MX2015001567A - Unidad de iluminacion con una capa para disipacion de calor. - Google Patents

Unidad de iluminacion con una capa para disipacion de calor.

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Abstract

Una unidad de iluminación incluye una placa de circuito impreso en la fuente de iluminación, una pluralidad de fuentes de iluminación colocadas en la placa de circuito impreso en la fuente de iluminación, un alojamiento acoplado térmicamente a la placa de circuito impreso en la fuente de iluminación y una unidad con protector de lente que comprende un protector de lente y una capa para disipación de calor. La capa para disipación de calor distribuye el calor proveniente de la placa de circuito impreso en la fuente de iluminación a través del protector de lente y externa a la unidad de iluminación.

Description

UNIDAD DE ILUMINACIÓN CON UNA CAPA PARA DISIPACIÓN DE CALOR REFERENCIA CRUZADA CON SOLICITUDES RELACIONADAS Esta solicitud reivindica la prioridad de la solicitud de utilidad de los Estados Unidos No.13/962,424, presentada el 8 de agosto de 2013, y el beneficio de la solicitud provisional de los Estados Unidos No.61/681,945, presentada el 10 de agosto de 2012, las descripciones totales de las mismas se incorporan en la presente como referencia.
CAMPO TÉCNICO La presente descripción se relaciona en general con la iluminación utilizando fuentes de iluminación de estado sólido tales como diodos emisores de luz o láseres y, más específicamente, con dispositivos para disipación de calor para utilizarse en estas fuentes de iluminación.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Esta sección proporciona la información antecedente relacionada con la presente descripción, la cual no es necesariamente la téenica anterior.
Proporcionar fuentes de iluminación alternativas es un objetivo importante para reducir el consumo de energía. Las alternativas para las bombillas incandescentes incluyen bombillas fluorescentes compactas y bombillas de iluminación con diodos emisores de luz (LED). Las bombillas de iluminación fluorescentes compactas utilizan significativamente menos energía para la iluminación. Sin embargo, los materiales utilizados en las bombillas fluorescentes compactas perjudican al medio ambiente.
Se conocen diversas configuraciones para las luces con diodos emisores de luz. Las luces con diodos emisores de luz duran más y tienen un menor impacto ambiental que las bombillas fluorescentes compactas. Las luces con diodos emisores de luz consumen menos energía que las bombillas fluorescentes compactas. También son relativamente costosas. Con el fin de alcanzar la máxima vida de un diodo emisor de luz, el calor debe ser eliminado del entorno del diodo emisor de luz. En muchas configuraciones conocidas, las luces con diodos emisores de luz están sujetas a un fallo prematuro debido al calor y la salida de luz que provocan temperaturas aumentadas en el diodo emisor de luz.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Esta sección proporciona un resumen general de la descripción, y no es una descripción completa de su alcance total o todas sus características.
La presente descripción proporciona una unidad de iluminación que incluye una placa de circuito impreso en la fuente de iluminación, una pluralidad de fuentes de iluminación colocadas en la placa de circuito impreso en la fuente de iluminación, un alojamiento acoplado térmicamente a la placa de circuito impreso en la fuente de iluminación y una unidad con protector de lente acoplada térmicamente al alojamiento que comprende un protector de lente y una capa para disipación de calor. La capa para disipación de calor distribuye el calor desde la placa de circuito impreso en la fuente de iluminación a través del protector de lente y externo a la unidad de iluminación.
En un aspecto adicional de la descripción, un método comprende moldear una capa para disipación de calor en un protector de lente para formar una unidad con protector de lente, acoplar una placa de circuito impreso en la fuente de iluminación al protector de lente para formar una unidad de iluminación, que genera calor en la placa de circuito impreso en la fuente de iluminación y que disipa el calor de la placa de circuito impreso en la fuente de iluminación a través de la capa para disipación de calor en la unidad con protector de lente externa a la unidad de iluminación. Áreas adicionales de aplicación serán evidentes a partir de la descripción proporcionada en la presente. La descripción y los ejemplos específicos en este resumen están destinados para fines de ilustración únicamente y no se pretende limitar el alcance de la presente descripción.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Los dibujos descritos en la presente son para fines ilustrativos únicamente de los ejemplos seleccionados y no todas las posibles implementaciones, y no se pretende limitar el alcance de la presente descripción.
La FIG. 1D es una vista en sección transversal de un primer ejemplo de una unidad de iluminación de acuerdo con la presente descripción.
La FIG. IB es un ejemplo alternativo de la presente descripción.
Las FIGS.2A y 2B son vistas en perspectiva de una placa de circuito impreso formada de acuerdo con la presente descripción.
Las FIGS. 3A y 3B ilustran una construcción del elipsoide parcial girado que forma el reflector 40.
La FIG. 4A es una vista en perspectiva del protector de lente o la tapa de la FIG.1A.
La FIG.4B es una vista en perspectiva de la tapa o protector de lente 18' de la FIG. IB.
La FIG. 5 es una vista en perspectiva de una primera porción del alojamiento.
La FIG. 6 es una vista extrema de la primera porción del alojamiento más cercana al protector de lente.
La FIG. 7 es una vista en perspectiva del alojamiento.
La FIG.8 es una vista en perspectiva de la base de lámpara.
La FIG.9 es una vista en sección transversal de la porción inferior de la unidad de iluminación que tiene una placa de circuito impreso control en la misma.
La FIG. 10 es una vista parcial de los elementos para redireccionamiento de luz adecuados para utilizarse en los ejemplos de las FIGS.1A y IB.
La FIG.11 es una vista en sección transversal de un molde para moldeo por soplado con una malla preformada y una preforma para protector de lente.
La FIG. 12 es una vista en sección transversal de una luz fluorescente compacta que tiene un protector de lente formado de acuerdo con la presente descripción.
La FIG. 12A es una vista en sección transversal ampliada de una porción roscada de la luz fluorescente compacta de la FIG.12.
