ITMC20090223A1

ITMC20090223A1 - LED LIGHTING LAMP.

Info

Publication number: ITMC20090223A1
Application number: IT000223A
Authority: IT
Inventors: Maurizio Mezzanotti
Original assignee: Maurizio Mezzanotti
Priority date: 2009-10-29
Filing date: 2009-10-29
Publication date: 2011-04-30

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

a corredo di una domanda di brevetto per invenzione industriale avente per titolo: accompanying a patent application for an industrial invention entitled:

"LAMPADA DI ILLUMINAZIONE A LED”. "LED LIGHTING LAMP".

TESTO DELLA DESCRIZIONE TEXT OF THE DESCRIPTION

La presente domanda di brevetto per invenzione industriale ha per oggetto una lampada di illuminazione a LED, in particolare una lampada a matrice di LED per l'illuminazione di prodotti alimentari, oggetti da esporre, ma anche per uso chirurgico. The present patent application for industrial invention relates to an LED lighting lamp, in particular a LED matrix lamp for lighting food products, objects to be displayed, but also for surgical use.

Come è noto le lampade alogene, fluorescenti o a scarica di gas, emettono una luce bianca con caratteristiche di resa luminosa (lumen/watt), temperatura colore (°K) o resa cromatica (CRI) diverse a seconda del tipo di tecnologia. Ad esempio le lampade alogene hanno resa luminosa 20lumen/watt, temperatura colore 3000°K e resa cromatica massima 100CRI, mentre le lampade a scarica hanno resa luminosa elevata 80Lumen/watt, temperatura colore comprese tra 3000°K e 7000°K ma resa cromatica bassa 80CRI. Tuttavia in molte applicazioni per illuminare prodotti alimentari, oggetti da esporre e anche una zona di un paziente durante un'operazione chirurgica è richiesta una luce con una distribuzione cromatica particolare, con una alta resa luminosa per il risparmio energetico ed una resa cromatica elevata. As is known, halogen, fluorescent or gas-discharge lamps emit white light with different characteristics of light output (lumen / watt), color temperature (° K) or color rendering (CRI) depending on the type of technology. For example, halogen lamps have a light output of 20lumen / watt, color temperature of 3000 ° K and maximum color rendering of 100CRI, while discharge lamps have a high light output of 80Lumen / watt, color temperature between 3000 ° K and 7000 ° K but color rendering. low 80CRI. However, in many applications to illuminate food products, objects to be exhibited and even an area of a patient during a surgical operation, a light with a particular color distribution is required, with a high light output for energy saving and a high color rendering.

Per ottenere una luce diversa dalla luce bianca, generalmente si usano filtri dicroici che sono complessi, ingombranti, costosi e poco efficaci. To obtain light other than white light, dichroic filters are generally used which are complex, bulky, expensive and ineffective.

Per risolvere almeno in parte tali inconvenienti sono note lampade a matrice di LED che utilizzano un gruppo di almeno tre LED (RGB) che emettono luce rispettivamente nel range dei tre colori fondamentali Rosso, Verde e Blu. Miscelando la luce di questi tre LED si riescono ad ottenere i colori desiderati, in conformità all'applicazione della lampada. To solve these drawbacks at least in part, LED matrix lamps are known which use a group of at least three LEDs (RGB) which emit light respectively in the range of the three basic colors Red, Green and Blue. to obtain the desired colors, in accordance with the application of the lamp.

Nelle Figg. 1 e 2 viene illustrato un LED secondo la tecnica nota, comunemente utilizzato nei dispositivi di illuminazione ed indicato complessivamente con il numero di riferimento (100). In Figs. 1 and 2 illustrate an LED according to the known art, commonly used in lighting devices and indicated as a whole with the reference number (100).

Il LED (100) comprende un LED chip (101) emettitore di luce, a forma di piastra rettangolare. Il LED chip (101) è montato su uno strato di interconnessione metallico (102), tramite uno strato di legame (103). Lo strato di interconnessione metallico (102) è montato su un substrato di ceramica (104). Sullo strato di interconnessione metallico (102) è montato un dispositivo di protezione, quale un soppressore di tensione in transitorio (TVS) (105). The LED (100) comprises a light emitting LED chip (101) in the shape of a rectangular plate. The LED chip (101) is mounted on a metal interconnection layer (102), via a bonding layer (103). The metal interconnect layer (102) is mounted on a ceramic substrate (104). A protective device, such as a transient voltage suppressor (TVS) (105), is mounted on the metal interconnection layer (102).

