ITPI20100029A1 - METHOD FOR THE MANUFACTURE OF A FINNED BODY OF SUPPORT FOR POWER LED - Google Patents
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Description
“METODO PER LA FABBRICAZIONE DI UN CORPO ALETTATO DI SUPPORTO PER LED DI POTENZA†, â € œMETHOD FOR MANUFACTURING A FINNED SUPPORT BODY FOR POWER LEDâ €,
DESCRIZIONE DESCRIPTION
Ambito dell’invenzione Scope of the invention
La presente invenzione riguarda il settore dell’illuminazione, e più precisamente si riferisce ad un metodo per realizzare un dissipatore di calore alettato di un apparecchio di illuminazione con LED di potenza. The present invention relates to the lighting sector, and more precisely it refers to a method for making a finned heat sink of a lighting device with power LEDs.
Inoltre, l’invenzione si riferisce ad un apparecchio di illuminazione con LED di potenza con sistema di raffreddamento ad elevata efficienza. Furthermore, the invention refers to a lighting fixture with power LEDs with a high efficiency cooling system.
Descrizione della tecnica nota Description of the prior art
Come à ̈ noto, grazie allo sviluppo della tecnologia LED, sono disponibili elementi illuminanti di sempre maggiore efficienza. Infatti, sono disponibili elementi che utilizzano LED di potenza, che sono realizzati con tecnologie di microelettronica, affiancando in modo denso schiere molto numerose di singoli LED. Un LED di potenza può avere una potenza di alcuni watt, normalmente da 1 Watt fino a svariate decine di Watt, ed à ̈ in grado di ottenere una efficienza molto elevata, ad esempio con un flusso luminoso di oltre 100 lumen/watt. As is well known, thanks to the development of LED technology, lighting elements of ever greater efficiency are available. In fact, there are elements that use power LEDs, which are made with microelectronic technologies, dense side by side with very numerous arrays of single LEDs. A power LED can have a power of a few watts, normally from 1 Watt up to several tens of Watts, and is able to obtain a very high efficiency, for example with a luminous flux of over 100 lumen / watt.
Uno dei limiti tecnologici degli apparecchi di illuminazione che usano tali elementi illuminanti à ̈ il raffreddamento. Infatti, con l’aumentare della temperatura, i componenti elettronici facenti parte di tali elementi illuminanti riducono il loro rendimento, e se non controllati in temperatura del tutto possono “bruciarsi†in brevissimo tempo. One of the technological limitations of luminaires that use such lighting elements is cooling. In fact, as the temperature increases, the electronic components that are part of these lighting elements reduce their performance, and if not completely controlled in temperature they can "burn out" in a very short time.
È opportuno quindi che l’elemento illuminante a LED di potenza non superi una determinata temperatura limite, raccomandata dal costruttore. Pertanto, à ̈ necessario montare tali elementi su un supporto che assorba molto calore e contemporaneamente sia in grado a regime di disperdere tutto il calore assorbito, mantenendosi al di sotto di tale temperatura limite. It is therefore advisable that the power LED lighting element does not exceed a certain limit temperature, recommended by the manufacturer. Therefore, it is necessary to mount these elements on a support that absorbs a lot of heat and at the same time is able to disperse all the absorbed heat, keeping below this limit temperature.
Negli apparecchi di illuminazione a LED noti, il raffreddamento à ̈ ottenuto mediante elementi radiatori alettati che, se esposti all’aria dell’ambiente esterno, garantiscono la dispersione del calore in modo adeguato generato da un singolo a LED di potenza. In known LED lighting fixtures, cooling is obtained by means of finned radiator elements which, if exposed to the air of the external environment, ensure the dispersion of the heat adequately generated by a single power LED.
Volendo, però, montare più a LED di potenza su uno stesso supporto, in modo da raggiungere un flusso luminoso maggiore, sorge il problema di come disperdere tutto il calore. However, if you want to mount more power LEDs on the same support, in order to achieve a greater luminous flux, the problem arises of how to disperse all the heat.
Ad esempio, un proiettore sul quale sono montati uno o più LED di potenza, per raggiungere potenze più elevate non può essere realizzato con le tecniche attuali senza usare una circolazione forzata di aria contro gli elementi radiatori alettati. For example, a projector on which one or more power LEDs are mounted, to reach higher powers cannot be made with current techniques without using a forced circulation of air against the finned radiator elements.
Tuttavia, la circolazione forzata, ottenuta mediante ventilatori, ha i seguenti inconvenienti. In primo luogo, l’impiego di un ventilatore comporta un certo consumo di energia penalizzando uno dei principali pregi degli apparecchi di illuminazione a LED di potenza, ossia, il loro ridotto consumo energetico. L’impiego di un ventilatore, inoltre, condiziona il design degli apparecchi di illuminazione a LED di potenza limitando la creatività dei progettisti. In aggiunta, le parti meccaniche del ventilatore possono nel tempo deteriorarsi compromettendone l’efficienza e generando fastidiosi rumori. However, the forced circulation, obtained by means of fans, has the following drawbacks. In the first place, the use of a fan involves a certain energy consumption, penalizing one of the main advantages of high-power LED lighting fixtures, that is, their reduced energy consumption. Furthermore, the use of a fan affects the design of high-power LED lighting fixtures, limiting the designersâ € ™ creativity. In addition, the mechanical parts of the fan can deteriorate over time, compromising its efficiency and generating annoying noises.
Un esempio di apparecchio di illuminazione che adotta un ventilatore per il raffreddamento delle sorgenti di luce a LED di potenza à ̈ descritto in US20090323361. In tal caso, per aumentare l’efficienza dello scambio termico tra il flusso di aria generato dal ventilatore ed i componenti da raffreddare sono previste delle alettature. An example of a lighting fixture that adopts a fan for cooling the power LED light sources is described in US20090323361. In this case, fins are provided to increase the efficiency of the heat exchange between the air flow generated by the fan and the components to be cooled.
In EP2072893 à ̈, invece, descritto un apparecchio di illuminazione a LED di potenza sprovvisto di ventilatore. In tal caso, l’azione di raffreddamento à ̈ esclusivamente svolta da elementi radiatori alettati che forniscono una serie di superfici di scambio termico che si estendono radialmente a partire da un corpo cilindrico. EP2072893, on the other hand, describes a high-power LED lighting fixture without a fan. In this case, the cooling action is carried out exclusively by finned radiator elements which provide a series of heat exchange surfaces that extend radially starting from a cylindrical body.
