ITTV20060030A1 - Un dispositivo elettronico per l'illuminazione d'ambiente. - Google Patents

Description

“UN DISPOSITIVO ELETTRONICO PER L’ILLUMINAZIONE D’AMBIENTE”

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo elettronico per l illuminazione d’ambiente, avente caratteristiche migliorate.

Un dispositivo elettronico per l illuminazione d’ambiente di tipo tradizionale comprende, in genere, un circuito elettronico associato ad uno o più corpi illuminanti, controllati/alimentati da detto circuito elettronico.

Il montaggio dei componenti di detto circuito elettronico avviene su un supporto dedicato, il quale comprende un substrato isolante (realizzato per esempio in vetronite), sul quale sono depositati uno o più strati di materiali isolanti ed uno o più strati di materiali metallici. Tali strati sono lavorati in modo da definire le piste di collegamento tra i componenti del circuito elettronico, il cui montaggio avviene predisponendo opportuni fori passanti nel supporto, inserendo i reofori dei componenti elettronici in corrispondenza di detti fori passanti ed effettuando la saldatura dei reofori al supporto.

Nei dispositivi elettronici per l illuminazione d’ambiente è necessario dissipare il calore prodotto dal circuito elettronico e/o dai corpi illuminanti. A tale scopo, sono associate all’elemento di supporto dispositivi di dissipazione del calore, quali ad esempio alette di raffreddamento, opportunamente dimensionate secondo le esigenze. Un inconveniente di tale tipo di soluzione consiste nel fatto che i dispositivi di dissipazione del calore sono, in genere, alquanto ingombranti e pesanti. Da ciò derivano spesso difficoltà di installazione e costi relativamente elevati per il dispositivo elettronico.

Per diminuire l’ingombro ed il peso del dispositivo elettronico, si utilizzano supporti comprendenti un substrato in materiale metallico ad elevata conducibilità termica, per esempio alluminio. Tale substrato ha la funzione di dissipare il calore prodotto dai componenti elettronici e/o dai corpi illuminanti. Su tale substrato, sono depositati successivi strati isolanti e metallici, a loro volta lavorati in modo da definire le piste di collegamento del circuito elettronico. La presenza di un substrato in materiale metallico comporta alcuni inconvenienti in fase di montaggio dei componenti elettronici e/o dei corpi illuminanti.

Per i componenti del circuito elettronico, e per certi tipi di corpi illuminanti provvisti di piedini o reofori di collegamento, come nel caso di dispositivi LED (Light Emitter Device), non possono essere, infatti, utilizzate le tecniche di montaggio tradizionali sopra descritte, notoriamente poco costose e in grado di assicurare una rilevante robustezza meccanica della connessione al supporto. Ciò è dovuto al fatto che il contatto tra i reofori ed il substrato metallico comporterebbe il corto circuito elettrico del circuito elettronico e/o dei corpi illuminanti.

Spesso, si utilizzano quindi alcune note tecniche di montaggio superficiale, le quali, pur assicurando un maggiore livello d’integrazione circuitale, hanno l inconveniente di essere relativamente costose e di assicurare una minore robustezza meccanica della connessione dei componenti elettronici al supporto.

Dato che non è possibile attraversare con i reofori il substrato metallico, considerando che i corpi illuminanti e il circuito elettronico si trovano spesso su lati opposti dell’elemento di supporto, il collegamento tra i corpi illuminanti e il circuito elettronico è sovente assicurato da cablaggi complicati e difficili da realizzare, i quali portano ad un aumento degli ingombri e dei costi di produzione.

Pertanto, compito precipuo della presente invenzione è quello fornire un dispositivo elettronico per l illuminazione d’ambiente che consenta di superare gli inconvenienti descritti.

Nell’ambito di questo compito, imo scopo della presente invenzione è quello di fornire un dispositivo elettronico per l’illuminazione d’ambiente che consenta di effettuare il montaggio dei componenti elettronici sul supporto, secondo tecniche in grado di assicurare un’elevata robustezza meccanica della connessione tra il supporto ed i componenti elettronici, nonostante la presenza di un substrato metallico nel supporto.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di un dispositivo elettronico per l illuminazione d’ambiente che consenta di evitare complicati cablaggi tra i corpi illuminanti ed il relativo circuito elettronico, particolarmente quando tali elementi siano montati su lati opposti dell’elemento di supporto.