Sul LED chip (101), TVS (105) e strato di interconnessione metallico (102) viene depositata una lente concentratrice (106), in silicone trasparente alla luce, avente una forma a cupola. On the LED chip (101), TVS (105) and metal interconnection layer (102) a concentrator lens (106), made of light-transparent silicone, having a dome shape is deposited.

Sotto il substrato di ceramica (104) sono montati i contatti elettrici, vale a dire un pad termico (107) elettricamente conduttivo e un catodo (108). Mounted under the ceramic substrate (104) are electrical contacts, i.e. an electrically conductive thermal pad (107) and a cathode (108).

In Fig. 3, viene illustrata una lampada a matrice di LED secondo la tecnica nota, indicata complessivamente con il numero di riferimento (200). In Fig. 3, an LED matrix lamp according to the known art is illustrated, indicated as a whole with the reference number (200).

Tre LED (100) di diversi colori (RGB) sono montati su una scheda di circuito stampato (110) avente un substrato in alluminio. Sulla scheda di circuito stampato (110) viene montato un connettore elettrico (111). La scheda di circuito stampato (110) viene montata su un dissipatore termico (120) per raffreddare i LED (100). Three LEDs (100) of different colors (RGB) are mounted on a printed circuit board (110) having an aluminum substrate. An electrical connector (111) is mounted on the printed circuit board (110). The printed circuit board (110) is mounted on a heat sink (120) to cool the LEDs (100).

Nella lampada a matrice di LED (200) si hanno tre strati di resistenza termica (R1, R2, R3): In the LED matrix lamp (200) there are three layers of thermal resistance (R1, R2, R3):

- un primo strato di resistenza termica (R1) tra il LED chip (101) ed il substrato ceramico (103), - a first layer of thermal resistance (R1) between the LED chip (101) and the ceramic substrate (103),

- un secondo strato di resistenza termica (R2) tra il substrato ceramico (103) e la scheda di circuito stampato (110), e - a second thermal resistance layer (R2) between the ceramic substrate (103) and the printed circuit board (110), and

- un terzo strato di resistenza termica (R32) tra la scheda di circuito stampato (110) ed il dissipatore termico (120). - a third layer of thermal resistance (R32) between the printed circuit board (110) and the heat sink (120).

Questi tre strati di resistenza termica (R1, R2, R3) riducono la dissipazione del calore, producendo un aumento di temperatura che è di circa 8 °C per Watt. Come risultato i LED raggiungono temperature anche superiori a 100° C. Quindi gli strati di resistenza termica degradano le prestazioni luminose e di vita-media dei LED (100). These three layers of thermal resistance (R1, R2, R3) reduce heat dissipation, producing a temperature increase which is approximately 8 ° C per Watt. As a result, the LEDs reach temperatures even higher than 100 ° C. Hence the thermal resistance layers degrade the luminous and lifetime performance of the LEDs (100).

In Fig. 4 viene illustrata una lampada a matrice di LED (200) secondo la tecnica nota comprendente tre LED (100) colorati (R, G, B) di tipo tradizionale. Ciascun LED (100) ha un diametro di 3,3 mm. La distanza ottimale tra due Led è di circa 0,2 mm; pertanto l'inter-asse (a) tra due LED è di 3,5 mm. L'oggetto da illuminare (O) si trova a una distanza (L1) dal piano dei LED. Dietro l'oggetto (O) si trova una superficie (S) ad una distanza (L2) dall'oggetto (O). Fig. 4 illustrates a LED matrix lamp (200) according to the known art comprising three colored (R, G, B) LEDs (100) of the traditional type. Each LED (100) has a diameter of 3.3 mm. The optimal distance between two LEDs is about 0.2 mm; therefore the inter-axis (a) between two LEDs is 3.5 mm. The object to be illuminated (O) is located at a distance (L1) from the plane of the LEDs. Behind the object (O) there is a surface (S) at a distance (L2) from the object (O).

Sulla superficie (S) si ottengono delle ombre colorate. La dimensione del difetto delle ombre colorate è data dalla seguente espressione: Colored shadows are obtained on the surface (S). The size of the color shadow defect is given by the following expression:

b = (a * L2) / L1 b = (a * L2) / L1

Vale a dire, la dimensione del difetto (b) è proporzionale alla distanza tra i LED. That is to say, the size of the defect (b) is proportional to the distance between the LEDs.

In ultima analisi la combinazione cromatica di tre o più led colorati può dare luogo ad una qualsiasi temperatura di colore, ma se si misura la resa cromatica di questo sistema, essa risulterà sempre molto bassa, inferiore a 50CRI. Ultimately the chromatic combination of three or more colored LEDs can give rise to any color temperature, but if the chromatic yield of this system is measured, it will always be very low, lower than 50CRI.

