ITTO20111212A1

ITTO20111212A1 - Led di potenza

Info

Publication number: ITTO20111212A1
Application number: IT001212A
Authority: IT
Inventors: Roeland Frere; Giovanni Gervasio; Pasquale Golia
Original assignee: Gs Plastics S A S Di Giovanni Gerv Asio & C
Priority date: 2011-12-23
Filing date: 2011-12-23
Publication date: 2013-06-24

Description

Descrizione dell'invenzione industriale dal titolo:

"LED DI POTENZA"

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione concerne un led di potenza.

In particolare, 1'invenzione si riferisce ai mezzi provvisti in un led di potenza per la dissipazione del calore generato durante il funzionamento.

Un noto led di potenza comprende:

- un "led chip" o "die" del led, comprendente due reofori, l'uno positivo (anodo) e l'altro negativo (catodo), che si incontrano in una giunzione, per la conversione dell'elettricità in luce;

- una lente con funzione ottica e di protezione delle parti suddette;

- un corpo di supporto del led, ad esempio un substrato ceramico o un corpo plastico resistente alle alte temperature; - un "thermal pad", per il trasferimento del calore prodotto verso un dissipatore esterno.

Come è noto, uno o più led vengono collegati mediante saldatura su di un circuito stampato (o PCB), rispetto ad una sorgente di alimentazione elettrica in serie ovvero in parallelo. Il thermal pad di ciascun led, elettricamente collegato all'anodo o al catodo o diversamente isolato da detti contatti, è saldato su una piazzola o pista di rame, provvista in detto circuito stampato, per la dissipazione del calore prodotto.

Detta pista in rame è a sua volta collegata ad un sottostante strato intermedio, in materiale termicamente conduttivo, ma elettricamente isolato (ad esempio ceramica o prepreg). Detto strato intermedio è a sua volta fissato a diretto contatto con una piastra accumulatrice di calore (ad esempio, alluminio), termicamente ed elettricamente conduttiva.

Un dissipatore esterno è poi fissato al di sotto di detta piastra in alluminio.

Secondo tale configurazione, il calore prodotto in corso di funzionamento viene anzitutto dissipato per conduzione, attraversando dapprima detto strato termicamente conduttivo ed elettricamente isolante, poi detto strato in alluminio ed infine il dissipatore esterno; successivamente avviene poi una dissipazione per irraggiamento da detto dissipatore esterno ad un fluido circostante quale l'aria.

Inoltre, essendo il dissipatore convenzionalmente realizzato in alluminio, ciò comporta uno sfavorevole impatto ambientale in fase costruttiva e/o di smaltimento, unitamente ad un peso non indifferente della lampada in cui il led è montato.

La presente invenzione, partendo dalla nozione dei suesposti inconvenienti, intende porvi rimedio.

Uno scopo della presente invenzione è quello di provvedere un led di potenza comprendente un thermal pad che consenta la dissipazione termica, riducendo gli ingombri ed il peso complessivo di una lampada funzionante con il led stesso, nonché migliorando l'efficienza nella dissipazione termica. Ulteriore scopo dell'invenzione è di provvedere un led di potenza comprendente materiali di costruzione tali da ridurne 1'impatto ambientale sfavorevole in fase di produzione della lampada e/o successivo smaltimento.

Le caratteristiche essenziali della presente invenzione formano oggetto della rivendicazione principale; ulteriori caratteristiche vantaggiose dell' invenzione sono descritte nelle rivendicazioni dipendenti.

Le rivendicazioni suddette si intendono qui integralmente riportate.

La presente invenzione risulterà con maggiore evidenza dalla descrizione dettagliata che segue, con riferimento al disegno alla presente allegato, avente carattere meramente esemplificativo e dunque non limitativo, in cui:

la Figura 1 è una rappresentazione in sezione assiale di una prima forma esemplificativa di realizzazione di un led di potenza, secondo l'invenzione;

- la Figura 2 è una vista in dettaglio in scala maggiore del particolare II di Figura 1;

la Figura 3 è una rappresentazione in elevazione laterale di una seconda forma di realizzazione esemplificativa del led di potenza secondo l'invenzione; la Figura 4 è una rappresentazione in prospettiva dall'alto di una disposizione di una pluralità di led di potenza secondo la Figura 3, su un circuito stampato;

la Figura 5 è una rappresentazione in elevazione laterale di una terza forma di realizzazione esemplificativa del led di potenza secondo l'invenzione;

la Figura 6 è una rappresentazione in prospettiva dal basso del led di potenza di Figura 5;

la Figura 7 è una rappresentazione in prospettiva dal basso di una pluralità di led di potenza di Figura 5, su un circuito stampato.