Non ultimo scopo della presente invenzione è quello di fornire un dispositivo elettronico per l’illuminazione d’ambiente che possa essere realizzato facilmente ed a costi competitivi.

Questo compito e questi scopi, nonché altri scopi che appariranno evidenti dalla successiva descrizione e dai disegni allegati, sono realizzati, secondo l’invenzione, da un dispositivo elettronico per l illuminazione di ambienti, secondo la rivendicazione 1.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione, potranno essere meglio percepiti facendo riferimento alla descrizione data di seguito ed alle allegate figure, fomite a scopo puramente illustrativo e non limitativo, in cui: - la figura 1 illustra schematicamente la struttura del dispositivo elettronico per l’illuminazione d’ambiente, secondo la presente invenzione;

- la figura 2, illustra una forma realizzati va del dispositivo elettronico, secondo le presente invenzione;

- la figura 3 illustra un particolare del dispositivo elettronico, secondo la presente invenzione;

- la figura 4 illustra un passo di lavorazione dell’elemento di supporto, nel dispositivo elettronico, secondo la presente invenzione;

- la figura 5 illustra un ulteriore passo di lavorazione dell’elemento di supporto, nel dispositivo elettronico, secondo la presente invenzione; - la figura 6 illustra un ulteriore passo di lavorazione dell’elemento di supporto, nel dispositivo elettronico, secondo la presente invenzione; - la figura 7 illustra un ulteriore passo di lavorazione dell’elemento di supporto, nel dispositivo elettronico, secondo la presente invenzione. Con riferimento alle citate figure, la presente invenzione si riferisce ad un dispositivo elettronico 500 per l’illuminazione d’ambiente, la cui struttura è schematicamente illustrata in figura 1.

Il dispositivo elettronico 500 comprende uno o più componenti elettronici associati ad un elemento di supporto 1, il quale comprende un primo substrato 2 in materiale metallico (ad esempio alluminio o rame), la cui funzione è quella di dissipare almeno parzialmente il calore prodotto dai suddetti componenti elettronici.

Il dispositivo elettronico 500 comprende preferibilmente uno o più primi componenti elettronici 501, in grado di emettere una radiazione luminosa di colore desiderato (figure 1 e 2). I componenti elettronici 501 comprendono preferibilmente dispositivi elettronici illuminanti di tipo LED. Il dispositivo elettronico 500 comprende inoltre imo o più secondi componenti elettronici 503, associati al supporto 1 ed elettricamente connessi ai primi componenti elettronici 501. Possono inoltre essere presenti uno o più terzi elementi elettronici 502, associati al supporto 1 ed elettricamente connessi ai primi componenti 501 elettronici e/o ai secondi elementi elettronici 503, ad esempio per la connessione del dispositivo elettronico 500 ad una sorgente di alimentazione e/o ad un dispositivo di controllo 504. 1 componenti elettronici 502-503 possono essere componenti elettronici di vario tipo come, ad esempio, componenti elettronici attivi e/o passivi, ad esempio tradizionali o del tipo SMD, ad esempio componenti RJ45 (figura 2), DIN, SUB-DIN, STRIP, transistor, processori, memorie, etc.

La peculiarità del dispositivo elettronico 500 consiste nel fatto che il primo substrato in materiale metallico comprende una o più sedi 4, isolate elettricamente dal primo substrato 2. Dette sedi 4 sono atte ad accogliere un reoforo 100 di uno dei componenti elettronici 501-503, in modo da mantenere il reoforo 100 isolato elettricamente dal primo substrato 2 (figura 3). Preferibilmente, le sedi 4 costuiscono canali passanti lo spessore del primo substrato 2, in modo da permettere il passaggio del reoforo 100 da un lato all’altro dell’elemento di supporto 1. Tali sedi 4 sono inoltre definite ciascuna da uno strato di materiale isolante 41, depositato sulle pareti interne 31 di una corrispondente prima cavità 3, ottenuta sul primo substrato 2.