In ogni caso, quando si desidera ottenere un particolare spettro di luce emissiva, per applicazioni particolari, l'utilizzo di lampade a matrice di LED risulta essere alquanto complesso, per le suddette ragioni. In any case, when it is desired to obtain a particular spectrum of emissive light, for particular applications, the use of LED matrix lamps is rather complex, for the above reasons.

Scopo della presente invenzione è di eliminare gli inconvenienti della tecnica nota, fornendo una lampada di illuminazione LED, che sia particolarmente adatta a fornire una luce di un colore desiderato, oppure una luce bianca con temperatura di colore regolabile, oppure una luce bianca con alta resa cromatica anch’essa controllabile, minimizzando i difetti delle ombre. The object of the present invention is to eliminate the drawbacks of the prior art, by providing an LED lighting lamp, which is particularly suitable for providing a light of a desired color, or a white light with adjustable color temperature, or a white light with high yield. chromatic also controllable, minimizing shadow defects.

Altro scopo della presente invenzione è di fornire una tale lampada di illuminazione a LED che sia compatta, poco ingombrante e nello stesso tempo efficiente, efficace e di lunga durata. Another object of the present invention is to provide such an LED lighting lamp which is compact, space-saving and at the same time efficient, effective and long lasting.

Questi scopi sono raggiunti in accordo all’invenzione, con le caratteristiche elencate nell’annessa rivendicazione indipendente 1. These purposes are achieved in accordance with the invention, with the characteristics listed in the attached independent claim 1.

Realizzazioni vantaggiose appaiono dalle rivendicazioni dipendenti. Advantageous embodiments appear from the dependent claims.

La lampada di illuminazione secondo l'invenzione comprende: The lighting lamp according to the invention comprises:

- un dissipatore termico in materiale ad elevata conducibilità termica, - a heat sink in material with high thermal conductivity,

- almeno un LED chip montato direttamente sul dissipatore termico, e - at least one LED chip mounted directly on the heat sink, e

- collegamenti di tipo bonding, con micro-fili che collegano detto almeno un LED chip. - bonding type connections, with micro-wires connecting said at least one LED chip.

Ulteriori caratteristiche dell’invenzione appariranno più chiare dalla descrizione dettagliata che segue, riferita a sue forme di realizzazione puramente esemplificative e quindi non limitative, illustrate nei disegni annessi, in cui: Further features of the invention will become clearer from the detailed description that follows, referring to its purely exemplary and therefore non-limiting embodiments, illustrated in the attached drawings, in which:

la Fig. 1 è una vista in prospettiva di un LED secondo la tecnica nota; Fig. 1 is a perspective view of an LED according to the prior art;

la Fig. 2 è una vista in prospettiva, parzialmente sezionata del LED di Fig. 1; Fig. 2 is a partially sectioned perspective view of the LED of Fig. 1;

la Fig. 3 è una vista laterale di una lampada a matrice di LED secondo la tecnica nota; Fig. 3 is a side view of a LED matrix lamp according to the known art;

la Fig. 4 è una vista schematica, illustrante il difetto d'ombra di una lampada a matrice di LED secondo la tecnica nota; Fig. 4 is a schematic view, illustrating the shadow defect of an LED matrix lamp according to the prior art;

la Fig. 5 è una vista laterale di una lampada a LED secondo l'invenzione; Fig. 5 is a side view of an LED lamp according to the invention;

la Fig. 6 è una vista in pianta dall'alto di una matrice di LED secondo l'invenzione; Fig. 6 is a top plan view of a LED matrix according to the invention;

le Fig. 7 ed 8 sono due grafici illustranti rispettivamente la vita media e il flusso luminoso di LED, in funzione della temperatura della temperatura dello strato di resistenza termica; Figs. 7 and 8 are two graphs illustrating the average life and luminous flux of LEDs respectively, as a function of the temperature and temperature of the thermal resistance layer;

la Fig. 9 è una vista laterale della lampada a matrice di LED di Fig. 5 accoppiata con una miscela di fosfori; Fig. 9 is a side view of the LED matrix lamp of Fig. 5 coupled with a mixture of phosphors;

le Figg. 10 e 11 sono due grafici illustranti la distribuzione dello spettro emissivo rispettivamente di LED e di fosfori in funzione della lunghezza d'onda; Figs. 10 and 11 are two graphs illustrating the distribution of the emission spectrum of LEDs and phosphors respectively as a function of the wavelength;

