ES2441515B1

ES2441515B1 - Módulo de iluminación para luminarias de tipo LED y luminaria correspondiente

Info

Publication number: ES2441515B1
Application number: ES201331550A
Authority: ES
Inventors: Javier ELIZALDE GIRÓ
Original assignee: C M Salvi S L; C M SALVI SL
Current assignee: C M Salvi S L; C M SALVI SL
Priority date: 2013-10-22
Filing date: 2013-10-22
Publication date: 2015-04-06
Anticipated expiration: 2033-10-22
Also published as: ES2441515A1

Abstract

Módulo de iluminación (1) para luminarias (100) de tipo LED y luminaria correspondiente. El módulo de iluminación comprende un circuito integrado (4), una pluralidad de LEDs (2) montada en el circuito integrado y un disipador de calor apto para disipar el calor generado en el circuito integrado. El circuito integrado (4) y el disipador son una única pieza a modo de lámina de soporte (6) de un material altamente conductor del calor. Además, la pluralidad de LEDs (2) del módulo de iluminación (1) se encuentra en contacto térmico con dicha lámina de soporte (6). La invención también se refiere a una luminaria (100) que incorpora el módulo de iluminación (1).

Description

DESCRIPCION

Módulo de iluminación para luminarias de tipo LED y luminaria correspondiente.

Campo de la invención 5

La invención se sitúa en el sector de la iluminación, más en concreto en el sector de la iluminación de elevada potencia, como por ejemplo, la iluminación exterior.

En particular, la invención se refiere a un módulo de iluminación para luminarias de tipo LED que comprende un 10 circuito integrado, una pluralidad de LEDs montada en el circuito integrado y un disipador de calor apto para disipar el calor generado en el circuito integrado.

Asimismo, la invención se refiere a una luminaria que incorpora dicho módulo de iluminación.

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Estado de la técnica

Durante los últimos años, en la tecnología de iluminación exterior se han ido imponiendo las luminarias equipadas con diodos emisores de luz, más conocidos en la técnica por su acrónimo inglés LED (Light Emitting Diode). La ventaja de la iluminación LED radica en alta eficiencia energética, en comparación con los sistemas tradicionales de 20 iluminación, unida a su elevada durabilidad.

En este tipo de luminarias exteriores, por ejemplo, luminarias urbanas o luminarias no urbanas de alta potencia, el número de LEDs utilizado puede ser elevado. A pesar de que la eficiencia energética es mayor y el consumo menor que el de las luminarias tradicionales, también aparecen problemas asociados al calor generado por los LEDs. 25

Para resolver este problema, es habitual prever un disipador de calor adyacente a la cara del circuito integrado opuesta a la que soporta los LEDs. Los disipadores suelen ser piezas de material conductor provistas de una pluralidad de aletas que están unidas al circuito integrado a través de una pasta o manta térmica que facilita la transmisión de calor desde el circuito hacia el disipador. 30

El documento US 2009/0262533 A1 divulga un ejemplo de disipador para este tipo de luminarias de alta potencia. En esta luminaria, el disipador consiste en una pluralidad de aletas verticales que sobresalen de la cara del circuito impreso opuesta a la cara sobre la que están previstos los LEDs. Esta solución es complicada, cara y muy voluminosa. 35

Otro problema habitual en las luminarias del estado de la técnica que disponen de las citadas aletas consiste en que normalmente el módulo de LEDs es único, de manera que el mantenimiento de la luminaria es complicado.

