BR112014009343B1 - Dispositivo de iluminação - Google Patents

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Abstract

dispositivo de iluminação de acordo com a presente invenção, é provido um dispositivo de iluminação (2). o dispositivo de iluminação compreende uma fonte de luz (210) tendo uma direção principal de emissão para frente (20), e um envelope (220) no qual a fonte de luz é disposta. o envelope compreende uma parte superior (225) tendo propriedades de espalhamento e sendo disposta para refletir uma parte da luz proveniente da fonte de luz lateralmente e para trás em relação à direção principal de emissão para frente e transmitir uma parte da luz proveniente da fonte de luz. a presente invenção é vantajosa pelo fato de que a distribuição de intensidade de luz é mais uniforme, uma vez que a intensidade de luz para trás e lateral é aumentada enquanto ainda admite luz na direção principal de emissão para frente.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO
[001] A presente invenção se refere, de modo geral, ao campo de dispositivos de iluminação tendo meios de reflexão de luz lateralmente e para trás, ou seja, uma distribuição aprimorada de intensidade de luz é obtida.
HISTÓRICO DA INVENÇÃO
[002] Em dispositivos de iluminação convencionais baseado em LED, a fonte de luz provê uma luz direcionada com uma maior intensidade de luz para frente do que lateralmente e para trás, como a base, na qual a fonte de luz é montada, bloqueia parte da luz emitida pela fonte de luz. Para obter uma distribuição de intensidade de luz mais omnidirecional, e dessa forma se assemelha mais a uma lâmpada incandescente tradicional, é desejável aumentar a intensidade de luz lateralmente e para trás.
[003] O documento CN101275731 revela um dispositivo de iluminação baseado em LED tendo um refletor disposto na parte superior de um envelope que envolve um LED. O refletor reflete parte da luz proveniente do LED lateralmente e para trás para aumentar a intensidade de luz na parte de trás do dispositivo de iluminação. Um problema com esses dispositivos de iluminação é que o refletor provê uma área escura visível na parte superior do envelope, uma vez que parte da luz emitida proveniente do LED na direção principal de emissão para frente é bloqueada pelo refletor.
[004] O documento US2008308825 revela um dispositivo emissor de luz com um encapsulante com recursos de dispersão para personalizar o padrão de emissão espacial e a uniformidade da temperatura de cor do perfil de saída. O encapsulante é formado com materiais com propriedades de dispersão da luz. A concentração desses dispersores de luz varia espacialmente dentro do encapsulante e/ou na superfície do encapsulante.
[005] O documento JP2010073438(A) divulga uma lâmpada que i.a. inclui: dispositivos emissores de luz sólidos como fonte de luz e uma lâmpada em forma de domo acoplada a um dissipador de calor ou um suporte, de modo a cobrir os dispositivos emissores de luz sólidos. Na superfície interna inteira ou parcial da lâmpada, é formada uma camada translúcida, que transmite parte da luz emitida pelos dispositivos emissores de luz sólidos através da mesma e reflete parte da luz emitida pelos dispositivos emissores de luz sólidos.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[006] É um objetivo da presente invenção solucionar estes problemas e prover um dispositivo de iluminação com uma distribuição de intensidade de luz mais uniforme. Em particular, é um objetivo da presente invenção prover um dispositivo de iluminação com uma área escura reduzida na parte superior do envelope.
[007] Estes e outros objetivos da presente invenção são alcançados por um dispositivo de iluminação conforme definido na reivindicação independente. As realizações da invenção são definidas nas reivindicações dependentes.
[008] De acordo com um aspecto da presente invenção, é provido um dispositivo de iluminação. O dispositivo de iluminação compreende uma fonte de luz tendo uma direção principal de emissão para frente, e um envelope no qual a fonte de luz é disposta. O envelope compreende uma parte superior tendo propriedades de espalhamento e sendo disposta para refletir uma parte da luz proveniente da fonte de luz lateralmente e para trás em relação à direção principal de emissão para frente e transmitir uma parte da luz proveniente da fonte de luz.
[009] Com a presente invenção, a intensidade de luz do dispositivo de iluminação é aumentada nas direções lateral e para trás, uma vez que a parte superior tendo propriedades de espalhamento reflete (ou redireciona) parte da luz proveniente da fonte de luz nestas direções. Além disso, a parte superior também transmite parte da luz proveniente da fonte de luz para fora do envelope, de modo que a parte superior (assim como a parte restante do envelope) possa parecer luminosa.
[010] A presente invenção é vantajosa pelo fato de que a distribuição de intensidade de luz é mais uniforme, uma vez que a intensidade de luz para trás e lateral é aumentada enquanto ainda admite luz na direção principal de emissão para frente. Além disso, como a parte superior transmite parte da luz em vez de bloquear toda a luz, a área escura visível, conforme obtida na técnica anterior, é reduzida e preferencialmente removida. Em particular para dispositivos de iluminação baseados em LED, a fonte de luz de LED provê uma luz direcionada com uma maior intensidade de luz para frente (ou seja, ao longo da direção principal de emissão para frente) do que lateralmente e para trás (ou seja, ao longo de uma direção lateral ou de uma direção para trás em relação à direção principal de emissão para frente), o que pode ser assim compensado pelo espalhamento de uma parte da luz proveniente do LED lateralmente e para trás. Com a presente invenção, a distribuição de luz (que é mais omnidirecional), bem como o aspecto (com uma área escura visível reduzida), do dispositivo de iluminação se assemelha mais a de uma lâmpada incandescente.
