ES1308117U - Dispositivo emisor de luz - Google Patents
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Abstract
Dispositivo emisor de luz (1), para luminarias con microled de alta eficiencia, caracterizado por que comprende: - una base de cobre (1.2) recubierta por un recubrimiento de plata (1.3), - una resina fluorescente (1.5), dispuesta sobre la base de cobre (1.2), configurada para generar diferentes temperaturas de color, y - un recubrimiento de polímero (1.4) dispuesto sobre la base de cobre (1.2), donde dicho recubrimiento de polímero (1.4) comprende al descubierto sendos puntos de conexión (1.6) a la base de cobre (1.2), polos positivo y negativo, y dos agujeros dispuestos para pasar unos cables hacia una parte de atrás del microled y poder conectarlos a una toma de tensión, donde el dispositivo emisor de luz (1) además comprende sendos agujeros (1.7) en sus cuatro extremos, configurados para permitir su fijación a través de unos tornillos de sujeción, y donde sobre la base de cobre (1.2) está dispuesto un conjunto de diodos de iluminación (1.1), donde dichos diodos de iluminación (1.1) están conectados entre sí con hilo de oro en forma mulfiliar (1.10), de tal forma que se conectan en varias líneas (1.9) en serie para conseguir voltaje y estas líneas (1.9) en paralelo para alcanzar los vatios necesarios para su funcionamiento una vez conectado el dispositivo emisor de luz (1) a una red eléctrica.
Description
DESCRIPCIÓN
DISPOSITIVO EMISOR DE LUZ
CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere en general a unos medios de iluminación. En particular la invención se refiere a un dispositivo emisor de luz, el cual, puede ser empleado en luminarias de alumbrado, tanto exterior, industrial o interior, con microleds de alta eficiencia.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Actualmente las luminarias de alumbrado, exterior o interior, que se vienen utilizando incorporan, como equipo de producción de luz, lámparas de descarga de diversas tipologías o tecnologías led. Estas luminarias, en general, presentan una estructura compleja y un elevado consumo de energía.
La tecnología de microled de alta eficiencia con muy baja potencia presenta con respecto a las anteriores tecnologías de iluminación de estado sólido, la mejora de que es capaz de soportar corrientes de cientos de miliamperios (mA) a través de sus multicomponentes semiconductores, llegando a soportar corrientes de incluso más de un Amperio en su conjunto, en comparación con las anteriores tecnologías, que solamente son o eran capaces de soportar corrientes de unas decenas de mA.
Existen soluciones como la planteada en US-20110068354-A1 donde se muestra un dispositivo con encapsulado de LEDs de alta potencia, donde el encapsulado se hace con silicona, donde se pretende reducir el coste de fabricación del chip de LED de alta potencia y compactar y mejorar la interconexión entre el aislamiento de la capa dieléctrica y la capa de electrodo de interconexión.
Aun así, se hace necesario ofrecer una solución alternativa a las soluciones existentes en el estado de la técnica que cubra las lagunas encontradas en el mismo, donde, dicha solución alternativa se centre en simplificar la estructura de una luminaria de exterior o interior, y a su vez, conseguir un notable ahorro energético frente a las luminarias convencionales, e incluso, las basadas en led.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención muestra un dispositivo emisor de luz, para ser usado en luminarias con microled de alta eficiencia, que comprende una base de cobre recubierta en plata, una resina fluorescente sobre dicha base de cobre dispuesta para generar diferentes temperaturas de color y un recubrimiento de polímero de dicha base de cobre, donde dicho recubrimiento de polímero presenta dos puntos de conexión diferentes a dicha base de cobre, polos positivo y negativo, y dos agujeros dispuestos para pasar cables hacia la parte de atrás del microled y poder conectarlos a la toma de tensión, donde adicionalmente presenta cuatro agujeros para permitir la sujeción del dispositivo emisor de luz a un soporte, y donde sobre dicha base de cobre se disponen un conjunto de diodos de iluminación, donde dichos diodos de iluminación están conectados entre sí con hilo de oro en forma mulfiliar, de tal forma que se conectan en varias líneas en serie para conseguir voltaje y estas líneas en paralelo para alcanzar los vatios necesarios para su funcionamiento una vez conectado dicho microled a la red eléctrica.
