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ITMI20012579A1 - Modulo illuminante ad elevata dissipazione di calore - Google Patents

Modulo illuminante ad elevata dissipazione di calore Download PDF

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ITMI20012579A1
ITMI20012579A1 IT2001MI002579A ITMI20012579A ITMI20012579A1 IT MI20012579 A1 ITMI20012579 A1 IT MI20012579A1 IT 2001MI002579 A IT2001MI002579 A IT 2001MI002579A IT MI20012579 A ITMI20012579 A IT MI20012579A IT MI20012579 A1 ITMI20012579 A1 IT MI20012579A1
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IT
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plate
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IT2001MI002579A
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Marco Angelini
Claudia Bigliati
Natale Baraldo
Luca Scodes
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Description

di Brevetto per Invenzione Industriale,
La presente invenzione è relativa ad un modulo illuminante ad elevata dissipazione di calore, del tipo con una sorgente luminosa a stato solido, in particolare un LED, accoppiata ad una lente.
Un modulo illuminante di questo tipo è noto, per esempio, dalla domanda di brevetto giapponese JP 61-147585, che illustra un modulo comprendente un LED, portato da una apposita montatura, ed una lente a riflessione interna totale, avente un recesso in cui è disposto il LED: la lente e il LED sono alloggiati in un involucro cilindrico. Questo modulo e moduli simili (un ulteriore esempio dei quali è illustrato nel brevetto US 6274924), prevedendo di alloggiare il gruppo LED/lente all'interno di un involucro, comportano difficoltà di fabbricazione, derivanti in particolare dalla necessità di assemblare e vincolare reciprocamente i vari componenti (la lente, in particolare, viene normalmente incollata), e presentano inoltre il grave inconveniente di non consentire, in uso, una efficace dispersione del calore generato dal LED.
lì problema dell'efficace ventilazione del LED è accentuato nel caso in cui il LED è alloggiato in un recesso della lente: l'uso di piastrine dissipatrici accoppiate alla montatura del LED può infatti non essere sufficiente a dissipare efficacemente il calore.
È dunque uno scopo della presente invenzione quello di fornire un modulo illuminante, del tipo integrante una sorgente luminosa a stato solido (LED) e una lente, che risolva i problemi sopra evidenziati dell'arte nota. In particolare, è uno scopo dell'invenzione quello di fornire un modulo che abbia elevata capacità di dissipazione termica, risultando al contempo di semplice ed economica realizzazione.
La presente invenzione è dunque relativa a un modulo illuminante ad elevata dissipazione di calore, dei tipo comprendente una sorgente luminosa a stato solido, una piastra di supporto ed una lente, il modulo essendo caratterizzato dal fatto che la detta lenze è supportata a sbalzo dalla piastra tramite una struttura di sostegno avente finestre di raffreddamento.
L'invenzione viene ulteriormente descritta nei seguenti esempi di attuazione non limitativi, con riferimento ai disegni annessi in cui:
- la figura 1 è una vista schematica prospettica esplosa di un modulo illuminante realizzato secondo il trovato;
- la figura 2 è una vista in sezione longitudinale, sempre in forma schematica, del modulo di figura i, assemblato;
- la figura 3 illustra, in vista esplosa parziale, una possibile variante del modulo di figura 1;
- la figura 4 illustra, in sezione e schematicamente , una ulteriore variante al modulo di figura 1.
Nelle figure 1 e 2, è indicato con il numero di riferimento 1 un modulo illuminante comprendente una sorgente luminosa 2 a stato solido, in particolare un LED, una piastra 3 di supporto ed una lente 4.
Il LED 2 è portato da una montatura 5 'nota e illustrata solo schematicamente), la quale comprende opzionalmente una piastrina dissipatrice 6 (pure nota). Per semplicità, contatti e connessioni (noti) che assicurano la connessione elettrica del LED 2 ad una rete esterna non sono illustrati. La montatura 5 (o l'eventuale piastrina dissipatrice 6) è fissata alla piastra 3 tramite una colla conduttiva di calore (nota).
La piastra 3 è una piastra dissipatrice di calore, per esempio realizzata in materiale metallico, sostanzialmente piana e di forma qualsiasi. La piastra 3 è provvista di quattro sedi 7, costituite da rispettivi fori passanti a sezione circolare.