Normalmente, un elemento radiatore alettato à ̈ prodotto per stampaggio partendo da materiali ad elevata capacità termica. Tuttavia, per disperdere calore in modo naturale, ossia senza l’uso di elementi ventilatori, sono necessarie superfici alettate molto ingombranti. Normally, a finned radiator element is produced by molding starting from materials with high thermal capacity. However, to disperse heat in a natural way, ie without the use of fan elements, very bulky finned surfaces are required.
Inoltre, per evitare che gli elementi radiatori alettati siano in vista, possono essere usati involucri di contenimento di migliore gradevolezza estetica. Questo, però, può in generale peggiorare lo scambio termico a scapito della durata del LED di potenza. Furthermore, to prevent the finned radiator elements from being exposed, containment casings of better aesthetic appeal can be used. This, however, can generally worsen the heat exchange at the expense of the life of the power LED.
Sintesi dell’invenzione Summary of the invention
È, quindi, scopo della presente invenzione fornire un corpo alettato di supporto per LED di potenza che abbia elevata efficienza di dissipazione di calore e ingombro ridotto. It is therefore an object of the present invention to provide a finned support body for power LEDs which has a high heat dissipation efficiency and reduced overall dimensions.
È anche scopo della presente invenzione fornire un apparecchio di illuminazione che abbia un siffatto corpo alettato di supporto per un LED di potenza. It is also an object of the present invention to provide a lighting fixture which has such a finned support body for a power LED.
È anche scopo della presente invenzione fornire un apparecchio di illuminazione che consenta un buono scambio termico utilizzando un siffatto corpo alettato all’interno di un involucro di contenimento. It is also an object of the present invention to provide a lighting device which allows a good heat exchange by using such a finned body inside a containment casing.
È, altro, scopo della presente invenzione fornire un metodo per la fabbricazione di un corpo alettato di supporto per LED di potenza che sia semplice da realizzare ed economicamente vantaggioso. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a finned support body for power LEDs which is simple to manufacture and economically advantageous.
Questi ed altri scopi sono raggiunti da un corpo alettato per un apparecchio di illuminazione con LED di potenza comprendente: These and other purposes are achieved by a finned body for a power LED lighting fixture comprising:
– un monoblocco in materiale conduttore di calore, detto monoblocco presentando una porzione frontale con una sede frontale di applicazione di un LED di potenza e una porzione posteriore alettata, in cui detta porzione posteriore alettata comprende: - a monoblock in heat conducting material, called monoblock having a front portion with a front seat for applying a power LED and a rear finned portion, in which said rear finned portion comprises:
– a partire da una determinata distanza D da detta sede frontale, un primo intaglio piano che termina in corrispondenza di una radice piena con sezione circolare di diametro determinato Φ, formando tra detto primo intaglio e detta sede frontale una base di supporto di spessore D; - starting from a determined distance D from said front seat, a first flat notch ending in correspondence with a solid root with circular section of a determined diameter Φ, forming between said first notch and said frontal seat a support base of thickness D;
– a partire da una determinata distanza D1 maggiore di D da detta sede frontale un secondo intaglio piano che termina in corrispondenza di una radice piena di detto materiale con sezione di diametro determinato Φ1, formando tra detto primo e secondo intaglio una prima aletta A1; - starting from a determined distance D1 greater than D from said front seat, a second flat notch that ends in correspondence with a solid root of said material with a specific diameter section Φ1, forming between said first and second notch a first fin A1;
– a partire da una determinata distanza D2 maggiore di D1 da detta sede frontale un terzo intaglio piano che termina in corrispondenza di una radice piena di detto materiale con sezione di diametro determinato Φ2, formando tra detto secondo e terzo intaglio una seconda aletta A2; - starting from a determined distance D2 greater than D1 from said front seat, a third flat notch that ends in correspondence with a solid root of said material with a specific diameter section Φ2, forming between said second and third notch a second fin A2;
– ulteriori intagli piani che formano insieme a detti primo, secondo, terzo intaglio detta porzione posteriore alettata, formando tra due intagli consecutivi una rispettiva aletta Ai, ciascuna aletta Ai di detta porzione posteriore alettata essendo ad una distanza dida una precedente aletta, e ciascuna aletta estendendosi da una radice circolare piena di detto materiale con sezione con diametro Φi. - further flat notches which together with said first, second, third notch form said rear finned portion, forming a respective fin Ai between two consecutive notches, each fin Ai of said rear finned portion being at a distance from a previous fin, and each fin extending from a circular root filled with said material with a section having a diameter Φi.
In particolare, le distanze disono costanti, mentre i diametri Φi sono decrescenti. In tal modo, la radice piena dalla quale si estendono le alette ha forma conica con vertice convergente verso una ultima aletta An che à ̈ nella posizione più distale dalla sede frontale del blocco dove à ̈ applicato il LED di potenza. In particular, the distances are constant, while the diameters Φi are decreasing. In this way, the solid root from which the fins extend has a conical shape with a vertex converging towards a last fin An which is in the most distal position from the front seat of the block where the power LED is applied.
La forma conica della radice delle alette Ai con andamento decrescente ottimizza la fase di raffreddamento, in quanto il flusso di calore e di temperatura ha andamento sostanzialmente decrescente a partire dalla sede frontale dove à ̈ applicato il LED di potenza verso l’ultima aletta. In tal caso, la massima sezione della radice si trova in corrispondenza della zona più calda, che à ̈ la parte centrale della base di supporto, che fa da accumulatore di calore, proprio a ridosso della sede di applicazione di un LED di potenza, dove si concentra il maggior flusso di calore da smaltire. The conical shape of the root of the fins Ai with a decreasing trend optimizes the cooling phase, as the flow of heat and temperature has a substantially decreasing trend starting from the front seat where the power LED is applied towards the last fin. In this case, the maximum section of the root is located in correspondence with the hottest area, which is the central part of the support base, which acts as a heat accumulator, right next to the application site of a power LED, where the greatest flow of heat to be disposed of is concentrated.