Una ventaja de la invención es que se logra un menor consumo de energía. Adicionalmente, tal y como se estructura el dispositivo, se gestiona eficientemente la generación del calor generado durante la emisión de la luz a través de la pletina o base de cobre, alargando la vida útil del dispositivo emisor de luz.
Otra ventaja respecto a otras soluciones es que en este dispositivo los diodos de iluminación están conectados de tal forma que, aunque alguno de ellos tenga algún problema, el resto sigue operativo, lo que igualmente aumenta la vida operativa y prestaciones del dispositivo emisor de luz.
Por tanto, se puede enfocar que la principal ventaja de este dispositivo es su rendimiento lumínico y durabilidad, siendo un rendimiento puro en torno a los 200 Lm/W, y una durabilidad con pruebas y ensayos realizados en laboratorio de hasta 100.000h.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Con el objetivo de ayudar a comprender las características de la invención, según una realización practica preferida de la misma y con el fin de complementar esta descripción, se adjunta las siguientes figuras como parte integral de la misma, que tienen un carácter ilustrativo y no limitativo:
La Figura 1 muestra una representación correspondiente a una vista superior del dispositivo emisor de luz.
La Figura 2 muestra una vista de perfil esquemática del dispositivo de la figura 1 con los distintos elementos que lo componen. Se incluye el disipador de calor a modo de información, aunque no forma parte del dispositivo reivindicado como tal.
La Figura 3 muestra una vista lateral del dispositivo de la figura 1 incorporando, adicionalmente, una lente divergente. Por claridad también se muestra el disipador.
La Figura 4 muestra una vista en inferior del dispositivo de la figura 1 incorporando, adicionalmente, una lente divergente. Por claridad también se muestra el disipador.
Las Figuras 5A y 5B muestran ejemplos, de forma no excluyente, de las distintas formas de lentes que pueden usarse en el dispositivo mostrado en cualquiera de las figuras 3 y 4.
EXPOSICIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
Como se puede ver en las figuras 1 y 2, el dispositivo emisor de luz (1), para luminarias con microleds de alta eficiencia, comprende una base de cobre (1.2) que, preferiblemente, tiene 4 mm de espesor.
La lamina, pletina o base de cobre (1.2) tiene un tratamiento o recubrimiento de pintura de plata (1.3), donde se van a fijar y posicionar todos los componentes que realizaran la función iluminadora del dispositivo emisor de luz (1). El recubrimiento de plata (1.3) proporciona una buena conservación de la base de cobre (1.2) dado que el cobre, en contacto con la atmósfera, adquiere propiedades oxidantes, y de esta manera, se evita la oxidación de la base de cobre (1.2).
La base o lámina de cobre (1.2) es además el elemento principal conductor del calor hacia una superficie disipadora de calor (3).
Adicionalmente, encima de la pletina o base de cobre (1.2) se instala un recubrimiento de polímero (1.4) con un diseño especial que protege el inserto de los chips interiores, así como, una resina fluorescente (1.5) que es la que permite obtener un buen grado de protección IP (Internal Protection) sobre los chips y también genera las diferentes temperaturas de color establecidas con grados kelvin.
Dichas temperaturas de color pueden variar desde los 1.800K hasta los 5.500K, siendo temperaturas de color preferidas para esta implementación: 1.800K, 2.400K, 3.000K, 3.800K, 4.500K y 5.500K. Adicionalmente su modo de emisión es en 120° de apertura de la luz, generando un espectro visible de entre 380nm y 800nm.
En esta disposición del recubrimiento de polímero (1.4) sobre la base de cobre (1.2) existen sendos puntos de conexión (1.6), polos positivo y negativo, al descubierto para la entrada y salida en paralelo para otro dispositivo emisor de luz (1), y a su vez, hay dos agujeros transversales para poder pasar los cables de resina hacia la parte de atrás del microled para diferentes opciones de conexión.