[011] Além disso, a presente invenção é vantajosa pelo fato de que a parte superior redireciona parte da luz por meio de espalhamento, por meio do que a reflexão difusa e a transmitância da luz são obtidas, e bordas agudas visíveis na transição entre a parte superior e a parte lateral do envelope, bem como nas vizinhanças iluminadas, são reduzidas. O espalhamento na parte superior da luz incidente pode difundir a luz na direção de emissão para frente, uma vez que a luz sendo transmitida através da parte superior também pode ser levemente redirecionada (porém para frente) devido ao espalhamento. Portanto, a reflexão difusa da luz lateralmente e para trás e a transmissão difusa de luz obtida pelo espalhamento na parte superior torna a distribuição de intensidade de luz mais suave tanto no campo próximo como no campo distante. Outra vantagem da presente invenção é que as propriedades de espalhamento (e a parte superior) podem ser integradas no envelope, facilitando assim a montagem do dispositivo de iluminação durante a fabricação, uma vez que menos componentes são necessários em comparação ao caso em que um refletor separado é utilizado, assim como nas técnicas da técnica anterior.
[012] Na presente revelação, o termo “parte superior do envelope” pode se referir a uma parte do envelope contra a qual incide a luz emitida substancialmente na direção principal de emissão para frente a partir da fonte de luz. Preferencialmente, a parte superior pode ser a parte do envelope disposta na frente da fonte de luz, ou seja, em um local ao longo da direção principal de emissão para frente da fonte de luz. Ainda, o termo “direção principal de emissão para frente” significa uma direção sendo paralela ao eixo óptico principal da fonte de luz e apontando para longe da fonte de luz. Por exemplo, para um LED convencional, a direção principal de emissão para frente pode ser a direção de emissão na qual a intensidade de luz do LED atinge seu pico. Será apreciado que a fonte de luz pode compreender várias sub-fontes de luz, por exemplo, vários LEDs, com eixos ópticos não paralelos, em que a direção principal de emissão para frente pode ser uma direção paralela ao eixo óptico do grupo de sub-fontes de luz juntas e apontando para longe do grupo de sub-fontes de luz.
[013] De acordo com uma realização da presente invenção, o envelope pode ser adaptado de modo que o espalhamento de luz seja maior na parte superior do que em uma parte lateral do envelope. Assim, um maior grau de espalhamento pode ocorrer na parte superior do que na parte lateral do envelope. A presente realização é vantajosa pelo fato de que a parte superior do envelope transmite um percentual menor, e reflete (para trás e lateralmente) um percentual maior, de luz incidente (proveniente da fonte de luz) do que a parte lateral. Assim, a intensidade de luz é aumentada lateralmente e para trás, parcialmente porque a parte superior reflete mais luz proveniente da fonte de luz emitida na direção principal de emissão para frente para trás e lateralmente e parcialmente porque a parte lateral transmite mais luz incidente (tanto a luz emitida pela fonte de luz como a luz refletida pela parte superior) nas direções lateral e para trás (em relação à direção principal de emissão para frente).
[014] Será apreciado que a parte lateral pode ser uma parte do envelope contra a qual incide a emissão de luz em direções substancialmente lateral e para trás (em relação à direção principal de emissão para frente) a partir da fonte de luz. A parte lateral também pode ser denominada uma parede lateral do envelope.
[015] De acordo com uma realização da presente invenção, a parte superior pode ter uma transmitância de pelo menos 10%, preferencialmente pelo menos 25%, e ainda mais preferencialmente pelo menos 50%. Portanto, a parte superior pode ser adaptada para transmitir pelo menos 10%, e preferencialmente pelo menos 25%, da luz incidente na parte superior. A presente realização é vantajosa pelo fato de que a transmitância através da parte superior reduz suficientemente a visibilidade de qualquer área escura na parte superior do envelope, o que confere ao envelope um aspecto de ser mais uniformemente luminoso e o que torna a distribuição de intensidade de luz mais uniforme. Além disso, a parte superior pode ser adaptada para refletir uma parte principal do restante da luz incidente na parte superior para trás e lateralmente (ou seja, refletir a luz não transmitida para fora do envelope), de modo que até 90%, 75% ou 50% da luz, respectivamente (parte da luz pode ser absorvida na parte superior), o que é vantajoso pelo fato de que a distribuição de intensidade de luz é mais uniforme e o dispositivo de iluminação se assemelha mais a uma lâmpada incandescente.
[016] De acordo com uma realização da presente invenção, as propriedades de espalhamento (ou comprimento, magnitude ou nível do espalhamento) da parte superior podem gradualmente diminuir em direção à parte lateral do envelope, o que é vantajoso pelo fato de que a transição entre a parte superior e a parte lateral é mais suave (ou menos aguda). Portanto, com a presente realização, o aspecto das bordas visíveis na transição entre as partes superior e lateral no envelope é evitado e a distribuição de intensidade de luz no campo próximo é mais suave.
[017] De acordo com a presente invenção, a parte superior pode compreender partículas de espalhamento. As partículas de espalhamento conferem à parte superior suas propriedades de espalhamento e são adaptadas para espalhar a luz incidente sobre a parte superior. Opcionalmente, também a parte lateral (ou a parte restante) do envelope pode compreender partículas de espalhamento, o que pode ser vantajoso pelo fato de que a luz proveniente da fonte de luz emitida nas direções lateral e para trás é difundida, o que reduz o brilho da luz proveniente da fonte de luz.
[018] Em um exemplo, a concentração das partículas de espalhamento pode ser maior na parte superior do envelope do que na parte lateral do envelope. Portanto, a distribuição de intensidade de luz do dispositivo de iluminação pode ser ajustada variando-se a concentração de partículas de espalhamento através do envelope. A maior concentração de partículas de espalhamento na parte superior provê uma maior reflexão de luz para as direções lateral e para trás.
