Brevet FR2970547A1 — publié le 20120720

AMPOULE A DIODE AVEC DISSIPATEUR L'invention se rapporte a une source de lumière du type à diodes électroluminescente. s Pour réduire la consommation d'énergie, il est préconisé de substituer aux ampoules à filament incandescent des sources de lumière du type connues sous les abréviations CFL ou LED. Les lampes fluorescentes compactes (CFL) ont un inconvénient majeur qui est leur encombrement. En effet, à ce jour on ne sait pas produire des lampes de Zo petites tailles comme cela était possible avec les ampoules à filament. Par ailleurs, l'allumage de ces lampes nécessite un délai et une mise en température que les utilisateurs n'aiment pas. Les lampes à diode électroluminescente ne présentent pas les inconvénients des ampoules CFL et peuvent être de taille plus réduite. 15 Elles présentent cependant des inconvénients lorsqu'on souhaite augmenter le flux lumineux . En effet, plus la température de fonctionnement est haute, plus les diodes électroluminescentes perdent en performances. De plus, les LED sont pilotées par une électronique qui est elle aussi sensible aux températures élevées 20 (dégradation du rendement et dégradation de la durée de vie des composants). Sur ces lampes à diode on estime que 75% de l'énergie consommée est transformée en chaleur. Pour augmenter le flux lumineux, Il faut consommer plus d'énergie et donc produire plus chaleur. Les lampes type « LED » sont généralement construites de la manière suivante : Une électronique de commande est logée dans un tube dont l'une des extrémités se trouve à proximité de la source de lumière (LED). Ce tube est engagé dans un logement axial d'une pièce formant un radiateur qui va dissiper la chaleur produite par la source de lumière. Pour la dissipation, la pièce formant un radiateur présente extérieurement des ailettes qui augmentent la surface d'échange avec l'extérieur. Le dimensionnement des ailettes et leur nombre permet de déterminer la 10 quantité d'énergie pouvant être dissipée. Ce radiateur est parfois recouvert d'une ceinture qui a pour fonction d'éviter de toucher directement le radiateur lorsqu'il est chaud. Pour dissiper plus de chaleur, il n'est pas possible d'augmenter la taille du radiateur car la contrainte d'encombrement des lampes ne permet pas de le faire 15 pour les lampes de substitution Comme précisé plus avant, l'électronique est logée dans un tube qui a pour fonction principale d'isoler électriquement le module électronique de la pièce formant un radiateur qui est souvent en aluminium et incidemment constitue une protection thermique de l'électronique par la nature du matériau. 20 Un contact est réalisé entre la diode et ce radiateur. Pour éviter les mouvements du support dans le logement, la section externe du support tubulaire est identique à la section interne du logement du radiateur. L'invention se propose d'améliorer la quantité d'énergie dissipée. A cet effet, l'invention a pour objet une ampoule à diode électroluminescente comprenant une source de lumière, un support tubulaire logeant une électronique de commande de la source de lumière et un radiateur concentrique au support tubulaire, cette ampoule étant caractérisée en ce qu'une jupe en s matériau bon conducteur de la chaleur montée concentrique au radiateur est en contact avec le radiateur pour former un dissipateur supplémentaire et cette jupe présente des lumières pour la circulation de l'air. L'invention sera bien comprise à l'aide de la description ci après faite à titre d'exemple non limitatif en regard du dessin qui représente : 10 FIG 1 : un éclaté d'une ampoule FIG 2 une coupe axiale FIG 3 : le radiateur FIG 4 : le dissipateur supplémentaire FIG 5 :Le dissipateur supplémentaire monté sur le radiateur 15 FIG 6 : une coupe transversale du support tubulaire monté dans le radiateur. FIG 7 et 8 : des variantes d'ampoule En se reportant au dessin, on voit une ampoule type LED. Cette ampoule 1 à diode électroluminescente comprend une source 4 de lumière, un support tubulaire 2 logeant une électronique 3 de commande de la source 4 20 de lumière, un radiateur 5 concentrique au support tubulaire présentant, éventuellement, des ailettes 6 radiales. Un culot 7 métallique à vis ou à baïonnette localisé à la base constitue au moins un contact électrique pour alimenter l'ampoule. Un bulbe 8 au moins translucide coiffe la source de lumière. La forme globale du radiateur est un