IT201800008161A1 - LED DRYING DEVICE FOR INDUSTRIAL USE. - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
a corredo di una domanda di brevetto per invenzione industriale avente per titolo: accompanying a patent application for an industrial invention entitled:
“DISPOSITIVO DI ASCIUGATURA A LED PER USO INDUSTRIALE”. “LED DRYING DEVICE FOR INDUSTRIAL USE”.
TESTO DELLA DESCRIZIONE TEXT OF THE DESCRIPTION
La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo a led per uso industriale, in particolare per l’asciugatura di vernici, collanti e resine. The present invention refers to a LED device for industrial use, in particular for drying paints, adhesives and resins.
Attualmente nel settore dell’industria grafica del legno, vetro, ceramica e lavorazione del marmo, si utilizzano vernici, collanti e resine. Per ottenere l’asciugatura di tali vernici, collanti e resine si utilizzano dispositivi emittenti raggi ultravioletti (UV). Tali dispositivi generalmente comprendono lampade al mercurio a scarica elettrica ad alto potenziale. Currently, paints, adhesives and resins are used in the graphic industry of wood, glass, ceramics and marble processing. To obtain the drying of these paints, adhesives and resins, devices emitting ultraviolet rays (UV) are used. Such devices generally include high potential electric discharge mercury lamps.
Tuttavia, il mercurio implica problemi di inquinamento. Pertanto ultimamente, si sta sempre più affermando l’impiego di diodi led in sostituzione delle lampade al mercurio. However, mercury implies pollution problems. Therefore, lately, the use of LED diodes to replace mercury lamps is becoming increasingly popular.
I led sono impiegati in raggruppamenti di singoli cristalli di led comunemente chiamati “chip on board “ (COB), ossia raggruppamento di cristalli led finalizzati alla composizione di un singolo elemento illuminante o di emissione di luce visibile o radiazione ultravioletta o infrarossa. The LEDs are used in groupings of single LED crystals commonly called "chip on board" (COB), ie grouping of LED crystals aimed at the composition of a single illuminating element or emission of visible light or ultraviolet or infrared radiation.
Tali led COB vengono prodotti con potenze sempre più elevate, al fine di far fronte alla richiesta del mercato. Tuttavia i led COB ad elevata potenza raggiungono temperature elevate. These COB LEDs are produced with increasingly higher powers, in order to meet the market demand. However, high power COB LEDs reach high temperatures.
Pertanto uno dei principali problemi che si presenta al tecnico è quello del sistema di raffreddamento di detti dispositivi a led. Infatti il sistema di raffreddamento deve dissipare potenze notevoli, dell’ordine di circa 40-50 watt per centimetro quadrato, arrivando a dover fronteggiare fino ad 8 kwatt nel caso di lampade lunghe oltre un metro. Therefore one of the main problems facing the technician is that of the cooling system of said LED devices. In fact, the cooling system must dissipate considerable power, of the order of about 40-50 watts per square centimeter, reaching up to 8 kwatts in the case of lamps over one meter long.
I sistemi di raffreddamento della tecnica nota utilizzano generalmente un fluido di raffreddamento, quale aria o acqua. Il sistema di raffreddamento più comune è rappresentato da un scambiatore di calore, generalmente realizzato in alluminio, all’interno del quale viene ricavata una serpentina attraversata da acqua refrigerata per raffreddare tutto il dispositivo che alloggia il raggruppamento di led. Cooling systems of the prior art generally use a cooling fluid, such as air or water. The most common cooling system is represented by a heat exchanger, generally made of aluminum, inside which a coil crossed by chilled water is obtained to cool the entire device that houses the grouping of LEDs.
Tuttavia, in questo modo viene assicurato un raffreddamento appena sufficiente allo smaltimento del calore prodotto dal led COB. However, this ensures just enough cooling to dissipate the heat produced by the COB LED.
Infatti bisogna considerare che il led COB ha due facce: - una faccia interna costituita dalla PCB sulla quale sono montati i led; e In fact it must be considered that the COB LED has two faces: - an internal face constituted by the PCB on which the LEDs are mounted; And
- una faccia esterna che emette la luce e che viene protetta da un vetro, sia per protezione che per separazione dal prodotto da asciugare. - an external face that emits light and which is protected by a glass, both for protection and for separation from the product to be dried.
Il dispositivo di raffreddamento raffredda solo la faccia interna del led COB. Tuttavia tra la faccia esterna del led COB e il vetro di protezione, si forma un’intercapedine di aria in cui la temperatura può arrivare anche a 60-70° C, generando una situazione di pericolo sia per la vita del led COB, che per il dispositivo di asciugatura. The cooler only cools the inner face of the COB led. However, between the external face of the COB LED and the protective glass, an air gap is formed in which the temperature can even reach 60-70 ° C, generating a situation of danger both for the life of the COB LED and for the drying device.