[019] Em realizações, partículas de espalhamento podem ser dispostas em uma superfície interna do envelope, por meio do que a reflexão de luz para trás e lateralmente é obtida por espalhamento de superfície na parte superior. Por exemplo, a superfície interna da parte superior pode ser revestida com partículas de espalhamento. Opcionalmente, as partículas de espalhamento também podem ser dispostas na superfície interna das partes laterais do envelope. De acordo com uma realização, as partículas de espalhamento podem ser dispostas em uma camada de espalhamento em uma superfície interna do envelope, por meio do que a distribuição de intensidade de luz do dispositivo de iluminação pode ser ajustada variando-se as propriedades de espalhamento da camada de espalhamento através do envelope. Por exemplo, a camada de espalhamento pode ser provida de um padrão de aberturas (ou orifícios), em que partes do envelope onde menos espalhamento é desejado podem ser providas de mais aberturas e/ou aberturas maiores na camada de espalhamento (ou em nenhuma camada de espalhamento) e partes do envelope onde mais espalhamento é desejado (por exemplo, na parte superior) podem ser providas de aberturas menores e/ou menos aberturas na camada de espalhamento. Em uma realização, a distribuição de intensidade de luz do dispositivo de iluminação pode ser ajustada variando-se a espessura da camada de espalhamento através do envelope. A camada de espalhamento pode ser então mais espessa na parte superior do que na parte lateral do envelope.
[020] De acordo com a invenção, as partículas de espalhamento podem ser embutidas no envelope, por meio do que a reflexão de luz para trás e lateralmente é obtida por espalhamento de volume na parte superior. Por exemplo, o envelope pode ser feito de um material que transmite luz, no qual as partículas de espalhamento estão embutidas, em que a concentração local das partículas de espalhamento no envelope e a espessura local do envelope são adaptadas de modo a formar a parte superior de redirecionamento.
[021] A concentração das partículas de espalhamento no envelope é uniforme (ou homogênea), em que a espessura do envelope pode ser variada para ajustar a distribuição de intensidade de luz do dispositivo de iluminação e para formar a parte superior de redirecionamento do envelope. A presente realização é vantajosa pelo fato de que o envelope pode ser feito em uma peça única de material, que pode ser, por exemplo, um material transparente (por exemplo, vidro ou plástico) com partículas de espalhamento uniformemente espalhadas e embutidas nele.
[022] De acordo com a presente invenção, a parte superior do envelope é mais espessa que uma parte lateral do envelope. Por exemplo, se a concentração das partículas de espalhamento for uniforme no envelope, a parte superior pode ser preferencialmente mais espessa que a parte lateral em prover maior (ou mais) espalhamento na parte superior do que na parte lateral. De acordo com outro exemplo, a parte superior pode ser tanto mais espessa como ter uma maior concentração de partículas de espalhamento que a parte lateral, por meio do que a intensidade de luz nas direções lateral e para trás é aumentada ainda mais.
[023] De acordo com outra realização da presente invenção, a parte superior pode ser adaptada para refletir uma parte da luz proveniente da fonte de luz (lateralmente e para trás) por meio de reflexão interna total (TIR), reduzindo assim a necessidade de partículas de espalhamento uma vez que as propriedades de espalhamento da parte superior são providas por meio de TIR. Em uma realização, a parte superior pode compreender elementos em formato de prisma para prover a TIR. Os elementos em formato de prisma podem, por exemplo, ser obtidos por ranhuras e elevações com formato de prisma na parte superior do envelope, onde os ranhuras e elevações podem ser dispostos, por exemplo, circunferencialmente, hexagonalmente ou radialmente (ou dispostos de qualquer outra forma apropriada).
[024] De acordo com outra realização da presente invenção, o dispositivo de iluminação pode ser do tipo de tubo ou do tipo de bulbo. Assim, o envelope pode ter formato de tubo (ou formato de tubo com uma abertura longitudinal na qual as fontes de luz e qualquer base na qual as fontes de luz são montadas, podem ser dispostas) ou formato de bulbo, respectivamente. Nas presentes realizações, a parte superior pode ser a parte do envelope com formato de bulbo ou de tubo disposto na frente da fonte de luz (ou seja, na direção principal para frente).
[025] Em uma realização, a fonte de luz pode ser uma fonte de luz em estado sólido, por exemplo, um LED. Essas fontes de luz podem prover uma luz direcionada com uma maior intensidade de luz para frente do que lateralmente e para trás, o que pode ser então compensado pelo espalhamento de uma parte da luz a partir da fonte de luz em estado sólido lateralmente e para trás por meio da parte superior do envelope.
[026] É observado que a invenção se refere a todas as possíveis combinações de características mencionadas nas reivindicações. Outros objetivos, características e vantagens da presente invenção ficarão evidentes ao se estudar a seguinte revelação detalhada, os desenhos e as reivindicações anexas. Os técnicos no assunto observarão que diferentes características da presente invenção podem ser combinadas para criar realizações de não aquelas descritas a seguir.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[027] Estes e outros aspectos da presente invenção serão agora descritos mais detalhadamente com referência aos desenhos anexos que mostram realizações da invenção.
[028] A Figura 1A é uma vista lateral de um dispositivo de iluminação de acordo com a técnica anterior.
[029] A Figura 1B é uma vista superior do dispositivo de iluminação mostrado na Figura 1A.
[030] A Figura 2A mostra um dispositivo de iluminação de acordo com uma realização da presente invenção.
[031] A Figura 2B mostra um dispositivo de iluminação de acordo com outra realização da presente invenção.
[032] As Figuras 3A a 3E mostram a distribuição de intensidade de luz de dispositivos de iluminação de acordo com diferentes realizações da presente invenção.
[033] As Figuras 4A e 4B mostram a distribuição de intensidade de luz de dispositivos de iluminação de acordo com diferentes realizações da presente invenção.
