ITMC20090208A1

ITMC20090208A1 - Faretto a led.

Info

Publication number: ITMC20090208A1
Application number: IT000208A
Authority: IT
Inventors: Alberto Patarchi
Original assignee: Micronasa Di Patarchi Alberto
Priority date: 2009-10-07
Filing date: 2009-10-07
Publication date: 2011-04-08

Description

DESCRIZIONE

a corredo di una domanda di brevetto per invenzione industriale avente per titolo:

"FARETTO A LED”.

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente domanda di brevetto per invenzione industriale ha per oggetto un faretto a LED.

Per l'illuminazione di ambienti sono ampiamente impiegate lampade alogene. Come è noto le lampade alogene dissipano un'elevata potenza, con il risultato di elevati sprechi energetici.

Sono altresì noti faretti a LED per illuminazione. I faretti a LED garantiscono un basso consumo energetico, tuttavia essi presentano diversi inconvenienti.

Bisogna considerare che in istallazioni civili, elettrodomestici e componenti di arredo, generalmente sono predisposti appositi alimentatori per alimentare le lampade alogene. Tali alimentatori comprendono un trasformatore che riduce la tensione alternata di rete (230 Vac ) in una tensione alternata più bassa (12 Vac), atta ad alimentare le lampade alogene. Generalmente si utilizza un trasformatore toroidale che assicura un elevato rendimento.

I faretti a LED secondo la tecnica nota sono provvisti di un alimentatore esterno che prevede un inverter in cui è integrato un raddrizzatore ed un regolatore di corrente. L'inverter riduce la tensione di rete (230Vac), la raddrizza e la controlla in corrente, in modo da ottenere una tensione in corrente continua atta ad alimentare i LED.

Appare evidente che i faretti a LED non possono essere intercambiabili con le lampade alogene. Infatti bisognerebbe sostituire il trasformatore della lampada alogena con l'inverter del faretto a LED. Tale sostituzione risulta complessa o addirittura impossibile, quando il trasformatore è pre-istallato nella struttura che deve accogliere il dispositivo di illuminazione.

L'alimentazione dei faretti a LED secondo la tecnica nota risulta essere alquanto complessa per la previsione dell'inverter all'esterno del faretto che risulta essere costoso ed ingombrante. Inoltre se si vogliono utilizzare più faretti a LED, tali faretti a LED, essendo controllati dal circuito elettronico esterno regolato in corrente, devono essere collegati in serie fino alla potenza ammissibile dell'inverter usato. Ad esempio per un numero elevato di faretti occorrono più inverter collegati in parallelo alla rete, mentre i faretti sono collegati in serie tra loro. Appare evidente che tali collegamenti sono anomali per qualsiasi elettricista.

I faretti a LED attuali non sono visibili al buio quando sono spenti, ma solo ad accensione avvenuta. Se si desidera una luce supplementare di cortesia occorre un altro tipo di faretto.

Altro inconveniente dei faretti a LED è quello che si surriscaldano eccessivamente, pertanto richiedono sistemi di dissipazione ingombranti e costosi.

Scopo della presente invenzione è di eliminare gli inconvenienti della tecnica nota, fornendo un faretto a LED che sia intercambiabile con le lampade alogene e che nello stesso tempo sia poco ingombrante, economico, e di semplice realizzazione.

Altro scopo della presente invenzione è di fornire un tale faretto che sia visibile al buio per rendere un servizio si luce di cortesia gratuita.

Questi scopi sono raggiunti in accordo all’invenzione, con le caratteristiche elencate nell’annessa rivendicazione indipendente 1.

Realizzazioni vantaggiose appaiono dalle rivendicazioni dipendenti.

Il faretto secondo l'invenzione comprende: un contenitore, una scheda di circuito stampato disposta entro il contenitore, almeno un LED montato sulla scheda di circuito stampato, e un dissipatore di calore accoppiato a detta scheda di circuito stampato.

Sulla scheda di circuito stampato sono montati: un raddrizzatore per raddrizzare una tensione d'ingresso in corrente alternata e un circuito integrato regolatore di corrente per alimentare detto almeno un LED, in modo da ottenere una tensione d'uscita in corrente continua atta ad alimentare detto almeno un LED.