Scopo della presente invenzione è di eliminare gli inconvenienti della tecnica nota, fornendo un dispositivo di asciugatura a led che sia efficiente, efficace, affidabile, sicuro e di lunga durata. The object of the present invention is to eliminate the drawbacks of the known art by providing a drying device with LEDs which is efficient, effective, reliable, safe and long lasting.
Altro scopo della presente invenzione è fornire un tale dispositivo di asciugatura a led che sia poco ingombrante e di semplice realizzazione ed utilizzo. Another object of the present invention is to provide such a LED drying device which is not bulky and easy to manufacture and use.
Questi scopi sono raggiunti in accordo all’invenzione con le caratteristiche della rivendicazione indipendente 1. These purposes are achieved in accordance with the invention with the features of independent claim 1.
Realizzazioni vantaggiose dell’invenzione appaiono dalle rivendicazioni dipendenti. Advantageous embodiments of the invention appear from the dependent claims.
Il dispositivo di asciugatura a led secondo l’invenzione è definito dalla rivendicazione indipendente 1. The LED drying device according to the invention is defined by independent claim 1.
Ulteriori caratteristiche dell’invenzione appariranno più chiare dalla descrizione dettagliata che segue, riferita a una sua forma di realizzazione puramente esemplificativa e quindi non limitativa, illustrata nel disegno annesso, in cui: Further features of the invention will appear clearer from the detailed description that follows, referring to a purely exemplary and therefore non-limiting embodiment, illustrated in the attached drawing, in which:
la Fig. 1 è uno schema a blocchi, illustrante schematicamente il dispositivo asciugatore a led secondo l’invenzione. Fig. 1 is a block diagram, schematically illustrating the LED drying device according to the invention.
Con l’ausilio di Fig. 1 viene descritto il dispositivo asciugatore secondo l’invenzione, indicato complessivamente con il numero di riferimento 100. With the aid of Fig. 1, the drying device according to the invention is described, indicated as a whole with the reference number 100.
Il dispositivo asciugatore (100) comprende un led COB (1) comprendente un raggruppamento di led (10) montati su una scheda di circuito stampato (PCB) (11). La PCB (11) è configurata in modo che i led (10) emettano luce nel range degli ultravioletti (UV). Il led COB (1) ha una potenza di circa 40-50 watt per centimetro quadrato. The drying device (100) comprises a COB LED (1) comprising a grouping of LEDs (10) mounted on a printed circuit board (PCB) (11). The PCB (11) is configured so that the LEDs (10) emit light in the ultraviolet (UV) range. The COB led (1) has a power of about 40-50 watts per square centimeter.
Il led COB (1) è montato in una scatola (2) avente una finestra di protezione (20), di vetro o materiale trasparente, disposta di fronte ai led (10) in modo da lasciare passare la luce emessa dai led. The COB LED (1) is mounted in a box (2) having a protection window (20), made of glass or transparent material, arranged in front of the LEDs (10) so as to let the light emitted by the LEDs pass.
Tra i led (10) e la finestra di protezione (20) c’è un’intercapedine (21) di aria. Between the LEDs (10) and the protection window (20) there is an air gap (21).
Un primo scambiatore di calore (3) è disposto a contatto con la PCB (11) del led COB (1) in modo da raffreddare la PCB (11). Il primo scambiatore di calore (3) è uno scambiatore di calore a serpentina in cui circola un fluido di raffreddamento, quale acqua, raffreddato da un impianto di raffreddamento (4). A first heat exchanger (3) is arranged in contact with the PCB (11) of the COB led (1) so as to cool the PCB (11). The first heat exchanger (3) is a coil heat exchanger in which a cooling fluid, such as water, is cooled by a cooling system (4).
Il primo scambiatore di calore (3) ha un condotto d’ingresso (30) ed un condotto di uscita (31) collegati, mediante rispettivi tubi (T1, T2), ad un condotto di uscita (40) ed un condotto d’ingresso (41) dell’impianto di raffreddamento (4), in modo da formare un circuito idraulico. The first heat exchanger (3) has an inlet duct (30) and an outlet duct (31) connected, by respective pipes (T1, T2), to an outlet duct (40) and an inlet duct (41) of the cooling system (4), so as to form a hydraulic circuit.
L’impianto di raffreddamento (4) è di per sé noto e quindi non è illustrato in dettaglio. L’impianto di raffreddamento (4) è provvisto di pompe per la mandata e l’aspirazione del liquido di raffreddamento che circola nel circuito idraulico. The cooling system (4) is known per se and therefore is not illustrated in detail. The cooling system (4) is equipped with pumps for the delivery and suction of the coolant that circulates in the hydraulic circuit.
L’impianto di raffreddamento (4) è disposto al di fuori della scatola (2), mentre il primo scambiatore di calore (3) è disposto entro la scatola (2). The cooling system (4) is arranged outside the box (2), while the first heat exchanger (3) is arranged inside the box (2).