Alternativamente, le distanze died i diametri Φi sono costanti. In tal caso, il flusso di calore raggiunge più facilmente le alette più distali rispetto alla sede di applicazione di un LED di potenza. Alternatively, the distances d and the diameters Φi are constant. In this case, the heat flow more easily reaches the fins more distal than the application site of a power LED.
Vantaggiosamente, tutte le alette Ai hanno un raggio costante. Advantageously, all the fins Ai have a constant radius.
In alternativa, à ̈ previsto un primo gruppo di alette con raggio r1 ed un secondo gruppo di alette con raggio r2 maggiore di r1, a partire da detta sede frontale verso detta ultima aletta. In tal modo, realizzando alette con dimensioni variabili si riducono gli spazi di ingombro sulla parte frontale del corpo alettato agevolando l’installazione da incasso e massimizzando al superficie di scambio termico. Preferibilmente, detto corpo alettato comprende una porzione di attacco frontale filettata esternamente in corrispondenza di detta base di supporto atta a consentire l’accoppiamento del corpo alettato con un manicotto di supporto, atto a sostenere un corpo riflettore e a permettere l’incasso, ad esempio in controsoffitti, pareti, ecc. Alternatively, a first group of fins with radius r1 and a second group of fins with radius r2 greater than r1 are provided, starting from said front seat towards said last fin. In this way, by making fins with variable dimensions, the overall space on the front part of the finned body is reduced, facilitating recessed installation and maximizing the heat exchange surface. Preferably, said finned body comprises an externally threaded front attachment portion in correspondence with said support base designed to allow the coupling of the finned body with a support sleeve, adapted to support a reflector body and to allow recess, to example in countertops, walls, etc.
Vantaggiosamente, detta porzione di attacco frontale filettata à ̈ trattata con una pasta conduttrice termica, ad esempio a base di argento. Advantageously, said threaded front attachment portion is treated with a thermal conductive paste, for example based on silver.
In particolare, su detta sede frontale sono ricavati primi fori passanti che attraversano detto corpo alettato a partire da detta sede frontale verso detta ultima aletta, detti primi fori essendo atti a ricevere cavi di alimentazione del LED di potenza. In particular, on said front seat there are obtained first through holes which pass through said finned body starting from said front seat towards said last fin, said first holes being suitable for receiving power supply cables of the power LED.
Vantaggiosamente, su detta sede frontale sono ricavati secondi fori passanti, in particolare disposti più esternamente rispetto a detti primi fori passanti che attraversano detto corpo alettato a partire da detta sede frontale verso detta ultima aletta, detti secondi fori essendo atti a permettere un flusso assiale d’aria e favorire lo scambio termico, in particolare nel caso di corpo alettato racchiuso in un involucro esterno. Advantageously, second through holes are obtained on said front seat, in particular arranged more externally than said first through holes which pass through said finned body starting from said front seat towards said last fin, said second holes being able to allow an axial flow of € ™ air and favor heat exchange, particularly in the case of a finned body enclosed in an external casing.
In particolare, detto corpo alettato à ̈ alluminio anodizzato, preferibilmente alluminio anodizzato nero, raggiungendo un’ottima conducibilità termica anche in superficie aumentando il rendimento e la durata del LED di potenza. Ad esempio può essere usata una lega di alluminio 6060, 6026 o 6082 al magnesio e silicio, avente ottime caratteristiche di lavorabilità alle macchine utensili. In particular, said finned body is anodized aluminum, preferably black anodized aluminum, achieving excellent thermal conductivity even on the surface, increasing the efficiency and duration of the power LED. For example, an aluminum alloy 6060, 6026 or 6082 with magnesium and silicon can be used, having excellent machinability characteristics for machine tools.
Secondo un altro aspetto dell’invenzione un apparecchio di illuminazione con LED di potenza à ̈ caratterizzato dal fatto di comprendere un corpo alettato realizzato secondo le rivendicazioni precedenti, su detto corpo alettato essendo montato, in corrispondenza di detta sede frontale, detto LED di potenza, e un corpo riflettore. According to another aspect of the invention, a lighting device with power LEDs is characterized in that it comprises a finned body made according to the preceding claims, on said finned body being mounted, in correspondence with said front seat, said power LED , and a reflector body.
Vantaggiosamente, a detto corpo alettato à ̈ connesso un involucro tubolare esterno avente un fondo in cui sono ricavate aperture di passaggio. In tal modo, le aperture consentono di passare i cavi di alimentazione e favoriscono la circolazione ed il ricambio di aria all’interno dell’involucro tubolare da parte di aria fresca che lambisca il corpo alettato. Advantageously, an external tubular casing is connected to said finned body having a bottom in which passage openings are obtained. In this way, the openings allow the power cables to pass through and favor the circulation and exchange of air inside the tubular casing by fresh air that laps the finned body.
In particolare, detto involucro tubolare esterno à ̈ fissato a detto corpo alettato mediante una ghiera anulare avente una pluralità di fori assiali che si impegna su detta base di supporto. In tal modo, à ̈ permesso il passaggio di aria da uno spazio frontale, che circonda detto corpo riflettore, verso uno spazio posteriore, che circonda detto corpo alettato. In particular, said external tubular casing is fixed to said finned body by means of an annular ring nut having a plurality of axial holes which engage on said support base. In this way, the passage of air is allowed from a front space, which surrounds said reflector body, towards a rear space, which surrounds said finned body.
In particolare, tra detto involucro tubolare e detto corpo riflettore à ̈ prevista una maschera anulare forata che permette il passaggio d’aria tra l’esterno di detto involucro tubolare e detto spazio frontale. In particolare, un flusso di aria fresca entra attraverso la maschera forata nello spazio frontale che circonda il corpo riflettore, passa attraverso i fori di detta ghiera anulare, passa in detto spazio posteriore che circonda il corpo alettato lambendo dette alette, e passa anche attraverso i fori del corpo alettato, regolandone la temperatura, e esce verso l’esterno attraverso le aperture di passaggio ricavate sul fondo del corpo tubolare. In particular, a perforated annular mask is provided between said tubular casing and said reflector body which allows the passage of air between the outside of said tubular casing and said front space. In particular, a flow of fresh air enters through the perforated mask into the front space surrounding the reflector body, passes through the holes of said annular ring nut, passes into said rear space that surrounds the finned body, touching said fins, and also passes through the holes in the finned body, regulating the temperature, and exits towards the outside through the passage openings obtained on the bottom of the tubular body.
