ITMI20121014A1 - Apparecchio di illuminazione a led chip array con rilevamento della temperatura ad elevata precisione ed affidabilita'. - Google Patents

Description

APPARECCHIO DI ILLUMINAZIONE A LED CHIP ARRAY CON RILEVAMENTO DELLA TEMPERATURA AD ELEVATA PRECISIONE ED AFFIDABILITA' .

D E S C R I Z I O N E

Il presente trovato ha come oggetto un apparecchio di illuminazione a LED chip array.

Come à ̈ noto, i cosiddetti "LED chip array" rappresentano l'ultima generazione delle sorgenti luminose ad alimentazione elettrica utilizzabili per l'illuminazione di ambienti.

Un LED chip array à ̈ un insieme di LED, ciascuno costituito da un chip, che sono collegati in serie o in parallelo tra loro e che sono montati su un elemento piastriforme e ricoperti, sul loro lato esposto, mediante un rivestimento piano a fosfori.

Un LED chip array à ̈ in grado di generare un flusso luminoso di notevole intensità e concentrato come nel caso delle fonti di illuminazione tradizionali quali lampade fluorescenti e lampade a scarica.

I LED chip array si presentano comunemente come piastrine di alluminio o di ceramica sulle quali sono integrati i LED chip connessi a matrice in serie e in parallelo. La superficie emittente à ̈ generalmente tonda, piatta e supporta i fosfori che, eccitati dall'emissione di luce di colore blu dei LED chip, convertono l'emissione blu nelle componenti primarie rosse, verdi e blu che compongono la luce bianca.

I LED chip array, durante il loro funzionamento, sviluppano una notevole quantità di calore che deve essere smaltito in modo adeguato per consentire il corretto funzionamento di queste sorgenti luminose. Per ottenere questo, la faccia della piastrina opposta rispetto alla faccia che porta il LED chip array ricoperto dal rivestimento a fosfori, viene fatta aderire, generalmente interponendo una pasta ad elevata conducibili tà termica, ad un dissipatore di calore costituito, nella maggior parte dei casi, da un corpo generalmente in alluminio e solitamente alettato.

Qualora la dissipazione termica attuata dal dissipatore di calore risultasse insufficiente, à ̈ necessario intervenire sull'alimentazione elettrica del LED chip array in modo da ridurre la potenza erogata e quindi il calore sviluppato dal LED chip array. Per questo motivo, alcuni apparecchi di illuminazione a LED chip array sono provvisti di un sensore di temperatura che à ̈ connesso al dissipatore di calore e che à ̈ collegato ad un organo che à ̈ posto lungo il circuito di alimentazione elettrica dell 'apparecchio e che à ̈ in grado di variare la tensione e/o la corrente di alimentazione del LED chip array.

In un sistema di rilevazione della temperatura di questo genere, à ̈ evidente che la precisione e l'affidabilità del rilevamento dipendono dalla bontà della trasmissione termica tra la piastrina che porta il LED chip array e il dissipatore di calore. Qualora la trasmissione termica venisse ridotta a seguito di una riduzione dell'adesione tra la piastrina e il dissipatore di calore, il sensore di temperatura rileverebbe una temperatura che à ̈ notevolmente inferiore rispetto a quella della piastrina e quindi non consentirebbe un tempestivo intervento sull'alimentazione elettrica causando, con ogni probabilità, un surriscaldamento della piastrina ed esponendo il LED chip array al pericolo di un danneggiamento.

Compito precipuo del presente trovato à ̈ quello di risolvere il problema sopra esposto, realizzando un apparecchio di illuminazione a LED chip array che consenta di rilevare, con un'elevata precisione ed affidabilità, la temperatura dell'elemento piastriforme che porta il LED chip array indipendentemente dalla bontà dell'accoppiamento termico esistente tra tale elemento piastriforme e il dissipatore di calore.

Nell'ambito di questo compito, uno scopo del trovato à ̈ quello di realizzare un apparecchio di illuminazione nel quale l'elemento piastriforme che porta il LED chip array possa essere assemblato all'elemento che lo supporta in modo semplice .

