IT201800003972A1 - OPTO-ELECTRONIC DEVICE INCLUDING A DIRECT POLARIZATION LED, USED AS A RADIATION DETECTOR, AND ITS USES - Google Patents

OPTO-ELECTRONIC DEVICE INCLUDING A DIRECT POLARIZATION LED, USED AS A RADIATION DETECTOR, AND ITS USES Download PDF

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IT201800003972A1
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IT
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radiation
leds
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Enrico Vannacci
Simona Granchi
Elena Biagi
Marco Calzolai
Original Assignee
Enrico Vannacci
Elena Biagi
Marco Calzolai
Simona Granchi
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Description

DISPOSITIVO OPTO-ELETTRONICO COMPRENDENTE UN LED IN POLARIZZAZIONE DIRETTA, UTILIZZATO COME RILEVATORE DI RADIAZIONE, E SUOI IMPIEGHI OPTO-ELECTRONIC DEVICE INCLUDING A DIRECT POLARIZATION LED, USED AS A RADIATION DETECTOR, AND ITS USES

DESCRIZIONE DESCRIPTION

CAMPO TECNICO TECHNICAL FIELD

[0001] L’invenzione riguarda perfezionamenti a dispositivi opto-elettronici utilizzanti LED come elementi attivi, nonché a sistemi e apparecchi comprendenti tali dispositivi. [0001] The invention relates to improvements to opto-electronic devices using LEDs as active elements, as well as systems and appliances including such devices.

ARTE ANTERIORE ANTERIOR ART

[0002] I diodi ad emissione di luce, denominati anche diodi elettroluminescenti, o comunemente “LED” (Light Emitting Diodes), sono componenti elettronici a semiconduttore che hanno conosciuto enorme sviluppo negli ultimi anni. Questi dispositivi utilizzano giunzioni p-n in condizioni di polarizzazione diretta. Il transito di corrente attraverso la giunzione provoca l’emissione di fotoni a causa del passaggio di elettroni dalla banda di conduzione (a energia maggiore) alla banda di valenza (a energia minore) quando si ricombinano con le lacune presenti nel semiconduttore. [0002] Light emitting diodes, also called electroluminescent diodes, or commonly "LED" (Light Emitting Diodes), are semiconductor electronic components which have undergone enormous development in recent years. These devices use p-n junctions under forward bias conditions. The transit of current through the junction causes the emission of photons due to the passage of electrons from the conduction band (with higher energy) to the valence band (with lower energy) when they recombine with the holes present in the semiconductor.

[0003] I LED emettono radiazione elettromagnetica dalla gamma del vicino infrarosso fino all’ultravioletto. Essi hanno vari utilizzi, ad esempio nell’illuminotecnica, come corpi illuminanti per la produzione di lampade a basso consumo, come segnalatori ottici in dispositivi elettrici ed elettronici, come emettitori di segnali di comando a distanza (telecomandi). [0003] LEDs emit electromagnetic radiation from the near infrared to ultraviolet range. They have various uses, for example in lighting engineering, as lighting bodies for the production of low-consumption lamps, as optical signals in electrical and electronic devices, as emitters of remote control signals (remote controls).

[0004] In tempi recenti è stato proposto l’utilizzo dei LED come rilevatori di segnali ottici, in luogo dei comuni fotodiodi. Quando utilizzati come rilevatori ottici, i LED sono impiegati in condizioni di polarizzazione inversa. In US 2004/0056608 è descritto un dispositivo che impiega un LED in funzione di rilevatore di luce. [0004] In recent times it has been proposed to use LEDs as optical signal detectors, in place of the common photodiodes. When used as optical detectors, LEDs are used in reverse bias conditions. In US 2004/0056608 a device is described which uses an LED as a light detector.

WO2016/168398 descrive metodi e dispositivi utilizzanti una carta per l’esecuzione di transazioni bancarie o simili, in cui viene suggerito l’impiego di LED come fotorilevatori. WO2016 / 168398 describes methods and devices using a card for carrying out banking transactions or the like, in which the use of LEDs as photodetectors is suggested.