Sumario de la invención 40

La invención tiene como finalidad proporcionar un módulo de iluminación para luminarias de tipo LED del tipo indicado al principio, que sea más compacto que los del estado de la técnica y que además facilite las tareas de mantenimiento de la luminaria. Además, el módulo debe utilizar menos material y menos componentes, siendo el montaje y fabricación más fáciles y logrando que el sistema sea más fiable. 45

Esta finalidad se consigue mediante un módulo de iluminación para luminarias de tipo LED del tipo indicado al principio, caracterizado porque el circuito integrado y el disipador son una única pieza a modo de lámina de soporte de un material altamente conductor del calor y porque dicha pluralidad de LEDs se encuentra en contacto térmico con dicha lámina de soporte. 50

Gracias al material altamente conductor la transmisión del calor de los LEDs al conjunto circuito integrado/disipador en forma de lámina de soporte es directa. Es decir que no hay tantas pérdidas porque siendo una única lámina de soporte ya no hay interfaz entre el circuito y el disipador que provoque una resistencia térmica tal que dificulte la evacuación de calor. Por otra parte, esto simplifica el módulo, ya que la lámina de soporte realiza tanto la función de 55 alimentación eléctrica, normalmente asumida por el circuito, y la función de disipación, normalmente asumida por el disipador. Evidentemente esto colabora también a la mejora de la fiabilidad ya que se reduce el número de componentes necesarios y se prescinde de operaciones de montaje en las que se pueden producir errores que provoquen incrementos en la resistencia térmica entre interfaces. Entre los materiales altamente conductores del calor es preferente utilizar materiales metálicos tales como aluminio, cobre, o no metálicos como la cerámica u otros. 60

La forma de lámina de soporte también logra que a pesar de no disponer de las aletas se consiga una importante superficie radiante y de intercambio de calor por convección, lo cual permite amortiguar la falta de aletas.

Además, la invención abarca una serie de características preferentes que son objeto de las reivindicaciones dependientes y cuya utilidad se pondrá de relieve más adelante en la descripción detallada de una forma de realización de la invención.

Otro de los problemas asociados a las luminarias de tipo LED consiste en el difusor que las recubre que dificulta el 5 intercambio de calor con el ambiente. En el estado de la técnica las luminarias, por el lado que emiten la luz están protegidas de forma estanca con una tapa de policarbonato (PC), polimetacrilato (PMMA), vidrio o similar, conocida en la técnica como difusor. El difusor protege la luminaria y permite modificar el patrón de luz emitido.

Este revestimiento protege toda la cara sobre a que están previstos los LEDs de tal forma que dificulta la evacuación 10 de calor por radiación y convección y por consiguiente dificulta la refrigeración de la luminaria. Por ello, opcionalmente, para mejorar la refrigeración de la luminaria, la invención prevé incrementar todavía más la superficie de intercambio de calor con el ambiente. Así, preferentemente el módulo de iluminación también comprende una pluralidad de difusores, recubriendo cada difusor de dicha pluralidad de difusores grupos de LEDs formados por uno o varios de dichos LEDs de tal manera que la cara de dicha lámina de soporte sobre la que están montados los 15 LEDs está parcialmente expuesta al ambiente. Con ello, se logra que parte de la lámina de soporte de material altamente conductor, por la cara sobre la que están previstos los LEDs, quede expuesta al ambiente, en lugar de quedar recubierta por el difusor. Esto incrementa todavía más la superficie radiante especialmente a través de la superficie del circuito integrado expuesta al ambiente.

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Otro objetivo de la invención consiste en proporcionar un módulo que mejore la estanqueidad de la luminaria. Para ello, en una forma de realización especialmente preferente cada LED está recubierto por un difusor individual quedando la zona de dicha lámina de soporte alrededor de dicho difusor en contacto con el ambiente.

Por otra parte, en el estado de la técnica los LEDs se suelen recubrir con una lente para mejorar sus prestaciones 25 lumínicas. Así, con el objetivo de simplificar todavía más el módulo según la invención en una forma de realización, cada LED presenta una lente que lo recubre y dicha lente y dicho difusor son una única pieza, estando dicha única pieza de tipo lente/difusor unida a dicha lámina de soporte a través de medios de unión sellantes.

Esta característica, tiene como efecto que la superficie radiante de la lámina de soporte sea lo más grande posible, 30 ya que únicamente está cubierta en la zona que rodea cada LED, mientras que el resto de la cara de soporte de los LEDs está libre. Los medios de unión sellantes, tales como adhesivos en base epoxi o similares, permiten que los LEDs queden encapsulados de forma estanca.