Un altro scopo del trovato à ̈ quello di realizzare un apparecchio di illuminazione a LED chip array nel quale anche le connessioni elettriche tra i vari componenti risultino di semplice esecuzione.

Un ulteriore sopo del trovato à ̈ quello di realizzare un apparecchio di illuminazione a LED chip array che possa essere prodotto con costi competitivi .

Questo compito, nonché questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da un apparecchio di illuminazione a LED chip array, comprendente:

- un elemento di supporto con definita una sede principale;

- un elemento piastriforme portante un LED chip array ed alloggiato in detta sede principale;

- contatti elettrici disposti in sedi secondarie definite in detto elemento di supporto e provvisti di peduncoli di contatto protendentisi tra il fondo di detta sede principale e detto elemento piastriforme per contattare zone di contatto di alimentazione di detto LED chip array previste sulla faccia di detto elemento piastriforme rivolta verso il fondo di detta sede principale; caratterizzato dal fatto di comprendere un sensore di temperatura associato a detto elemento di supporto e contattante direttamente detto elemento pias triforme .

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, dell'apparecchio di illuminazione secondo il trovato, illustrata, a titolo indicativo e non limitativo, negli uniti disegni, in cui:

la figura 1 illustra l'apparecchio di illuminazione secondo il trovato, in vista prospettica in esploso, con omesso il dissipatore di calore per semplicità;

la figura 2 illustra l'apparecchio di illuminazione secondo il trovato, ancora in vista prospettica in esploso e senza il dissipatore di calore, ma capovolto rispetto alla figura 1;

la figura 3 illustra l'apparecchio di illuminazione della figura 1 in vista prospettica assemblato ;

la figura 4 illustra l'apparecchio di illuminazione della figura 1 in vista prospettica assemblato, capovolto rispetto alla figura 3;

la figura 5 illustra l'apparecchio di illuminazione secondo il trovato visto dal suo lato destinato ad essere associato al dissipatore di calore, in una fase di assemblaggio;

la figura 6 illustra un particolare ingrandito della figura 5;

la figura 7 illustra l'apparecchio di illuminazione secondo il trovato analogamente alla figura 5, in un'altra fase di assemblaggio;

la figura 8 illustra un particolare ingrandito della figura 7.

Con riferimento alle figure citate, l'apparecchio di illuminazione a LED chip array secondo il trovato, indicato globalmente con il numero di riferimento 1, comprende un elemento di supporto 2, in materiale elettricamente isolante, nel quale à ̈ definita una sede principale 3 che alloggia un elemento piastriforme 4 portante un LED chip array 5 con il relativo rivestimento di fosfori .

L'elemento di supporto 2 presenta una conformazione appiattita ed à ̈ realizzato preferibilmente in materiale sintetico stampato.

L'elemento piastrif orme 4, che porta il LED chip array 5, può essere realizzato, in modo di per sé noto, in alluminio o in materiale ceramico. Il LED chip array 5 con il relativo rivestimento di fosfori à ̈ visibile sotto forma di un'areola a pianta circolare, in rilievo, al centro di una delle due facce di maggiore estensione dell'elemento piastriforme 4. Dal LED chip array 5 si sviluppano due zone di contatto 6a, 6b che rappresentano i due contatti elettrici per l'alimentazione elettrica del LED chip array 5.

La sede principale 3 à ̈ incavata su una delle due facce di maggiore estensione dell'elemento di supporto 2 ed à ̈ situata in una zona centrale di tale faccia dell'elemento di supporto 2.

Su questa stessa faccia dell'elemento di supporto 2 sono definite sedi secondarie 7a, 7b, situate lateralmente alla sede principale 3, nelle quali sono alloggiati contatti elettrici 8a, 8b che sono provvisti di peduncoli di contatto 9a, 9b i quali si protendono tra il fondo 3a della sede principale 3 e l'elemento piastriforme 4 in modo tale da contattare le zone di contatto 6a, 6b previste sulla faccia dell'elemento piastriforme 4 rivolta verso il fondo 3a della sede principale 3.