In particolare, la ghiera anulare e il corpo tubolare sono realizzati in materiale conduttore di calore, in modo che vi sia un flusso di calore per conduzione da detto corpo alettato a detto corpo tubolare, la cui ampia superficie esterna forma una ideale superficie di scambio termico per regolare la temperatura del corpo alettato e quindi del LED di potenza. In particular, the annular ring nut and the tubular body are made of heat conducting material, so that there is a flow of heat by conduction from said finned body to said tubular body, whose large external surface forms an ideal heat exchange surface. to adjust the temperature of the finned body and therefore of the power LED.
In una particolare forma realizzativa, un apparecchio di illuminazione con LED di potenza à ̈ caratterizzato dal fatto di comprendere una pluralità di corpi alettati realizzati secondo le rivendicazioni precedenti e montati su una piastra in materiale conduttore di calore in modo da sporgere tutti da una prima faccia di detta piastra, ed in modo che ciascuna sede frontale di detti corpi alettati sporga da una seconda faccia di detta piastra opposta a detta prima faccia, su ciascun corpo alettato essendo montato, in corrispondenza di detta sede frontale, un rispettivo LED di potenza e un corpo riflettore. In a particular embodiment, a lighting device with power LEDs is characterized in that it comprises a plurality of finned bodies made according to the previous claims and mounted on a plate made of heat-conducting material so as to all protrude from a first face of said plate, and in such a way that each front seat of said finned bodies protrudes from a second face of said plate opposite to said first face, on each finned body being mounted, at said front seat, a respective power LED and a reflector body.
In tal modo, si può realizzare un apparecchio avente un numero qualsivoglia di LED di potenza. In particolare, detta piastra funge da supporto per una schiera di apparecchi di illuminazione elementari. Disponendo detta piastra con prima faccia verso l’alto, la schiera di apparecchi di illuminazione elementari à ̈ automaticamente raffreddata qualsiasi sia la potenza di illuminazione dell’apparecchio. Ad esempio, la piastra può essere sospesa ad altezza desiderata con seconda faccia rivolta verso il basso. Il numero di apparecchi di illuminazione elementari della schiera può essere scelto in base alla luminanza richiesta. In this way, it is possible to realize a luminaire having any number of power LEDs. In particular, said plate acts as a support for an array of elementary lighting devices. By placing said plate with the first face upwards, the array of elementary lighting fixtures is automatically cooled whatever the lighting power of the fixture. For example, the plate can be suspended at the desired height with the second face facing down. The number of elementary luminaires in the array can be chosen according to the required luminance.
In una forma realizzativa tipo piantana, la piastra può avere la prima faccia rivolta verso il basso, e la seconda faccia rivolta verso l’alto, per illuminare verso l’alto, e una pluralità di fori attraverso la piastra per il passaggio di aria calda verso l’alto attraverso la piastra. In a floor lamp type embodiment, the plate can have the first face facing downwards, and the second face facing upwards, to illuminate upwards, and a plurality of holes through the plate for the passage of hot air upwards through the plate.
Secondo un ulteriore aspetto dell’invenzione, un faretto a luce LED à ̈ caratterizzato dal fatto di comprendere un corpo alettato realizzato secondo le rivendicazioni precedenti. According to a further aspect of the invention, an LED light spotlight is characterized in that it comprises a finned body made according to the preceding claims.
Secondo un altro aspetto dell’invenzione, i suddetti scopi sono raggiunti anche da un metodo per la fabbricazione di un corpo alettato comprendente le fasi di: According to another aspect of the invention, the above purposes are also achieved by a method for manufacturing a finned body comprising the steps of:
– predisporre un monoblocco in materiale conduttore di calore; â € “prepare a monobloc in heat-conducting material;
– realizzare su una sede frontale di detto monoblocco una sede di applicazione di un LED di potenza; â € “create a seat for the application of a power LED on a front seat of said monobloc;
– portare in rotazione detto monoblocco; - bring said monobloc into rotation;
– realizzare su detto monoblocco, con un utensile di taglio avente uno spessore inferiore a 3mm, a partire da una determinata distanza D da detta sede frontale, un primo intaglio piano fino a lasciare una radice piena con sezione circolare di diametro determinato Φ; - make a first plane notch on said monoblock, with a cutting tool having a thickness of less than 3mm, starting from a certain distance D from said front seat, until leaving a solid root with a circular section of a determined diameter Φ ;
– spostare detto utensile di taglio di una distanza d1 maggiore di D da detta sede frontale e realizzare un secondo intaglio piano fino a lasciare una radice circolare piena di detto materiale con sezione di diametro determinato Φ1; - move said cutting tool by a distance d1 greater than D from said front seat and make a second flat notch until leaving a circular root filled with said material with a section having a determined diameter Φ1;
– spostare detto utensile di taglio di una distanza d2 maggiore di d1 da detta sede frontale e realizzare un secondo intaglio piano fino a lasciare una radice circolare piena di detto materiale con sezione di diametro determinato Φ2; - move said cutting tool by a distance d2 greater than d1 from said front seat and make a second flat notch until leaving a circular root filled with said material with a section of determined diameter Φ2;
– ripetere questa operazione fino ad ottenere un unico corpo alettato, in cui ciascuna aletta Ai dista una distanza didalla precedente aletta, e ciascuna aletta si estende da una radice circolare piena di detto materiale con sezione con diametro Φi, detto corpo alettato terminando con un’ultima aletta An. - repeat this operation until a single finned body is obtained, in which each fin Ai is a distance from the previous fin, and each fin extends from a circular root filled with said material with a diameter Φi, called finned body ending with a last fin An.
