessa.
Ne deriva che maggiore ? la potenza erogata, maggiore deve essere la superficie di diffusione. Il nostro sistema di illuminazione prevede ampie e variabili superfici di diffusione della luce realizzate in tessuto flessibile laddove i singoli componenti del modulo luminoso possano essere facilmente rimossi, ripiegati o diversamente utilizzati al fine di portare il trovato alle minime dimensioni di stoccaggio e trasporto.
DESCRIZIONE DELL'INVENZIONE
Il nuovo sistema di illuminazione comprende nelle sue parti principali una struttura portante di sostegno di almeno un modulo luminoso, una base di sostegno di detta struttura portante, e mezzi di insufflazione dell?aria all?interno della struttura portante.
La struttura portante ? preferibilmente costituita da un involucro di forma ad esempio cilindrica e/o conica, in tessuto o materiale plastico o non plastico flessibile, avente un'estremit? aperta e collegata a detta base per permettere l'insufflazione dell'aria, e un'estremit? opposta dotata di opportuni fori di uscita di una parte dell?aria insufflata.
All'interno di detta struttura portante ? montato almeno un modulo luminoso o sorgente luminosa.
All?estremit? inferiore della struttura portante sono collocati uno o pi? di detti mezzi di insufflazione o ventilatori che prelevano l?aria dall?esterno e la spingono verso l?interno della struttura stessa.
All'interno dell'involucro costituente la struttura portante ? posto detto almeno un modulo luminoso, a sua volta comprendente almeno un corpo illuminante a LED e almeno un radiatore, configurato come di seguito descritto e rivendicato.
Il nuovo sistema ha un funzionamento quanto mai semplice e rapido.
E?sufficiente estrarre il sistema da un suo contenitore e posizionarlo a terra. I ventilatori immettono costantemente aria in pressione all'interno della struttura portante permettendone il gonfiaggio e dotandola della necessaria stabilit?-rigidit?.
Di conseguenza il gonfiaggio della struttura portante colloca detto almeno un modulo luminoso alla quota desiderata dall'operatore.
Detto medesimo flusso d'aria insufflata da detti ventilatori viene utilizzato anche per provvedere alla ventilazione dei radiatori del modulo luminoso, contribuendo cos? al raffreddamento. Grazie a tale soluzione, l'efficienza di raffreddamento dei radiatori ? massimizzata e conseguentemente le dimensioni e il peso dei radiatori potranno essere sensibilmente ridotti. Nelle tavole allegate viene presentato, a titolo esemplificativo e non limitativo, una pratica realizzazione del trovato.
In figura 1 ? visibile il sistema di illuminazione (100) in configurazione di esercizio. E? possibile riconoscere una base (1), una struttura portante gonfiabile (2) e un modulo luminoso (3).
Detta struttura portante (2) comprende un involucro diffusore (21), ad esempio formato da un tessuto o altro materiale flessibile di forma genericamente tubolare.
All'interno di detta base (1) sono alloggiati dei mezzi (11) per l'insufflazione di aria (4) prelevata all?esterno e inviata all'interno di detto involucro diffusore (21).
In figura 2 si illustra, a titolo esemplificativo e solo schematico, un dettaglio in sezione del solo modulo luminoso (3) con corpi illuminanti a LED (31) ad esempio orientati verso il basso.
In figura 2a ? mostrata una vista in pianta del dettaglio di figura 2.
In figura 3a e 3b si illustra, a titolo esemplificativo e non esaustivo, un dettaglio in sezione e una vista dall'alto del solo modulo luminoso (3) con corpi illuminanti a LED (31) ad esempio orientati in modo da proiettare la luce orizzontalmente.
In figura 3c ? mostrata una variante costruttiva della soluzione di figura 3a, dove il radiatore (33) ? montato distanziato dal supporto (32) superiore, e dove un canale (343) di distribuzione veicola il flusso d'aria dall'interno dei canali di ventilazione (34) verso l'esterno attraverso uno o pi? fori (321) realizzati su detto supporto (32).
In figura 4 si illustra, a titolo esemplificativo e non esaustivo, un dettaglio in pianta di pi? moduli luminosi (3) con corpi illuminanti a LED (31) ad esempio orientati in modo da diffondere la luce radialmente.