Secondo il trovato, l'apparecchio di illuminazione in oggetto comprende un sensore di temperatura 10 che à ̈ associato all'elemento di supporto 2 e che contatta direttamente l'elemento piastriforme 4.

Opportunamente, il sensore di temperatura 10 à ̈ alloggiato in un'altra sede secondaria 11 che à ̈ definita sulla stessa faccia dell'elemento di supporto 2 nella quale à ̈ definita la sede principale 3, lateralmente a questa, e il sensore di temperatura 10 à ̈ provvisto di un elemento di contatto 12 che si protende tra il fondo 3a della sede principale 3 e la faccia dell'elemento piastriforme 4 rivolta verso il fondo 3a della sede principale 3 in modo tale da assicurare, con un'elevata affidabilità, il contatto diretto di questo elemento di contatto 12 del sensore di temperatura 10 con la faccia dell'elemento piastriforme 4 che porta il LED chip array 5.

Il fondo 3a della sede principale 3 à ̈ attraversato da un foro 13 che à ̈ disposto in modo tale che l’areola occupata dal LED chip array 5 si trovi in corrispondenza di questo foro 13 per consentire il passaggio del fascio di luce prodotto dal LED chip array 5.

Il sensore di temperatura 10 à ̈ provvisto di un innesto 14 per un connettore di collegamento di un cavo bifilare mediante il quale il sensore di temperatura 10 può essere collegato al circuito di alimentazione elettrica del LED chip array 5. Più particolarmente, il sensore di temperatura 10 à ̈ destinato ad essere collegato ad un organo regolatore, di tipo noto, previsto lungo il circuito di alimentazione elettrica dell'apparecchio di illuminazione e in grado di regolare la tensione e/o la corrente di alimentazione del LED chip array 5 in funzione della temperatura dell'elemento pias triforme 4 rilevata, come meglio apparirà in seguito.

I contatti elettrici 8a, 8b possono essere costituiti da piastrine sagomate in materiale elettricamente conduttore con i peduncoli di contatto 9a, 9b che sono elasticamente flessibili in modo tale da premere contro le zone di contatto 6a, 6b previste sull'elemento piastriforme 4 quando questo à ̈ inserito nella sede principale 3.

Questi contatti elettrici 8a, 8b possono essere provvisti, in modo di per sé noto, di innesti rapidi 15a, 15b per le estremità di cavetti elettrici di alimentazione 16a, 16b.

L'elemento piastriforme 4 Ã ̈ inserito nella sede principale 3 in modo amovibile e, opportunamente, sono previsti mezzi di trattenimento 17 dell'elemento piastriforme 4 nella sede principale 3 . Tali mezzi di trattenimento 17 agevolano le operazioni di assemblaggio dell'apparecchio di illuminazione in oggetto .

Più particolarmente, questi mezzi di trattenimento 17 comprendono un perno eccentrico 18 che à ̈ disposto in corrispondenza di uno smanco 19 definito in una delle pareti laterali della sede principale 3 e che à ̈ impegnabile contro un lato dell'elemento piastriforme 4 quando questo viene inserito nella sede principale 3.

Più dettagliatamente, come illustrato in particolare nelle figure da 5 a 8, il perno eccentrico 18 à ̈ inserito, in modo girevole, in una relativa sede 20 in modo tale che il suo asse di rotazione 18a sia perpendicolare al piano di giacitura dell'elemento piastriforme 4. Il perno eccentrico 18 presenta una sua porzione cilindrica 21 che à ̈ eccentrica rispetto all'asse di rotazione 18a del perno eccentrico 18 in modo tale che la rotazione del perno eccentrico 18 attorno al suo asse di rotazione 18a, relativamente all'elemento di supporto 2, porti questa porzione cilindrica 21 ad interferire con un lato dell'elemento piastriforme 4 provocando il suo bloccaggio all 'interno della sede principale 3, come illustrato nelle figure 7 e 8, oppure disimpegni questa porzione cilindrica 21 dall'elemento pias triforme 4 in modo tale da consentire il suo inserimento nella sede principale 3 o la sua estrazione dalla sede principale 3, come illustrato nelle figure 5 e 6.