Breve descrizione dei disegni Brief description of the drawings
L’invenzione verrà di seguito illustrata con la descrizione che segue di una sua forma realizzativa, fatta a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni annessi in cui: The invention will be illustrated below with the following description of an embodiment thereof, given by way of non-limiting example, with reference to the attached drawings in which:
- la figura 1 mostra una vista sezionata di un corpo alettato, secondo l’invenzione; - figure 1 shows a sectional view of a finned body, according to the invention;
- le figure dalla 2 alla 6 mostrano schematicamente un metodo per la produzione del corpo alettato di figura 1, per il supporto di un LED di potenza, secondo l’invenzione; - figures 2 to 6 schematically show a method for producing the finned body of figure 1, for supporting a power LED, according to the invention;
- la figura 7 mostra in vista prospettica un apparecchio di illuminazione comprendente il corpo alettato di figura 1; Figure 7 is a perspective view of a lighting apparatus comprising the finned body of Figure 1;
- la figura 8 mostra una vista schematica frontale dell’apparecchio di illuminazione in una sede di applicazione del LED di potenza; - figure 8 shows a schematic front view of the lighting fixture in a seat of application of the power LED;
- la figura 9 mostra una vista schematica della sede di applicazione del LED di potenza; figure 9 shows a schematic view of the application seat of the power LED;
- la figura 10 mostra un apparecchio di illuminazione dotato di un involucro tubolare che contiene il corpo alettato, secondo l’invenzione; - figure 10 shows a lighting fixture equipped with a tubular casing which contains the finned body, according to the invention;
- la figura 11 mostra una vista sezionata dell’apparecchio di illuminazione di figura 10 che evidenzia il flusso di aria che lo attraversa atta a regolare la temperatura del corpo alettato e quindi del LED di potenza; - figure 11 shows a sectional view of the lighting apparatus of figure 10 which highlights the flow of air that passes through it, suitable for regulating the temperature of the finned body and therefore of the power LED;
- le figure 12 e 13 mostrano una vista prospettica di un apparecchio di illuminazione composito formato da una pluralità di apparecchi di illuminazione; Figures 12 and 13 show a perspective view of a composite lighting apparatus formed by a plurality of lighting apparatus;
- la figura 14 mostra l’apparecchio di illuminazione composito di figure 12 e 13 utilizzato come piantana. - figure 14 shows the composite lighting fixture of figures 12 and 13 used as a floor lamp.
Descrizione dettagliata di alcune forme realizzative Con riferimento alla figura 1, un corpo alettato 100, ha una pluralità di alette Ai distanti una distanza ditra loro, e ciascuna aletta Ai si estende da una radice piena di materiale 3 a sezione circolare con diametro Φi. Detailed description of some embodiments With reference to Figure 1, a finned body 100 has a plurality of fins Ai at a distance from each other, and each fin Ai extends from a solid root of material 3 with a circular section with a diameter Φi .
La radice 3 si estende da una base di supporto 1 avente una sede di supporto o sede frontale 2, ricavata su una faccia frontale 1a, per un LED di potenza 20, mostrato più avanti. The root 3 extends from a support base 1 having a support seat or front seat 2, obtained on a front face 1a, for a power LED 20, shown below.
Nel caso di figura 6, le distanze disono costanti, mentre i diametri Φi sono decrescenti. In tal modo, la radice 3 dalla quale si estendono le alette Ai ha forma conica con vertice convergente verso una ultima aletta An, opposta alla sede frontale 2 del blocco dove à ̈ applicato il LED di potenza 20. In the case of figure 6, the distances are constant, while the diameters Φi are decreasing. In this way, the root 3 from which the fins Ai extend has a conical shape with a vertex converging towards a last fin An, opposite to the front seat 2 of the block where the power LED 20 is applied.
La forma conica della radice 3 delle alette Ai con andamento decrescente ottimizza la fase di raffreddamento, in quanto nella parte centrale della base di supporto 1 si accumula il calore generato dal LED di potenza 20 che viene rapidamente smaltito verso le alette Ai attraverso la larga sezione della radice conica 3. La forma conica permette al flusso di calore di raggiungere tutte le alette a partire dalla base di supporto 1, sulla cui sede di supporto 2 à ̈ applicato il LED di potenza 20, verso l’ultima aletta An. The conical shape of the root 3 of the fins Ai with decreasing trend optimizes the cooling phase, as the heat generated by the power LED 20 accumulates in the central part of the support base 1 and is rapidly dissipated towards the fins Ai through the large section of the conical root 3. The conical shape allows the heat flow to reach all the fins starting from the support base 1, on whose support seat 2 the power LED 20 is applied, towards the last fin An.
In modo non mostrato, i diametri Φi sono costanti. In tal caso la radice à ̈ cilindrica, e consente un elevato flusso di calore verso le alette più distali, prossime all’ultima aletta An, che sono quindi in grado di smaltire maggior calore. In a way not shown, the diameters Φi are constant. In this case the root is cylindrical, and allows a high flow of heat towards the more distal fins, close to the last fin An, which are therefore able to dispose of more heat.
Ciascuna aletta Ai può avere un raggio costante, oppure, come mostrato in figura 6, à ̈ previsto un primo gruppo prossimale di alette con raggio r1 ed un secondo gruppo distale di alette con raggio r2 maggiore di r1. Oppure, in modo non mostrato, le alette hanno diametro crescente a partire dalla sede frontale 2 verso l’ultima aletta An. In tal modo, realizzando alette con dimensioni variabili si riducono gli spazi di ingombro sulla parte frontale del corpo alettato agevolando l’installazione ad incasso o in involucri di protezione, massimizzando la superficie di scambio termico. Each fin Ai can have a constant radius, or, as shown in Figure 6, a first proximal group of fins with radius r1 and a second distal group of fins with radius r2 greater than r1 is provided. Or, in a way not shown, the fins have an increasing diameter starting from the front seat 2 towards the last fin An. In this way, by making fins with variable dimensions, the overall space on the front part of the finned body is reduced, facilitating recessed installation or in protective casings, maximizing the heat exchange surface.
Il corpo alettato 100 ha la base di supporto 1 che comprende una porzione di attacco filettata 5, per il collegamento con altre parti costitutive della lampada mostrate più avanti. Inoltre, ha una prima serie di fori passanti 8a, per il passaggio di fili, e una seconda serie di fori passanti 8b, di aerazione. I fori 8a, 8b, possono essere realizzati come mostrato in figura 8, di cui la figura 1 rappresenta una sezione trasversale secondo le frecce I-I. In figura 8 sono mostrati ulteriori fori 8c, per il fissaggio del LED di potenza 20 mediante viti (es. fig.8B, viti 63). The finned body 100 has the support base 1 which comprises a threaded attachment portion 5, for connection with other constituent parts of the lamp shown further on. Furthermore, it has a first series of through holes 8a, for the passage of wires, and a second series of through holes 8b, for ventilation. The holes 8a, 8b can be made as shown in figure 8, of which figure 1 represents a cross section according to the arrows I-I. Figure 8 shows further holes 8c, for fixing the power LED 20 by means of screws (e.g. fig.8B, screws 63).