Prima forma esemplificativa di realizzazione: Figure 1 e 2.

Le Figure 1 e 2 rappresentano un led di potenza 100.1, comprendente:

- un "led chip" 2.1 con due reofori 3.1, l'uno positivo (anodo) e l'altro negativo (catodo), che realizzano una giunzione 4.1, per la conversione dell'elettricità in luce;

- una lente 6.1 con funzione primaria di ottica e di protezione delle parti suddette;

- un corpo di supporto 1.1;

- un "heat sink" 5.1, per il trasferimento del calore prodotto verso l'esterno del led 100.1.

Secondo l'invenzione, detto heat sink 5.1 si estende in corpo unico all'esterno di detto corpo di supporto 1.1, in forma di lamina 5.1', detta lamina 5.1' presentando due superfici opposte di scambio termico per irraggiamento in un fluido circostante, quale l'aria.

Detta lamina 5.1', costituente estensione in corpo unico di detto heat sink 5.1, è suscettibile di realizzazione secondo differenti configurazioni di forma e/o dimensione.

Al fine di ottimizzare la dissipazione termica, detta lamina 5.1' presenta, in alcune forme di realizzazione (non raffigurate), una pluralità di fori passanti aventi, ad esempio, quattro lati di eguale lunghezza, e identici allo spessore della lamina 5.1', con l'obiettivo di aumentare la superficie dissipante.

Come risulterà maggiormente in seguito, dei mezzi di collegamento meccanico e/o elettrico del led secondo 1'invenzione rispetto al supporto di un dispositivo di illuminazione e rispetto alle piste elettriche di alimentazione del led stesso, provviste in detto dispositivo, sono orientati con una loro estremità libera sostanzialmente nella direzione di emissione delle radiazioni luminose prodotte dal led medesimo.

Seconda forma esemplificativa di realizzazione: Figure 3 e /k

La Figura 3 rappresenta un'altra realizzazione di un led di potenza 100.2 secondo l'invenzione, dove del corpo 1.2 di detto led di potenza 100.2 si estendono quattro steli di supporto sostanzialmente a "L" rovesciata 3.2, di cui almeno due elettricamente conduttivi, facenti funzione di reofori. Come visibile dalla Figura 4, una disposizione lineare di led di potenza 100.2 è saldata a onda (secondo procedimento noto, e come tale non ulteriormente descritto) su di un circuito stampato 30, comprendente rispettivi fori passanti 31 per consentire il passaggio della luce emessa attraverso la lente 6.2 di ciascun led.

Gli steli di supporto 3.2 di ciascun led 100.2 comprendono un rispettivo risalto 3a, fungente da distanziale e che consente la corretta planarità di montaggio rispetto al circuito stampato 30 per l'ottimizzazione della perpendicolarità ottica. In prossimità di ciascun foro passante 31, sono provvisti quattro fori metallizzati (secondo scienza nota) per consentire, dopo il montaggio, la saldatura a onda.

Terza forma esemplificativa di realizzazione: Figure da 5 a 7_^

Le Figure da 1 a 7 rappresentano una terza realizzazione di un led di potenza 100.3 secondo l'invenzione, comprendente quattro supporti a piazzola 3.3, di cui almeno due elettricamente conduttivi, ossia facenti funzione di reofori.

Detti supporti 3.3 sono provvisti, ad esempio distanziati sostanzialmente di 90° l'uno dall'altro, su una corona 8 integrale al corpo 1.3 del led 100.3.

Come visibile dalla figura 7, una disposizione lineare di led di potenza 100.3 è saldata superficialmente su un circuito stampato 30.3, mediante saldatura a rifusione (secondo procedimento noto e come tale non ulteriormente descritto), in corrispondenza di rispettivi fori passanti 31.3, per consentire il passaggio totale della luce.