La FIG. 13 es una vista en sección transversal de una bombilla de traza luminosa fluorescente compacta que tiene un protector de lente formado de acuerdo con la presente descripción.
Los números de referencia correspondientes indican partes correspondientes a todo lo largo de las diversas vistas de los dibujos.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La siguiente descripción es simplemente ilustrativa por naturaleza y no se pretende limitar la presente descripción, aplicación, o usos. Para fines de claridad, en los dibujos se utilizarán los mismos números de referencia para identificar elementos similares. En el sentido en que se utiliza en la presente, la frase "al menos uno de A, B, y C" se debe interpretar en el sentido de una lógica (A o B o C), utilizando un OR lógico no exclusivo. Se debe entender que los pasos en un método se pueden ejecutar en un orden diferente sin alterar los principios de la presente descripción.
Se debe observar que en las siguientes figuras los diversos componentes se pueden utilizar indistintamente. Por ejemplo, se implementan diversos ejemplos diferentes de las placas de circuito impreso control y las placas de circuito impreso en la fuente de iluminación. Se pueden utilizar diversas combinaciones de disipadores de calor, placas de circuito impreso control, placas de circuito impreso en la fuente de iluminación, y las configuraciones de las unidades de iluminación. Diversos tipos de capas eléctricamente conductoras impresas, estampadas, recubiertas con óxido, anodizadas o cortadas con láser y materiales también se pueden utilizar indistintamente en los diversos ejemplos de la unidad de iluminación.
En las siguientes figuras, se ilustra una unidad de iluminación que tiene diversos ejemplos que incluyen fuentes de iluminación de estado sólido tales como diodos emisores de luz (LEDs) y láseres de estado sólido con diferentes longitudes de onda. Los LEDs pueden ser convencionales o LEDs de emisión secundarios. Se pueden utilizar diferentes números de fuentes de iluminación y diferentes números de longitudes de onda para formar una salida de luz deseada, dependiendo del uso final para la unidad de iluminación. La unidad de iluminación proporciona una solución opto-térmica para un dispositivo de iluminación y utiliza múltiples geometrías para conseguir el objetivo.
Haciendo referencia ahora a la FIG. 1, se ilustra una sección transversal de una unidad de iluminación 10. La unidad de iluminación 10 puede ser simétrica rotacionalmente alrededor de un eje longitudinal 12. La unidad de iluminación 10 incluye una base de lámpara 14, un alojamiento 16, y una unidad de tapa o protector de lente 17 que tiene un protector de lente 18. La base de lámpara o base 14 se utiliza para proporcionar electricidad a la bombilla. La base 14 puede tener diversas formas dependiendo de la aplicación. Las formas pueden incluir una base de Edison estándar, o diversos tipos diferentes de bases más grandes o más pequeñas. La base 14 puede ser de diversos tipos, incluyendo enroscada, de abrazadera o enchufable. La base 14 puede estar al menos parcialmente hecha de metal para hacer contacto eléctrico y también se puede utilizar para la conducción y disipación del calor térmico. La base 14 también puede estar hecha de material no limitado a cerámica, plástico térmicamente conductor, plástico con conectores de circuito moldeados, o lo semejante. La base 14 también puede contener otros circuitos de control, tales como una placa de circuito impreso para accionamiento.
El alojamiento 16 está adyacente a la base 14. El alojamiento 16 puede estar directamente adyacente a la base 14 o tener una porción intermedia entre el mismo. El alojamiento 16 puede estar formado de un material conductor de calor tal como metal, un plástico térmicamente conductor, plástico o combinaciones de los mismos. El alojamiento 16 puede estar formado de diversas maneras, incluyendo estampado, extrusión, moldeo de plástico tal como sobremoldeado, moldeo por inyección, moldeo por soplado o combinaciones de los mismos.
El alojamiento 16 tiene un primer aro de retención 20 formado en el mismo. El primer aro de retención 20 es un canal empotrado dentro del alojamiento 16. El primer aro de retención 20 está definido por una primera pared 20A y una segunda pared 20B. El aro de retención 20 recibe un manguito térmicamente conductor 22. El manguito térmicamente conductor 22 puede tener forma cilindrica. Las paredes 20A y 20B se pueden extender a lo largo del manguito térmicamente conductor 22 adyacente al manguito térmicamente conductor. También, las paredes 20a, 20b pueden ser menores que la longitud del manguito térmicamente conductor 22. Las paredes 20A, 20B también pueden tener diferentes longitudes y espesores. El espesor de las paredes del manguito térmicamente conductor 22 cambia la eficiencia de la transferencia de calor.
El alojamiento 16 tiene una pared 24 que define un segundo aro de retención 26 con la pared 20A en el alojamiento 16. El segundo aro de retención 26 se utiliza para retener la unidad con protector de lente 17 en el mismo. Un adhesivo térmicamente conductor en el aro 26 se puede utilizar para mantener la posición de la unidad con protector de lente 17 dentro del alojamiento 16. Los polímeros de metal infundido se pueden utilizar como el adhesivo. Los aros de retención 20, 26 pueden estar formados integralmente en el alojamiento 16.
El alojamiento 16 también puede incluir un canal 28 para recibir la base de lámpara 14 en el mismo. La base de lámpara 14 puede estar asegurada al alojamiento 16 por medio de sobre-moldeado u otros medios de sujeción.
El alojamiento 16 puede definir un primer volumen 29 dentro de la unidad de iluminación 10. Como se describirá más adelante, el primer volumen 29 se puede utilizar para alojar una placa de circuito impreso control u otra circuitería para controlar los diodos emisores de luz u otras fuentes de iluminación en el mismo, como se describirá más adelante.
En otro ejemplo, el alojamiento 16 puede estar integrado a la unidad con protector de lente 17 y hecho del mismo material. El alojamiento 16 puede estar hecho de un material para transmisión de luz, un material para desviación de luz y/o una capa para transferencia de calor. El alojamiento 16 puede tener diversas formas exteriores incluyendo una forma hiperbólica. El alojamiento 16 también puede tener forma libre.