Il dispositivo asciugatore (100) comprende un secondo scambiatore di calore (5) disposto entro la scatola (2). Il secondo scambiatore di calore (5) è di tipo alettato, comprendente una pluralità di alette in materiale dissipatore di calore, quale rame o alluminio, che formano una pluralità di intercapedini. The drying device (100) comprises a second heat exchanger (5) disposed within the box (2). The second heat exchanger (5) is of the finned type, comprising a plurality of fins made of heat-dissipating material, such as copper or aluminum, which form a plurality of cavities.
Il secondo scambiatore di calore (5) è raffreddato da almeno una cella di peltier (6). The second heat exchanger (5) is cooled by at least one peltier cell (6).
Come è noto, quando la cella di peltier (6) è alimentata elettricamente, essa ha un lato freddo (60) ed un lato caldo (61). Il lato freddo (60) della cella di peltier è a contatto con il secondo scambiatore di calore (5) per raffreddarlo. As is known, when the peltier cell (6) is electrically powered, it has a cold side (60) and a hot side (61). The cold side (60) of the peltier cell is in contact with the second heat exchanger (5) to cool it.
Un ventola (70) ha un condotto di uscita (70) che alimenta un flusso di aria (F1) sul secondo scambiatore di calore (5). Il flusso di aria (F1) passa attraverso le intercapedini tra le alette del secondo scambiatore di calore (5) e quindi si raffredda. One fan (70) has an outlet duct (70) which feeds a flow of air (F1) to the second heat exchanger (5). The air flow (F1) passes through the gaps between the fins of the second heat exchanger (5) and then cools.
Pertanto dal secondo scambiatore di calore (5) esce un flusso di aria fredda (F2) che è convogliato entro la scatola (2), verso l’intercapedine (21) tra i led (10) e la finestra di protezione (20). Therefore, a flow of cold air (F2) comes out of the second heat exchanger (5) and is conveyed inside the box (2), towards the interspace (21) between the LEDs (10) and the protection window (20).
Possono essere previsti mezzi convogliatori (9) atti a convogliare verso l’intercapedine (21) il flusso di aria fredda (F2) uscente dal secondo scambiatore di calore (5). I mezzi convogliatori (9) possono essere un condotto opportunamente configurato. Conveyor means (9) can be provided to convey the flow of cold air (F2) coming out of the second heat exchanger (5) towards the interspace (21). The conveying means (9) can be a suitably configured conduit.
Il flusso di aria fredda (F2) lambisce i led (10) raffreddandoli. In questo modo la temperatura nell’intercapedine (21) è mantenuta sufficientemente bassa, ad esempio ad un valore inferiore a 50° C, in modo da evitare qualsiasi situazione di pericolo. The flow of cold air (F2) touches the LEDs (10), cooling them. In this way, the temperature in the interspace (21) is kept sufficiently low, for example at a value below 50 ° C, in order to avoid any dangerous situation.
Una feritoia (22) è disposta nella scatola (2) vicino all’intercapedine (21) in modo da consentire l’uscita di aria di raffreddamento (F3) dalla scatola (2). A slot (22) is arranged in the box (2) near the interspace (21) in order to allow the cooling air (F3) to exit from the box (2).
Un terzo scambiatore di calore (8) è allestito in modo da raffreddare il lato caldo (61) della cella di peltier (6). A third heat exchanger (8) is arranged to cool the hot side (61) of the peltier cell (6).
Il terzo scambiatore di calore (8) è disposto a contatto con il lato caldo (61) della cella di peltier in modo da raffreddare la cella di peltier. Il terzo scambiatore di calore (8) è uno scambiatore di calore a serpentina in cui circola un fluido di raffreddamento, quale acqua, raffreddato dall’impianto di raffreddamento (4). The third heat exchanger (8) is arranged in contact with the hot side (61) of the peltier cell so as to cool the peltier cell. The third heat exchanger (8) is a coil heat exchanger in which a cooling fluid circulates, such as water, cooled by the cooling system (4).
Il terzo scambiatore di calore (8) ha un condotto d’ingresso (80) ed un condotto di uscita (81) collegati, mediante rispettivi tubi (T3, T4), al condotto di uscita (40) ed al condotto d’ingresso (41) dell’impianto di raffreddamento (4), in modo da formare un circuito idraulico. The third heat exchanger (8) has an inlet duct (80) and an outlet duct (81) connected, by means of respective pipes (T3, T4), to the outlet duct (40) and to the inlet duct ( 41) of the cooling system (4), so as to form a hydraulic circuit.
Alla presente forma di realizzazione dell'invenzione, possono essere apportate variazioni e modifiche equivalenti, alla portata di un tecnico del ramo, che rientrano comunque entro l'ambito dell'invenzione espresso dalle rivendicazioni annesse. Equivalent variations and modifications can be made to the present embodiment of the invention, within the reach of a person skilled in the art, which however fall within the scope of the invention expressed by the appended claims.
Claims (9)
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