Sull'estremità assiale del perno eccentrico 18 rivolta dalla parte opposta rispetto al fondo della sede 20 nella quale inserito, à ̈ definito un taglio 22 utilizzabile per attuare la rotazione del perno eccentrico 18 mediante un utensile, ad esempio mediante un cacciavite.

L'apparecchio di illuminazione secondo il trovato comprende inoltre un riflettore 23 che à ̈ associato, in modo amovibile, all'elemento di supporto 2 attorno al foro 13.

Più particolarmente, sulla faccia dell'elemento di supporto 2 opposta rispetto alla faccia nella quale à ̈ definita la sede principale 3, attorno al foro 13, à ̈ prevista una corona sporgente 24 dotata di dentelli 25 di un innesto a baionetta inseribili in sedi 26 di un innesto a baionetta corrispondentemente previsti alla base del riflettore 23.

La faccia dell'elemento piastriforme 4 rivolta dalla parte opposta rispetto al fondo 3a della sede principale 3, à ̈ destinata ad essere fatta aderire, in modo di per sé noto, ad esempio mediante una pasta ad elevata conducibilità termica, ad un dissipatore di calore di tipo noto e non illustrato per semplicità, che ha la funzione di smaltire il calore generato dal LED chip array durante il suo funzionamento.

Nell'apparecchio di illuminazione secondo il trovato, il sensore di temperatura 10, integrato nell'elemento di supporto 2, consente di rilevare, con un'elevata precisione ed affidabilità, la temperatura dell'elemento piastriforme 4 che porta il LED chip array 5 indipendentemente dalla bontà della trasmissione termica tra l'elemento piastriforme 4 e il dissipatore di calore. Il valore di temperatura rilevato dal sensore di temperatura 10, trasmesso all'organo che regola la tensione e/o la corrente di alimentazione del LED chip array 5 consente di variare automaticamente la tensione e/o la corrente di alimentazione del LED chip array 5 qualora lo smaltimento del calore operato dal dissipatore di calore risultasse insufficiente a mantenere la temperatura dell'elemento piastriforme 4 al di sotto del limite richiesto per un corretto funzionamento del LED chip array 5.

E' da notare, inoltre, che l'apparecchio di illuminazione secondo il trovato risulta particolarmente semplice da assemblare in quanto non richiede saldature per collegare elettricamente le zone di contatto 6a, 6b per l'alimentazione del LED chip array 5 con i cavetti elettrici di alimentazione 16a, 16b essendo tale contatto garantito dall'elasticità dei peduncoli di contatto 9a, 9b, come pure non à ̈ richiesta una saldatura per attuare il contatto tra il sensore di temperatura 10 e la faccia dell'elemento piastriforme 4 che porta il LED chip array 5. Anche l'assemblaggio delle riflettore 23 all'elemento di supporto 2 risulta particolarmente semplice essendo attuato mediante un accoppiamento del tipo a baionetta.

La presenza del perno eccentrico 18, mediante il quale à ̈ possibile trattenere l'elemento piastriforme 4 all'interno della sede principale 3 prima di eseguire il fissaggio definitivo dell'elemento piastriforme 4 e dell'elemento di supporto 2 al dissipatore di calore, semplifica e velocizza ulteriormente questa fase dell'assemblaggio dell'apparecchio di illuminazione .

Per completezza descrittiva, occorre dire che l'elemento di supporto 2 Ã ̈ attraversato da fori 27 utilizzabili, ad esempio, per eseguire il suo fissaggio al dissipatore di calore.

L'apparecchio di illuminazione secondo il trovato potrà essere inglobato in apparecchi di illuminazione più complessi, composti eventualmente da più apparecchi di illuminazione secondo il trovato ed aventi conformazioni e disposizioni diverse a seconda delle esigenze funzionali ed estetiche.