El alojamiento 16 y la unidad con protector de lente forman un recinto alrededor de un sustrato o placa de circuito impreso 30 que tiene fuentes de iluminación 32 colocadas en el mismo. La base 14 también puede estar incluida como parte del recinto.
La unidad de iluminación 10 incluye el sustrato o la placa de circuito impreso 30 utilizada para soportar las fuentes de iluminación de estado sólido 32. La placa de circuito impreso 30 puede ser térmicamente conductora y también puede estar hecha de un material disipador de calor. Los puntos de soldadura de las fuentes de iluminación pueden estar térmica y/o eléctricamente acoplados a sectores de cobre orientados radialmente o elementos conductores circulares sobre-moldeados sobre una base de plástico para ayudar en la conducción de calor. En cualquiera de los ejemplos más adelante, la placa de circuito impreso 30 forma parte de la trayectoria para disipación de calor.
Las fuentes de iluminación 32 tienen un alto flujo luminoso por vatio. Las fuentes de iluminación 32 pueden generar la misma longitud de onda de luz o pueden generar diferentes longitudes de onda de luz. Las fuentes de iluminación 32 también pueden ser láseres de estado sólido. Los láseres de estado sólido pueden generar luz colimada. Las fuentes de iluminación 32 también pueden ser diodos de luz emitida, tales como diodos emisores convencionales o secundarios. Para obtener un espectro deseado se puede utilizar una combinación de diferentes fuentes de iluminación que generen diferentes longitudes de onda. Los ejemplos de longitudes de onda adecuadas incluyen ultravioleta o azul (por ejemplo, 450-470 nm) y combinaciones de las mismas. También se pueden utilizar múltiples fuentes de iluminación 32 que generen las mismas longitudes de onda. Las fuentes de iluminación 32 tales como los diodos emisores de luz generan luz de bajo ángulo 34 y luz de alto ángulo 36. La luz de alto ángulo 36 se dirige hacia afuera a través del protector de lente 18. Un diodo emisor secundario puede generar sólo luz de bajo ángulo.
El protector de lente 18 puede ser un esferoide parcial, un elipsoide parcial o combinaciones de los mismos en la forma. En este ejemplo, tanto una porción superior 38 es una porción esférica como una porción elipsoidal girada parcial se conoce como un reflector 40. Es decir, las diferentes porciones del protector de lente 38, 40 pueden estar formadas monolítica o integralmente. El protector de lente 18 puede estar formado de un material transparente o translúcido tal como vidrio o plástico. En un ejemplo, el protector de lente 18 está formado de tereftalato de polietileno (PET). El PET tiene una estructura cristalina que permite que el calor se transfiera a través del mismo. El calor puede ser transferido desde el alojamiento 16 en el protector de lente 18 debido al contacto directo entre los mismos. También se puede utilizar un adhesivo térmicamente conductor para aumentar la transferencia térmica. El adhesivo térmico está colocado en el aro 26. El adhesivo térmicamente conductor también se puede utilizar en el aro 20 para fijar el manguito 22 al alojamiento 16.
La unidad con protector de lente 17 también puede incluir una capa para disipación de calor 39. La capa para disipación de calor 39 puede ser una capa discontinua con espacios o huecos sin material de capa para disipación de calor en el mismo. La capa 39 puede ser un material de malla que está moldeado o formado en la misma. El calor proveniente de las fuentes de iluminación que viaja a través del alojamiento se disipa fuera de la unidad de iluminación a la zona ambiental alrededor de la unidad de iluminación con la capa para disipación de calor. El material de malla puede ser una pantalla moldeada en el material del protector de lente 18. La malla puede ser de aluminio. El moldeado puede ser moldeado por soplado o por inyección. El proceso de moldeado se describirá con mayor detalle más adelante. Aunque se muestra dentro del protector de lente 18, la capa para disipación de calor 39 puede estar en el exterior, en el interior o dentro del protector de lente 18.
La capa para disipación de calor 39 también puede ser un recubrimiento en el interior o exterior del protector de lente 18. Un recubrimiento puede ser un recubrimiento impreso o un recubrimiento de nanoparticulas. Las nanoparticulas también pueden estar impregnadas en el protector de lente 18 para formar la capa para disipación de calor.
La capa para disipación de calor 39 es térmicamente conductora para distribuir y disipar el calor sobre la superficie del protector de lente 18. La capa para disipación de calor 39 permite que la luz visible se transmita a través de la misma. La capa para disipación de calor 39 puede reflejar la luz directamente incidente sobre la misma. La luz reflejada puede ser energía convertida (longitud de onda desviada como se describirá más adelante). Finalmente la luz desviada se reflejará desde los componentes dentro de la unidad de iluminación tal como la placa de circuito impreso y deja la unidad de iluminación.
La porción superior 38 del protector de lente 18 puede difundir la luz y reducir al mínimo la luz retrodispersada atrapada dentro de la unidad de iluminación 10. La porción superior 38 puede estar recubierta con diversos materiales para cambiar las características de iluminación tales como la longitud de onda (energía) o la difusión de la luz emitida desde las fuentes de iluminación. También se puede aplicar un recubrimiento anti-reflejante a la parte interna de la porción esférica 38 del protector de lente 18. También se puede utilizar un material auto-radiante que se bombea por las fuentes de iluminación 32. De esta forma, la unidad de iluminación 10 puede estar formada para tener un alto índice de calidad del color y percepción del color en la oscuridad. La capa para disipación de calor 39 también puede estar recubierta con diversos materiales o incluir los mismos para cambiar las características de iluminación. Por ejemplo, la capa para disipación de calor 39 puede incluir un material foto-luminiscente para realizar la conversión de energía como un material para conversión de energía. El material para conversión de energía puede convertir la energía proveniente de las fuentes de iluminación de una longitud de onda a otra longitud de onda. Como se mencionó anteriormente, el material foto-luminiscente también puede estar recubierto en el interior del protector de lente 18. La capa 39 se puede denominar como un material termo-crómico debido a la capacidad para cambiar el color de la luz reflejada desde la misma debido a la temperatura.