Adicionalmente, el dispositivo emisor de luz (1) posee cuatro agujeros (1.7) en sus cuatro extremos, preferiblemente de unos 4,5 mm, para poder fijarlo con unos tornillos de sujeción (no mostrados en las figuras), interponiendo una pasta térmica (1.8) entre el aluminio del disipador de calor (3) y la base de cobre (1.2) del dispositivo emisor de luz (1), para que, esté último, quede perfectamente fijado y estructuralmente con gran robustez, siendo este un factor diferencial respecto a los conocidos COB (chip on board/chip en placa), los cuales, presentan una estructura de aluminio en vez de cobre, generalmente, de 1mm de espesor y que su estructura es muy débil y con solo dos tornillos de sujeción lo hace vulnerable con el calor, por lo tanto, se pone en peligro su durabilidad.
La pasta térmica (1.8) permite la transmitancia térmica del calor generado durante en funcionamiento del dispositivo emisor de luz (1) hacia el disipador de calor (3), para que pueda pasar entre los poros que pueda haber en dicho disipador de calor (3), incrementando y potenciando dicha disipación.
Sobre la base de cobre (1.2) recubierta con el recubrimiento de plata (1.3) está dispuesta una o varias líneas (1.9) en serie, donde, en función de la cantidad de líneas (1.9) que se dispongan sobre dicha base de cobre (1.2), se pueden obtener diferentes potencias para los microleds de alta eficiencia, con diodos de iluminación (1.1).
Las líneas (1.9) en serie disponen de varios diodos de iluminación (1.1) cada una, preferiblemente 10 o más, dispuestos para generar como mínimo 5W de potencia y están compuestos por Nitruro de Galio (GaN) (1.11) y Zafiro (AhO<3>) (1.12) que son materiales semiconductores dispuestos sobre la base de cobre (1.2).
De forma preferida, habrá al menos 3 líneas (1.9) en paralelo con conexión en cada línea de 10 diodos de iluminación (1.1) en serie para generar al menos 5W de potencia que es el microleds de menor potencia.
Los diodos de iluminación (1.1) están conectados entre sí con hilo de oro en forma multifilar (1.10), generando una malla para su alta resistencia y flexibilidad. Durante el funcionamiento del dispositivo emisor de luz (1), las líneas (1.9) se alimentan en corriente continua, de forma preferida, con un voltaje de 32VDC para un correcto funcionamiento. Al aplicar esta tensión, en función de la potencia, se produce una intensidad de corriente que hace que a través de estas líneas (1.9) pasen cientos de miliamperios, siendo en cada línea (1.9) la intensidad en cualquier caso inferior a los 500 mA, lo cual, convierte a los elementos semiconductores (diodos de iluminación (1.1)) en micropuntos luminosos dentro del conjunto del microled de alta eficiencia.
Otra particularidad del dispositivo emisor de luz (1) es que, dentro de cada uno de los diodos de iluminación (1.1), hay una conexión en paralelo para que en caso de que uno de los diodos de iluminación (1.1) sufriese una perturbación, la línea (1.9) que conecta los diodos de iluminación (1.1) entre sí siguiese operativa y en funcionamiento al dejar pasar la intensidad de corriente y además de seguir absorbiendo intensidad, lo cual, no repercute indirectamente en el correcto funcionamiento del microled y presenta una sustancial ventaja sobre la tecnología led anteriormente mencionada, cuyas conexiones en línea no permiten esta distinción y hace que las placas se quemen, impidiendo que los diodos estropeados absorban la intensidad y con ello el correcto funcionamiento de la placa. Las líneas (1.9) de conexión transportan la intensidad de corriente desde el contacto positivo al negativo (1.6), uniéndose una o varias líneas (1.9) para conformar, en serie para conseguir el voltaje, y luego, en paralelo para conseguir los watios, la conexión final que necesita de los 32VDC.
El recubrimiento de polímero (1.4), que además de poder ir serigrafiado con la marca de la empresa fabricante, podría también incorporar un marcado de seguridad que indique las conexiones que deben hacerse en el dispositivo emisor de luz (1), en los puntos de conexión (1.6), es decir, el polo positivo, representado por un “+”, y el negativo, representado por un “-“.
Como se muestra en las figuras 3 y 4, se prefiere que el dispositivo emisor de luz (1) se complemente a través de una lente divergente (2) que, preferiblemente, puede ser de vidrio (borosilicato), de cristal o de silicona (SIO3), la cual le confiere, en función del tipo de lente a utilizar (A, B, B1, C, D, E, F, G y H), una dispersión de la luz, modificando su apertura de los 120° del microled a oscilar, en función de cada lente a utilizar, entre los 50° hasta los 175° de apertura, siguiendo el principio de poderse utilizar en las luminarias, sin generar contaminación lumínica directa hacia el hemisferio superior.