Appaiono evidenti i vantaggi del faretto secondo l'invenzione. Il faretto secondo l'invenzione non necessita di un alimentatore elettronico esterno che fornisce una tensione in corrente continua come i faretti a LED della tecnica nota. Il faretto secondo l'invenzione può essere alimentato direttamente in correte alternata, ad esempio dall'alimentazione di una lampada alogena, ed è quindi intercambiabile con le lampade alogene ed in caso d'istallazione di più faretti, questi sono normalmente collegati in parallelo, come è consueto con qualsiasi lampadina.

Secondo una realizzazione vantaggiosa, sulla scheda di circuito stampato viene montato un circuito riduttore di tensione, in modo che il faretto possa essere alimentato anche e direttamente con la tensione in corrente alternata proveniente dalla rete elettrica.

Ulteriori caratteristiche dell’invenzione appariranno più chiare dalla descrizione dettagliata che segue, riferita a una sua forma di realizzazione puramente esemplificativa e quindi non limitativa, illustrata nei disegni annessi, in cui:

la Fig. 1 è una vista in prospettiva di un faretto led secondo l'invenzione, rivolto verso l'alto;

la Fig. 2 è una vista in sezione assiale del faretto di Fig. 1 rivolto verso il basso;

la Fig. 3 è una vista in esploso del faretto di Fig. 2;

La Fig. 4 è una vista in pianta illustrante in esploso i vari componenti del faretto secondo l'invenzione;

la Fig. 5 è uno schema elettrico circuitale del faretto secondo l'invenzione;

le Figg. 6 e 7 sono viste in pianta dal basso e dall'alto della scheda di circuito stampato su cui è montato il circuito di Fig. 5;

la Fig. 8 è uno schema elettrico circuitale, illustrante una variante del circuito di Fig. 5;

la Fig. 9 è una vista laterale di un faretto con un solo LED secondo l'invenzione;

le Figg. 10 e 11 sono viste in pianta dal basso e dall'alto del faretto di Fig. 9;

la Fig. 12 è una vista parzialmente in sezione assiale illustrante in esploso i componenti del faretto di Fig. 9;

la Fig. 13 è una vista in pianta dei componenti del faretto di Fig. 12; e

la Fig. 14 è una vista come Fig. 12, ma illustrante un faretto provvisto di una lente di concentrazione della luce.

Per ora con riferimento in particolare alle Figg. da 1 a 4, viene descritta una prima forma di realizzazione del faretto secondo l'invenzione, indicato complessivamente con il numero di riferimento (100).

In seguito il faretto (100) si considera con la luce rivolta verso il basso, pertanto i termini superiore ed inferiore si riferiranno alla particolare disposizione delle Figg. 2 e 3, fermo restando che il faretto (100) possa essere disposto in qualsiasi disposizione.

Il faretto (100) comprende un contenitore (1), una scheda di circuito stampato (2) sulla quale è montato almeno un LED (L) ed un dissipatore di calore (4). Il faretto (100) può comprendere opzionalmente un elemento fosforescente o fluorescente (5), un eventuale coperchio in materiale trasparente (6) ed un elemento di tamponamento (7) per la trasmissione del calore.

Il contenitore (1) è di forma sostanzialmente cilindrica, provvisto di un fondo (10) e una parete laterale (11), in modo da essere aperto inferiormente. Nel fondo (10) del contenitore è ricavata un'apertura centrale (12) e un foro periferico (13) per il passaggio di cavi di alimentazione (20) collegati alla scheda di circuito (2).

La scheda di circuito stampato (2) è di forma discoidale con un diametro leggermente inferiore rispetto al diametro interno del contenitore (1) per essere disposta entro il contenitore (1). La scheda di circuito (2) presenta un foro centrale (25) atto ad essere attraversato da una vite di fissaggio (7) che si estende assialmente nel faretto (100). Tre LED (L) sono montati perifericamente sulla scheda di circuito (2) equidistanziati tra loro con un angolo di 120°.

Per un numero di LED inferiore a quattro con una potenza inferiore a quattro Watt, il dissipatore di calore (4) può essere costituito solo dal contenitore (1) se è realizzato in metallo.

Per un numero di LED con potenze superiori a quattro Wat, il dissipatore di calore (4) comprende una pluralità di rondelle discoidali (40, 41) di diametri diversi. Come mostrato nelle Figure 2 e 3, a titolo puramente esemplificativo e non limitativo, sono previste tre rondelle di grande diametro (4) e due rondelle di piccolo diametro (41) interposte tra le tre rondelle di grande diametro (40) in modo da formare un pacco alettato. In questo modo le rondelle di grande diametro (40) sono distanziate tra loro e generano alettature tipiche di un dissipatore di calore. Chiaramente il numero di rondelle può cambiare a seconda delle esigenze.