Con particolare riferimento alle figure 4-7, è descritto nel seguito, a scopo esemplificativo e non limitativo, un procedimento di lavorazione dell’ elemento di supporto 1 che consente di realizzare le sedi 4 nel primo substrato 2. Resta inteso che le sedi 4 potrebbero essere realizzate, secondo procedimenti di lavorazione dell’elemento di supporto 1 diversi da quello illustrato qui di seguito.

Il preferito procedimento di lavorazione dell’elemento di supporto 1 comprende la fase di realizzare sul primo substrato 2, la menzionata prima cavità 3. La prima cavità 3 è ovviamente centrata sul punto di connessione all’elemento di supporto 1 da parte di un reoforo 100 di un componente elettronico 501-503 da montare. La prima cavità 3 è preferibilmente una cavità passante lo spessore del primo substrato 2 ed è realizzata preferibilmente mediante foratura. Vantaggiosamente, la prima cavità 3 ha diametro maggiore del diametro del reoforo 100 (figura 4).

Il procedimento, secondo l’invenzione comprende inoltre la fase di realizzare, all’ interno della prima cavità 3, almeno una sede 4, isolata elettricamente dal primo substrato 2. Come si può notare dalla figura 3, la sede 4 è atta ad accogliere il reoforo 100 ed a mantenerlo isolato elettricamente dal primo substrato 2. Come si è detto, la sede 4 è un canale isolato elettricamente che passa attraverso lo spessore del primo substrato 2. La sede 4 ha diametro inferiore al diametro della cavità passante 3. Il diametro della sede 4 corrisponde sostanzialmente, a meno di ovvie tolleranze meccaniche, al diametro del reoforo 100 , in modo da assicurare un robusto inserimento del reoforo 100 entro la sede 4 stessa. La fase di realizzazione della sede 4, appena descritta, comprende preferibilmente il passo di depositare, in corrispondenza delle superfici 21 e 22 del primo substrato 2, una quantità predefmita di materiale isolante 40, ad esempio una resina epossidica o materiale equivalente, in modo da colmare la prima cavità 3 con detto materiale isolante 40 (figura 5). Il deposito del materiale isolante 40 può avvenire secondo tecniche note di deposizione superficiale e/o iniezione e/o stampaggio.

E’ previsto inoltre il successivo passo di asportare almeno una porzione 400 del materiale isolante 40 (figura 5), in modo da ottenere uno strato in materiale isolante 41 che ricopre internamente le pareti della prima cavità 3 (figura 6). Risulta evidente come lo strato in materiale isolante 41 definisca dimensionalmente la sede 4 atta ad ospitare il reoforo 100. La rimozione della porzione 400 del materiale isolante 40 avviene preferibilmente mediante un procedimento di foratura, eseguito vantaggiosamente dopo la solidificazione del materiale isolante 40. Lo spessore dello strato 41 corrisponde essenzialmente alla differenza tra i diametri della prima cavità 3 e della sede 4. Tale spessore viene calcolato i funzione del livello di isolamento elettrico che deve essere assicurato dallo strato 41, il quale dipende sostanzialmente dalla tensione elettrica presente tra il reoforo 100 ed il primo substrato 2.

Vantaggiosamente, è inoltre previsto il seguente passo di asportare le porzioni 401 del materiale isolante 40, depositate in corrispondenza delle superfici 21 e 22 del primo substrato 2, ma esternamente alla prima cavità 3. La rimozione delle porzioni 401 può avvenire secondo le tecniche note del settore, come ad esempio un procedimento di tappatura o un procedimento di rimozione selettiva mediante opportuni agenti chimici.

