BRPI0717787B1 - Dispositivo de iluminação com diodo emissor de luz - Google Patents

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Philips Lighting Holding B.V.
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Description

(54) Título: DISPOSITIVO DE ILUMINAÇÃO COM DIODO EMISSOR DE LUZ (51) Int.CI.: F21V 8/00 (30) Prioridade Unionista: 16/10/2006 EP 06122321.0, 30/10/2006 EP 06123127.0 (73) Titular(es): PHILIPS LIGHTING HOLDING B.V.
(72) Inventor(es): MICHEL C. J. M. VISSENBERG; WILLEM L. IJZERMAN “DISPOSITIVO DE ILUMINAÇÃO COM DIODO EMISSOR DE LUZ”
CAMPO DA INVENÇÃO
A presente invenção relaciona-se um dispositivo de iluminação compreendendo pluralidade de diodos emissores de luz.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
Espera-se que dispositivos de iluminação baseados em diodos emissores de luz (LEDs) substituam iluminação fluorescentes tradicional e acessórios de focos de luz, devido às propriedades superiores dos LEDs em consumo de potência, durabilidade, tamanho, etc.
Dispositivos de iluminação baseados em LED existentes compreendem um painel de circuito impresso de camada dupla dedicado (PCB) ou similar para conectar os LEDs. Um exemplo de tal dispositivos de iluminação baseado em LED é descrito, por exemplo, em U.S. 7083317, onde LEDs são montados em um painel de fiação flexível. Adicionalmente, superfícies emissoras de luz dos LEDs estão em contato com uma superfície de extremidade de entrada de luz de uma placa de guia de luz, para acoplar a luz na placa de guia de luz.
Entretanto, o uso de um PCB dedicado ou painel de fiação pode aumentar a espessura do dispositivo de iluminação. Também, o PCB dedicado pode implicar em não pouco custo do dispositivo de iluminação. SUMÁRIO DA INVENÇÃO
E um objetivo da presente invenção superar ou pelo menos aliviar estes problemas, e prover um dispositivo de iluminação melhorado.
Estes e outros objetivos que serão aparentes a partir da descrição a seguir são alcançados por meio de um dispositivo de iluminação com diodo emissor de luz (LED), compreendendo uma placa de guia de luz, pluralidade de LEDs para emitir luz na placa de guia de luz, pluralidade de estruturas de acoplamento externo adaptadas para extrair luz da placa de guia de luz e primeiro e segundo eletrodos conectados aos LEDs, onde o primeiro eletrodo é arranjado de um lado da placa de guia de luz e o segundo eletrodo é arranjado do outro lado da placa de guia de luz.
A invenção é baseada no entendimento de que a placa de guia de luz pode ser usada para isolar eletricamente os dois eletrodos. Os dois eletrodos podem ter polaridades diferentes. Qualquer PCB dedicado ou camada isolante adicional para acomodar os eletrodos toma-se obsoleta, pois o dispositivo de iluminação da invenção pode ter uma espessura reduzida e o custo do dispositivo de iluminação pode ser cortado. Também os eletrodos podem ser usados como um espalhador de calor de ambos os lados da placa de guia de luz, removendo deste modo a necessidade de qualquer dreno de calor dedicado e reduzindo novamente o custo do dispositivo de iluminação.
Ambos LEDs e estruturas de acoplamento externo são preferivelmente arranjados no plano da placa de guia de luz. Por exemplo, os LEDs podem ser acomodados em orifícios arranjados na placa de guia de luz.
Os eletrodos podem ser estruturados ou não estruturados. O eletrodo estruturado pode ser realizado por uma placa ou folha com orifícios ou por um fio rígido, enquanto o eletrodo não estruturado pode ser realizado por uma placa condutora ou folha simples.
Em uma realização preferida, o eletrodo do fundo é não estruturado, enquanto o eletrodo superior é estruturado com áreas opticamente transparentes (tais como aberturas ou orifícios) nas posições em que a luz é extraída da placa de guia de luz, por meio das estruturas de acoplamento externo. Em tal realização, os eletrodos podem também ser usados como uma blindagem para luz que possa escapar dos LEDs em direção não desejada, aumentando a eficiência do dispositivo de iluminação e permitindo que este seja conforme às exigências de anti-ofuscamento. A direção “superior” referese aqui à direção de emissão de luz principal do dispositivo de iluminação.