Come mostrato schematicamente nelle figure dalla 2 alla 6, à ̈ descritto un metodo per la fabbricazione del corpo alettato 100. In particolare, il metodo comprende le fasi di predisporre un blocco grezzo 10 ad esempio come porzione terminale di una barra in materiale conduttore di calore. In particolare, la barra à ̈ in alluminio anodizzato, in particolare alluminio anodizzato nero, raggiungendo un’ottima conducibilità termica anche in superficie aumentando il rendimento e la durata del LED di potenza. Ad esempio può essere usata una lega di alluminio 6060, 6026 o 6082 al magnesio e silicio, avente ottime caratteristiche di lavorabilità alle macchine utensili. As shown schematically in Figures 2 to 6, a method for manufacturing the finned body 100 is described. In particular, the method comprises the steps of preparing a raw block 10 for example as the end portion of a bar made of heat conducting material. . In particular, the bar is made of anodized aluminum, in particular black anodized aluminum, achieving excellent thermal conductivity even on the surface, increasing the efficiency and duration of the power LED. For example, an aluminum alloy 6060, 6026 or 6082 with magnesium and silicon can be used, having excellent machinability characteristics for machine tools.
Inizialmente, viene realizzata sulla faccia frontale 1a del blocco 10 la sede di supporto 2 per un LED di potenza 20. La lavorazione prevede l’uso di utensili di taglio 40, per spianare e lavorare la sede frontale 2 oltre ad una cilindratura delle superfici esterne 5, 6 e 7. La sede frontale 2 può comprendere un bordino sporgente di riferimento 4. In particolare, le varie lavorazioni sono fatte per mezzo di un tornio a controllo numerico. Initially, the support seat 2 for a power LED 20 is made on the front face 1a of the block 10. The machining involves the use of cutting tools 40, to flatten and machine the front seat 2 as well as a surface rolling external 5, 6 and 7. The front seat 2 can include a protruding border of reference 4. In particular, the various processes are carried out by means of a numerically controlled lathe.
Successivamente, come mostrato nella sezione di figura 3, sul monoblocco 10 sono realizzati fori passanti longitudinali 8a e 8b mediante un utensile di foratura 41 a partire dalla sede frontale 2. Ad esempio può essere realizzata una fase di foratura mediante utensili di foratura multipli. Subsequently, as shown in the section of figure 3, longitudinal through holes 8a and 8b are made on the monobloc 10 by means of a drilling tool 41 starting from the front seat 2. For example, a drilling step can be carried out by means of multiple drilling tools.
Sul monoblocco 10 montato su tornio (Fig. 4) vengono quindi realizzate le alettature A1, A2, A3,… An, Ai con un utensile di taglio 42, avente una larghezza di taglio inferiore a 3mm, ad esempio 2mm, a partire da una determinata distanza D dalla sede frontale 2, in modo da formare la base di supporto 1 di spessore D. Il primo intaglio piano F1 viene realizzato dall’utensile di taglio 42 fino a lasciare una radice piena con sezione circolare di diametro determinato Φ. Finning A1, A2, A3, â € ¦ An, Ai are then made on the monoblock 10 mounted on a lathe (Fig. 4) with a cutting tool 42, having a cutting width of less than 3mm, for example 2mm, starting from a determined distance D from the front seat 2, so as to form the support base 1 of thickness D. The first flat notch F1 is made by the cutting tool 42 until leaving a solid root with a circular section of a determined diameter Î ¦.
L’utensile 42 viene quindi fatto avanzare (Fig. 5) di una distanza d1 dalla sede frontale 2 maggiore di D, per realizzare un secondo intaglio piano F2 fino a lasciare una radice piena di materiale a sezione circolare di diametro determinato Φ1 (Fig.4). Tra i due intagli F1 e F2 si viene a creare quindi la prima aletta A1. The tool 42 is then made to advance (Fig. 5) by a distance d1 from the front seat 2 greater than D, to make a second flat notch F2 until leaving a root full of material with a circular section of a determined diameter Φ1 (Fig. 4). The first fin A1 is created between the two notches F1 and F2.
Allo stesso modo (Fig. 6), spostando l’utensile di taglio 42 di una distanza d2 maggiore di d1 dalla sede frontale 2, si realizza un terzo intaglio piano F3 fino a lasciare una radice circolare piena del materiale con sezione di diametro determinato Φ2 e la seconda aletta A2. In the same way (Fig. 6), by moving the cutting tool 42 by a distance d2 greater than d1 from the front seat 2, a third plane notch F3 is made until leaving a full circular root of the material with a section of a determined diameter Φ2 and the second fin A2.
Reiterando queste operazioni si ottiene il corpo alettato 100, mostrato in figura 1, in cui ciascuna aletta Ai dista una distanza di dalla precedente aletta, e ciascuna aletta Ai si estende da una radice piena di materiale a sezione circolare con diametro Φi. In tal modo, la radice dalla quale si estendono le alette ha forma conica con vertice convergente verso l’ultima aletta An. By repeating these operations, the finned body 100 is obtained, shown in Figure 1, in which each fin Ai is at a distance of from the previous fin, and each fin Ai extends from a solid root of material with a circular section with a diameter Φi. In this way, the root from which the fins extend has a conical shape with a vertex converging towards the last fin An.
Come sopra descritto, la porzione di attacco frontale filettata 5 (Fig. 1) serve per collegare parti di un apparecchio di illuminazione che utilizza il corpo alettato 100 come elemento di regolazione termica di un LED di potenza 20. As described above, the threaded front attachment portion 5 (Fig. 1) serves to connect parts of a lighting fixture which uses the finned body 100 as a thermal regulating element of a power LED 20.