Está configuración también maximiza la superficie de intercambio de calor por convección con respecto a las 35 luminarias con difusor convencional, ya que como se ha explicado, la cantidad de lámina de soporte de los LEDs que se expone al ambiente, se maximiza, pero además cada una de las piezas de tipo lente/difusor tienen una superficie que intercambia calor por convección con el ambiente. Así, el recubrimiento de cada LED con un conjunto lente/difusor actúa de modo similar a una aleta. A pesar de ello, esta configuración no implica renunciar a la correcta estanqueidad de las luminarias del estado de la técnica que comprenden un único gran difusor. 40

En otra forma de realización del módulo, la lámina de soporte comprende una pluralidad de ranuras pasantes de separación entre dichos LEDs. Estas ranuras incrementan todavía más la superficie de radiación, pero además permiten interrumpir la transmisión directa de calor por conducción entre LEDs adyacentes separados por una lámina. 45

Por otra parte, en una forma de realización especialmente preferente cada una de las ranuras está prevista de forma que cada LED de dicha pluralidad de LEDs está separado de cada uno de los LEDs adyacentes a través de una ranura, de manera que dicha ranura interrumpe la transmisión directa de calor por conducción entre dichos LEDs adyacentes. 50

En la invención también está previsto que dicha lámina de soporte esté revestida de una pintura con partículas de un material metálico altamente conductor del calor.

Finalmente, de forma especialmente preferente el módulo según la invención comprende unos medios de conexión 55 rápida, siendo los medios de conexión estancos a la humedad.

De forma especialmente preferente la luminaria según la invención comprende una carcasa y la luminaria está exenta de un difusor que esté montado de forma estanca directamente sobre dicha carcasa.

60

Asimismo, la invención también abarca otras características de detalle ilustradas en la descripción detallada de una forma de realización de la invención y en las figuras que la acompañan.

Breve descripción de los dibujos

Otras ventajas y características de la invención se aprecian a partir de la siguiente descripción, en la que, sin ningún carácter limitativo, se relata una forma preferente de realización de la invención, haciendo mención de los dibujos que se acompañan. Las figuras muestran: 5

Fig. 1, una vista en perspectiva inferior de un módulo de iluminación para luminarias de tipo LED según la invención.

Fig. 2, una vista lateral del módulo de la figura 1.

Fig. 3, una vista inferior del módulo de la figura 1.

Fig. 4, una vista en perspectiva inferior de una luminaria con tres módulos de iluminación para luminarias de tipo 10 LED según la invención.

Fig. 5, una vista en perspectiva superior de la luminaria de la figura 4, con la carcasa abierta.

Descripción detallada de una forma de realización de la invención

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Tal y como se aprecia en las figuras 1 a 3, el módulo de iluminación 1 para luminarias 100 de tipo LED según la invención comprende un circuito integrado 4 y un disipador apto para disipar el calor generado en dicho circuito integrado que son una única pieza a modo de lámina de soporte 6 en forma de paralelepípedo rectangular de un material altamente conductor del calor. En el contexto de la invención son concebibles otras formas a modo de lámina tales como cuadradas, circulares, sin que ello afecte a alcance de la invención. Asimismo, tampoco es un 20 requisito esencial que la lámina sea plana. Siendo arqueada u ondulada podría llevar a cabo la misma función de forma satisfactoria.

Sobre su cara inferior, la lámina de soporte 6 presenta una pluralidad de LEDs 2 que se encuentra en contacto térmico con la lámina. Al ser la lámina de soporte 6 de material altamente conductor, como por ejemplo aluminio, el 25 calor de los LEDs 2 puede ser fácilmente transferido por conducción y luego evacuado por radiación o convección a través de las superficies libres de la lámina de soporte 6. También para favorecer todavía más este efecto de conducción del calor generado por los LEDs 2, está previsto de forma preferente que la lámina de soporte 6 esté revestida de una pintura con partículas de un material metálico altamente conductor del calor.