La lente 4 è una lente a riflessione interna totale e comprende un corpo ottico 8, realizzato in materiale plastico trasparente (per esempio policarbonato PC o polimetilmetacrilato PMMA) e conformato sostanzialmente a tazza, ed una struttura di sostegno 9, tramite la quale la lente 4 è supportata a sbalzo dalla piastra 3.
Nella fattispecie, il corpo ottico 8 è un corpo di rivoluzione a simmetria rotazionale e presenta un asse di simmetria A. Il corpo ottico 8 presenta, ad una propria prima estremità assiale 11, una superficie frontale 12 piana o, come illustrato nelle figure, curvata a sella: ad una seconda estremità assiale 13 opposta alla prima estremità assiale 11, il corpo ottico 8 presenta un recesso 14 entro il quale è inserito il LED 2.
Il recesso 14 è delimitato da un collare 15 che circonda radialmente sull'esterno, con gioco, il LED 2 e termina con un bordo frontale 16 di accoppiamento alla montatura 5: il bordo frontale 16 coopera assialmente in battuta con uno spallamento 17 anulare della montatura 5.
Secondo una preferita forma di attuazione, rappresentata schematicamente a tratteggio in figura 1, il collare 15 è provvisto di aperture di ventilazione 18 radialmente passanti terminanti nel recesso 14.
Il corpo ottico 8 presenta inoltre una cavità 20 a fondo cieco, disposta lungo l'asse di simmetria A. ed estendentesi dalla superficie frontale 12 verso l'estremità assiale 13, ovvero verso il recesso 14: la cavità 20 è separata dal recesso 14 da un setto 21 delimitato da due opposte facce 22, 23 che costituiscono, rispettivamente, una superficie di fondo piana della cavità 20 e una superficie di fondo curva, affacciata al LED 2, del recesso 14.
La struttura di sostegno 9 comprende una pluralità di elementi di sostegno 25, realizzati in corpo unico di pezzo con il corpo ottico 8: nella fattispecie, sono previsti quattro elementi di sostegno 25 conformati a stelo ed estendentisi a sbalzo da un bordo perimetrale 26 della lente 4, in direzione sostanzialmente parallela all'asse di simmetria A. Gli elementi di sostegno 25 possono essere stampati in corpo unico di pezzo con il corpo ottico 8, per esempio nello stesso materiale del corpo ottico 8, oppure essere costampati o sovrastampati, eventualmente in materiali diversi rispetto al corpo ottico 8.
Gli elementi di sostegno 25 sono disposti circonf erenzialmente spaziati, per esempio ad eguale distanza uno dall'altro, lungo il bordo perimetrale 26, il quale bordo perimetrale 26 delimita anche la superficie frontale 12. Tra gli elementi di sostegno 25 rimangono definite ampie finestre di raffreddamento 27 radiali che separano quindi gli stessi elementi di sostegno 25 uno dall'altro.
Gli elementi di sostegno 25 presentano rispettive estremità longitudinali 28 di attacco al bordo perimetrale 26 e rispettive estremità longitudinali 29 inserite e bloccate nelle sedi 7 della piastra 3: in particolare, le estremità longitudinali 29 sono inserite passanti attraverso le sedi 7 e ribadite o acciaccate contro la piastra 3. Secondo una possibile variante non illustrata, le estremità longitudinali 29 sono accoppiate a scatto, in qualsiasi modo noto, alle rispettive sedi 7.
La lente 4 è dunque assialmente accoppiata in battuta contro la montatura 5 (tramite il collare 15 cooperante con lo spallamento 17) e vincolata alla piastra 3 tramite gli elementi di sostegno 25.
In questo modo, gli elementi di sostegno 25, portati dalla lente 4 e anzi realizzati in corpo unico con essa, realizzano l'accoppiamento meccanico diret della lente 4 alla piastra 3: la lente 4 rima supportata a sbalzo dalla piastra 3 tramite g elementi di sostegno 25.