Ad esempio, in Fig. 7 à ̈ mostrato un faretto da incasso ottenuto fissando al corpo alettato 100 un manicotto o bicchiere 140 con flangia di battuta 130. Il montaggio del manicotto 140 può essere realizzato aggiungendo una pasta conduttrice termica sulla porzione di attacco frontale filettata 5 di Fig. 1, ad esempio a base di argento o qualsiasi altro prodotto idoneo di commercio. In tal modo, anche il manicotto 140, realizzato in materiale conduttore termico, contribuisce al raffreddamento del corpo alettato 100. For example, Fig. 7 shows a recessed spotlight obtained by fixing to the finned body 100 a sleeve or socket 140 with stop flange 130. The assembly of the sleeve 140 can be achieved by adding a thermal conducting paste on the threaded front attachment portion 5 of Fig. 1, for example based on silver or any other suitable commercial product. In this way, the sleeve 140, made of thermal conductive material, also contributes to the cooling of the finned body 100.
In Figura 7 si vede come internamente al manicotto flangiato 140 à ̈ disposto un riflettore 110, chiuso da un vetro di protezione o lente non mostrati. Al centro del riflettore à ̈ disposto il LED di potenza 20, montato ad esempio su una piastrina di alluminio 21. Il collegamento elettrico à ̈ consentito dai cavi elettrici 61, che raggiungono il LED di potenza 20 attraverso i fori 8a. Figure 7 shows how inside the flanged sleeve 140 a reflector 110 is arranged, closed by a protective glass or lens not shown. In the center of the reflector there is the power LED 20, mounted for example on an aluminum plate 21. The electrical connection is made possible by the electric cables 61, which reach the power LED 20 through the holes 8a.
Il LED di potenza 20 utilizzato può essere con alimentatore esterno, oppure sotto forma di circuito integrato, ad esempio un multi-core LED con circuito integrato stampato. The power LED 20 used can be with an external power supply, or in the form of an integrated circuit, for example a multi-core LED with a printed integrated circuit.
È possibile anche una alimentazione remota in comunicazione wireless con la sorgente di luce a LED. La piastrina 21 e il chip 20 sono meglio visibili in Fig. 9, dove sono visibili i punti di saldatura 62 dei cavi 61 che emergono dai fori 8a, in corrispondenza di intagli angolari 64 della piastrina 21. Inoltre sono visibili le viti 63 di montaggio, attraverso i fori ciechi 8c (Fig. 8) alla sede 2 del corpo alettato 100. A remote power supply in wireless communication with the LED light source is also possible. The plate 21 and the chip 20 are better visible in Fig. 9, where the soldering points 62 of the cables 61 emerging from the holes 8a are visible, in correspondence with the angular notches 64 of the plate 21. The mounting screws 63 are also visible. , through the blind holes 8c (Fig. 8) to the seat 2 of the finned body 100.
Con riferimento alle figure 10 e 11, un diverso apparecchio di illuminazione a LED di potenza, ha un corpo alettato 100 (Fig.11) al quale anziché un manicotto flangiato può essere connesso un manicotto cilindrico 140’, sul cui proseguimento à ̈ collegato un involucro tubolare esterno 120 avente un fondo 121 in cui sono ricavate aperture di passaggio, ad esempio realizzate mediante una griglia 180. In tal modo, le aperture consentono di passare i cavi di alimentazione e favoriscono la circolazione ed il ricambio di aria all’interno dell’involucro tubolare 120. With reference to figures 10 and 11, a different power LED lighting device has a finned body 100 (Fig. 11) to which, instead of a flanged sleeve, a cylindrical sleeve 140â € ™ can be connected, on the continuation of which is connected an external tubular casing 120 having a bottom 121 in which passage openings are obtained, for example made by means of a grid 180. In this way, the openings allow the power cables to pass and favor the circulation and exchange of air to the Inside of the tubular casing 120.
In particolare, l’involucro tubolare 120, o il manicotto 140’, o un corpo tubolare unico non mostrato, à ̈ fissato al corpo alettato mediante una ghiera anulare 145 avente una pluralità di fori assiali 146 che si impegna sulla base di supporto 1. In tal modo, à ̈ permesso il passaggio di aria da uno spazio frontale 150, che circonda il corpo riflettore 110, verso uno spazio posteriore 170, che circonda il corpo alettato 100. In particular, the tubular casing 120, or the sleeve 140â € ™, or a single tubular body not shown, is fixed to the finned body by means of an annular ring nut 145 having a plurality of axial holes 146 which engages on the support base 1. In this way, the passage of air is allowed from a front space 150, which surrounds the reflector body 110, to a rear space 170, which surrounds the finned body 100.
In particolare, tra il manicotto tubolare 140’ e il corpo riflettore 110, fissato al manicotto tubolare 140’ da un anello di serraggio 132, à ̈ prevista una maschera anulare forata 130 che permette attraverso fori 131 il passaggio d’aria 160 tra l’esterno dell’involucro tubolare e lo spazio frontale 150. In particolare, un flusso di aria fresca entra nello spazio frontale 150 che circonda il corpo riflettore 110 attraverso la maschera forata 130, passa attraverso i fori 146 della ghiera anulare 145, passa nello spazio posteriore 170 che circonda il corpo alettato 100 lambendo le alette Ai, e passa anche attraverso i fori 8b del corpo alettato, regolandone la temperatura, e esce verso l’esterno attraverso le aperture di passaggio ricavate sul fondo grigliato 180 del corpo tubolare 120. In particular, between the tubular sleeve 140â € ™ and the reflector body 110, fixed to the tubular sleeve 140â € ™ by a clamping ring 132, there is a perforated annular mask 130 which allows the passage of air 160 through holes 131 between the outside of the tubular casing and the front space 150. In particular, a flow of fresh air enters the front space 150 that surrounds the reflector body 110 through the perforated mask 130, passes through the holes 146 of the annular ring 145 , passes into the rear space 170 that surrounds the finned body 100, touching the fins Ai, and also passes through the holes 8b of the finned body, regulating the temperature, and exits towards the outside through the passage openings obtained on the grilled bottom 180 of the tubular body 120.
In particolare, la ghiera anulare 145 e il corpo tubolare 120,140’ sono realizzati in materiale conduttore di calore, in modo che vi sia attraverso essa un flusso di calore per conduzione dal corpo alettato 100 al corpo tubolare 120,140’, la cui ampia superficie esterna forma una ideale superficie di scambio termico per regolare la temperatura del corpo alettato 100 e quindi del LED di potenza 20. In particular, the annular ring 145 and the tubular body 120.140â € ™ are made of heat-conducting material, so that through it there is a flow of heat by conduction from the finned body 100 to the tubular body 120.140â € ™, whose large external surface forms an ideal heat exchange surface to regulate the temperature of the finned body 100 and therefore of the power LED 20.