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Como ya se ha comentado, típicamente las luminarias de exterior incorporan un difusor que por un lado protege de la humedad y el polvo la luminaria y por otro lado distribuye la luz generada por los LEDs. En cambio, en la invención de forma especialmente preferente está previsto que el módulo de iluminación 1 incorpore una pluralidad de difusores 8 que recubren uno o varios LEDs dejando la superficie libre 14 parcialmente descubierta y por consiguiente expuesta al ambiente. 35

Como se aprecia en las figuras, en este caso, está previsto que cada LED 2 esté recubierto por un difusor 8 individual. Con ello, toda la zona de la lámina de soporte 6 alrededor del difusor 8 en contacto con el ambiente. Esta característica hace que prácticamente toda la superficie de la lámina de soporte 6 funcione a modo de superficie radiante, mientras que la cara inferior queda con toda la superficie libre 14 a modo de superficie de intercambio de 40 calor por convección, lo cual se ha indicado con unas flechas onduladas que salen de las caras superior e inferior de la lámina de soporte 6 de la figura 2. Pero además, cada difusor 8 individual expone toda su superficie exterior al ambiente, actuando de forma similar a la de una aleta de un disipador, gracias a que se incrementa la superficie de intercambio de calor por convección.

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En esta forma de realización se aprecia también que la lente 12 que recubre el LED correspondiente y el propio difusor 8 son una única pieza. Esto es nuevamente es una ventaja considerable, ya que la unión de ambas piezas en una, elimina también una interfaz de intercambio de calor, una resistencia térmica y por otra parte reduce el número de piezas necesarias. Estos difusores 8 están debidamente sellados sobre la lámina de soporte 6 mediante medios de sellado como resina de epoxi o adhesivos similares. 50

Otra de las características que permite mejorar todavía más la refrigeración del módulo según la invención consiste en prever que la lámina de soporte 6 presente una pluralidad de ranuras 10 pasantes de separación entre los LEDs 2. Estas ranuras 10 tienen una triple función. Por un lugar, suponen una interrupción de material que evita que dos LEDs adyacentes puedan transferirse calor fácilmente por conducción. Esto se aprecia mediante las líneas a trazos 55 A, B y C de la figura 3, que como se ve pasan exactamente por encima de las ranuras 10 y por lo tanto no hay unión directa entre los LEDs. Por otra parte, estas ranuras pasantes 10 también incrementan la superficie radiante vertical 16 del módulo de iluminación 1. Finalmente, una vez que el módulo de iluminación 1 está montado en la luminaria 100, estas ranuras 10 facilitan la salida del calor de la carcasa 102 de la luminaria 100 y la salida de la humedad.

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A pesar de que no es esencial para la invención, en esta forma de realización cada una de las ranuras 10 está dispuesta para aislar cada LED 2 de los LEDs 2 adyacentes a través de ranuras 10. Es decir, cuantas más ranuras

aíslan un LED de los LEDs adyacentes, más superficie radiante se obtiene, mejora la evacuación del calor y más se dificulta la conducción de calor entre LEDs.

También debe indicarse que las ranuras 10 pueden presentar cualquier forma deseada, es decir, lineal, curva, circular ondulada u otras sin que ello afecte al alcance de la invención. 5

En las figuras 4 y 5 se aprecia una luminaria 100 que incorpora tres módulos de iluminación 1 según la invención. Como se aprecia, la luminaria 100 presenta una carcasa 102 principal que comprende una tapa 104 articulada por uno de sus extremos 110 para permitir el acceso a la luminaria 100 desde arriba. Esto evidentemente facilita considerablemente el mantenimiento de la luminaria 100 ya que el operario puede trabajar desde la parte superior lo 10 cual ergonómicamente es mucho más confortable.