Le rondelle di grande diametro (40) hanno un diametro maggiore rispetto al diametro dell'apertura (12) del fondo del contenitore. In questo modo il dissipatore (4) viene disposto all'esterno del contenitore (1), in modo che la parte periferica della rondella di grande diametro (40) disposta all'estremità del dissipatore vada in battuta contro il fondo (10) del contenitore.

Sia le rondelle di grande diametro (40) che le rondelle di piccolo diametro (41) presentano un foro centrale (45) atto a essere attraversato dalla viete di fissaggio (7), in modo da fissare a pacchetto la scheda di circuito (2) dentro il contenitore (1) ed il dissipatore (4) fuori dal contenitore (1). A tale scopo la vite (7) presenta una testa allargata (70) ed una filettatura (71) sulla quale viene avvitato un dado (73) per bloccare il dissipatore (4).

Vantaggiosamente l'elemento di tamponamento (7) viene disposto entro il contenitore (1), interposto tra la scheda di circuito (2) e la rondella (40) del dissipatore. L'elemento di tamponamento (7) è realizzato in materiale morbido, in modo da riempire uniformemente l'apertura (7) del fondo del contenitore. L'elemento di tamponamento è realizzato in un materiale conduttore di calore, ma non conduttore elettrico.

L'elemento fosforescente o fluorescente (5) è costituito da un disco avente un diametro leggermente inferiore rispetto al diametro del contenitore (1) per poter essere inserito entro il contenitore (1). L'elemento fosforescente o fluorescente (5) presenta un foro centrale svasato (55) per accogliere la testa (70) della vite (7). L'elemento fosforescente o fluorescente (5) prevede tre fori periferici (50) per accogliere i LED (L) montati sulla scheda di circuito (2).

Un dado (72) viene interposto, in posizione centrale, tra l'elemento fosforescente o fluorescente (5) e la scheda di circuito (2).

L'elemento fosforescente o fluorescente (5) è realizzato in un materiale fosforescente o fluorescente che quando viene radiato con la luce dei LED (5) accumula energia ed emette luce. Se si utilizza materiale fosforescente, la sua emissione luminosa si protrae anche dopo lo spegnimento dei LED. In questo caso l'elemento fosforescente (5) può emettere luce anche per parecchie ore dopo lo spegnimento dei LED, in conformità al tipo di sostanze o pigmenti fosforescenti utilizzati. Quindi, il faretto (100) può essere utilizzato anche come luce di cortesia notturna, con i LED spenti e senza alcun consumo energetico.

Il coperchio trasparente (6) ha una forma discoidale e viene fissato ad incastro sul bordo periferico della parete laterale (11) del contenitore, in modo da proteggere i LED (L) e l'elemento fosforescente o fluorescente (5).

Con riferimento alle Figg. 5, 6 e 7 viene descritto il circuito elettronico del faretto (100). Sulla scheda di circuito stampato (2) viene montato un raddrizzatore (P), ed un circuito integrato (U) per pilotare i LED (L).

Preferibilmente il raddrizzatore (P) è un raddrizzatore a ponte di diodi, atto a raddrizzare una tensione (Vac) in corrente alternata che viene applicata tra due morsetti d'ingresso (I1, I2). Vantaggiosamente, il raddrizzatore (P) viene progettato per una tensione d'ingresso (Vac) uguale a 12 V in correte alternata che è la tensione standard per alimentare le lampade alogene. In questo modo, all'uscita del raddrizzatore (P) è presente una tensione (Vcc) in corrente continua atta ad alimentare l'integrato (U) e i diodi (D).

Un condensatore di filtro (C) è disposto all'uscita del raddrizzatore (P) per stabilizzare la tensione d'uscita (Vcc).

Una resistenza di regolazione (R) è disposta tra il raddrizzatore (P) ed un pin dell'integrato (U) per regolare la corrente di alimentazione dei LED (L) e quindi l'intensità luminosa emessa dal faretto. I LED (L) sono collegati in serie, tra l'uscita del raddrizzatore (P) ed un pin dell'integrato (U).