A menudo en una bombilla de iluminación típica, la luz de bajo ángulo es luz no dirigida en una dirección de funcionamiento. La luz de bajo ángulo por lo general se desperdicia ya que no se dirige hacia afuera del aparato en el cual se acopla la unidad de iluminación.
La luz de bajo ángulo 34 se redirige hacia afuera del protector de lente 18 utilizando el reflector 40. El reflector 40 puede tener diversas formas, incluyendo una forma paraboloide, elipsoide, o de forma libre. El reflector 40 también puede estar configurado para dirigir la luz desde las fuentes de iluminación 32 hacia un punto 42 central o común. El reflector 40 puede tener un recubrimiento para la longitud de onda o la desviación de energía y la selección espectral. Se puede realizar el recubrimiento de uno o ambos del protector de lente 18 y el reflector 40. También se pueden utilizar múltiples recubrimientos. El punto común 42 puede ser el centro de una porción esferoide del protector de lente 18.
El reflector 40 puede tener un recubrimiento reflejante 44 utilizado para aumentar la reflectividad del reflector. Sin embargo, ciertos materiales sobre la formación pueden no requerir el recubrimiento reflejante 44. Por ejemplo, algunos plásticos, cuando se moldean por soplado, proporcionan una superficie brillante o reflejante tal como el PET. El reflector 40 puede estar formado de la superficie reflejante formada naturalmente generada cuando el plástico se moldea por soplado.
Se debe observar que cuando se hace referencia a diversas secciones cónicas tales como un elipsoide, un paraboloide o un hiperboloide, sólo una porción de la sección cónica que se hace girar alrededor de un eje se puede utilizar para una superficie particular. De forma similar, se pueden utilizar porciones de un esferoide.
La placa de circuito impreso 30 puede estar en contacto directo (o contacto indirecto a través de una capa de interfaz 50) con el manguito térmicamente conductor 22. La trayectoria para transferencia de calor desde las fuentes de iluminación 32 puede ser a través de la capa de interfaz 50 o dirigida al manguito térmicamente conductor 22. El manguito térmicamente conductor 22 conduce el calor hacia el alojamiento 16. El alojamiento 16, que también es térmicamente conductor, conduce el calor hacia la unidad con protector de lente 17, que disipa el calor a través de la pantalla o malla 39. El calor se transfiere hacia arriba hacia el extremo de la unidad de iluminación 10 opuesta a la base 14. Como se mencionó anteriormente, el adhesivo térmicamente conductor se puede utilizar para mejorar la transferencia térmica entre el alojamiento 16 y la unidad con protector de lente 17 y el manguito térmicamente conductor 22 y el alojamiento 16.
Haciendo referencia ahora a la Figura IB, se expone un segundo ejemplo de una unidad de iluminación 10'. En este ejemplo, los mismos componentes de aquellos expuestos en la Figura 1A se marcan con los mismos números de referencia.
En este ejemplo, el alojamiento 16' puede incluir una pluralidad de aletas 52 que se extienden longitudinal y radialmente hacia afuera para formar canales 78. Las aletas 52 pueden estar separadas para permitir que el calor se disipe de las mismas. Como se describirá adicionalmente más adelante, los canales 78 pueden estar formados entre una pared interior 54, una pared exterior 56 y las aletas 52 que pueden estar formadas de una combinación tanto de la primera porción 84 como la segunda porción 82 del alojamiento 16'.
En la Figura IB, el alojamiento 16 tiene un aro de retención 70. El aro de retención 70 puede estar acoplado a la pluralidad de aletas 52 o las paredes 54 ó 56, por ejemplo. El aro de retención 70 se utiliza para acoplar la unidad con protector de lente 11 ' al alojamiento 16. El aro de retención 70 puede tener roscas 72 que se acoplan con o conectan las roscas 74 en el protector de lente 18. La unidad con protector de lente 17', está adyacente a la placa de circuito impreso 30 y el manguito térmicamente conductor 22. Por supuesto, al igual que en la Figura 1A, el adhesivo térmicamente conductor puede sustituir a las roscas. El calor proveniente de la placa de circuito impreso 30 se puede conducir hacia el aro de retención 70 en donde se conduce al interior de las aletas 52 y se disipa en los canales 78. El calor también se transfiere al interior de la unidad con protector de lente 17' desde la placa de circuito impreso y el manguito térmicamente conductor 22, donde se conduce a través de la malla 39.
Otras posiciones positivas de la unidad con protector de lente 17' incluyen el ajuste de la placa de circuito impreso 30, de tal forma que la unidad con protector de lente 17' mantenga la placa de circuito impreso 30 en su lugar.
La placa de circuito impreso 30 también puede incluir un puerto 60 opcional para comunicar aire entre el primer volumen 29 y un segundo volumen 61 dentro del protector de lente 18. El aire caliente que está en el protector de lente 18' se puede transmitir o comunicar al interior del primer volumen 29 y a través de una abertura 62 dentro de la primera porción 20 del alojamiento 16' para permitir la entrada de aire en los canales 78. La abertura 62 se describirá adicionalmente más adelante. El aire caliente dentro del protector de lente 18 se puede conducir a través del protector de lente 18 y la placa de circuito impreso 30 hacia el alojamiento, así como ser comunicado a través del puerto 60.
El alojamiento 16' de esta forma puede conducir el calor lejos de las fuentes de iluminación 32 de la placa de circuito impreso para disipación al aire ambiente fuera de la unidad de iluminación. El calor puede ser disipado en el alojamiento y las aletas 52. El calor también puede ser transferido dentro de la unidad con protector de lente 17' directamente desde el alojamiento 16' utilizando conducción. De esta forma, el calor puede ser transferido longitudinalmente por el alojamiento 16' en dos direcciones directamente opuestas.