[034] As Figuras 5A e 5B mostram a distribuição de intensidade de luz de dispositivos de iluminação de acordo com diferentes realizações da presente invenção.
[035] A Figura 6 mostra um dispositivo de iluminação de acordo com ainda outra realização da presente invenção.
[036] A Figura 7A mostra um dispositivo de iluminação de acordo com ainda outra realização da presente invenção.
[037] A Figura 7B é uma vista ampliada de uma seção transversal do dispositivo de iluminação mostrado na Figura 7A.
[038] A Figura 8A mostra um dispositivo de iluminação do tipo de tubo de acordo com uma realização da presente invenção.
[039] A Figura 8B mostra uma seção transversal tomada ao longo da linha A-A do dispositivo de iluminação mostrado na Figura 8A.
[040] A Figura 8C mostra a distribuição de intensidade de luz de um dispositivo de iluminação de tubo de neon de acordo com a técnica anterior.
[041] A Figura 8D mostra a distribuição de intensidade de luz de um dispositivo de iluminação de tubo de LED de acordo com a técnica anterior.
[042] A Figura 8D mostra a distribuição de intensidade de luz do dispositivo de iluminação mostrado na Figura 8A.
[043] A Figura 9 mostra um dispositivo de iluminação de acordo com uma realização da presente invenção.
[044] Todas as figuras são esquemáticas, não necessariamente em escala, e geralmente mostram somente partes que são necessárias para esclarecer a invenção, em que outras partes podem ser omitidas ou simplesmente sugerida.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[045] Com referência às Figuras 1A e 1B, será descrito um dispositivo de iluminação de acordo com a técnica anterior.
[046] A Figura 1A mostra uma vista lateral de um dispositivo de iluminação 1 compreendendo uma fonte de luz 110 (incluindo vários LEDs) disposta em uma base horizontal 145 e envolvida por um envelope em formato de lâmpada 120. A fonte de luz 110 tem uma direção principal de emissão para frente 10 paralela ao eixo óptico 100 do dispositivo de iluminação 1 e apontando para longe da fonte de luz 110. Na parte superior do envelope 120, um refletor 125 é disposto para refletir a luz proveniente da fonte de luz 110 lateralmente e para trás a fim de compensar a sombra gerada pela base 145 sobre a luz proveniente da fonte de luz 110 lateralmente e para trás. O refletor 125, no entanto, provê uma área escura 126 na parte superior do envelope 120, conforme ilustrado na Figura 1B mostrando o dispositivo de iluminação 1 pela parte de cima, cuja área escura 126 é um resultado do refletor 125 que reflete quase 100% da luz proveniente da fonte de luz 110. A área escura 126 prejudica a semelhança do dispositivo de iluminação 1 com uma lâmpada incandescente tradicional, bem como a distribuição de intensidade de luz no campo próximo do dispositivo de iluminação 1, conforme a luz é bloqueada na direção principal de emissão para frente.
[047] Com referência às Figuras 2A e 2B, será descrito um dispositivo de iluminação de acordo com realizações da presente invenção.
[048] A Figura 2A mostra uma seção transversal de um dispositivo de iluminação 2 compreendendo uma fonte de luz 210 incluindo vários LEDs 215 dispostos em uma placa de base 245 e envolvida por um envelope 220 preferencialmente com formato de lâmpada. Os LEDs 215 têm uma direção principal de emissão para frente 20 substancialmente paralela ao eixo óptico 200 do dispositivo de iluminação 2 e apontando para longe dos LEDs 215. O dispositivo de iluminação 2 podem opcionalmente compreender uma base de rosca 250 para encaixe do dispositivo de iluminação 2 em um encaixe de lâmpada, e um dissipador de calor 240 para resfriar a fonte de luz 210 e os componentes eletrônicos (não mostrados) utilizados para acionar a fonte de luz 210.
[049] O envelope 220 compreende uma parte superior 225 disposta na frente da fonte de luz 210, de tal modo que a luz emitida a partir da fonte de luz 210 substancialmente na direção principal de emissão para frente 20 incida sobre a parte superior 225. O envelope 220 compreende ainda uma parte lateral (ou parede lateral) 227 disposta de tal modo que a luz emitida a partir da fonte de luz 210 substancialmente na lateral direção incida sobre a parte lateral 227. A parte superior 225 tem propriedades de espalhamento para refletir uma parte da luz incidente lateralmente e para trás (conforme ilustrado pelas setas 25), e transmitir uma parte da luz incidente fora do envelope 220. A reflexão de luz lateralmente e para trás aumenta a intensidade de luz do dispositivo de iluminação 2 nas direções lateral e para trás, ao passo que a transmissão de luz através da parte superior 225 ainda provê emissão de luz a partir do dispositivo de iluminação 2 para frente, o que reduz a área escura obtida na técnica anterior (ilustrada na Figura 1B). Preferencialmente, a parte superior 225 pode ser adaptada de modo que pelo menos 10%, ou ainda mais preferencialmente, pelo menos 25% da luz incidente sobre a parte superior seja transmitida através da parte superior 225. Uma transmitância de 10% pode ser suficiente para reduzir significativamente a visibilidade de qualquer área escura no envelope 220, e uma transmitância de 25% pode dar a aparência de uma lâmpada totalmente acesa. Ainda, a parte lateral 227 pode ser adaptada para ter uma maior transmitância que a parte superior 225. Por exemplo, a parte lateral 227 pode ser adaptada para transmitir até 80%, 90% ou mesmo quase que 100% de luz incidente. Opcionalmente, o nível de espalhamento na parte superior 225 pode gradualmente diminuir em direção à parte lateral 227, de maneira a prover uma transição suave entre a parte superior 225 e a parte lateral 227.