En otras palabras, en el dispositivo emisor de luz (1), se combina la utilización del diodo de iluminación (1.1) de tecnología de microled de alta eficiencia y una lente divergente (2), la cual, ventajosamente permite la apertura del haz lumínico emitido por el diodo de iluminación (1.1), y todo ello, formando un único bloque.
En la figura 5 se muestran distintos modelos de lentes divergente (2) preferidas para ser usadas en el dispositivo emisor de luz (1).
Igualmente, en el caso de que la lente divergente (2) a emplear sea de borosilicato, se prefiere que presente un 96% de pureza.
Claims (12)
1. - Dispositivo emisor de luz (1), para luminarias con microled de alta eficiencia,caracterizado porque comprende:
- una base de cobre (1.2) recubierta por un recubrimiento de plata (1.3),
- una resina fluorescente (1.5), dispuesta sobre la base de cobre (1.2), configurada para generar diferentes temperaturas de color, y
- un recubrimiento de polímero (1.4) dispuesto sobre la base de cobre (1.2), donde dicho recubrimiento de polímero (1.4) comprende al descubierto sendos puntos de conexión (1.6) a la base de cobre (1.2), polos positivo y negativo, y dos agujeros dispuestos para pasar unos cables hacia una parte de atrás del microled y poder conectarlos a una toma de tensión,
donde el dispositivo emisor de luz (1) además comprende sendos agujeros (1.7) en sus cuatro extremos, configurados para permitir su fijación a través de unos tornillos de sujeción,
y donde sobre la base de cobre (1.2) está dispuesto un conjunto de diodos de iluminación (1.1), donde dichos diodos de iluminación (1.1) están conectados entre sí con hilo de oro en forma mulfiliar (1.10), de tal forma que se conectan en varias líneas (1.9) en serie para conseguir voltaje y estas líneas (1.9) en paralelo para alcanzar los vatios necesarios para su funcionamiento una vez conectado el dispositivo emisor de luz (1) a una red eléctrica.
2. - Dispositivo según la reivindicación 1, en el que al menos 3 de las líneas (1.9) están dispuestas en paralelo.
3. - Dispositivo según la reivindicación 2, en el que cada una de las líneas (1.9) dispuestas en paralelo conectan al menos 10 diodos de iluminación (1.1) en serie, dispuesto el conjunto total de diodos de iluminación (1.1) de todas las líneas (1.9) de manera que generan al menos 5 W de potencia.
4. - Dispositivo según la reivindicación 1, en el que los diodos de iluminación (1.1) están compuestos por Nitruro de Galio (GaN) (1.11) y Zafiro (AhO<3>) (1.12) dispuestos sobre la base de cobre (1.2).
5.- Dispositivo según la reivindicación 1, en el que una tensión de funcionamiento aplicada sobre los cables (1.9) para alimentar los diodos de iluminación (1.1) es una corriente continua con un voltaje de 32VDC.
6. - Dispositivo según la reivindicación 1, en el que la temperatura de color generada es de entre 1.800K y 5.500K.
7. - Dispositivo según la reivindicación 6, en el que la temperatura de color generada es de 1.800K, 2.400K, 3.000K, 3.800K, 4.500K o 5.500K.
8. - Dispositivo según la reivindicación 1, en el que su modo de emisión es en 120° de apertura de la luz, generando un espectro visible entre los 380 y los 800nm.
9. - Dispositivo según la reivindicación 1, en el que el recubrimiento de polímero (1.4) incorpora un marcado de seguridad configurado para indicar unas conexiones a hacer en los puntos de conexión (1.6), donde, el polo positivo está representado por un “+”, y el polo negativo está representado por un “-“.
10. - Dispositivo según la reivindicación 1, que adicionalmente comprende una lente divergente (2).
11. - Dispositivo según la reivindicación 10, en el que la lente divergente (2) es de vidrio, de cristal o de silicona.
12. - Dispositivo según la reivindicación 10, en el que la lente divergente (2) está realizada en borosilicado con un 96% de pureza.
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