la Fig. 12 è un grafico illustrante lo spettro di emissione di una sorgente luminosa per prodotti alimentari; Fig. 12 is a graph illustrating the emission spectrum of a light source for food products;

la Fig. 13 è un diagramma spettarle di una lampada a matrice di LED secondo l'invenzione atta ad ottenere lo spettro di Fig. 12; Fig. 13 is a diagram of an LED matrix lamp according to the invention suitable for obtaining the spectrum of Fig. 12;

la Fig. 14 è lo spettro d'emissione di un LED a luce bianca; e Fig. 14 is the emission spectrum of a white light LED; And

la Fig. 15 è una vista schematica di una lampada a matrice di LED secondo l'invenzione in una versione completa. Fig. 15 is a schematic view of a LED matrix lamp according to the invention in a complete version.

Con l'ausilio delle figure da 5 a 15, viene descritta la lampada a LED secondo l'invenzione, indicata complessivamente con il numero di riferimento (1). With the aid of Figures 5 to 15, the LED lamp according to the invention is described, indicated as a whole with the reference number (1).

In seguito elementi uguali o corrispondenti a quelli già descritti sono indicati con gli stessi numeri di riferimento e si omette la loro descrizione dettagliata. In the following, elements identical or corresponding to those already described are indicated with the same reference numbers and their detailed description is omitted.

Con riferimento a Fig. 5, la lampada a LED (1) secondo l'invenzione comprende almeno un LED chip (101). Preferibilmente la lampada comprende almeno tre chip LED (101) che emettono luce nei tre colori fondamentali: Rosso, Verde e Blu. With reference to Fig. 5, the LED lamp (1) according to the invention comprises at least one LED chip (101). Preferably the lamp comprises at least three LED chips (101) which emit light in the three basic colors: Red, Green and Blue.

Ciascun LED chip (1) è montato direttamente su un dissipatore termico. A tale scopo, il dissipatore termico (120) deve prevedere una superficie liscia (121) sulla quale montare i LED chip (101). Anche se nelle figure è illustrato un dissipatore termico alettato, il dissipatore termico (1120) può esser costituito genericamente da una piastra avente elevata conducibilità termica. Each LED chip (1) is mounted directly on a heat sink. For this purpose, the heat sink (120) must have a smooth surface (121) on which to mount the LED chips (101). Although a finned heat sink is shown in the figures, the heat sink (1120) can generally consist of a plate having a high thermal conductivity.

Il dissipatore termico (120) è realizzato in un materiale ad elevata conducibilità termica, quale ad esempio alluminio o rame. The heat sink (120) is made of a material with high thermal conductivity, such as aluminum or copper.

I LED chip (101) sono fissati alla superficie (121) del dissipatore termico mediante una pasta epossidica con fili di argento. Bisogna considerare che alcuni LED chip hanno il catodo e l'anodo sulla faccia superiore e quindi catodo ed anodo non interferiscono con la superficie del dissipatore. Altri tipi di LED chip hanno il catodo sulla faccia inferiore e l'anodo sulla faccia superiore. In questo caso viene realizzato un collegamento a catodo comune, poiché tutti i catodi sono a contatto con il dissipatore termico. The LED chips (101) are fixed to the surface (121) of the heat sink by means of an epoxy paste with silver threads. It must be considered that some LED chips have the cathode and anode on the upper face and therefore the cathode and anode do not interfere with the surface of the heatsink. Other types of LED chips have the cathode on the bottom face and the anode on the top face. In this case, a common cathode connection is made, since all cathodes are in contact with the heat sink.

Quindi si ha un solo strato di resistenza termica (R1) tra il LED chip (101) e il dissipatore termico (120). Tale strato di resistenza termica comporta un aumento di temperatura inferiore ad 1° C per Watt. Come risultato i LED chip (101) raggiungono una temperatura inferiore a 90 °C. So there is only one layer of thermal resistance (R1) between the LED chip (101) and the heat sink (120). This thermal resistance layer results in a temperature increase of less than 1 ° C per Watt. As a result, the LED chips (101) reach a temperature below 90 ° C.

Ciascun LED chip (101) prevede un collegamento di tipo bonding, con micro-fili (30) che collegano i LED chip (101) ad un connettore elettrico (111) montato direttamente sul dissipatore termico (120). Each LED chip (101) has a bonding connection, with micro-wires (30) connecting the LED chips (101) to an electrical connector (111) mounted directly on the heat sink (120).