[050] A razão entre a luz transmitida e a luz refletida para trás luz depende da quantidade de espalhamento na parte superior 225 e da área da parte superior 225. Para obter uma intensidade de luz similar nas direções lateral e para trás como na técnica anterior utilizando um refletor que reflete quase 100% da luz, a área da parte superior 225 pode ser maior que a área do dito refletor. Por exemplo, a parte superior 225 pode cobrir aproximadamente 25-50%, por exemplo, 40%, da área total do envelope. Outro parâmetro de projeto do dispositivo de iluminação é a razão entre o diâmetro da parte superior 225 (ou o diâmetro máximo do envelope) e o dissipador de calor 240. Quanto menor for o dissipador de calor diâmetro em comparação ao diâmetro máximo do envelope, mais luz é deixada passar pelo dissipador de calor nas direções lateral e para trás e menos espalhamento na parte superior é necessário para obter uma distribuição de intensidade de luz mais uniforme. Portanto, as propriedades de espalhamento da parte superior 225 podem ser adaptadas para projetar o envelope e o tamanho do dissipador de calor para prover uma distribuição de intensidade de luz mais uniforme. Ainda outro parâmetro de projeto é a refletividade do dissipador de calor. Se a refletividade for baixa, mais luz pode ser preferencialmente refletida pela parte superior 225 para aumentar a quantidade de luz incidente sobre a parte lateral 227 e, portanto, refletida lateralmente e para trás. Se a refletividade for muito alta, menos luz precisa ser refletida pela parte superior 225. Por exemplo, o projeto do envelope (e a parte superior) e do dissipador de calor pode ser adaptado de modo que a parte superior transmita aproximadamente 25% a 50% da luz proveniente da fonte de luz e o restante da luz (exceto para perda de absorção de luz) pode ser emitida da parte lateral.
[051] Nas presentes realizações, as propriedades de espalhamento são obtidas por partículas de espalhamento embutidas no envelope 220, as quais podem ser denominadas espalhamento de volume. As partículas de espalhamento podem, por exemplo, ser partículas de dióxido de titânio (TiO2), que podem ser embutidas em um material transparente (por exemplo, vidro, plástico ou silicone) formando o envelope 220. Preferencialmente, também a parte lateral 227 pode ser propriedades de espalhamento para reduzir a luz brilhante proveniente da fonte de luz 210. A distribuição de intensidade de luz do dispositivo de iluminação 2 pode ser ajustada variando-se espacialmente as propriedades de espalhamento através do envelope 220, de modo que mais espalhamento seja obtido na parte superior 225 do que na parte lateral 227. Nas presentes realizações, esse ajuste pode ser obtido variando-se (espacialmente) a espessura (da parede) do envelope 220, de modo que as partes onde mais espalhamento é desejado sejam mais espessas que as partes onde menos espalhamento é desejado. Para uma determinada concentração de partículas de espalhamento, a parede mais espessa do envelope inclui mais partículas de espalhamento por unidade de área que uma parede de envelope mais fina. O ajuste também pode (como uma alternativa ou complemento) ser obtido variando-se (espacialmente) a concentração de partículas de espalhamento no envelope, de modo que partes onde mais espalhamento é desejado tenham uma maior concentração de partículas de espalhamento que as partes onde menos espalhamento é desejado. Para uma determinada espessura de envelope, uma parte com maior concentração de partículas de espalhamento inclui mais partículas de espalhamento por unidade de área que uma parte co menos concentração. Por exemplo, a parte superior 225 pode ser mais espessa e/ou ter uma maior concentração de partículas de espalhamento do que a parte lateral 227. Além disso, em realizações que utilizam partículas de espalhamento, as propriedades de espalhamento podem depender do tamanho das partículas e da relação entre o tamanho das partículas e o comprimento de onda da luz proveniente da fonte de luz 210.
[052] Ainda, o formato (em particular a superfície interna) da parte superior 225 pode ser adaptado para influenciar o ângulo do feixe da luz refletida lateralmente e para trás luz. Os dispositivos de iluminação 2 ilustrados nas Figuras 2A e 2B podem ser idênticos, exceto pelo formato das partes superiores 225, 235. Em ambas as realizações, as partes superiores 225, 235 do envelope 220 são mais espessas que a parte lateral 227, de modo a obter mais espalhamento nas partes superiores 225, 235 do que nas partes laterais 227. Na realização mostrada na Figura 2A, a parte superior 225 possui uma espessura (substancialmente) uniforme, que pode ser vantajosa de um ponto de vista de produção, uma vez que um formato menos complexo precisa ser fabricado. Na realização mostrada na Figura 2B, a parte superior 235 possui um formato de cone (ou cônico) que se estende desde a parte superior do envelope em direção à fonte de luz 210, cujo formato pode ser vantajoso para se obter maior intensidade de luz lateralmente e para trás. Em particular, a intensidade de luz é maior nas direções laterais, o que é vantajoso pelo fato de que uma maior eficiência óptica é obtida, uma vez que menos luz é refletida contra, ou absorvida pela placa de base.