El canal 78 puede tener una primera área en sección transversal ubicada adyacente al protector de lente 18 que es más ancho que el área en sección transversal próxima a la base de lámpara 14. Los canales 78 proporcionan enfriamiento por convección del alojamiento 16' y la unidad de iluminación 10. El área en sección transversal cónica proporciona un efecto de boquilla que acelera la velocidad del aire a través del canal 78 mientras que el canal 78 se estrecha. Se proporciona una entrada 80 hacia el canal 78 entre una porción exterior 82 y una porción interior 84. Una salida 86 que se desplaza a una velocidad mayor que la del aire que ingresa por la entrada 80. Las flechas A indican la dirección de entrada del aire a través de la entrada 80 a través de los canales y la flecha B proporciona la dirección de descarga de aire proveniente de los canales 78.
Haciendo referencia ahora a la FIG.2A, se ilustra un ejemplo de una placa de circuito impreso 30. La placa de circuito impreso 30 incluye la pluralidad de fuentes de iluminación 32 sobre la misma. Para simplificación sólo se ilustra una fuente de iluminación 32. Como se mencionó anteriormente, la fuente de iluminación puede ser un LED, LED de emisión secundaria, láser u otra fuente de iluminación. La placa de circuito impreso 30 incluye una pluralidad de puntos de soldadura 210 para montar la fuente de iluminación 32. Se ilustran puntos de soldadura catódica 210, asi como un punto de soldadura anódica 212. En este ejemplo los puntos de soldadura catódica 210 y los puntos de soldadura anódica 212 se ubican adyacentes entre si en una posición radial. De esta forma, cuando la fuente de iluminación alargada 32 está colocada en los puntos de soldadura 210, 212, las fuentes de iluminación 32 están colocadas radialmente. Es decir, el eje longitudinal de la fuente de iluminación 32 se alinea radialmente con la placa de circuito impreso 30. Los puntos de soldadura catódica 210 se pueden conectar de diversas formas, dependiendo del tipo de construcción utilizado para la placa de circuito impreso 30. Las interconexiones del punto soldadura catódica 210 no se ilustran. Los puntos de soldadura catódica pueden permanecer expuestos (no recubiertos o revestidos) para aumentar la conducción térmica. Asimismo, las conexiones interiores de los puntos de soldadura anódica 212 también dependen del tipo de construcción utilizado y por lo tanto no se ilustran.
La placa de circuito impreso 30 también puede incluir una pluralidad de vias térmicas 220 sobre la misma. Las vias térmicas 220 permiten que el calor desde las capas superiores provocado desde las fuentes de iluminación 32 conduzca el calor a la parte inferior de la placa de circuito impreso 30 y por último en el alojamiento 16. Las fuentes de iluminación 32 están colocadas en un aro 230. La interacción del aro y el reflector 40 se describen adicionalmente en la Fig. 3. La superficie de la placa de circuito impreso 30 puede estar recubierta con un material reflejante (o estar hecha de un material reflejante) o estar recubierta con un material para desviación de luz. El espesor de las paredes del manguito térmicamente conductor 22 desafia la eficiencia de la transferencia de calor.
Haciendo referencia ahora a la FIG.2B, se ilustra una vista simplificada de la placa de circuito impreso 30. La placa de circuito impreso 30 incluye la interfaz térmicamente conductora 50 que se utiliza para mejorar la transferencia de calor entre la placa de circuito impreso 30 y el alojamiento 16. La interfaz térmicamente conductora 50 puede estar configurada para ajustarse a la forma de la superficie del alojamiento 16 para la cual se lleva a cabo la transferencia de calor.
Las aberturas 242 se pueden dejar en el material térmicamente conductor 240 para aumentar el flujo a través de la abertura 62 del alojamiento 16' de la Figura IB. Debido a que ésta es una porción abierta, no se lleva a cabo ninguna conducción térmica directamente entre la placa de circuito impreso 30 y el alojamiento 16' en esta región. Sin embargo, la porción térmicamente conductora 240 se puede extender completamente alrededor de la placa de circuito impreso 30.
Haciendo referencia ahora a la FIG. 3A, se expone un método para formar el reflector 40. El reflector 40 es un elipsoide desviado o desplazado como se describió anteriormente. El elipsoide tiene dos puntos focales: F1 y F2. El elipsoide también tiene un punto central C. El eje mayor 310 de la elipse 308 es la linea que incluye F1 y F2. El eje menor 312 es perpendicular al eje mayor 310 y se cruza con el eje mayor 310 en el punto C. Para formar el elipsoide desviado, los puntos focales correspondientes a las fuentes de iluminación 32 se mueven hacia afuera desde el eje mayor 310 y se desplazan o giran alrededor del punto focal F1. El elipsoide luego se gira y una porción de la superficie del elipsoide se utiliza como una superficie reflejante. El ángulo puede ser de varios tipos que correspondan a la geometría global deseada del dispositivo. En una elipse, la luz generada en el punto F2 se reflejará desde un reflector en la superficie exterior 314 de la elipse y se cruzará en el punto Fl. La forma del reflector también puede corresponder a una forma del reflector independiente tal como la ilustrada en la Figura 10 como 1010.
Haciendo referencia ahora a la FIG. 3B, el elipsoide desviado o desplazado reflejará la luz desde los puntos focales F2' y F2" para cruzarse en el punto focal Fl. Los puntos focales F2' y F2" están sobre un aro de fuentes de iluminación 32 cuya luz de bajo ángulo se refleja desde la superficie elipsoidal desviada y la luz se dirige al punto focal Fl. La construcción del elipsoide de esta forma se puede observar en la Fig.3B debido a que el punto focal F2 se convierte ahora en el aro que incluye F2' y F2".
El reflector 40 de esta forma se puede describir como una sección que tiene una sección transversal elipsoidal que comprende un reflector elíptico parcial continuo girado que tiene un primer punto focal dentro del protector de lente 18 y una pluralidad de segundos puntos focales colocados en un segundo aro continuo coincidente con un primer aro que se cruza con la pluralidad de fuentes de iluminación. El primer punto focal puede estar coincidente con un punto central 42 del protector de lente 18. El reflector elipsoidal girado continuo parcial refleja luz de bajo ángulo desde la pluralidad de fuentes de iluminación hacia el primer punto focal luego a través del protector de lente. El reflector 40 está formado al girar un eje mayor de una elipse alrededor del segundo aro mientras cruza continuamente el primer punto focal.