Tale soluzione consente di ottenere il massimo rendimento in termini di dissipazione termica, con il risultato di una vita media più lunga dei LED chip e una resa luminosa più elevata. This solution allows to obtain the maximum efficiency in terms of thermal dissipation, with the result of a longer average life of the LED chips and a higher light output.

In Fig. 7 viene illustrato un grafico che riporta la vita media dei LED in funzione della temperatura e della corrente. In particolare un LED verde che richiede una corrente di alimentazione di 1 A presenta un brusco decadimento della vita media per temperature superiori a 100 °C. La lampada a matrice di LED secondo l'invenzione consente di mantenere una temperatura del LED chip inferiore a 90°C, come risultato anche i LED chip verdi hanno una vita media di circa 60.000 ore. Fig. 7 shows a graph showing the average life of the LEDs as a function of temperature and current. In particular, a green LED that requires a power supply current of 1 A shows an abrupt decline in average life for temperatures above 100 ° C. The LED matrix lamp according to the invention allows to maintain a temperature of the LED chip below 90 ° C, as a result also the green LED chips have an average life of about 60,000 hours.

In Fig. 8 viene illustrato un grafico che riporta il flusso luminoso di LED di diversi colori in funzione della temperatura. Anche in questo caso, per temperature superiori a a 100 °C si ottengono dei flussi luminosi relativamente bassi, inferiori a 0,83 Lm/mW. La lampada a matrice di LED secondo l'invenzione consente di mantenere una temperatura del LED chip inferiore a 90°C, come risultato i LED chip hanno un flusso luminoso di circa 0,9 Lm/mW o anche superiore. Fig. 8 shows a graph showing the luminous flux of LEDs of different colors as a function of temperature. Also in this case, for temperatures above 100 ° C, relatively low luminous fluxes are obtained, lower than 0.83 Lm / mW. The LED matrix lamp according to the invention allows to maintain a temperature of the LED chip below 90 ° C, as a result the LED chips have a luminous flux of about 0.9 Lm / mW or even higher.

Con riferimento a Fig. 6, a titolo esemplificativo la lampada a LED (1) comprende una matrice quadrata di 5 x 5 LED chip. With reference to Fig. 6, by way of example, the LED lamp (1) comprises a square matrix of 5 x 5 LED chips.

Bisogna considerare che ogni LED chip è costituito da una piastrina quadrata avente un lato di circa 1 mm. Quindi i LED chip sono disposti distanziati tra loro di una distanza (S) pari a 0,2 mm sufficiente a consentire il passaggio dei microfili (30) di bonding. Come risultato l'inter-asse (a) tra i LED chip è di 1,2 mm, quindi notevolmente inferiore rispetto all'inter-asse tra LED tradizionali che è di circa 3,5 mm. Dato che il difetto delle ombre è proporzionale all'inter-asse tra i LED, con la lampada a matrice di LED (1) secondo l'invenzione si ottiene un difetto delle ombre notevolmente inferiore rispetto alle lampade della tecnica nota. It must be considered that each LED chip consists of a square plate having a side of about 1 mm. Then the LED chips are arranged spaced apart by a distance (S) equal to 0.2 mm sufficient to allow the passage of the bonding microfiles (30). As a result, the inter-axis (a) between the LED chips is 1.2 mm, therefore considerably lower than the inter-axis between traditional LEDs which is about 3.5 mm. Since the shadow defect is proportional to the inter-axis between the LEDs, a considerably lower shadow defect is obtained with the LED matrix lamp (1) according to the invention compared to prior art lamps.

In Fig. 9 viene illustrata una forma preferita di realizzazione della lampada (1) secondo l'invenzione in cui la matrice di LED chip (101) è ricoperta da una resina siliconica (40) o resina epossidica o vetro per proteggere i LED chip. A tale scopo sul dissipatore (120) viene realizzata una cornice (41) che racchiude la matrice di LED e la resina o vetro (40) viene colata entro la cornice in modo da formare un blocco con una superficie esterna piana. Vantaggiosamente nella resina siliconica è mescolata una miscela di fosfori. In Fig. 9 a preferred embodiment of the lamp (1) according to the invention is shown in which the LED chip matrix (101) is covered with a silicone resin (40) or epoxy resin or glass to protect the LED chips. For this purpose, a frame (41) is formed on the heat sink (120) which encloses the LED matrix and the resin or glass (40) is poured into the frame so as to form a block with a flat outer surface. Advantageously, a mixture of phosphors is mixed in the silicone resin.