tronc de cône, la petite base étant située au niveau du culot et la grande base au niveau du bulbe Cette source 4 de lumière est constituée par une ou plusieurs diodes s électroluminescentes. Avantageusement, une jupe 9 en matériau bon conducteur de la chaleur montée concentrique au radiateur est en contact avec le radiateur 5 pour former un dissipateur supplémentaire et cette jupe présente des lumières 10A, 10B pour la circulation de l'air. La jupe couvre le radiateur. so La jupe est en contact au niveau des moyens de positionnement ( aux deux extrémités) et lorsque le radiateur comporte des ailettes, avec les bords des ailettes du radiateur pour un transfert thermique par conduction. Avantageusement, la géométrie de la jupe 9 est adaptée pour une mise en place de la jupe en force et serrage de la jupe sur les ailettes. Les bords des ailettes 6 15 sont en contact avec pression sur la face interne de la jupe en sorte de transmettre la chaleur des ailettes vers la jupe. Le bord des ailettes du radiateur est conformé pour épouser la surface de la jupe sur une étendue proche de l'épaisseur de la lamelle. La portée d'appui de chaque lamelle a une largeur de l'ordre de l'épaisseur de la dite lamelle. L'assemblage en force peut être obtenu 20 par le dimensionnement des pièces. Le but de cet assemblage en force est de ne pas utiliser de la pate thermique cependant une pate thermique pourrait être mise en place préalablement à la mise en place de la jupe. s Dans la forme de réalisation représentée, la surface externe de la jupe est sans nervure mais cette face 9A externe de la jupe 9 pourrait comporter également des nervures ou des reliefs participant à la dissipation. Suivant une forme de réalisation de ces nervures sur la jupe, les nervures de la s jupe seraient dans des plans parallèles à la petite base de sorte à favoriser le refroidissement lorsque l'ampoule est couchée. Pour l'assemblage, la jupe comprend à ses deux extrémités des moyens 11, 12 de positionnement strict sur les extrémités du radiateur, les dits moyens étant éventuellement localisés pour que leur mise en place déforme la jupe de sorte 10 que le contact avec les ailettes soit accentué. Les moyens 11, 12 de positionnement sont du type à emboitement d'une partie male dans une partie femelle, l'emboitement étant possible dans un seul sens compte tenu de la forme tronconique Les moyens 11 de positionnement situés au niveau de la petite base de la jupe 15 sont des languettes 11A radiales qui viennent se loger dans les creux d'un créneau 11B de la petite base du radiateur et prendre appui au fond des créneaux du radiateur. Ces moyens forment des butés pour un arrêt en translation. En ce qui concerne la grande base, le bord du radiateur présente des lamelles 12A en forme de créneaux faisant saillis par rapport au plan de la 20 grande base lesdites lamelles venant s'encastrer dans des empreintes 12B présentées dans l'épaisseur du bord de la jupe. La souplesse des lamelles 12A permet, par construction géométrique une application élastique des lamelles sur la face interne de la jupe. C'est à ce niveau que la source génère la chaleur. C'est donc à ce niveau là qu'il faut améliorer le 25 contact entre les deux pièces pour un transfert plus rapide de calories du radiateur vers la jupe. La position haute et basse des moyens de positionnement guide la contrainte d'assemblage. Cette jupe constituant un dissipateur supplémentaire au radiateur forme également un carter qui délimite une chambre coaxiale au radiateur. Cette chambre est reliée à l'extérieur par des lumières 10A, 10B arrangées pour créer une circulation d'air entre la chambre et l'extérieur. Les lumières de la jupe sont réparties en deux groupes l'un 10A se localisant près d'une extrémité de la jupe et l'autre 10B près de l'autre extrémité en sorte de créer une circulation. Les lumières peuvent être parallèles aux bases ou inclinées. La circulation d'air produite par la chaleur et les lumières de la jupe est canalisée selon l'axe longitudinal de l'ampoule. Du fait que les bords des ailettes soient appliqués sur la face interne de la jupe, elles partitionnent la chambre entourant le radiateur et on a donc prévu des encoches 14 dans les ailettes du radiateur qui permettent une circulation transversale. Ces encoches sont agencées dans deux plans parallèles au plan de la petite base. Les encoches proche de la petite base sont dans un plan qui coïncide avec