Indifferentemente dalla loro posizione, ciascun modulo luminoso (3) comprende:
- almeno un supporto (32) opportunamente realizzato in materiale termoconduttore, di forma sostanzialmente piatta, ad esempio circolare o rettangolare o poligonale in genere; su detto supporto (32) ? realizzato almeno un foro (321) passante di aerazione;
- almeno un radiatore (33) opportunamente realizzato in materiale termoconduttore e a sua volta comprendente almeno una piastra di dissipazione del calore (331), di forma qualunque, ad esempio quadrata o circolare, e una pluralit? di alette dissipatrici (332), e dove detto radiatore (33) ? montato su una faccia di detto supporto (32); nella soluzione di figura 2, detto radiatore (33) ha preferibilmente dimensioni inferiori a quelle di detto supporto (32) per consentire, come verr? di seguito meglio descritto, il passaggio del flusso d'aria (4) tra dette alette dissipatrici (332) e la fuoriuscita del flusso d'aria attraverso detto almeno un foro di ventilazione del supporto (32);
- uno o pi? corpi illuminanti a LED (31) ad alta potenza illuminante, direttamente o indirettamente vincolati a detta piastra di dissipazione (331).
L?insieme composto da:
1) detta piastra di dissipazione (331);
2) dette alette di dissipazione (322) di detto radiatore (33);
3) e il sovrastante supporto (32);
forma dei condotti di ventilazione (34) in cui circola detto flusso d'aria (4) forzato insufflato da detti dispositivi di ventilazione (11) prelevato dall?esterno e quindi fresco alla temperatura ambientale.
DINAMICA DELLA PRESSIONE E DELLA PORTATA D?ARIA Come detto la presente invenzione sfrutta il flusso d?aria (4) immesso nella struttura portante gonfiabile (2) per ottimizzare il raffreddamento del gruppo illuminante (3) posto sulla sommit? di detta struttura portante (2).
La figura 5 illustra il principio generale.
Il flusso d?aria (4) prelevato dall?esterno ? immesso all?interno della struttura portante (2) tramite la turbina (11). Il veloce flusso d?aria (4) all?interno del tubo ne consente il gonfiaggio, esercitando sulla parete del tessuto (21) una pressione uniforme (40). Una parte del flusso d?aria (41) eccedente la portata necessaria per l?esercizio e il mantenimento della pressione (40) entra nei condotti di ventilazione (34) del radiatore (33) e fuoriesce (42) dai fori (321) posti sulla sommit? della struttura portante (2).
CONCETTO E DINAMICA DELLA PORTATA D?ARIA DISPONIBILE PER IL RAFFREDDAMENTO
Il percorso forzato del flusso d?aria cos? come concepito e illustrato nella presente invenzione aumenta sensibilmente l'efficienza del radiatore e permette di ridurne le dimensioni e conseguentemente il peso. Si ? riscontrato come sia possibile ridurre lo spessore e la superficie radiante del sistema di dissipazione del calore fino ad un 50-60% rispetto ai radiatori comunemente utilizzati con detti LED.
Le figure 5a, 5b e 5c illustrano a titolo esemplificativo e non esaustivo il percorso forzato dell?aria tale per cui si ottiene una significativa ottimizzazione del raffreddamento dei LED pur in presenza di un radiatore posizionato in orizzontale di piccole dimensioni.
In questa soluzione, detto supporto (32) ? posizionato in aderenza alle alette dissipatrici (332) dei radiatori (33) ed ? dotato di uno o pi? fori di aerazione (321) in corrispondenza dei condotti di aerazione (34) in modo tale che ogni condotto di aerazione (34) sia costantemente attraversato da un flusso d?aria lineare senza generazione di turbolenze.
La figura 5a illustra il percorso del flusso d?aria (41) lungo la sezione in vista longitudinale del condotto di ventilazione (34).
La figura 5b illustra lo stesso percorso del flusso d?aria (41) lungo la sezione in vista trasversale del condotto di ventilazione (34).
La figura 5c visualizza sul piano orizzontale lo stesso percorso del flusso d?aria (41) lungo il condotto di ventilazione (34) su un radiatore (33) di forma circolare.
La figura 5d visualizza sul piano orizzontale lo stesso percorso del flusso d?aria (41) lungo il condotto di ventilazione (34) su un radiatore (33) di forma rettangolare.
Nelle citate figure il flusso d'aria fresco (4) proveniente dall?ambiente esterno, il cui compito principale ? determinare il gonfiaggio della struttura portante (2) e creare la necessaria pressione interna, ? costretto ad entrare e scorrere lungo i condotti di ventilazione (34).