Il risultato delle lavorazioni sopra descritte è illustrato in figura 7. Il primo substrato 2 comprende almeno una sede 4 isolata elettricamente ed atta ad accogliere il reoforo 100, mantenendolo isolato dal primo substrato 2. Risulta chiaro che il primo substrato 2 può comprendere una pluralità di sedi 4, realizzare con passi/fasi di lavorazione analoghi a quelli sopra descritti, ciascuna di dette sedi 4 essendo atta ad accogliere un reoforo 100 di un componente elettronico 501-503. Inoltre, un’ulteriore forma realizzativa del procedimento secondo l’invenzione prevede che aH’intemo di una prima cavità 3 sia realizzata una pluralità (non illustrata) di sedi 4, in modo da ottenere una maggiore integrazione nel montaggio del circuito elettronico. Il procedimento di lavorazione, secondo la presente invenzione, comprende inoltre alcune fasi di deposito di strati isolanti/metallici, necessari per la successiva realizzazione delle piste di collegamento tra i componenti del circuito elettronico. Il procedimento secondo l’invenzione comprende quindi la fase di depositare, in corrispondenza delle superfici 21 e 22 del primo substrato 2, uno o più secondi strati 23 in materiale isolante, avente proprietà dielettriche appropriate. Tale fase è immediatamente seguita dalla fase di depositare sui secondi strati 23 uno o più terzi strati 24 in materiale metallico. Risulta evidente come i secondi strati 23 abbiano la funzione di supportare i terzi strati 24 e di isolarli elettricamente dal primo substrato 2. 1 terzi strati 24 sono utilizzati per la definizione delle piste di collegamento per la connessione elettrica dei componenti elettronici 501-503. Il deposito degli strati 23 e 24 può avvenire secondo tecniche note. Possono ad esempio utilizzarsi procedimenti di deposito selettivo e/o pressatura.