Ogni fosforo emette luce nella propria banda di emissione. La combinazione dell'emissione dei LED chip e dei fosfori è appositamente studiata per poter riprodurre fedelmente un spettro colorimetrico dedicato alla speciale applicazione illuminotecnica della lampada (1). Each phosphor emits light in its own emission band. The combination of the emission of the LED chips and the phosphors is specially designed to faithfully reproduce a colorimetric spectrum dedicated to the special lighting application of the lamp (1).

In Fig. 10 viene illustrato lo spettro di emissione di sette LED di verso colore, in funzione della lunghezza d'onda. Fig. 10 shows the emission spectrum of seven color-facing LEDs, as a function of the wavelength.

In Fig. 11 viene illustrato lo spettro di emissione di 24 tipi di fosfori comunemente reperibili in commercio. Come si evince da Fig. 11, i fosfori coprono in modo fine tutti i colori visibili dal blu al rosso, cioè da una lunghezza d'onda di 500 nm a 680 nm. Conseguentemente i fosfori possono essere utilizzati per coprire i colori che non sono coperti dai LED. Fig. 11 shows the emission spectrum of 24 types of phosphors commonly available on the market. As can be seen from Fig. 11, the phosphors cover in a fine way all the visible colors from blue to red, ie from a wavelength of 500 nm to 680 nm. Consequently, the phosphors can be used to cover colors that are not covered by the LEDs.

Normalmente i fosfori sono eccitati dalla radiazione blu ed in alcuni casi da quella verde; mentre sono insensibili alla radiazione rossa. Sfruttando questa caratteristica è possibile, regolando opportunamente le correnti sui led, ottenere una variazione della resa cromatica della luce emessa e/o una correzione della temperatura colore della stessa. Normally the phosphors are excited by the blue radiation and in some cases by the green one; while they are insensitive to red radiation. By exploiting this feature it is possible, by suitably adjusting the currents on the LEDs, to obtain a variation in the color rendering of the light emitted and / or a correction of the color temperature of the same.

In Fig. 12 viene illustrato uno spettro d'emissione di una sorgente luminosa per illuminare alimenti. Tale spettro d'emissione presenta tre picchi rispettivamente a 500 nm, 560 nm e 620 nm. Particolari studi hanno trovato che una sorgente luminosa avente tale spettro illumina la carne conferendogli un colore rosso vivo ed evitando colorazioni grigiastre ottenute con sorgenti luminose aventi spettri di emissione diversi. Fig. 12 shows an emission spectrum of a light source for illuminating food. This emission spectrum has three peaks at 500 nm, 560 nm and 620 nm respectively. Particular studies have found that a light source having this spectrum illuminates the meat giving it a bright red color and avoiding greyish colors obtained with light sources having different emission spectra.

In Fig. 13 viene illustrato uno spettro di emissione ottenuto con la lampada secondo l'invenzione, sostanzialmente simile allo spettro di Fig. 12. In questo caso si utilizzano tre LED chip (Rosso, Verde e Blu) e due fosfori EG3759 e TAG-2). In questo modo, lo spettro toltale ottenuto riprende sostanzialmente l'andamento dello spettro di Fig. 12. Fig. 13 shows an emission spectrum obtained with the lamp according to the invention, substantially similar to the spectrum of Fig. 12. In this case, three LED chips (Red, Green and Blue) and two phosphors EG3759 and TAG- are used. 2). In this way, the total spectrum obtained substantially reproduces the trend of the spectrum of Fig. 12.

In Fig. 14 viene illustrato lo spettro d'emissione tipico di una luce bianca. Tale spettro d'emissione si può ottenere con la lampada secondo l'invenzione utilizzando un LED blu e un fosforo (TAG-2). Questa combinazione è ottenuta per scopi generici e non particolari come lo spettro della lampada precedente. Può dare diverse temperature colore a scelta nel range del visibile. Utilizzando qualsiasi combinazione di led commerciali non è possibile ottenere lo spettro di dettaglio desiderato. Esempi di illuminazione specializzata in cui e necessario utilizzare questa combinazione fosfori e led sono: food-lighting, shop-lighting e surgeon lighting. Fig. 14 shows the typical emission spectrum of a white light. This emission spectrum can be obtained with the lamp according to the invention using a blue LED and a phosphor (TAG-2). This combination is obtained for general and non-particular purposes such as the spectrum of the previous lamp. It can give different color temperatures of your choice in the visible range. Using any combination of commercial LEDs it is not possible to obtain the desired detail spectrum. Examples of specialized lighting in which it is necessary to use this combination of phosphors and LEDs are: food-lighting, shop-lighting and surgeon lighting.