Detto flusso d?aria (41) scorrendo all?interno di detti condotti di ventilazione (34) lambisce e raffredda tutte le superfici interne di detto condotto di ventilazione (34) costituite da:
- dette alette di dissipazione (332);
- detta piastra di dissipazione (331);
- detto supporto (32).
Il flusso d?aria (41) esce caldo all?esterno (42) da almeno un foro di aerazione (321) del supporto (32).
Nelle figure 5a, 5b, 5c e 5d, su detto supporto (32) sono in particolare realizzati pi? fori (321) in corrispondenza di detti condotti di aerazione (34); detto supporto (32) ? costituito da una piastra piatta di forma circolare, con diametro sostanzialmente uguale al diametro dell'involucro (21) della struttura portante (2) ed ? posizionato sulla sommit? (22) di detta struttura portante (2).
Nella figura 5d il radiatore (33) ha invece forma ad esempio rettangolare, o comunque di dimensioni pi? piccole rispetto a detto supporto (32), affinch? lateralmente ci sia lo spazio sufficiente per il passaggio di detto flusso d'aria (41) dall?interno della struttura portante (2) ai condotti di aerazione (34). Su detto supporto (32) sono realizzati - come gi? scritto - uno o pi? fori (321), ad esempio ? ma non necessariamente e/o esclusivamente - allineati lungo il diametro del supporto (32) stesso, ciascuno in corrispondenza di uno di detti canali(34).
Uno o pi? radiatori (33) possono essere posizionati anche verticalmente. Nella soluzione di figura 3a e 3b, detto supporto (32) non ? posizionato in aderenza alle alette dissipatrici (332) dei radiatori (32) ma ? posizionato ortogonalmente al radiatore (33), al di sopra dei canali (34). Il radiatore (33) ? posizionato verticalmente e orientato in modo che detti canali di aerazione (34) individuati tra le alette (332) siano anch'essi posizionati verticalmente, offrendo un'apertura (341) inferiore per l?entrata del flusso d'aria, e un'apertura superiore (342) per la fuoriuscita del flusso d'aria. Sul supporto (32) sono presenti uno o pi? fori di aerazione (321) attraverso i quali l?aria esce dalla struttura portante.
Nella soluzione di figura 4, ? illustrato il possibile posizionamento di pi? radiatori (33) disposti verticalmente all'interno della struttura portante (2) e tra loro uniti in modo da formare, in pianta, una forma geometrica non necessariamente chiusa, ad esempio un triangolo.
Nella soluzione mostrata in figura 4, detto supporto (32) pu? comprendere uno o pi? fori centrali (321') di aerazione migliorata, per ottenere un maggiore raffreddamento se necessario.
Nel caso in cui, in alternativa a detti uno o pi? fori centrali (321'), detto supporto (32) comprenda invece fori (321) in corrispondenza di ognuno dei condotti di ventilazione (34) dei radiatori (33), si pu? anche prevedere l'applicazione di un ulteriore elemento (331') posizionato in aderenza alle alette (332) per realizzare i condotti di ventilazione (34).
Il concetto innovativo di tutte le figure esemplificative ? il medesimo.
Esso consiste nel veicolare il flusso d'aria (4) generato da detti dispositivi di ventilazione (11) tra le alette (332) degli uno o pi? radiatori (33), per contribuire al raffreddamento, e poi far fuoriuscire il flusso d'aria riscaldato attraverso almeno un foro (321) realizzato su detto supporto (32), dove detto foro (321) mette in comunicazione l'interno di detti condotti di ventilazione (34) con l'esterno della struttura portante (2), ossia dell'involucro gonfiabile (21) della struttura portante (2).
Detto involucro (21) della struttura portante (2) comprende a tale scopo almeno un'apertura o foro (211) per la fuoriuscita del flusso d'aria calda. Detto supporto (32) e detto radiatore (33) sono ad esempio in tutto o in parte realizzati in alluminio.
Si pu? prevedere che detto sistema di illuminazione possa comprendere anche almeno una calotta superiore di protezione dell'impianto elettrico e dei componenti dei moduli luminosi (3), non mostrata nelle figure.
Queste sono le modalit? schematiche sufficienti alla persona esperta per realizzare il trovato, di conseguenza, in concreta applicazione potranno esservi delle varianti senza pregiudizio alla sostanza del concetto innovativo.