Come mostrato in Fig. 6, i tre componenti circuitali: raddrizzatore (P), integrato (U) e condensatore di filtro (C), sono montati sulla scheda di circuito (2) sullo stesso lato della scheda in cui sono montati i LED. I tre componenti circuitali (P, U, C) sono disposti perifericamente sulla scheda (2) equidistanziati di 120° tra loro ed equidistanziati di 60° dai rispettivi LED. La resistenza di regolazione (R) è di piccole dimensioni rispetto agli altri componenti e può essere disposta sulla scheda (2), tra l'integrato (U) e il LED ad esso adiacente.

Come mostrato in Fig. 7, sulla faccia superiore della scheda (2) sono realizzate ampie piazzole (27) con fori metallizzati (26) per la dissipazione di calore. Le piazzole forate (27) sono realizzate in corrispondenza dei LED (L), del raddrizzatore (P) e dell'integrato (U). Invece in corrispondenza del condensatore (C), che è il componente che scalda meno, è realizzata una piazzola (A) senza fori metallizzati, per la saldatura dei cavi di alimentazione (20) (vedere Fig. 3).

In seguito, nei disegni elementi uguali o corrispondenti a quelli già descritti sono indicati con gli stessi numeri di riferimento e si omette la loro descrizione dettagliata.

In Fig. 8 viene illustrata una variante del circuito elettronico di Fig. 5. In questo caso il circuito elettronico presenta un terzo morsetto d'ingresso (I3) collegato al secondo morsetto d'ingresso (I2) mediante un riduttore di tensione (9). Vantaggiosamente il riduttore di tensione (9) è costituito da una resistenza (R2) in serie ad un condensatore (C2).

In questo modo, i morsetti (I1, I3) possono essere collegati direttamente all'alimentazione di rete, cioè una tensione (Vmain) in corrente alternata di 230 Volt. Il riduttore di tensione (9) fa sì che, quando il circuito è collegato all'alimentazione di rete (Vmain), all'ingresso del raddrizzatore (P) si ottenga sempre una tensione (Vac) in corrente alternata inferiore alla tensione di rete (Vmain). In questo caso, all'ingresso del raddrizzatore (P) viene disposto un circuito di protezione contro i sovraccarichi di corrente e di tensione, quale ad esempio un diodo bidirezionale (S).

Preferibilmente la tensione (Vac) all'ingresso del raddrizzatore deve essere uguale a 12 V in corrente alternata, che è la tensione uscente dagli alimentatori delle lampade alogene. In questo caso i morsetti d'ingresso (I1, I2) del circuito possono essere sempre collegati a un alimentatore per lampade alogene.

Nelle Figg. da 9 a 13 viene descritta una seconda forma di realizzazione del faretto, indicato complessivamente con il numero di riferimento (200). In questo caso il faretto (200) presenta un solo LED (L) disposto in posizione centrale sulla scheda di circuito (2). La scheda di circuito (2) ha una forma esagonale con sei sfinestrature (28) realizzate sul bordo perimetrale della scheda, in corrispondenza dei sei angoli dell'esagono.

Due sfinestrature sono utilizzate per il passaggio dei cavi elettrici (20) e le altre quattro sfinestrature (28) sono utilizzate per bloccare la scheda di circuito (2) in rispettivi perni verticali (18) previsti perifericamente nel contenitore (1).

Conseguentemente l'elemento fosforescente o fluorescente (5) presenta un foro centrale (50) per accogliere il LED (L) e sei sfinestrature (58) ricavate sul bordo perimetrale e destinate ad essere disposte a registro con le sfinestrature (28) della scheda di circuito (2).

Il dissipatore di calore (4) può essere realizzato in un blocco unico pressofuso e viene incollato mediante colla (29) sulla faccia posteriore della scheda di circuito (2).

In Fig. 14 viene illustrata una varante del faretto (200) ad un solo LED. In tale variante il LED (L) viene accoppiato ad una lente di concentrazione di luce (8).

La lente di concentrazione (8) ha un corpo (80) di forma troncoconica con diametro crescente andando dall'alto verso il basso. All'estremità superiore della lente di concentrazione (8) è ricavata una sede concava (81) atta ad accogliere il LED (L). La superficie inferiore della lente (8) presenta una zigrinatura (82).