Nella figura 3, nella quale i dettagli simili uguali a quelli già descritti sono indicati con medesimi numeri, è illustrata una possibile variante al modulo 1 secondo il trovato: in questa variante, per il resto del tutto simile a quanto precedentemente descritto, la struttura dì sostegno 9 è realizzata come componente staccato rispetto al corpo ottico 8 ed è meccanicamente accoppiata alla lente 4: in particolare, la struttura di sostegno 9 comprende un anello 30 dal quale si estendono gli elementi di sostegno 25: l'anello 30 è alloggiato in una sede 31, ricavata lungo il bordo perimetrale 26 della lente 4 e presentante uno spallamento 32 anulare: a modulo 1 assemblato, le estremità longitudinali 29 degli elementi di sostegno 25 sono accoppiate alla piastra 3, e l'anello 30, cooperando assialmente in battuta con lo spallamento 32, serra a pacco la lente 4 contro la montatura 5 e, quindi, contro la piastra 3. Gli elementi dì sostegno 25 e l'anello 30 possono essere realizzati nello stesso materiale del corpo ottico 8 oppure in un diverso materiale .
Secondo l'ulteriore variante di figura 4, nella quale i dettagli simili o uguali a quelli già descritti sono indicati con i medesimi numeri, la lente 4 comprende un disco 33, da un cui bordo perimetrale 26 si estendono a sbalzo gli elementi di sostegno 25, e una porzione centrale 34, preferibilmente cava, che si estende assialmente da una faccia 35 del disco 33 lungo l'asse di simmetria Δ e termina con un setto 21 affacciato al LED 2. Alla lente 4 è associato un riflettore 36, costituito da un corpo cavo conformato a tazza disposto coassiale attorno alla porzione centrale 34 e provvisto, su una propria superficie interna 37, di uno strato riflettente 38, per esempio cromano, alluminato, eccetera.
Il disco 33 e la porzione centrale 34 sono realizzati in corpo unico di pezzo con gli elementi di sostegno 25, per esempio in un materiale polimerico trasparente tipo PC o PMMA, mentre il riflettore 36 è realizzato come componente staccato, per esempio in un materiale polimerico opaco tipo ABS o simili.
Il riflettore 36 presenta, a proprie estremità assialmente opposte, un bordo anulare 39 cooperante in battuta con la faccia 35 del disco 33 e, rispettivamente, un foro 40 passante, attraverso il quale è disposto il LED 2: il foro 40 è delimitato da un collare 15, il quale termina con un bordo frontale 16 di accoppiamento alla montatura 5 ed è eventualmente provvisto di aperture di ventilazione radialmente passanti (non illustrate).
Una volta accoppiate alla piastra 3 le estremità longitudinali 29 degli elementi di sostegno 25, il riflettore 36 rimane serrato a pacco tra il disco 33 e la montatura 5.
I vantaggi del modulo 1 secondo il trovato rispetto all'arte nota appaiono chiari da quanto qui esposto.
Innanzitutto, il modulo 1 può essere realizzato e assemblano in modo semplice, veloce e relativamente economico, per esempio nel modo seguente: vengono separatamente realizzati la piastra 3 (con forma e dimensioni desiderate e provvista delle sedi 7), il sottogruppo formato dal LED 2 e dalla montatura 5 (comprensiva, eventualmente, della piastrina dissipatrice 6) , e la lente 4 (per esempio per stampaggio, provvista integrale degli elementi di sostegno 25). Sulla piastra 3 vengono quindi montate, in successione, la montatura 5 (che viene per esempio incollata alla piastra 3 tramite colla conduttrice) e la lente 4, inserendo le estremità longitudinali 29 degli elementi di sostegno 25 nelle rispettive sedi 7 e calzando il collare 15 intorno al LED 2: una volta allineata correttamente la lente 4 al LED 2, le estremità longitudinali 29 vengono bloccate nelle rispettive sedi 7 tramite, per esempio, acciaccatura a caldo. L'accoppiamento meccanico diretto tra le lente 4 e la piastra 3 evita la necessità di componenti meccanici aggiuntivi e anche il ricorso ad operazioni di incollaggio relativamente lunghe e complesse (necessarie invece nei sistemi tradizionali), prestandosi inoltre all'attuazione in modo automatizzato o semi-automatizzato.