[053] Com referência às Figuras 3A a 3E, será descrita uma distribuição de intensidade de luz calculada de um dispositivo de iluminação projetado conforme descrito com referência à Figura 2A. Nas Figuras 3A a 3E, o eixo óptico é denotado com o sinal de referência 300 e a direção principal de emissão para frente é substancialmente paralela ao eixo óptico e aponta para cima nas figuras. Nos cálculos, a concentração de partículas de espalhamento (neste case, partículas de TiO2) foi variada de 0,03% até 0,15% no envelope 220. A Figura 3A mostra a distribuição de intensidade de luz 301 conforme obtida com uma concentração de partículas de espalhamento de 0,03%. A Figura 3B mostra a distribuição de intensidade de luz 302 conforme obtida com uma concentração de partículas de espalhamento de 0,06%. A Figura 3C mostra a distribuição de intensidade de luz 303 conforme obtida com uma concentração de partículas de espalhamento de 0,09%. A Figura 3D mostra a distribuição de intensidade de luz 304 conforme obtida com uma concentração de partículas de espalhamento de 0,12%, e a Figura 3E mostra a distribuição de intensidade de luz 305 conforme obtida com uma concentração de partículas de espalhamento de 0,15%. Como pode ser visto nas Figuras 3A a 3E, a intensidade de luz nas direções lateral e para trás aumenta com uma maior concentração de partículas de espalhamento, ao passo que a intensidade de luz na direção principal de emissão para frente diminuiu discretamente.
[054] Com referência às Figuras 4A e 4B, será descrita uma distribuição de intensidade de luz medida de um dispositivo de iluminação projetado conforme descrito com referência à Figura 2A, porém com uma espessura uniforme do envelope (ou seja, as partes superior e lateral tendo a mesma espessura). Nas Figuras 4A e 4B, o eixo óptico é denotado com o sinal de referência 400 e a direção principal de emissão para frente é substancialmente paralela ao eixo óptico e aponta para cima nas figuras. A Figura 4A mostra a distribuição de intensidade de luz 401 conforme obtida com uma concentração de partículas de TiO2 de espalhamento de 0,015% no envelope e a Figura 4B mostra a distribuição de intensidade de luz 402 conforme obtida com uma concentração de partículas de TiO2 de espalhamento de 0,12% no envelope. Como pode ser visto nas Figuras 4A e 4B, a intensidade de luz nas direções lateral e para trás (em relação à direção principal de emissão para frente) é discretamente maior para o dispositivo de iluminação tendo maior concentração de partículas de espalhamento.
[055] Com referência às Figuras 5A e 5B, será descrita uma distribuição de intensidade de luz medida de um dispositivo de iluminação projetado conforme descrito com referência à Figura 2A (ou seja, sendo a parte superior mais espessa que a parte lateral). Nas Figuras 5A e 5B, o eixo óptico é denotado com o sinal de referência 500 e a direção principal de emissão para frente é paralela ao eixo óptico e aponta para cima nas figuras. A Figura 5A mostra a distribuição de intensidade de luz 501 conforme obtida com uma concentração de partículas de TiO2 de espalhamento de 0,015% na parte superior e a Figura 5B mostra a distribuição de intensidade de luz 502 conforme obtida com uma concentração de partículas de TiO2 de espalhamento de 0,12% na parte superior. Como pode ser visto nas Figuras 5A e 5B, a intensidade de luz nas direções lateral e para trás (em relação à direção principal de emissão para frente) é significativamente maior para o dispositivo de iluminação tendo maior concentração de partículas de espalhamento. Ainda, a comparação da distribuição de intensidade de luz ilustrada na Figura 4B com a distribuição de intensidade de luz ilustrada na Figura 5B mostra que a intensidade de luz nas direções lateral e para trás (em relação à direção principal de emissão para frente) é significativamente maior caso a parte superior seja mais espessa e tenha uma maior concentração de partículas de espalhamento do que a parte lateral.
[056] Com referência à Figura 6, será descrito um dispositivo de iluminação de acordo com outra realização da presente invenção. A estrutura básica e o princípio de operação do dispositivo de iluminação descrito com referência à Figura 6 pode ser idêntica à estrutura básica e ao princípio de operação do dispositivo de iluminação descrito com referência à Figura 2A, exceto pelo fato de que as propriedades de espalhamento são obtidas por espalhamento de superfície, o que será descrito a seguir.
[057] A Figura 6 mostra um dispositivo de iluminação 6 compreendendo uma fonte de luz 610 incluindo vários LEDs 615 envolvidos por um envelope 620 tendo uma parte superior 625 e partes laterais 627. Na presente realização, as partículas de espalhamento (por exemplo, partículas de TiO2) são providas em uma camada 621 na superfície interna do envelope 620, de modo que as propriedades de espalhamento da parte superior 625 sejam obtidas por espalhamento de superfície. A camada de espalhamento 621 compreende um padrão de pontos com partículas de espalhamento. No entanto, a camada de espalhamento 621 pode ter qualquer padrão adequado compreendendo campos de espalhamento e campos de não- espalhamento. As propriedades de espalhamento da camada de espalhamento podem ser ajustadas variando-se a densidade (ou a área) e/ou a espessura dos campos de espalhamento no padrão. No presente exemplo, a parte lateral 627 do envelope 620 não é provida de qualquer camada de espalhamento, por meio do que o espalhamento é maior na parte superior 625 do que na parte lateral 627. Entretanto, a camada de espalhamento 621 pode alternativamente se estender para baixo nas partes laterais 627, em que a espessura e/ou densidade da camada de espalhamento pode ser menor na parte lateral 627 do que na parte superior 625 para obter-se um menor espalhamento. De acordo com outro exemplo, a camada de espalhamento (sem qualquer padrão) pode ser aplicada sobre a parte superior e a parte lateral, em que a camada de espalhamento pode ser mais espessa na parte superior do que na parte lateral. Por exemplo, com referência à Figura 6, a parte superior 625 padronizada pode, em vez de ser padronizada, ter uma camada de espalhamento uniforme aplicada no lado interno (e/ou externo), e a parte lateral 627 também pode ter uma camada de espalhamento (uniforme) aplicada no lado interno (e/ou externo), em que a camada de espalhamento na parte lateral 627 é mais fina que a camada de espalhamento na parte superior 625.