Nelle descritte realizzazioni secondo le Figure da 3 a 7, detto heat sink 5.1, 5.2, 5.3 trasmette, in direzione opposta a quella di emissione della luce, il calore prodotto alla sua estensione in corpo unico a forma di lamina 5.1', 5.2', 5.3', che è disposta per parte sostanziale della sua lunghezza con le due superfici di maggiore ampiezza a contatto con l'aria per ottimizzare l'irraggiamento termico e quindi la dispersione del calore prodotto.

Come risulta dai suesposti esempi, detta estensione 5.1', 5.2', 5.3' dell'heat sink 5.1, 5.2, 5.3 di ciascun led 100.1, 100.2, 100.3 si presenta in forma di due alette laminari opposte. Naturalmente, altre forme di realizzazione, quali, ad esempio, un'unica piastrina laminare, più di due alette laminari ovvero una lamina a superficie non piana, sono da considerarsi egualmente possibili e pienamente rientranti nell'ambito di protezione del presente brevetto.

Come risulta da quanto precede, la presente invenzione permette dunque di superare in modo vantaggioso gli inconvenienti propri dello stato dell'arte e di conseguire del pari, in modo semplice e vantaggioso, gli scopi esposti nell'introduzione .

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Led di potenza (100.1, 100.2, 100.3) comprendente: - un "led chip" (2), comprendente almeno due reofori (3.1), l'uno positivo (anodo) e l'altro negativo (catodo), che si incontrano in una giunzione (4.1), per la conversione dell'elettricità in luce; - una lente primaria (6.1, 6.2, 6.3) di protezione delle parti suddette; - un corpo di supporto (1.1, 1.2, 1.3); - un "heat sink" (5.1, 5.2, 5.3), per il trasferimento del calore prodotto verso l'esterno del led, caratterizzato dal fatto che detto heat sink (5.1, 5.2, 5.3) comprende, in corpo unico, un'estensione in forma di lamina (5.1', 5.2', 5.3'), che si estende oltre detto corpo isolante (1.1, 1.2, 1.3) di detto led (100.1, 100.2, 100.3), che coopera con l'heat sink stesso come dissipatore termico, e che presenta due superfici opposte di scambio termico per irraggiamento.
2. Led di potenza secondo la rivendicazione 1, comprendente dei mezzi di collegamento meccanico e/o elettrico (3.1, 3.2, 3.3) del led (100.1, 100.2, 100.3), rispetto ad un supporto (30, 30.3) di un dispositivo di illuminazione e rispetto alle piste elettriche di alimenta zione del led stesso provviste in detto dispositivo, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di collegamento meccanico (3.1, 3.2, 3.3) sono rivolti con una loro estremità libera sostanzialmente nella direzione di emissione delle radiazioni luminose prodotte dal led.
3. Led di potenza secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta estensione in forma di lamina (5.1', 5.2', 5.3') si prolunga esternamente e da parti opposte rispetto a detto corpo di supporto (1.1, 4.2, 1.3) in eguale misura.
4. Led di potenza secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta estensione in forma di lamina (5.1', 5.2', 5.3') si prolunga esternamente e da parti opposte rispetto a detto corpo di supporto (1.1, 1.2, 1.3) in differente misura.
5. Led di potenza secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta estensione (5.1, 5.2, 5.3) è una lamina piana.
6. Led di potenza secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta estensione è una lamina non piana.
7. Led di potenza secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta estensione in forma di lamina presenta una pluralità di fori passanti, preferi-bilmente aventi quattro lati di eguale lunghezza e pro-fondità pari alla misura del lato stesso.
8. Led di potenza secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di collegamento mec-canico e/o elettrico comprendono una pluralità di steli di supporto (3.2), di cui almeno due elettricamente conduttivi .
9. Led di potenza secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che steli di supporto (3.2) presentano rispettivi risalti (3a) fungenti da distan-ziali per consentire la corretta planarità di montaggio rispetto ad un circuito stampato (30).
10. Led di potenza secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di collegamento meccanico e/o elettrico comprendono una pluralità di supporti a piazzola (3.3), di cui almeno due elettrica-mente conduttivi.
11. Led di potenza secondo una delle rivendicazioni 8 o 10, caratterizzato dal fatto che è saldato su un circu-ito stampato (30, 30.3) comprendente un rispettivo foro passante (31, 31.3), attraverso cui passa la luce emes-sa dal led stesso.