Também preferivelmente, os LEDs ou séries de LEDs são conectados em paralelo, onde qualquer falha de LEDs individuais ou séries de
LEDs não afetará significativamente a operação global do dispositivo de iluminação. A conexão em paralelo pode, por exemplo, ser obtida usando LEDs com contatos topo-fundo conectando ao eletrodo superior e do fundo, respectivamente. Geralmente, a escolha de contatos de LED (topo e fundo, fundo somente, topo somente) está relacionada à escolha de estruturação do(s) eletrodo(s). Uma vantagem adicional do uso de LEDs de contato topo-fundo conectados aos eletrodos é que é possível apertar a placa de guia de luz entre os eletrodos. Então, o guia de luz pode ser fixado aos eletrodos simplesmente por pressão mecânica, sem contato óptico, e nenhum meio de adesão tal como cola é necessário.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
Estes e outros aspectos da presente invenção serão agora descritos em mais detalhe, com referência aos desenhos anexos, mostrando realizações atualmente preferidas da invenção.
Figura la é uma vista lateral seccional em corte de um dispositivo de iluminação de acordo com uma realização da invenção,
Figura lb é uma vista superior do dispositivo na Figura la,
Figura 2a é uma vista superior de um dispositivo de iluminação de acordo com uma outra realização da invenção, e
Figura 2b é uma vista superior do eletrodo do fundo do dispositivo na Figura 2a.
DESCRIÇÃO DETALHADA
Figura la é uma vista lateral seccional em corte de um dispositivo 10 de acordo com uma realização da invenção. O dispositivo 10 compreende uma placa de guia de luz 12. A placa de guia de luz 12 é transparente e pode ser feita de vidro ou plástico.
O dispositivo de iluminação 10 compreende adicionalmente pluralidade de diodos emissores de luz (LEDs) 14 arranjados no plano da placa de guia de luz 12 e adaptados para emitir luz na placa de guia de luz 12.
A saber, na Figura 1, os LEDs são diodos de emissão lateral 14 colocados nos orifícios vazados 16 na placa de guia de luz 12. A superfície emissora de luz dos LEDs 14 é designada por 18. Altemativamente, os LEDs poderiam ser LEDs de emissão superior inclinados de cerca de 90 graus. Cada orifício 16 possui uma faceta lateral de acoplamento de entrada 19, para acoplar a luz do LED 14 no orifício 16, na placa de guia de luz 12. Todas as facetas laterais de acoplamento de entrada estão preferivelmente faceando a mesma direção. Os LEDs 14 são preferivelmente LEDs de baixa potência, para reduzir o consumo de potência do dispositivo de iluminação 10 e para diminuir a geração de calor durante a operação. Também, LEDs de baixa potência são usualmente menores, o que permite um dispositivo 10 mais fino.
Adicionalmente, o dispositivo 10 compreende pluralidade de estruturas de acoplamento de saída 20 arranjadas no plano da placa de guia de luz 12 e adaptadas para extrair luz da placa de guia de luz 12. A saber, na
Figura 1, as estruturas de acoplamento de saída são aqui superfícies refletivas 20 providas na placa de guia de luz 12 do lado oposto dos orifícios 16 com respeito às facetas laterais de acoplamento de entrada. As superfícies refletivas 20 são inclinadas de cerca de 45 graus em relação ao plano da placa de guia de luz 12. As paredes laterais restantes de cada orifício 16 entre a faceta lateral de acoplamento de entrada 19 e a superfície refletiva 20 oposta, são adaptadas para refletir qualquer luz de entrada, por exemplo, por meio de TIR. Também, os LEDs 14 e superfícies refletivas 20 são preferivelmente arranjados no plano do guia de luz de acordo com uma distribuição escalonada, conforme ilustrado na Figura lb.