[058] Em uma realização, o dispositivo de iluminação 6 pode compreender uma parte óptica adicional 660 tendo uma parte superior 665 adaptada para refletir parte da luz proveniente da fonte de luz 610 nas direções lateral e para trás (em relação à direção principal de emissão para frente). A parte superior 665 da parte óptica 660 pode assim prover um efeito similar à parte superior 625 do envelope 620, e prover redirecionamento adicional da luz nas direções lateral e para trás. A parte superior 665 da parte óptica adicional 660 pode ter propriedades de espalhamento, o que pode ser provido por, por exemplo, espalhamento de volume ou espalhamento de superfície conforme descrito acima, ou por reflexão interna total (que será descrita adiante). Por exemplo, a parte óptica 660 pode ter formato de domo. Será apreciado que a presente realização pode ser combinada com qualquer uma das outras realizações descritas. Opcionalmente, o dispositivo de iluminação 6 (ou quaisquer dos dispositivos de iluminação previamente descritos) pode compreender um filtro, por exemplo, disposto na parte óptica adicional 660, para ajustar a cor do dispositivo de iluminação 6, por exemplo, por meio de substância fosforescente.
[059] Com referência às Figuras 7A e 7B, será descrito um dispositivo de iluminação de acordo com outra realização da presente invenção. A estrutura básica e o princípio de operação do dispositivo de iluminação descrito com referência às Figuras 7A e 7B pode ser idêntico à estrutura básica e ao princípio de operação do dispositivo de iluminação descrito com referência à Figura 2A, exceto pelo fato de que as propriedades de espalhamento são obtidas por reflexão interna total (TIR), que será descrita a seguir.
[060] A Figura 7A mostra um dispositivo de iluminação 7 compreendendo uma fonte de luz 710 incluindo vários LEDs 715 envolvidos por um envelope 720 tendo uma parte superior 725 e uma parte lateral 727. Na presente realização, a parte superior 725 é provida de elementos em formato de prisma 729 (também ilustrados na Figura 7B mostrando uma vista ampliada da parte superior 725), de modo que as propriedades de espalhamento da parte superior 725 sejam obtidas por TIR. Como um exemplo, um feixe de luz A proveniente da fonte de luz 710 incidente na parte superior 725 atinge os elementos em formato de prisma 729 com um ângulo que faz com que o feixe de luz A seja refletido pelo limite entre o envelope e o ar em volta, de modo que o feixe A seja refletido nas direções lateral e para baixo. Outro feixe de luz B proveniente da fonte de luz 710 atinge os elementos em formato de prisma 729 com um ângulo que faz com que o feixe de luz B seja transmitido (em vez de refletido) através da parte superior 725. Os elementos em formato de prisma 729 podem ser dispostos em qualquer padrão apropriado, por exemplo, padrão anular (circunferencial), hexagonal ou radial. Opcionalmente, o envelope 720 pode compreender uma tampa externa (preferencialmente transparente) 728 que protege os elementos em formato de prisma 729 contra danos.
[061] Com referência às Figuras 8A e 8B, será descrito um dispositivo de iluminação de acordo com outra realização da presente invenção. A estrutura básica e o princípio de operação do dispositivo de iluminação descrito com referência às Figuras 8A e 8B podem idênticos à estrutura básica e ao princípio de operação do dispositivo de iluminação descrito com referência à Figura 2A, exceto pelo fato de que o dispositivo de iluminação é do tipo de tubo.
[062] As Figuras 8A e 8B mostram um dispositivo de iluminação do tipo de tubo 8 compreendendo um envelope com formato de tubo 820 que envolve uma fonte de luz 810 incluindo vários LEDs tendo uma direção principal de emissão para frente 80 ao longo um eixo óptico 800 (conforme ilustrado na Figura 8B que mostra uma seção transversal tomada ao longo da linha A - A na Figura 8A). Preferencialmente, um dissipador de calor 840 é disposto adjacente à fonte de luz 810 e um refletor 870 é disposto para cobrir o dissipador de calor 840 e refletir a luz proveniente da fonte de luz 810 fora do envelope 820. Ainda, o envelope 820 compreende uma parte superior 825 tendo propriedades de espalhamento e disposta para refletir uma parte da luz proveniente da fonte de luz 810 lateralmente e para trás. As propriedades de espalhamento podem, por exemplo, ser obtidas por espalhamento de volume, espalhamento de superfície, TIR, conforme descrito acima, ou por qualquer combinação destes. Preferencialmente, o envelope 820 pode ser adaptado de modo que mais espalhamento seja obtido na parte superior 825 do que na parte lateral 827.
[063] Com referência às Figuras 8C a 8E, será descrita a distribuição de intensidade de luz dos dispositivos de iluminação do tipo de tubo da técnica anterior e do dispositivo de iluminação 8 de acordo com a presente realização. Nas Figuras 8C a 8E, os eixos ópticos do dispositivo de iluminação são denotados com o sinal de referência 800, e a direção principal de emissão para frente é substancialmente paralela ao eixo óptico e aponta para cima nas figuras. A Figura 8C mostra a distribuição de intensidade de luz 801 de um dispositivo de iluminação do tipo de tubo de neon (ou fluorescente), de acordo com a técnica anterior. A distribuição de intensidade de luz 801 é uniforme em torno da periferia do tubo. A Figura 8D mostra a distribuição de intensidade de luz 802 de um dispositivo de iluminação do tipo de tubo de LED de acordo com a técnica anterior (por exemplo, sem qualquer parte de espalhamento superior). A distribuição de intensidade de luz 802 é maior na direção principal de emissão para frente dos LEDs, porém menor nas direções laterais e zero nas direções para trás. A baixa intensidade de luz lateral e para trás é principalmente gerada pelo dissipador de calor (que é necessário para resfriar os LEDs) gerando sombra para a luz proveniente do LEDs nas direções lateral e para trás. A Figura 8E mostra a distribuição de intensidade de luz 803 de um dispositivo de iluminação do tipo de tubo de LED de acordo com a presente realização. Como pode ser visto ao se comparar as Figuras 8C a 8E, a distribuição de intensidade de luz 803 da presente realização é significativamente maior lateralmente e para trás e, por isso, mais uniforme (e mais omnidirecional), em comparação ao dispositivo de iluminação do tipo de tubo de LED convencional, e se assemelha mais à distribuição de intensidade de luz 801 de um dispositivo de iluminação do tipo de tubo de neon (ou fluorescente) tradicional.