Pertanto con riferimento alla descrizione che precede e alle tavole accluse si esprimono le seguenti rivendicazioni.

Claims (9)

RIVENDICAZIONI
1. Sistema di illuminazione comprendente almeno una struttura portante (2) a sua volta comprendente almeno un involucro (21) gonfiabile, mezzi (11) per l'insufflazione di un flusso d'aria di gonfiaggio (4) all'interno di detto almeno un involucro (21), mantenendo una pressione tale da garantirne la rigidit? e la stabilit?, almeno un modulo luminoso (3) contenuto all'interno di detto almeno un involucro (21), dove detto modulo luminoso (3) a sua volta comprende almeno un radiatore (33) per la dissipazione del calore e uno o pi? corpi illuminanti (31) montati su detto almeno un radiatore (33),
caratterizzato dal fatto che
detto almeno un radiatore (33) comprende almeno una piastra dissipatrice (331) sulla quale sono montati detti uno o pi? corpi illuminanti (31) e una pluralit? di alette dissipatrici (332), e dove tra due alette dissipatrici (332) vicine ? individuato almeno un canale di ventilazione (34) per la circolazione di detto flusso d'aria (4) generato da detti mezzi (11) di insufflazione.
2. Sistema di illuminazione, come da rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti corpi illuminanti (31) sono corpi illuminanti a LED.
3. Sistema di illuminazione, come da rivendicazioni 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detto almeno un modulo luminoso (3) comprende almeno un supporto (32) in materiale conduttore, montato sulla sommit? di detto involucro (21), e dove su detto supporto (32) ? realizzato almeno un foro (321) passante di aerazione, per la fuoriuscita di detto flusso d'aria circolante all'interno di detti canali (34).
4. Sistema di illuminazione, come da rivendicazione 3 caratterizzato dal fatto che detto almeno un modulo luminoso (3) comprende:
- detto almeno un supporto (32) in materiale termoconduttore, - detto almeno un radiatore (33) in materiale termoconduttore montato su una faccia di detto supporto (32) in modo che dette alette dissipatrici (332) del radiatore (33) siano orientate verso detto supporto (32);
- detti uno o pi? corpi illuminanti (31), direttamente o indirettamente vincolati a detta piastra di dissipazione (331).
5. Sistema di illuminazione, come da rivendicazione 3 o 4, caratterizzato dal fatto che detto supporto (32) ? una piastra piatta di forma circolare, con diametro sostanzialmente uguale al diametro dell'involucro (21) della struttura portante (2) e disposta orizzontalmente sulla sommit? (22) di detta struttura portante (2), e dove detto radiatore (33) ha invece forma ad esempio rettangolare, o comunque di dimensioni pi? piccole rispetto a detta piastra (32), in modo che lateralmente, tra detto radiatore (33) e detto involucro (21) sia lasciato dello spazio per l'introduzione di detto flusso d'aria all'interno di detti canali (34).
6. Sistema di illuminazione, come da rivendicazione 1, 2 o 3, caratterizzato dal fatto che detto modulo luminoso (3) ? posizionato verticalmente all'interno di detto involucro (21) in modo che detti canali (34) risultino anch'essi posizionati verticalmente offrendo un'apertura (341) inferiore per l'introduzione del flusso d'aria, e un'apertura superiore (342) per la fuoriuscita del flusso d'aria.
7. Sistema di illuminazione, come da rivendicazione 1, 2, 3 o 6, caratterizzato dal fatto di comprendere uno o pi? di detti radiatori (33) configurati e/o montati in modo formare, in pianta, una forma chiusa circolare o poligonale, e dove detto modulo luminoso (3) comprende detto supporto (32) superiore in materiale termoconduttore (32) dotato di almeno un foro (321) passante per la fuoriuscita del flusso d'aria calda.
8. Sistema di illuminazione, come da rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto involucro (21) della struttura portante (2) comprende almeno un'apertura o foro (211) per la fuoriuscita del flusso d'aria calda.
9. Sistema di illuminazione, come da rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto supporto (32) e detto radiatore (33) sono in tutto o in parte realizzati in alluminio.
IT102020000015343A 2020-06-25 2020-06-25 Sistema di illuminazione con struttura gonfiabile e raffreddamento forzato migliorato IT202000015343A1 (it)

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