Ovviamente, secondo il tipo di circuito elettronico da realizzare il deposito degli strati 23 e 24 può avvenire su una o entrambe le superfici 21 e 22 del primo substrato 2. Tali fasi possono inoltre avvenire in momenti diversi del procedimento di lavorazione, secondo le esigenze. Ad esempio, essere possono precedere la fase di realizzazione della prima cavità 3. In tal caso, la realizzazione della prima cavità 3 prevede la rimozione anche di porzioni degli strati 23 e 24 oltre che del primo substrato 2. In alternativa, tali fasi possono essere eseguite immediatamente dopo il passo di lavorazione di riempire la cavità 3 con il materiale isolante 40. In tal caso, la successiva fase di rimozione della porzione 400 del materiale isolante 40, al fine di definire la sede 4, prevede la rimozione anche di porzioni degli strati 23 e 24. Secondo un’ulteriore variante, tali fasi possono avvenire dopo la fase di realizzazione delle sedi 4. In tal caso, il deposito degli strati 23 e 24 avviene esternamente alle sedi 4, in modo di non provocare l ostruzione delle stesse. Il procedimento secondo l’invenzione può prevedere, infine, la fase di realizzare sui terzi strati 24 le menzionate piste di collegamento tra i componenti elettronici 501-503. Tale fase può essere realizzata con tecniche già note nel campo della realizzazione dei supporti per circuiti elettronici. Una volta realizzate le piste di collegamento si può procedere alla copertura delle stesse mediante un ulteriore strato di isolamento e protezione 50, ad esempio uno strato di resisi. Può quindi essere effettuato il montaggio dei componenti elettronici 501-503, su uno o due lati dell’elemento di supporto 1, secondo le esigenze. I reofori 100 dei componenti elettronici 501-503 sono inseriti nelle sedi 4 ed il definitivo fissaggio dei suddetti componenti 501-503 all’elemento di supporto 1 avviene vantaggiosamente mediante le saldature 60. Si è visto nella pratica che il dispositivo elettronico 500 per illuminazione d’ambiente, secondo l’invenzione, permette di raggiungere gli scopi prefissati. La realizzazione, entro il primo substrato 2, di sedi 4 isolate elettricamente dallo stesso consente di realizzare la continuità elettrica tra i due lati dell’elemento di supporto 1, dato che i reofori 100 dei componenti elettronici 501-503 possono attraversare il primo substrato 2, senza il pericolo di corto circuito. Si possono adottare le tradizionali tecniche di montaggio di componenti elettronici, nonostante la presenza del primo substrato metallico 2 nell’elemento di supporto 1. Si possono inoltre utilizzare componenti elettronici 501-503 di qualunque tipo (anche non a montaggio superficiale) per la realizzazione del circuito elettronico e/o come corpi illuminanti. Tali componenti elettronici 501-503 possono essere facilmente montati su entrambi i lati dell’elemento di supporto 1 e, data la presenza delle sedi isolate 4, il rispettivo collegamento elettrico non necessita di complicati cablaggi. Si rende possibile l’integrazione di connettori all’elemento di supporto 1, con relativamente semplificazione dei cablaggi verso dispositivi remoti (figura 2). Tutto questo consente di ottenere una maggiore robustezza delle connessioni ed una notevole riduzione dei costi di produzione ed installazione. Sulla base della descrizione data, altre caratteristiche, modifiche o miglioramenti sono possibili ed evidenti al tecnico medio e sono perciò da considerarsi parte della presente invenzione.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo elettronico per l' illuminazione d’ambiente, comprendente almeno uno o più componenti elettronici associati ad un elemento di supporto, detto elemento di supporto comprendendo almeno un primo substrato in materiale metallico atto a dissipare almeno parzialmente il calore prodotto da detto componente elettronico, caratterizzato dal fatto che detto primo substrato comprende una o più sedi isolate elettricamente da detto primo substrato, almeno una di dette sedi isolate elettricamente essendo atta ad accogliere un reoforo di uno di detti uno o più componenti elettronici, in modo da mantenere detto reoforo isolato elettricamente da detto primo substrato.
2. 2. Dispositivo elettronico, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto detti uno o più componenti elettronici comprendono uno o più primi componenti elettronici in grado di emettere una radiazione luminosa.
3. 3. Dispositivo elettronico, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti uno o più componenti elettronici comprendono uno o più secondi componenti elettronici, associati a detto supporto ed elettricamente connessi a detti primi componenti elettronici.
4. 4. Dispositivo elettronico, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti uno o più componenti elettronici comprendono uno o più terzi componenti elettronici, associati a detto supporto ed elettricamente connessi a detti primi componenti elettronici e/o a detti secondi componenti elettronici.
5. 5. Dispositivo elettronico, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta almeno una di dette sedi isolate elettricamente costituisce un canale passante attraverso lo spessore di detto primo substrato.
6. 6. Dispositivo elettronico, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta almeno una di dette sedi isolate elettricamente è definita da uno strato di materiale isolante depositato sulle pareti interne di una corrispondente prima cavità, ottenuta su detto primo substrato.
7. 7. Dispositivo elettronico, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto elemento di supporto è sottoposto ad un procedimento di lavorazione che prevede le fasi seguenti: - realizzare su detto primo substrato detta prima cavità; - realizzare, all’interno di detta prima cavità, almeno una sede isolata elettricamente da detto primo substrato ed atta ad accogliere un reoforo di uno di detti componenti elettronici, in modo da mantenere detto reoforo isolato elettricamente da detto primo substrato.
8. 8. Dispositivo elettronico, secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detta fase di realizzare detta sede isolata elettricamente da detto primo substrato comprende i passi seguenti: - depositare su detto primo substrato una quantità predefinita di materiale isolante in modo da colmare detta prima cavità con detto materiale isolante; - asportare almeno una porzione di detto materiale isolante, in modo da ottenere detto strato in materiale isolante atto a ricoprire internamente le pareti di detta prima cavità, detto strato in materiale isolante definendo detta sede isolata elettricamente da detto primo substrato.
9. 9. Dispositivo elettronico, secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che detta fase di realizzare detta sede isolata elettricamente da detto primo substrato comprende il passo seguente: - asportare le porzioni di detto materiale isolante depositate esternamente a detta prima cavità.
10. 10. Dispositivo elettronico, secondo una o più delle rivendicazioni da 7 a 9, caratterizzato dal fatto che detto procedimento di lavorazione prevede le fasi seguenti: depositare uno o più secondi strati in materiale isolante; - depositare su detti secondi strati uno o più terzi strati in materiale metallico.
11. 11. Dispositivo elettronico, secondo una o più delle rivendicazioni da 7 a 10, caratterizzato dal fatto che detto procedimento di lavorazione prevede la fase seguente: realizzare su detti terzi strati le piste di collegamenti tra i componenti elettronici di detto dispositivo elettronico.