In uso, poi, la presenza delle finestre di raffreddamento 27 e delle eventuali aperture di ventilazione 18 assicura una elevata efficacia di dissipazione del calore generato dai LED 2. Concorrono ad una efficace dissipazione termica anche la presenza della stessa piastra 3 e l'accorgimento di realizzare l'accoppiamento tra la montatura 5 e la piastra 3 con una colla conduttrice.
Risulta infine chiaro che al modulo qui descritto ed illustrato possono essere apportate numerose modifiche e varianti che non escono dall'ambito della presente invenzione.

Claims (15)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Modulo (1) illuminante ad elevata dissipazione di calore, del tipo comprendente una sorgente luminosa (2) a stato solido, una piastra (3) di supporto ed una lente (4), il modulo essendo caratterizzato dal fatto che la detta lente (4) è supportata a sbalzo dalla piastra (3) tramite una struttura di sostegno (9) avente finestre di raffreddamento (27).
  2. 2. Modulo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la detra struttura di sostegno (9) comprende una pluralità di elementi di sostegno (25) portati dalla lente (4) per l'accoppiamento meccanico diretto della lente (4) alla piastra.
  3. 3. Modulo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che i detti elementi di sostegno (25) sene distanziati tra loro e separati uno dall'altro dalie dette finestre di raffreddamento (27).
  4. 4. Modulo secondo la rivendicazione 2 c 3, caratterizzato dal fatto che i detti elementi di sostegno (25) si estendono a sbalzo da un bordo perimetrale (26) della lente (4), in direzione sostanzialmente parallela ad un asse di simmetria (A) della lente.
  5. 5. Modulo secondo una delle rivendicazioni da 2 a 4, caratterizzato dal fatto che i detti elementi di sostegno (25) presentano rispettive estremità longitudinali (29) inserite e bloccate in rispettive sedi (7) della piastra (3).
  6. 6. Modulo secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che le dette estremità longitudinali (29) sono inserite passanti attraverso le detti sedi (7) e ribadite o acciaccate contro la piastra (3).
  7. 7. Modulo secondo una delle rivendicazioni da 2 a 6, caratterizzato dal fatto di comprendere una montanara (5; su cui è montata la detta sorgente luminosa (2), la lente (4) essendo assialmente accoppiata in battuta contro la detta montatura (5) e vincolata alla piastra (3) tramite gli elementi dì sostegno (25).
  8. 8. Modulo secondo la rivendicazione 7, caratterizzano dal fatte che la detta montatura (5) è fissata alla piastra (3) tramite una colla conduttiva di calore.
  9. 9. Modulo secondo una delle rivendicazioni da 2 a 8, caratterizzato dal fatto che i detti elementi di sostegno (25) sono realizzati in corpo unico di pezze con la lente (4).
  10. 10. Modulo secondo una delle rivendicazioni da 2 a 8, caratterizzato dal fatto che i detti elementi di sostegno (25) sono realizzati come componenti staccati rispetto alla lente (4) e sono meccanicamente accoppiati alla detta lente.
  11. 11. Modulo secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che la detta struttura di sostegno (9) comprende un anello (30) dal quale si estendono gli elementi di sostegno (25), il detto anello (30) essendo alloggiato in una sede (31), ricavata nella lente (4), e cooperando assialmente in battuta con uno spallamento (32) anulare della sede (31) per serrare a pacco la lente (4) contro la piastra
  12. 12. Modulo secondo una delle rivendicazioni da 2 a 11, caratterizzato dal fatto che la detta lente (4) comprende un disco (33), da un cui bordo perimetrale :,26) si estendono a sbalzo gli elementi di sostegno (25), ed è associata ad un riflettore (36), costituito da un corpo cavo conformato a tazza e disposto coassiale attorno alla detta sorgente luminosa (2); il detto riflettore (36) essendo serrato a pacco tra il detto disco (33) e la detta piastra (3).
  13. 13. Modulo secondo una delie rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la detta lente (4) presenta un recesso (14) entro il quale è inserita la sorgente luminosa (2), il recesso (14) essendo delimitato da un collare (15) che circonda radialmente sull'esterno la sorgente luminosa.
  14. 14. Modulo secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatte che il detto collare (15) è a sua volta provvisto di aperture di ventilazione (18) radialmente passanti.
  15. 15. Modulo illuminante ad elevata dissipazione di calore, sostanzialmente come descritto con riferimento ai disegni annessi
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