Una seconda variante della presente invenzione, avente lo stesso scopo di ottenere uno spettro di luce controllata, è data dalla seguente modalità: i LED chip blu (101) che sono montati a forma di matrice sul dissipatore (120) vengono ricoperti, prima di essere incollati e bondati sul dissipatore, di un fosforo di un particolare colore in modo tale che la luce blu emessa dal led sia tutta assorbita dal fosforo e quindi convertita nel colore del fosforo. La combinazione dei fosfori da depositare sui vari led blu della matrice è tale da ottenere un particolare spettro desiderato. La matrice di led montata e bondata sul dissipatore viene poi ricoperta di resina siliconica trasparente. Ogni gruppo di led con fosforo dello stesso colore, o led dello stesso colore, viene controllato con la stessa corrente. Regolando in modo diverso le correnti sui vari gruppi di led si possono ottenere distribuzioni spettrali desiderate con indice di resa cromatica desiderata e temperatura di colore desiderata. A second variant of the present invention, having the same purpose of obtaining a controlled light spectrum, is given by the following modality: the blue chip LEDs (101) which are mounted in the form of a matrix on the heat sink (120) are covered, before being glued and bonded on the heat sink, of a phosphor of a particular color in such a way that the blue light emitted by the LED is all absorbed by the phosphor and then converted into the color of the phosphor. The combination of the phosphors to be deposited on the various blue LEDs of the matrix is such as to obtain a particular desired spectrum. The LED matrix mounted and bonded to the heat sink is then covered with transparent silicone resin. Each group of LEDs with phosphor of the same color, or LEDs of the same color, is controlled with the same current. By adjusting the currents on the various groups of LEDs differently, it is possible to obtain the desired spectral distributions with the desired color rendering index and the desired color temperature.

Una terza variante, sempre avente lo stesso scopo, è data dalla seguente modalità: sul dissipatore vengono montati e bondati led blu e di altro colore. La matrice così formata viene ricoperta di resina siliconica trasparente in modo da formare un piano. Sopra alla resina trasparente viene riportato tramite processo serigrafico di precisione uno strato di resina denso di fosfori in modo tale che vada a ricoprire la superficie corrispondente solo ad alcuni led blu. Questo stesso processo serigrafico viene ripetuto per tutti i tipi di fosfori di colore diverso che si vogliono utilizzare. In questo modo ogni particolare fosforo verrà illuminato principalmente da un particolare led blu. Controllando in modo diverso la corrente sui diversi led blu che hanno fosfori diversi e sui gli altri led di colore diverso, si può ottenere il controllo di resa cromatica e di temperatura di colore che si desidera. A third variant, always with the same purpose, is given by the following modality: blue and other colored LEDs are mounted and bonded on the heatsink. The matrix thus formed is covered with transparent silicone resin so as to form a plane. A layer of resin dense with phosphors is applied over the transparent resin by means of a precision screen printing process, so that it covers the surface corresponding only to a few blue LEDs. This same screen printing process is repeated for all types of different colored phosphors that you want to use. In this way, each particular phosphor will be illuminated mainly by a particular blue LED. By controlling the current in a different way on the different blue LEDs that have different phosphors and on the other LEDs of different colors, it is possible to obtain the desired color rendering and color temperature control.

In Fig. 15 viene illustra una versione completa della lampada a matrice di LED secondo l'invenzione. Opzionalmente un dispositivo di miscelazione cromatica (50), quale un tubo un prisma o simili, può essere accoppiato alla sorgente luminosa costituita dai LED chip (101) immersi nella resina. Il tubo di miscelazione cromatica (50) è realizzato in vetro o plastica, e lavora per riflessione interna, per miscelare maggiormente i vari colori della luce, in caso di divergenza cromatica eccessiva. Fig. 15 illustrates a complete version of the LED matrix lamp according to the invention. Optionally, a chromatic mixing device (50), such as a tube, a prism or the like, can be coupled to the light source constituted by the LED chips (101) immersed in the resin. The chromatic mixing tube (50) is made of glass or plastic, and works by internal reflection, to mix more the various colors of the light, in case of excessive chromatic divergence.

Bisogna considerare che i LED chip (101) hanno un lobo di emissione di tipo Lambertiano. Pertanto un riflettore (60) può essere accoppiato direttamente alla sorgente luminosa costituita dai LED chip (101), o al tubo di miscelazione cromatica (50). Il riflettore (60) è realizzato in plastica, metallico o vetro riflettente ed ha lo scopo di modificare la distribuzione emissiva in funzione del tipo di applicazione richiesta. It must be considered that the LED chips (101) have a Lambertian type emission lobe. Therefore a reflector (60) can be coupled directly to the light source constituted by the LED chips (101), or to the chromatic mixing tube (50). The reflector (60) is made of plastic, metal or reflecting glass and has the purpose of modifying the emission distribution according to the type of application required.