In questo caso si può prevedere anche un secondo elemento fosforescente o fluorescente (105) di forma toroidale, provvisto di perni (159) che si accoppiano in sedi (19) ricavate sul bordo inferiore del corpo (1).

Alle presenti forme di realizzazione dell’invenzione possono essere apportate numerose variazioni e modifiche di dettaglio, alla portata di un tecnico del ramo, rientranti comunque entro l’ambito dell’invenzione espresso dalle rivendicazioni annesse.

Claims

RIVENDICAZIONI 1) Faretto (100; 200) comprendente: - un contenitore (1), - una scheda di circuito stampato (2) disposta entro il contenitore (1), - almeno un LED (L) montato sulla scheda di circuito stampato (2), e - un dissipatore di calore (4) accoppiato a detta scheda di circuito stampato (2), caratterizzato dal fatto che su detta scheda di circuito stampato (2) sono montati: - un circuito integrato (U) per alimentare e controllare la corrente verso detto almeno un LED (L), e - un raddrizzatore (P) per raddrizzare una tensione d'ingresso (Vac) in corrente alternata in modo da ottenere una tensione d'uscita (Vcc) in corrente continua atta ad alimentare detto circuito integrato (U) e detto almeno un LED (L).
2) Faretto (100; 200) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta tensione d'ingresso (Vac) è una tensione di 12 V in corrente alternata, atta ad alimentare lampade alogene.
3) Faretto (100; 200) secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che su detta scheda di circuito (2) è montato un circuito riduttore di tensione (9) comprendente una resistenza (R2) in serie ad una capacità (C2), atto a ridurre la tensione in corrente alternata di rete (Vmain) in detta tensione in corrente alternata d'ingresso (Vac) da applicare all'ingresso di detto raddrizzatore (P).
4) Faretto (100; 200) secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che su detta scheda di circuito (2) è montato un circuito di protezione contro i sovraccarichi di corrente e tensione, comprendente un diodo bidirezionale (S) disposto all'ingresso di detto raddrizzatore (P).
5) Faretto (100; 200) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che su detta scheda di circuito (2) è montata una resistenza di regolazione (R) disposta tra detto raddrizzatore (P) e detto circuito integrato (U) per regolare la corrente di alimentazione di detto almeno un LED (L) e quindi l'intensità luminosa del faretto.
6) Faretto (100; 200) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che su detta scheda di circuito (2) è montato un condensatore di filtro (C) disposto all'uscita di detto raddrizzatore.
7) Faretto (100; 200) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che su detta scheda di circuito (2) sono ricavate delle piazzole (27) provviste di fori multipli metallizzati (26) per la dissipazione di calore, dette piazzole (27) essendo disposte in corrispondenza di detto almeno un LED (L), di detto circuito integrato (U) e di detto raddrizzatore (P).
8) Faretto (100; 200) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto dissipatore di calore (4) comprende rondelle di grande diametro (40) e rondelle di piccolo diametro (41) interposte tra le rondelle di grande diametro (40).
9) Faretto (100; 200) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un elemento di tamponamento (7) in materiale morbido conduttore di calore, ma non conduttore elettrico, che viene interposto tra detta scheda di circuito (2) e detto dissipatore di calore (4).
10) Faretto (100; 200) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un elemento fosforescente o fluorescente (5) disposto entro detto contenitore (1) e provvisto di almeno un foro (50) per accogliere detto almeno un LED (L).
11) Faretto (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere tre LED (L) disposti perifericamente su detta scheda di circuito stampato (2) e detta scheda di circuito stampato (2) e detto dissipatore essendo provvisti di rispettivi fori centrali (25, 45) per accogliere una vite di fissaggio (7) disposta assialmente nel faretto (100).
12) Faretto (200) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 10, caratterizzato dal fatto di comprendere un solo LED (L) disposto al centro di detta scheda di circuito stampato (2); detta scheda di circuito stampato (2) essendo provvista di sfinestrature (28) sul suo bordo perimetrale che si impegnano in rispettivi perni verticali (18) disposti perifericamente in detto contenitore (1); e detto dissipatore (4) essendo incollato su detta scheda di circuito stampato (2).
13) Faretto (200) secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto di comprendere una lente di concentrazione di luce (8) avente un corpo troncoconico (80); detta lente di concentrazione di luce (8) essendo accoppiata a detto LED (L) ed essendo disposta entro detto contenitore (1).