Ainda mais, retomando à Figura la, o dispositivo 10 compreende um eletrodo superior 22 e um eletrodo do fundo 24 para conectar os LEDs 14 a uma fonte de alimentação 26 em paralelo. Os eletrodos 22, 24 podem ser constituídos cada um de uma folha ou placa de metal condutor. O eletrodo superior 22 é arranjado do lado superior 28 da placa de guia de luz
12, e o eletrodo do fundo 24 é arranjado do lado inferior 30 da placa de guia de luz 12, por meio dos quais a placa de guia de luz 12 atua como um isolador elétrico entre os dois eletrodos 22, 24. O eletrodo superior 22 é conectado aos LEDs 14 via contatos superiores 32 em cada LED 14, enquanto o eletrodo do fundo 24 é conectados aos LEDs 14 via contatos inferiores 34 em cada LED
14. Esta estrutura onde os eletrodos 22, 24 são mantidos juntos por sua fixação aos LEDs 14, toma possível apertar a placa de guia de luz 12 entre os eletrodos 22, 24 e fixá-la sem qualquer meio de fixação dedicado tal como cola ou similar.
Conforme ilustrado adicionalmente na Figura lb, o eletrodo superior 22 é estruturado, enquanto o eletrodo do fundo 24 é não estruturado. A saber, o eletrodo superior 22 compreende áreas opticamente transparentes na forma de orifícios discretos 36, cujos orifícios 36 estão alinhados com as estruturas de acoplamento de saída 20 subjacentes. Deveria ser notado que os orifícios 36, devido a sua posição, não interferem com a alimentação dos LEDs 14. Na Figura lb, os LEDs 14 subjacentes e estruturas de acoplamento de saída 20 são indicados por linhas tracejadas.
Durante a operação do dispositivo 10, os LEDs 14 são alimentados pela fonte de alimentação 26, via eletrodos 22, 24, onde a luz emitida por um LED 14 é primeiramente acoplada à placa de guia de luz 12 e então acoplada fora da mesma, por meio da superfície refletiva 20 de um outro orifício 16, na direção de um observador 38, conforme indicado por traçados de raios 40, seja diretamente ou após serem refletidos pela parede lateral de pelo menos um outro orifício. Uma vez que os orifícios 36 e o eletrodo superior 22 estão posicionados diretamente acima das estruturas de acoplamento de saída 20, a luz saindo da placa de guia de luz 12 pode passar facilmente pelo eletrodo superior 22, sem obstrução. Adicionalmente, os eletrodos 22, 24 podem interromper qualquer luz mal dirigida a partir de vazamento da placa de guia de luz 12, permitindo que o dispositivo 10 seja conforme a exigências de anti-ofuscamento. Adicionalmente, os eletrodos 22, provêm a remoção do calor gerado pelos LEDs 14 durante a operação.
A espessura da placa de guia de luz 12 pode ser da ordem de
1-1,5 mm, dependendo da espessura dos LEDs 14. A inclusão dos eletrodos
22, 24, um de cada lado da placa, meramente adiciona à espessura total do dispositivo 10. Isto deveria ser comparado com um caso em que as conexões elétricas para os LEDs são providas em um PCB separado, cujo PCB é então arranjado paralelo à placa de guia de luz. A espessura do PCB é comparável à da placa de guia de luz, resultando em um dispositivo de iluminação com duas vezes a espessura.
Um dispositivo de iluminação 10 de acordo com uma outra realização da invenção será agora descrito em relação às Figuras 2a-b. O dispositivo nas Figuras 2a-b apresenta uma seleção diferentes de contatos de LED e estruturação do eletrodo, comparado ao dispositivo nas Figuras la-b.
