ITMI20100185A1 - Apparecchio di illuminazione a led con dissipazione termica migliorata. - Google Patents

Description

“APPARECCHIO DI ILLUMINAZIONE A LED CON DISSIPAZIONE TERMICA MIGLIORATAâ€

DESCRIZIONE

Il presente trovato si riferisce ad un apparecchio di illuminazione a LED con dissipazione termica migliorata.

Come à ̈ noto, si stanno sempre più diffondendo gli apparecchi di illuminazione a diodi LED che presentano il vantaggio di consentire un notevole risparmio energetico, unitamente ad una considerevole durata nel tempo dei diodi LED.

D'altro canto, un problema che si riscontra con tali sorgenti di illuminazione à ̈ costituito dal fatto che i LED risultano particolarmente sensibili ai livelli termici, in quanto a temperature superiori a 100°C i LED possono danneggiarsi, sino ad arrivare ad un guasto permanente al superamento di una soglia di circa 140°C.

Le soluzioni attuali che utilizzano i diodi LED prevedono il loro accoppiamento a sistemi di dispersione termica che sono tipicamente utilizzati per componenti elettronici, come microprocessori di computer e simili, che risultano costituiti da blocchi in alluminio o rame che vengono sagomati con alette o aghi per poter incrementare la dissipazione del calore dal retro del componente, incrementando in pratica la superficie esposta.

Questa forma di realizzazione, pur essendosi dimostrata valida per molti aspetti, risulta criticabile per quanto concerne l'estetica dell'apparecchio di illuminazione, in quanto l'utilizzazione di tale tecnologia di dissipatori viene a limitare sensibilmente la libertà di ottenimento dell'aspetto finale dell'apparecchio di illuminazione che si vuole realizzare.

Il compito che si propone il trovato à ̈ appunto quello di risolvere il problema sopra esposto, realizzando un apparecchio di illuminazione a LED con dissipazione termica migliorata, che dia la possibilità di mantenere l'integrità strutturale funzionale dei LED, utilizzando dissipatori termici di nuova concezione che consentano di non imporre limiti particolari al progettista nell'impostazione della linea estetica dell'apparecchio.

Nell'ambito del compito sopra esposto, uno scopo particolare del trovato à ̈ quello di realizzare un apparecchio di illuminazione in cui sia possibile utilizzare per i LED dei sistemi ottici di collimazione che forniscono fasci luminosi con un angolo di apertura paragonabile con quello delle sorgenti alogene costituite dalle lampadine a bassa tensione associate a dei riflettori in alluminio per la collimazione del fascio luminoso.

Ancora uno scopo del presente trovato à ̈ quello di realizzare un apparecchio di illuminazione che, per le sue peculiari caratteristiche realizzative, sia in grado di dare le più ampie garanzie di affidabilità e sicurezza nell'uso.

Non ultimo scopo del presente trovato à ̈ quello di realizzare un apparecchio di illuminazione a LED con dissipazione termica migliorata, che risulti facilmente ottenibile partendo da elementi e materiali di comune reperibilità in commercio.

Il compito sopra esposto, nonché gli scopi accennati ed altri che meglio appariranno in seguito, vengono raggiunti da un apparecchio di illuminazione a LED con dissipazione termica migliorata comprendente una placca di supporto di una pluralità di LED collegabili ad una sorgente di alimentazione elettrica, caratterizzato dal fatto di comprendere un dissipatore termico costituito da una lastra piana in materiale termicamente conduttore intimamente associata a detta placca di supporto e debordante rispetto a detta placca.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, di un apparecchio di illuminazione a LED con dissipazione termica migliorata, illustrata a titolo indicativo e non limitativo con l'ausilio degli uniti disegni in cui:

la figura 1 rappresenta schematicamente in vista prospettica l'apparecchio di illuminazione, secondo il trovato;

la figura 2 rappresenta l'apparecchio di illuminazione visto in pianta dalla parte delle sorgenti luminose; e

la figura 3 rappresenta l'apparecchio di illuminazione in alzato laterale.