Haciendo referencia ahora a la Figura 4A, se ilustra con mayor detalle la unidad con protector de lente 17. La unidad con protector de lente 17 tiene una porción superior de la cual se ilustra una pequeña pieza de la malla 39. La malla 39 se puede extender a través de la totalidad o prácticamente todo el protector de lente 18 o la porción superior 38. El protector de lente 18 también puede incluir la porción reflectora 40 ilustrada en lineas punteadas que se adjuntan en la misma. Una superficie inferior 408 puede estar colocada directamente dentro del aro de retención 26 del alojamiento 16 como se ilustra en la Figura 1A.
Haciendo referencia ahora a la FIG.4B, se ilustra con mayor detalle el protector de lente 18' de la Figura IB. El protector de lente 18' tiene la porción superior 38 y la porción reflectora 40 formada en la misma. La unidad con protector de lente 18 también puede incluir una brida 410 que se extiende desde la porción reflectora 40. La brida 410 tiene una superficie o borde inferior 412. La superficie exterior de la brida 410 puede estar en contacto con la placa de circuito impreso 30 y el manguito 22. Esto se ilustra en la Figura IB. En un ejemplo, la brida 410 está fijada en el aro de retención 70 por las roscas 74.
Una porción de la capa para disipación de calor 39 se ilustra dentro del protector de lente 18. La capa para disipación de calor 39 puede llenarse completamente o llenar casi por completo como coextensiva del protector de lente 18' total.
Haciendo referencia ahora a la FIG.5, se ilustra con mayor detalle la primera porción 84 del alojamiento 16' de la Figura IB. La primera porción 84 puede tener forma cilindrica. La forma cilindrica permite una fácil fabricación por extrusión u otro tipo de proceso. La primera porción 84 en un ejemplo constituido se compone de aluminio que es tanto un material térmicamente conductor como un material eléctricamente conductor. La estructura tubular de la primera porción 84 incluye la pared interior 54 que define el primer volumen 29 ilustrado en la Fig. 1. La pared tubular puede tener aberturas 62 en la misma para ventilar el calor dentro del volumen 29 hacia los canales como se describió anteriormente.
La pared interior 54 puede tener primeras porciones de aleta 510 que se extiende desde la misma. Las porciones de aleta 510 se utilizan para formar los canales 78 descritos anteriormente. Las primeras porciones de aleta 510 no se pueden extender a lo largo en una dirección longitudinal de la pared interior 54. Los espacios entre las porciones de aleta 510 ilustrados por el número de referencia 512 por último se convierten en una porción de los canales.
Haciendo referencia ahora a la FIG. 6, se ilustra con mayor detalle una vista superior del alojamiento 16' de la Figura IB. El alojamiento encierra el primer volumen 29. El alojamiento 16' puede tener una primera porción 84 y una segunda porción 82. Como se mencionó anteriormente, la primera porción 84 puede estar formada de diversos materiales entre los que se incluyen aluminio extruido. La primera porción 84 también puede contener primeras porciones de aleta 510 que se utilizan parcialmente para definir las aletas 52. Las aletas 52 también pueden tener una segunda porción 610 que se extiende desde la pared exterior 56 del alojamiento 16'. Las segundas porciones de aleta 610 se extienden radialmente hacia dentro y tienen un extremo o borde extremo que colinda directamente o se forma adyacente a un borde de la primera porción 510 de las aletas 52. Se ilustra una pluralidad de canales 78 definidos entre las primeras porciones 510, la segunda porción 610 de las aletas 52 y la pared interior 54 y la pared exterior 56 del alojamiento 16'. Como se puede observar, la porción superior o la porción adyacente al protector de lente 18' tiene un área en sección transversal mayor que la porción inferior del canal que está adyacente a la base de lámpara 14 ilustrada en la Fig.1. En este ejemplo, la pared exterior forma una superficie cónica que reduce el área en sección transversal del canal 78. En los múltiples canales i, la relación de la densidad del aire (p), la velocidad del aire (v) y el área del canal (a) encendido a apagado se determina por la fórmula: å (pva)_encendidoAi= å (pva)_apagadoAi De esta forma, cuando el aire se hace menos denso (calentado) aumenta la velocidad en el canal 78. El aire en la salida más estrecha es más rápido que el aire en la entrada provocando que el canal tenga un efecto de boquilla.
La pared exterior 56 también puede contener canales 620 para aumentar la efectividad de la capacidad para disipación de calor del alojamiento 16'. Asi como mejorar el agarre cuando se está cambiando la unidad de iluminación.
Haciendo referencia ahora a la FIG. 7, se ilustra una vista externa del alojamiento 16' de la Figura IB. En esta vista, los orificios de salida 80 de los canales 78 se muestran claramente en la porción del alojamiento 16 más cerca a la base de lámpara, cuando se ensambla. El aire dentro de los canales 78 se calienta a medida que viaja a través de los canales y se emite desde la salida o escape 86.
Haciendo referencia ahora a la FIG.8, se ilustra con mayor detalle la base de lámpara 14 adecuada para utilizarse en el ejemplo de ambas Figuras 1? y IB. La base de lámpara 14 en este ejemplo incluye roscas 810. La base de lámpara 14 ilustrada se conoce como una base Edison. Sin embargo, se pueden incluir dentro del dispositivo otros tipos de bases.
La base de lámpara 14 también incluye una brida 820. La brida 820 se puede utilizar para asegurar la base de lámpara 14 al alojamiento 16 (o 16') ilustrado anteriormente. De esta forma, la base de lámpara 14 está fijada al alojamiento 16. Por supuesto, se pueden realizar otros tipos de fijación entre los que se incluyen adhesivos o sujetadores.