Si à ̈ in pratica constatato come l'apparecchio di illuminazione secondo il trovato assolva pienamente il compito prefissato in quanto garantisce un rilevamento preciso ed affidabile della temperatura dell'elemento piastriforme che porta il LED chip array e quindi consente di mantenere la temperatura del LED chip array ai livelli richiesti per un corretto funzionamento dell'apparecchio evitando situazioni di pericolo o il danneggiamento del LED chip array.

Un ulteriore vantaggio dell'apparecchio di illuminazione secondo il trovato à ̈ quello di poter essere assemblato in modo estremamente semplice e con costi competitivi.

L'apparecchio di illuminazione, 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, ì materiali impiegati, purché compatibili con l'uso specifico, nonché le dimensioni , potranno essere qualsiasi secondo le esigenze e lo stato della tecnica.

Claims (9)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1. Apparecchio (1) di illuminazione a LED chip array, comprendente: - un elemento di supporto (2) con definita una sede principale (3); - un elemento pias triforme (4) portante un LED chip array (5) ed alloggiato in detta sede principale (3); - contatti elettrici (8a, 8b) disposti in sedi secondarie (7a, 7b) definite in detto elemento di supporto (2) e provvisti di peduncoli di contatto (9a, 9b) protendentisi tra il fondo (3a) di detta sede principale (3) e detto elemento piastriforme (4) per contattare zone di contatto (6a, 6b) di alimentazione di detto LED chip array (5) previste sulla faccia di detto elemento piastriforme (4) rivolta verso il fondo (3a) di detta sede principale (3); caratterizzato dal fatto di comprendere un sensore di temperatura (10) associato a detto elemento di supporto (2) e contattante direttamente detto elemento piastriforme (4) .
2. 2. Apparecchio (1), secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto sensore di temperatura (10) Ã ̈ alloggiato in un'altra sede secondaria (11) definita in detto elemento di supporto (2) lateralmente a detta sede principale (3), detto sensore di temperatura (10) essendo provvisto di un elemento di contatto (12) protendentesi tra il fondo (3a) di detta sede principale (3) e la faccia di detto elemento piastriforme (4) rivolta verso il fondo (3a) di detta sede principale (3) e portante detto LED chip array (5).
3. 3. Apparecchio (1), secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto che il fondo (3a) di detta sede principale (3) Ã ̈ attraversato da un foro (13), la zona di detto elemento piastriforme (4) portante detto LED chip array (5) essendo disposta in corrispondenza di detto foro (13).
4. 4. Apparecchio (1), secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto sensore di temperatura (10) à ̈ provvisto di un innesto (14) per un connettore di collegamento di detto sensore di temperatura (10) con il circuito di alimentazione elettrica del LED chip array (5).
5. 5. Apparecchio (1), secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti peduncoli di contatto (9a, 9b) sono elasticamente flessibili.
6. 6. Apparecchio (1), secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto elemento pias triforme (4) à ̈ associato amovibilmente a detto elemento di supporto (2), essendo previsti mezzi di trattenimento (17) di detto elemento piastriforme (4) in detta sede principale (3).
7. 7. Apparecchio (1), secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di trattenimento (17) comprendono un perno eccentrico (18) disposto in corrispondenza di uno smanco (19) definito in una delle pareti laterali di detta sede principale (3) ed impegnabile contro un lato di detto elemento piastriforme (4) inserito in detta sede principale
8. 8. Apparecchio (1), secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un riflettore (23) associato amovibilmente a detto elemento di supporto (2) attorno a detto foro (13).
9. 9. Apparecchio (1), secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che, sulla faccia di detto elemento di supporto (2) nella quale à ̈ definito detto foro (13), dalla parte opposta alla faccia sulla quale à ̈ definita detta sede principale (3), à ̈ prevista una corona sporgente (24) accoppiabile con detto riflettore (23) mediante un accoppiamento a baionetta (25, 26).