In figura 11 sono mostrati anche un vetro di protezione 191, che può anche essere una lente, e uno spazio 190 di proiezione della luce generata dal LED 20. Inoltre in figura 10 à ̈ mostrato un attacco 122 per un supporto, non mostrato, dell’apparecchio di illuminazione. Figure 11 also shows a protective glass 191, which can also be a lens, and a space 190 for the projection of the light generated by the LED 20. Furthermore, Figure 10 shows an attachment 122 for a support, not shown, of the € ™ lighting fixture.
In una ulteriore forma realizzativa, mostrata in figure 12,13 e 14, un apparecchio di illuminazione 200 con LED di potenza à ̈ caratterizzato dal fatto di comprendere una pluralità di corpi alettati 100 (Fig. 13) realizzati nel modo sopra descritto, e montati su una piastra 201 in materiale conduttore di calore in modo da sporgere tutti da una prima faccia 202 della piastra, ed in modo che ciascuna sede frontale 2 dei corpi alettati sporga da una seconda faccia 203 della piastra 201 (Fig. 12) opposta alla prima faccia 201. Su ciascun corpo alettato 100 viene montato, in corrispondenza della sede frontale 2, un rispettivo LED di potenza 20 e un corpo riflettore 110. In a further embodiment, shown in figures 12, 13 and 14, a lighting apparatus 200 with power LEDs is characterized in that it comprises a plurality of finned bodies 100 (Fig. 13) made in the manner described above, and mounted on a plate 201 made of heat-conducting material so as to all protrude from a first face 202 of the plate, and so that each front seat 2 of the finned bodies protrudes from a second face 203 of the plate 201 (Fig. 12) opposite to the first face 201. A respective power LED 20 and a reflector body 110 are mounted on each finned body 100 at the front seat 2.
Il corpo alettato 100 può essere fissato alla piastra 201 mediante avvitamento in corrispondenza della porzione di attacco frontale filettata 5 di Fig. 1, aggiungendo ad vernice o pasta conduttrice ad esempio a base di argento o qualsiasi altro prodotto idoneo di commercio. In tal modo, anche la piastra 200, realizzata in materiale conduttore termico, contribuisce con la sua grande superficie al raffreddamento del corpo alettato 100. Anche la cornice esterna dell’apparecchio 200 favorisce lo scambio termico. The finned body 100 can be fixed to the plate 201 by screwing in correspondence with the threaded front attachment portion 5 of Fig. 1, adding to paint or conductive paste, for example based on silver or any other suitable commercial product. In this way, the plate 200, made of heat-conducting material, also contributes with its large surface to the cooling of the finned body 100. The external frame of the appliance 200 also favors heat exchange.
In una siffatta configurazione multipla,, si può realizzare un apparecchio avente un numero qualsivoglia di LED di potenza. In particolare, la piastra funge da supporto per la schiera di apparecchi di illuminazione elementari (nelle figure à ̈ mostrata in modo puramente esemplificativo una schiera di nove elementi). Disponendo la piastra 200 con prima faccia 202 verso l’alto, la schiera di apparecchi di illuminazione elementari à ̈ automaticamente raffreddata qualsiasi sia la potenza di illuminazione dell’apparecchio. Ad esempio, la piastra può essere sospesa ad altezza desiderata come mostrato in Fig. 12 con la seconda faccia rivolta 203 verso il basso. Il numero di apparecchi di illuminazione elementari della schiera può essere scelto in base alla luminanza richiesta. Si possono in tal modo realizzare apparecchi anche di centinaia di elementi, ad esempio per illuminare grandi ambienti come palestre, teatri, capannoni. In such a multiple configuration, it is possible to realize a luminaire having any number of power LEDs. In particular, the plate acts as a support for the array of elementary lighting devices (in the figures an array of nine elements is shown purely by way of example). By placing the plate 200 with the first face 202 towards the top, the array of elementary lighting fixtures is automatically cooled whatever the lighting power of the fixture. For example, the plate can be suspended at the desired height as shown in Fig. 12 with the second face 203 facing downwards. The number of elementary luminaires in the array can be chosen according to the required luminance. In this way it is possible to create luminaires even with hundreds of elements, for example to illuminate large rooms such as gyms, theaters, warehouses.
In una forma realizzativa tipo piantana (Fig. 14), la piastra 201 può avere la prima faccia 202 rivolta verso il basso, e la seconda faccia 203 rivolta verso l’alto, per illuminare verso l’alto, e una pluralità di fori 204 attraverso la piastra per il passaggio di aria calda verso l’alto attraverso la piastra 201 stessa. In a floor lamp type embodiment (Fig. 14), the plate 201 can have the first face 202 facing downwards, and the second face 203 facing upwards, to illuminate upwards, and a plurality of holes 204 through the plate for the passage of hot air upwards through the plate 201 itself.
La prima faccia 202 può essere protetta in modo non mostrato da una griglia, in grado di far passare agevolmente un flusso d’aria. The first face 202 can be protected in a way that is not shown by a grille, capable of easily allowing a flow of air to pass.
La descrizione di cui sopra di una forma realizzativa specifica à ̈ in grado di mostrare l'invenzione dal punto di vista concettuale in modo che altri, utilizzando la tecnica nota, potranno modificare e/o adattare in varie applicazioni tale forma realizzativa specifica senza ulteriori ricerche e senza allontanarsi dal concetto inventivo, e, quindi, si intende che tali adattamenti e modifiche saranno considerabili come equivalenti della forma realizzativa specifica. I mezzi e i materiali per realizzare le varie funzioni descritte potranno essere di varia natura senza per questo uscire dall’ambito dell’invenzione. Si intende che le espressioni o la terminologia utilizzate hanno scopo puramente descrittivo e per questo non limitativo. The above description of a specific embodiment is able to show the invention from a conceptual point of view so that others, using the known technique, will be able to modify and / or adapt this specific embodiment in various applications without further research. and without departing from the inventive concept, and, therefore, it is understood that such adaptations and modifications will be considered as equivalent to the specific embodiment. The means and materials for carrying out the various functions described may be of various nature without thereby departing from the scope of the invention. It is understood that the expressions or terminology used have a purely descriptive purpose and therefore not limitative.
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