celui contenant un groupe de lumières 10B de manière à limiter les effets visqueux de 20 l'air et à permettre un effet pompage thermique (auto-ventilation). L'évacuation de la chaleur a pour objectif de maintenir la LED dans une plage de température de fonctionnement nominal de manière à obtenir son meilleur rendement et de protéger l'électronique de commande de la source et plus précisément éviter de dépasser la température critique de fonctionnement de 25 certains composants sensibles. Cette électronique est logée dans un support 2 tubulaire dont le matériau a été choisi pour être un isolant électrique et thermique. Ce support tubulaire est logé dans un logement 15 axial du radiateur 5. L'énergie dissipée par le radiateur 5 en direction du support 2 tubulaire chauffe donc l'intérieur du tube. Avantageusement, la face 2A externe du support tubulaire 2 présente des moyens 17 de centrage maintenant la dite face externe du support tubulaire écartée de la face 15A interne du logement 15 du radiateur pour définir une chambre 16 concentrique isolante. Ces moyens de centrage sont des plots 17 et/ou des nervures 17 avec des to surfaces de contact réduites. Pour ce faire les plots sont coniques ou les nervures ont une section triangulaire. Dans le cas où le fond du support tubulaire est destiné à venir en buté en fond de logement des plots sont également prévus sur cette face extrême. On voit ici une version à nervures 17 qui coulissent dans des rainures 18 pour une 15 immobilisation en rotation. On parvient avec ces moyens à limiter l'influence de la température du radiateur sur le logement de l'électronique. Pour ce faire on dissipe plus de calories non seulement par augmentation de la surface d'échange mais en créant un pompage thermique dans l'espace 20 aménagé entre le radiateur et la jupe formant carter, ce pompage étant produit par la présence des lumières. La jupe est en matériau bon conducteur de la chaleur tel l'aluminium, le cuivre, la céramique etc en opposition avec les matériaux dit plastiques issus du pétrole. REVENDICATIONS1. Ampoule à diode électroluminescente comprenant une source de lumière, un support 2 tubulaire logeant une électronique de commande de la source de lumière, un radiateur 5 concentrique au support tubulaire, cette ampoule étant caractérisée en ce qu'une jupe 9 en matériau bon conducteur de la chaleur est montée concentrique au radiateur et en contact avec le radiateur pour former un dissipateur supplémentaire et cette jupe présente des lumières 10A, 10B pour la circulation de l'air. io 2. Ampoule à diode électroluminescente selon la revendication 1 caractérisée en ce l'assemblage de la jupe sur le radiateur est fait en force par le dimensionnement des dites jupe et radiateur. 3. Ampoule à diode électroluminescente selon la revendication 1 ou 2 caractérisée en ce que la jupe comprend à ses deux extrémités des moyens 15 11, 12 de positionnement sur les extrémités du radiateur. 4. Ampoule à diode électroluminescente selon la revendication 3 caractérisée en ce que les moyens de positionnement comprennent des languettes coopérant avec empreintes. 5. Ampoule à diode électroluminescente selon la revendication 4 20 caractérisée en ce que, par construction la languette s'appuie élastiquement sur l'empreinte. 6. Ampoule à diode électroluminescente selon la revendication 1 caractérisée en ce que les lumières de la jupe sont réparties en deux groupes l'un 10A se localisant près d'une extrémité de la jupe et l'autre 25 10B près de l'autre extrémité en sorte de créer une circulation d'air 7. Ampoule à diode électroluminescente selon la revendication 1 caractérisée en ce que le radiateur 5 présente des ailettes présentant des encoches 14 pour une circulation transversale. 8. Ampoule à diode électroluminescente selon la revendication 7 caractérisée en ce que les encoches sont agencées selon deux plans parallèle à la petite base et l'un des plans coïncide avec un jeu de lumière. 9. Ampoule à diode électroluminescente selon la revendication 1 caractérisée en ce que la face externe du support tubulaire présente des moyens 17 de centrage maintenant la dite face externe écartée de la face interne d'un logement du radiateur pour définir une chambre 16 annulaire isolante. 1O.Ampoule à diode électroluminescente selon la revendication 9 caractérisé en ce les moyens de centrage sont des plots et/ou des nervures 17 avec des surfaces de contact réduites.15