En su interior, la luminaria 100 comprende una segunda carcasa 106 destinada a contener la electrónica de control. Gracias a una junta de estanqueidad 108, la segunda carcasa 106 es totalmente estanca. Por otra parte, y ya de forma no estanca, en la carcasa 102 están previstos en este caso tres módulos de iluminación 1. Al incrementarse el 15 número de módulos se reducen los costes de reemplazo de módulos averiados, ya que no es necesario cambiar todos los LEDs de una vez.

Los módulos de iluminación 1 también presentan unos medios de conexión 16 rápida que sí son estancos. Estos medios de conexión rápida 16 facilitan el montaje y el mantenimiento de la luminaria 100. Estos medios de conexión 20 16 son un conector estanco de tipo IP67 o similar que se conecta directamente al enchufe previsto en la segunda carcasa 106. En las figuras, también se aprecia que la luminaria está exenta de un difusor montado de forma estanca directamente sobre dicha carcasa, tal y como es habitual en el estado de la técnica.

Gracias a este montaje no estanco en la luminaria de los módulos de iluminación, prescindiendo de un único difusor 25 común que forme parte de la luminaria como los del estado de la técnica, el aire puede circular libremente por los módulos de iluminación 1 favoreciendo todavía más la refrigeración por convección de la luminaria 100. En cambio, en las luminarias del estado de la técnica el difusor que tapa los módulos de iluminación reduce la superficie de intercambio de calor por convección desde abajo y facilita la acumulación de humedad y de polvo en el interior de la luminaria. 30

Claims

REIVINDICACIONES

1.- Módulo de iluminación (1) para luminarias (100) de tipo LED que comprende un circuito integrado (4), una pluralidad de LEDs (2) montada en dicho circuito integrado y un disipador de calor apto para disipar el calor generado en dicho circuito integrado, caracterizado porque dicho circuito integrado (4) y dicho disipador son una 5 única pieza a modo de lámina de soporte (6) de un material altamente conductor del calor y porque dicha pluralidad de LEDs (2) se encuentra en contacto térmico con dicha lámina de soporte (6).
2.- Módulo de iluminación (1) según la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende una pluralidad de difusores (8), recubriendo cada difusor (8) de dicha pluralidad de difusores (8) grupos de LEDs (2) formados por uno 10 o varios de dichos LEDs (2) de tal manera que la cara de dicha lámina de soporte (6) sobre la que están montados dichos LEDs (2) está parcialmente descubierta.
3.- Módulo de iluminación (1) según la reivindicación 2, caracterizado porque cada LED (2) está recubierto por un difusor (8) individual quedando la zona de dicha lámina de soporte (6) alrededor de dicho difusor (8) en contacto con 15 el ambiente.
4.- Módulo de iluminación (1) según la reivindicación 3, caracterizado porque cada LED (2) presenta una lente (12) que lo recubre y porque dicha lente (12) y dicho difusor (8) son una única pieza, estando dicha única pieza unida a dicha lámina de soporte (6) a través de medios de unión sellantes. 20
5.- Módulo de iluminación (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque dicha lámina de soporte (6) comprende una pluralidad de ranuras (10) pasantes de separación entre dichos LEDs (2).
6.- Módulo de iluminación (1) según la reivindicación 5, caracterizado porque cada una de las ranuras (10) está 25 prevista de forma que cada LED (2) de dicha pluralidad de LEDs (2) está separado de cada uno de los LEDs (2) adyacentes a través de una ranura (10), de manera que dicha ranura (10) interrumpe la transmisión directa de calor por conducción entre dichos LEDs (2) adyacentes.
7.- Módulo de iluminación (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque dicha lámina de 30 soporte (6) está revestida de una pintura con partículas de un material metálico altamente conductor del calor.
8.- Módulo de iluminación (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque comprende unos medios de conexión (16) rápida, siendo dichos medios de conexión (16) estancos humedad.

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9.- Luminaria de tipo LED, caracterizada porque comprende por lo menos un módulo de iluminación (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.
10.- Luminaria de tipo LED, caracterizada porque comprende una carcasa (102) y porque dicha luminaria (100) está exenta de un difusor montado de forma estanca directamente sobre dicha carcasa (102). 40