Haciendo referencia ahora a la FIG. 9, también puede estar incluida una placa de circuito impreso control 910 dentro del volumen 29 de la unidad de iluminación 10 o 10'. Aunque la Figura 9 se ilustra con la unidad de iluminación 10' de la Figura IB, la placa de circuito impreso 910 puede estar configurada en la unidad de iluminación 10 de la Figura 1A. La placa de circuito impreso control 910 se ilustra como plana. Se pueden iplementar diferentes ejemplos de la placa de circuito impreso 910, tales como una placa de circuito impreso cilindrica u orientada longitudinalmente. La placa de circuito impreso 910 puede tener diversas formas.
La placa de circuito impreso control 910 puede incluir diversos chips control 912 que se pueden utilizar para controlar las diversas funciones de las fuentes de iluminación 32. Los chips control 912 pueden incluir una corriente alterna (AC) para el convertidor de corriente directa (DC), un circuito de atenuación, un circuito de control remoto, componentes discretos tales como resistores y capacitadores, y un circuito de potencia. Las diversas funciones pueden estar incluidas en un circuito integrado de aplicaciones especificas. Aunque se ilustra sólo una placa de circuito impreso control 910, se pueden proporcionar múltiples placas de circuito impreso en la unidad de iluminación 10, 10'.
La placa de circuito impreso 910 puede tener un conector 914. El conector 914 puede acoplar un conector 916 de una tarjeta de entrada de CA 918. La tarjeta de entrada de CA 918 puede estar colocada en las trazas de circuito 920, 922 de la base de lámpara puede proporcionar voltaje de CA al conector 916 el cual, a su vez, proporciona voltaje de CA al conector 914 y a la placa de circuito impreso 910.
Haciendo referencia ahora a la Figura 10, se ilustran la placa de circuito impreso 30 o las alternativas para la placa de circuito impreso 30. En este ejemplo, los elementos para redireccionamiento de luz 1010 se ilustran como espejos. Estos espejos pueden tener forma elíptica o parabólica. Los elementos para redireccionamiento de luz 1010 pueden dirigir la luz hacia el punto central 42. La forma de los elementos para redireccionamiento de luz puede estar de acuerdo con las enseñanzas de las Figuras 3A y 3B.
Además, o alternativamente, otro elemento para redireccionamiento de luz 1012 puede estar situado dentro de la unidad de iluminación utilizando un separador 1014. En este ejemplo, el elemento para redireccionamiento de luz 1012 es un miembro esférico. La luz emitida directamente desde las fuentes de iluminación 32 se puede dirigir al menos parcialmente hacia el punto central 42 y de esta forma al elemento para redireccionamiento de luz 1012. Algunos o todos los elementos para redireccionamiento de luz 1010, 1012 se pueden codificar con un material foto-luminiscente o material para desviación de energía. Es decir, la luz emitida desde la fuente de iluminación 32 se puede convertir en otra longitud de onda con una película o recubrimiento sobre los elementos para redireccionamiento de luz 1010, 1012. Como se mencionó anteriormente, la malla 39 dentro de la unidad con protector de lente 17 también puede realizar desplazamiento de luz.
Haciendo referencia ahora a la Figura 11, se expone un método para fabricar una unidad de iluminación. En este ejemplo, una preforma para protector de lente 1110 puede estar insertada en una cavidad de molde 1116 del molde 1112.
Una preforma de pantalla o malla 1114 utilizada como una capa para disipación de calor también puede estar insertada en la cavidad de molde 1116 ya sea dentro o fuera de la preforma. Como se ilustra, la preforma de malla está fuera de la preforma para tapa de lente y está colocada entre la preforma para protector de lente 1110 y el molde 1112. El molde 1112 se calienta y la preforma 1110 también se calienta y se sopla para expandirse en la cavidad de molde 1116. La malla 1114 también se expande y se sopla en su lugar y se forma integralmente con la preforma 1110. La cantidad de calor y el periodo de tiempo del moldeado por soplado depende de los materiales utilizados para la preforma 1110 y la preforma de malla 1114. La preforma de malla de 1114 se expande mientras que se expande la preforma para protector de lente 1114. Si la preforma produce una unidad con protector de lente 17’ para utilizarse en la Figura IB, las roscas también pueden estar pre-formadas como parte del proceso. El ejemplo de la Figura 1A no requiere el uso de roscas.
La cavidad de molde 1116 está configurada a la forma deseada para el protector de lente 18, 18'. Por último, la malla 39 queda insertada dentro del espesor del protector de lente resultante tal como se ilustra en las Figuras 1A, IB, 4A y 4B.
Como se mencionó anteriormente, la unidad con protector de lente 17' también se puede formar de diversas maneras entre las que se incluyen moldeado o lo semejante. No importa cómo se forme la unidad con protector de lente 17', las placas de circuito impreso luego se pueden insertar en el interior. La placa de circuito impreso puede tener una anchura que permita la inserción a través de la abertura inferior del protector de lente.
Haciendo referencia ahora a la Figura 12, una unidad con protector de lente 1208 que tiene un protector de lente 1210 se establece adyacente a una bombilla fluorescente compacta (CFL) 1214. La bombilla fluorescente compacta 1214 tiene una base 1216 y un alojamiento 1218. Un retenedor 1220 se extiende alrededor del alojamiento 1218. Las roscas 1232 en el retenedor 1220 y las roscas 1234 formadas en el alojamiento 1218 se acoplan para sellar la cavidad 1240. Al proporcionar un acoplamiento de sellado de las roscas 1232, 1234, se capturan cualesquiera tipos de emisiones de gas proveniente del elemento 1242 de la unidad de bombilla CFL 1214 y se evita que siga al medio ambiente. La Fig 12A muestra una vista ampliada de las roscas 1232, 1234.
Al proporcionar la malla 1212 dentro del protector de lente 1210, se pueden desviar o cambiar las emisiones de luz proveniente del elemento de iluminación 1242.