A saber, o dispositivo nas Figuras 2a-b compreende agrupamento paralelos 42 de quatro LEDs em série. Cada agrupamento ou série 42 compreende um LED 14a com contatos superior e do fundo e três LEDs 14b somente com contatos superiores. Aberturas de isolamento 44 são providas no eletrodo superior 22 no sentido de conectar o contato topo-fundo do LED 14 em série com os LEDs 14 de contato superior e isolá-los de outros LEDs 14 do dispositivo. Conseqüentemente, “canais” condutores 46 eletricamente isolados são providos entre os LEDs da série 42. Devido a seu contato inferior, o LED 14a topo-fundo ainda está conectado em paralelo aos outros LEDs topo-fundo do dispositivo de iluminação. Também, o último LEDs 14b na conexão série está conectado em paralelo com os outros grupos de LED, via eletrodo superior 22. Finalmente, para evitar curto-circuito, o eletrodo do fundo 24 é provido de caminhos de isolamento 48 adequadamente dimensionados, alinhados com os LEDs de contato superior 14b, no sentido de isolar os LEDs de contato superior 14b, como pode ser visto na Figura 2b.
Altemativamente, o fundo dos LEDs 14b pode ser isolante, e então não são necessários caminhos no eletrodo do fundo 24.
Aplicações para o dispositivo 10 baseado em LED de acordo com a presente invenção incluem iluminação interna, tal como iluminação de escritórios, ou iluminação atmosférica ou decorativa, iluminação externa tal como iluminação de edifícios, sinalizações, etc.
A pessoa especialista na técnica verifica que a presente invenção de modo algum está limitada às realizações preferidas descritas acima. Ao contrário, muitas modificações e variações são possíveis dentro do escopo das reivindicações anexas. Por exemplo, muitas outras combinações de LEDs com diferentes contatos (topo e fundo, fundo somente, topo somente) e estruturação de um ou ambos eletrodos, são possíveis para alcançar um acoplamento desejado dos LEDs. Também, outros arranjos e projetos de LED e estruturas de acoplamento externas são visualizados. Por exemplo, os LEDs de emissão lateral podem emitir luz em várias direções diferentes e as estruturas de acoplamento de saída podem ser arranjadas para refletir a luz proveniente de pluralidade de direções, bem como direcionar a luz para fora da placa de guia de luz em várias direções.

Claims (11)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Dispositivo de iluminação (10) com diodo emissor de luz (LED), compreendendo:
    placa de guia de luz (12),
    5 pluralidade de LEDs (14) para emitir luz na placa de guia de luz, pluralidade de estruturas de acoplamento de saída (20) adaptadas para extrair luz da placa de guia de luz, e caracterizado pelo dispositivo de iluminação compreender 10 adicionalmente primeiro e segundo eletrodos (22, 24) conectados aos LEDs, onde o primeiro eletrodo é arranjado de um lado de topo (28) da placa de guia de luz e o segundo eletrodo é arranjado do outro lado de fundo (30) da placa de guia de luz de tal modo que a placa de guia de luz está disposta entre os eletrodos, em que a direção de “topo” se refere à direção de emissão de luz
    15 principal do dispositivo de iluminação.
  2. 2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os LEDs são arranjados no plano da placa de guia de luz.
  3. 3. Dispositivo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que os LEDs são acomodados em orifícios arranjados na placa de
    20 guia de luz.
  4. 4. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as estruturas de acoplamento de saída são arranjadas no plano da placa de guia de luz.
  5. 5. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado 25 pelo fato de que pelo menos um eletrodo é não estruturado.
  6. 6. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um eletrodo é estruturado.
  7. 7. Dispositivo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado
    Petição 870180026809, de 03/04/2018, pág. 5/9 pelo fato de que o eletrodo estruturado compreende áreas opticamente transparentes (36) nas posições em que a luz deve ser extraída da placa de guia de luz por meio das estruturas de acoplamento de saída.
  8. 8. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado 5 pelo fato de que os LEDs ou séries de LEDs são conectados em paralelo.
  9. 9. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma porção dos LEDs possui contatos superior e do fundo (32, 34) para se conectar aos respectivos eletrodos.
  10. 10. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1 ou 9, 10 caracterizado pelo fato de que a placa de guia de luz é presa entre os eletrodos.
  11. 11. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a placa de guia de luz age como um isolador elétrico entre os dois eletrodos.
    Petição 870180026809, de 03/04/2018, pág. 6/9
    1/2
    2/2
    22 36
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EP06123127 2006-10-30
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