Con riferimento alle citate figure, l'apparecchio di illuminazione, che viene indicato nella sua globalità con il numero di riferimento 1, comprende una placca di supporto 2 di una pluralità di LED 3, che sono dotati di un collimatore di tipo di per sé noto, i quali risultano distribuiti su una superficie relativamente ampia, secondo uno schema che à ̈ in pratica determinato dalle dimensioni delle lenti dei collimatori che, tipicamente, hanno un diametro di 20 mm o maggiore.

La placca 2 à ̈ realizzata in materiale termicamente conduttore che, vantaggiosamente, à ̈ costituito da una piastra di dissipazione in alluminio che ha una conducibilità termica valutabile in 237 W/mK e, al tempo stesso, un costo contenuto rispetto a materiali con più elevata conducibilità termica, come, ad esempio, il rame o l'argento.

Per ottenere il voluto valore di dissipazione termica, viene previsto un dissipatore termico costituito da una lastra piana 10, anch'essa realizzata in materiale termicamente conduttore, quale alluminio, che à ̈ intimamente connessa alla placca di supporto 2 mediante l'interposizione di una pasta termoconduttiva che minimizza la resistenza termica tra i due elementi.

Con questa disposizione à ̈ possibile utilizzare una distribuzione delle sorgenti LED che risulta particolarmente vantaggiosa in considerazione della legge di trasmissione del calore su di una lastra piana e parallela, secondo cui la potenza trasmessa per conduzione à ̈ direttamente proporzionale all'area della superficie e alla differenza di temperatura tra le facce della lastra ed inversamente proporzionale allo spessore della lastra.

Con questa forma di realizzazione, Ã ̈ quindi possibile realizzare un dissipatore termico che si sviluppa lungo un piano, che quindi non crea vincoli particolari nell'interpretazione estetica della lampada, ma che consente, in ogni caso, di ottenere il voluto grado di dissipazione termica.

Da prove sperimentali effettuate à ̈ risultato che, utilizzando per il dissipatore termico una lastra in alluminio 150x150 mm<2>con uno spessore di 3 mm, si ottiene una temperatura di giunzione del LED di 92°C con una temperatura ambiente di 25°C, disponendo 12 LED in serie con una potenza di 19,5 W, mentre la temperatura risulta essere di 81°C nel caso di 9 LED in serie con una potenza di 14,5 W.

La prova sperimentale à ̈ stata effettuata con l'apparecchio posto in posizione orizzontale ed in area libera.

Da quanto sopra illustrato si vede quindi come la soluzione adottata di prevedere la placca di supporto dei LED in materiale termicamente conduttore che à ̈ intimamente connessa ad un dissipatore termico a conformazione piana, consente, utilizzando un materiale economico qual à ̈ l'alluminio, di raggiungere risultati ottimali per quanto concerne le temperature ottenibili durante il funzionamento.

Il trovato così concepito à ̈ suscettibile di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo.

Inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.

In pratica, i materiali impiegati, purché compatibili con l'uso specifico, nonché le dimensioni e le forme contingenti potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze.

Claims (5)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparecchio di illuminazione a LED con dissipazione termica migliorata, comprendente una placca di supporto (2) di una pluralità di LED (3) collegabili ad una sorgente di alimentazione elettrica, caratterizzato dal fatto di comprendere un dissipatore termico costituito da una lastra piana (10) in materiale termicamente conduttore intimamente associato a detta placca di supporto (2) e debordante rispetto a detta placca di supporto (2).
2. 2. Apparecchio di illuminazione, secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detta placca di supporto (2) Ã ̈ realizzata in materiale termicamente conduttore.
3. 3. Apparecchio di illuminazione, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere, tra detta placca di supporto (2) e detta lastra piana (10) una pasta termoconduttiva di minimizzazione della resistenza termica.
4. 4. Apparecchio di illuminazione, secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detta placca di supporto (2) e detta lastra piana (10) sono realizzate in alluminio.
5. 5. Apparecchio di illuminazione, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti LED (3) sono tra loro distanziati di una distanza almeno pari alle dimensioni dei collimatori connessi a ciascuno di detti LED (3).