Haciendo referencia ahora a la Figura 13, se ilustra una luz concentrada 1310 que tiene un protector de lente 1312. En esta configuración, el CFL está configurado de una forma similar a la expuesta en la Figura 12 con un protector de lente de forma diferente.
Se debe observar que las unidades de protector de lente ilustradas en las Figuras 12 y 13 se pueden formar mediante moldeado por soplado utilizando una cavidad con forma adecuada utilizando el aparato de la Figura 11.
Ambos ejemplos en las Figuras 12 y 13 pueden incluir una capa 1250 tal como una capa para disipación de calor. La capa 1250 también puede actuar para generar desplazamiento de luz con o sin disipación de calor. En un ejemplo, el elemento CFL 1242 puede generar luz UV que se desplaza a luz visible mediante la capa 1250.
La descripción anterior de los ejemplos se ha proporcionado para fines de ilustración y descripción. No se pretende que sea exhaustiva o limitar la invención. Los elementos individuales o características de un ejemplo particular en general no se limitan a ese ejemplo particular, aunque, en su caso, son indistintos y se pueden utilizar en un ejemplo seleccionado, incluso si no se muestra o describe específicamente. El mismo también se puede variar de muchas formas. Estas variaciones no se deben considerar como una desviación de la invención, y se pretende que todas estas modificaciones estén incluidas dentro del alcance de la invención.

Claims (23)

REIVINDICACIONES
1. Una unidad de iluminación que comprende: una placa de circuito impreso en la fuente de iluminación; una pluralidad de fuentes de iluminación colocadas en la placa de circuito impreso en la fuente de iluminación; un alojamiento acoplado térmicamente a la placa de circuito impreso en la fuente de iluminación; y una unidad con protector de lente acoplada térmicamente al alojamiento que comprende un protector de lente y una capa para disipación de calor, la capa para disipación de calor está colocada dentro del protector de lente entre una superficie exterior y una superficie interior del protector de lente distribuye el calor desde la placa de circuito impreso en la fuente de iluminación a través del protector de lente externo a la unidad de iluminación.
2. La unidad de iluminación según la reivindicación 1 en donde la capa para disipación de calor está formada integralmente dentro del protector de lente.
3. La unidad de iluminación según la reivindicación 1 en donde la capa para disipación de calor comprende una malla.
4. La unidad de iluminación según la reivindicación 1 en donde el alojamiento comprende un manguito térmicamente conductor que conduce calor a la capa para disipación de calor.
5. La unidad de iluminación según la reivindicación 1 en donde el alojamiento comprende un aro de retención para retener el protector de lente con el alojamiento.
6. La unidad de iluminación según la reivindicación 5 en donde el aro de retención comprende primeras roscas que se acoplan a segundas roscas del protector de lente para retener el protector de lente con el alojamiento.
7. La unidad de iluminación según la reivindicación 1 que comprende además disponer un material para conversión de energía sobre la capa para disipación de calor para la conversión de una primera energía proveniente de las fuentes de iluminación en una segunda energía.
8. La unidad de iluminación según la reivindicación 1 en donde la capa para disipación de calor es un elemento termo-crómico.
9. La unidad de iluminación según la reivindicación 1 en donde la placa de circuito impreso en la fuente de iluminación está colocada al menos parcialmente en el protector de lente y que comprende además una placa de circuito impreso control, colocada al menos parcialmente en el protector de lente.
10. La unidad de iluminación según la reivindicación 9 en donde la placa de circuito impreso control está acoplada térmicamente a la capa para disipación de calor.
11. La unidad de iluminación según la reivindicación 1 en donde el alojamiento comprende un manguito térmicamente conductor que conduce calor al alojamiento.
12. Un método que comprende: combinar una capa para disipación de calor entre una superficie exterior y una superficie interior de un protector de lente para formar una unidad con protector de lente; acoplar una placa de circuito impreso en la fuente de iluminación y un alojamiento al protector de lente para formar una unidad de iluminación; generar calor en la placa de circuito impreso en la fuente de iluminación; y disipar el calor desde la placa de circuito impreso en la fuente de iluminación a través de la capa para disipación de calor en la unidad con protector de lente.
13. El método según la reivindicación 12 en donde combinar la capa para disipación de calor entre la superficie exterior y la superficie interior de la unidad con protector de lente comprende moldear por soplado una capa para disipación de calor dentro del protector de lente.
14. El método según la reivindicación 12 que comprende además ensamblar una placa de circuito impreso control dentro de un manguito térmicamente conductor y acoplar electrónicamente la placa de circuito impreso control a la placa de circuito impreso en la fuente de iluminación.
15. El método según la reivindicación 14 que comprende además conducir calor desde el manguito térmicamente conductor a la capa para disipación de calor.
16. El método según la reivindicación 14 que comprende además conducir el calor desde el manguito térmicamente conductor a la capa para disipación de calor a través del alojamiento.
17. El método según la reivindicación 16 que comprende además acoplar la unidad con protector de lente al alojamiento.
18. El método según la reivindicación 16 que comprende además acoplar la unidad con protector de lente al alojamiento utilizando primeras roscas en el protector de lente y segundas roscas en un aro de retención del alojamiento.
19. El método según la reivindicación 16 que comprende además acoplar la unidad con protector de lente al alojamiento utilizando un aro de retención del alojamiento.
20. El método según la reivindicación 12, que comprende además generar luz en las fuentes de iluminación de la placa de circuito impreso en la fuente de iluminación y convertir una primera energía de la luz en una segunda energía.
21. El método según la reivindicación 12, que comprende además generar luz en las fuentes de iluminación de la placa de circuito impreso en la fuente de iluminación y convertir una primera energía de la luz en una segunda energía utilizando la capa para disipación de calor.
22. El método según la reivindicación 12, en donde la combinación comprende: insertar una malla en un molde; insertar una preforma para protector de lente en el molde; y expandir la preforma para que la malla esté colocada en el protector de lente.
23. El método según la reivindicación 12, en donde la combinación comprende: recubrir el protector de lente con nanopartículas para formar una malla.
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