[064] Além disso, o dispositivo de iluminação pode ser um módulo de LED (tendo as características definidas na reivindicação independente). Vários destes módulos de LED 9 podem ser interconectados a uma luminária, conforme mostrado na Figura 9. Preferencialmente, os módulos de LED 9 podem ser dispostos de tal forma que as direções de emissão para frente 90 dos módulos de LED 9 estejam em diferentes direções. Por exemplo, um dissipador de calor 940 comum pode interconectar os módulos de LED 9. Cada módulo de LED pode compreender uma fonte de luz 910 tendo uma direção principal de emissão para frente 90 (paralela ao eixo óptico 900 da fonte de luz 910), e um envelope 920 no qual a fonte de luz 910 está disposta. O envelope 920 compreende uma parte superior 925 tendo propriedades de espalhamento e sendo disposta para refletir a parte da luz proveniente da fonte de luz 910 lateralmente e para trás em relação à direção principal de emissão para frente 90 e transmitir uma parte da luz proveniente da fonte de luz 910. LISTA DE REALIZAÇÕES POR ITENS 1. Um dispositivo de iluminação compreendendo uma fonte de luz e um envelope tendo uma espessura de parede e uma parte superior, o dito envelope tendo uma superfície interna provida de propriedades de espalhamento que redirecionam pelo menos parte da luz incidente sobre a dita parte superior em uma direção substancial para baixo e transmitem o restante da luz, e assim uma distribuição homogênea de luz é obtida. 2. O dispositivo de iluminação de acordo com o item 1, em que as propriedades de espalhamento são obtidas provendo a parede com uma concentração de partículas de espalhamento. 3. O dispositivo de iluminação de acordo com o item 1 ou 2, em que as ditas propriedades de espalhamento são variadas variando-se a espessura de parede do envelope. 4. O dispositivo de iluminação de acordo com o item 1, 2 ou 3, em que a concentração de partículas de espalhamento é mantida constante em toda a parede. 5. O dispositivo de iluminação de acordo com o item 1, 2 ou 3, em que a concentração de partículas de espalhamento é aumentada na parte superior. 6. O dispositivo de iluminação de acordo com quaisquer dos itens anteriores, caracterizado em que o envelope transmite pelo menos 10% de sua luz através da parte superior.
[065] Os técnicos no assuntos verificarão que a presente invenção de maneira alguma está limitada às realizações preferidas descritas acima. Ao contrário, diversas modificações e variações são possíveis dentro do escopo das reivindicações anexas. Serpa apreciado que as realizações descritas com referência às Figuras 2A e 2B, em particular as realizações relacionadas à transmitância da parte superior e à transição gradual das propriedades de espalhamento da parte superior, podem ser aplicadas em quaisquer das outras realizações da presente invenção. Além disso, as realizações de espalhamento de superfície, espalhamento de volume e reflexão interna total podem ser combinadas de qualquer forma adequada.

Claims (10)

1. DISPOSITIVO DE ILUMINAÇÃO (2), que compreende: - uma fonte de luz (210) tendo uma direção principal de emissão para frente (20), e - um envelope (220) no qual a fonte de luz é disposta, em que o envelope compreende uma parte superior (225) tendo propriedades de espalhamento e sendo disposta para refletir uma parte da luz proveniente da fonte de luz lateralmente e para trás em relação à dita direção principal de emissão para frente e transmitir uma parte da luz proveniente da fonte de luz, caracterizado pelas partículas de espalhamento serem embutidas no envelope, a concentração das partículas de espalhamento no envelope sendo uniforme, e por a parte superior do envelope ser mais espessa que uma parte lateral do envelope.
2. DISPOSITIVO DE ILUMINAÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo envelope ser adaptado de tal modo que o espalhamento de luz seja maior na parte superior do que em uma parte lateral (227) do envelope.
3. DISPOSITIVO DE ILUMINAÇÃO, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pela parte superior possuir uma transmitância de pelo menos 10%, preferencialmente pelo menos 25%, e ainda mais preferencialmente pelo menos 50%.
4. DISPOSITIVO DE ILUMINAÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelas propriedades de espalhamento da parte superior diminuírem gradualmente em direção à parte lateral do envelope.
5. DISPOSITIVO DE ILUMINAÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelas partículas de espalhamento serem dispostas em uma superfície interna do envelope.
6. DISPOSITIVO DE ILUMINAÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelas partículas de espalhamento serem dispostas em uma camada de espalhamento (621) em uma superfície interna do envelope.
7. DISPOSITIVO DE ILUMINAÇÃO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pela camada de espalhamento ser mais espessa na parte superior do que em uma parte lateral do envelope.
8. DISPOSITIVO DE ILUMINAÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pela parte superior ser adaptada para refletir uma parte da luz proveniente da fonte de luz por meio de reflexão interna total.
9. DISPOSITIVO DE ILUMINAÇÃO, de acordo com a reivindicação 8, em que a parte superior é caracterizada por compreender elementos em formato de prisma (729) para prover a dita reflexão interna total.
10. DISPOSITIVO DE ILUMINAÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo dispositivo de iluminação ser do tipo de tubo ou do tipo de bulbo.
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