La lampada (1) comprende inoltre una scatola contenente l'elettronica di controllo (70) costituita da un alimentatore e un driver dedicato al pilotaggio dei LED chip (101) in corrente controllata. La regolazione della corrente sui diversi rami dei led permetterà di modificare la resa cromatica e modificare la temperatura colore della luce emessa. Queste configurazioni di corrente potranno essere memorizzate e quindi richiamate a seconda del tipo di utilizzo della lampada (1). The lamp (1) also comprises a box containing the control electronics (70) consisting of a power supply and a driver dedicated to driving the LED chips (101) in controlled current. Adjusting the current on the different branches of the LEDs will allow you to change the color rendering and change the color temperature of the light emitted. These current configurations can be stored and then recalled according to the type of use of the lamp (1).

In fine la lampada (1) comprende due snodi (80, 81) disposti lungo due assi ortogonali, per orientare la sorgente luminosa nella direzione desiderata. Finally, the lamp (1) comprises two joints (80, 81) arranged along two orthogonal axes, to orient the light source in the desired direction.

Il risultato ottenuto è una sorgente luminosa molto compatta, ad alta densità di potenza (in un diametro di 8,5 mm si può ottenere una potenza di 60 W), con resa cromatica molto elevata (CRI>95), ad alta efficienza termica (direttamente quella del dissipatore finale senza ulteriori stadi di resistenza termica) e alta efficienza luminosa (dipende dalla resa dei chip utilizzati, visto che non si hanno ulteriori perdite). The result obtained is a very compact light source, with high power density (in a diameter of 8.5 mm a power of 60 W can be obtained), with very high color rendering (CRI> 95), with high thermal efficiency ( directly that of the final heatsink without further stages of thermal resistance) and high luminous efficiency (depends on the performance of the chips used, since there are no further losses).

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. Numerous variations and detailed modifications can be made to the present embodiments of the invention, within the reach of a person skilled in the art, however falling within the scope of the invention expressed by the attached claims.

Claims

CLAIMS 1) Lighting lamp (1) comprising: - a heat sink (120) in material with high thermal conductivity, - at least one LED chip (101) mounted directly on the heat sink (120), - bonding type connections, with micro-wires (30) connecting said at least one LED chip (101) to said electrical connector (111).

2) Lamp according to claim 1, characterized in that it comprises an electrical connector (111) connected to said at least one LED chip (101) by means of said bonding type connections, with micro-wires (30).

3) Lamp according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises at least three LED chips (101) which emit light in the three basic colors (Red, Green and Blue) mounted directly on said heat sink (120).

4) Lamp according to any one of the preceding claims, characterized in that said LED chips (101) are square plates having a side of about 1 mm and are arranged according to a matrix spaced 0.2 mm apart, so as to have a inter-axis of 1.2 mm.

5) Lamp according to any one of the preceding claims, characterized in that said at least one LED chip (101) is covered with a silicone resin (40) or epoxy resin or glass applied directly to the surface of said heat sink (120).

6) Lamp according to claim 5, characterized in that a frame (41) containing said at least one LED chip (101) is mounted on said heat sink (120) and said silicone resin (40) or epoxy resin or glass is arranged within said frame (41) so as to have a flat outer surface.

7) Lamp according to claim 5 or 6, characterized in that said silicone resin (40) or epoxy resin or glass comprises a mixture of phosphors which are excited by the light emitted by the LED chips to obtain a desired light emission spectrum.

8) Lamp according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a chromatic mixing device (50) coupled to said light source comprising at least one LED chip (101).

9) Lamp according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a reflector (60) coupled directly to said light source comprising at least one LED chip (101) or to said chromatic mixing tube (50).

10) Lamp according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a control electronics (70) comprising a power supply and a driver for driving said at least one LED chip (101) in controlled current.

11) Lamp according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises at least one joint (80, 81) for orienting the light source in the desired direction.

12) Lamp according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises at least two LEDs of different color or at least two LEDs with different color phosphors, and a memory device which allows to memorize and recall combinations of current on the different LEDs.

13. Lamp according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises phosphor-coated LED chips (101) mounted on said dissipator (120).

14) Lamp according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises: - LED chips (101) mounted on said heatsink (120), - a transparent resin (40) which covers said LED chips (101), - a resin with a high density of different phosphors silk-screened on said transparent resin (40).