[0005] In generale, i LED vengono fatti funzionare in condizioni di polarizzazione diretta quando impiegati come emettitori di luce, ed in condizioni di polarizzazione inversa quando utilizzati come fotorilevatori. In general, LEDs are operated in forward polarization conditions when used as light emitters, and in reverse polarization conditions when used as photodetectors.

[0006] Nei dispositivi in cui è richiesto di emettere radiazione luminosa e ricevere radiazione luminosa, ad esempio per la trasmissione di informazioni codificate in segnali ottici, è quindi necessario disporre di un LED in condizioni di polarizzazione diretta, per emettere radiazione luminosa, e di un rilevatore di luce, che funziona da ricevitore. Questo incide sulla complessità e sul costo di tali dispositivi. [0006] In devices where it is required to emit light radiation and receive light radiation, for example for the transmission of information encoded in optical signals, it is therefore necessary to have an LED under direct polarization conditions, to emit light radiation, and to a light detector, which functions as a receiver. This affects the complexity and cost of these devices.

SOMMARIO DELL’INVENZIONE SUMMARY OF THE INVENTION

[0007] Secondo un aspetto, viene descritto un dispositivo opto-elettronico, comprendente: almeno un LED avente una banda di emissione e una banda di assorbimento; un circuito di polarizzazione del LED, atto a portare il LED in condizioni di polarizzazione diretta; e un circuito di rilevamento di una variazione di un parametro elettrico del LED determinata da radiazione ricevuta dal LED quando detto LED è in condizioni di polarizzazione diretta. According to one aspect, an opto-electronic device is described, comprising: at least one LED having an emission band and an absorption band; a bias circuit for the LED, adapted to bring the LED into conditions of forward bias; and a circuit for detecting a change in an electrical parameter of the LED caused by radiation received by the LED when said LED is in forward bias conditions.

[0008] In forme di realizzazione qui descritte, il circuito di polarizzazione è atto a portare il LED in conduzione ed emettere una radiazione ottica nella banda di emissione. [0008] In embodiments described here, the bias circuit is adapted to bring the LED into conduction and to emit an optical radiation in the emission band.

[0009] La banda di emissione ottica e la banda di ricezione ottica possono vantaggiosamente essere almeno parzialmente sovrapposte. In questo modo è possibile con lo stesso LED emettere una radiazione elettromagnetica e rilevare la stessa radiazione elettromagnetica riflessa o retro-diffusa da un oggetto esterno al LED. Come verrà descritto in maggiore dettaglio nel seguito, con riferimento ad alcuni esempi di realizzazione, si può in tal modo realizzare una pluralità di dispositivi e funzioni innovativi, con molteplici differenti funzioni. [0009] The optical emission band and the optical reception band can advantageously be at least partially overlapped. In this way it is possible with the same LED to emit an electromagnetic radiation and to detect the same electromagnetic radiation reflected or back-scattered by an object external to the LED. As will be described in greater detail below, with reference to some embodiment examples, it is thus possible to realize a plurality of innovative devices and functions, with many different functions.

[0010] Secondo un ulteriore aspetto, viene qui descritto un innovativo uso di un LED in polarizzazione diretta per ricevere una radiazione incidente sul LED e generare un segnale funzione di detta radiazione incidente, in cui preferibilmente il LED è in conduzione. [0010] According to a further aspect, an innovative use of a LED in direct polarization is described herein to receive an incident radiation on the LED and generate a signal which is a function of said incident radiation, in which the LED is preferably conducting.

[0011] Secondo forme di realizzazione qui descritte, viene previsto l’uso di un LED in polarizzazione diretta per emettere una radiazione verso un bersaglio, ricevere da detto bersaglio radiazione retrodiffusa o riflessa e generare un segnale in base a detta radiazione retrodiffusa o riflessa. [0011] According to embodiments described here, the use of an LED in direct polarization is envisaged to emit a radiation towards a target, receive backscattered or reflected radiation from said target and generate a signal based on said backscattered or reflected radiation.

[0012] Secondo ancora un ulteriore aspetto, viene descritto un metodo per controllare un dispositivo opto-elettronico comprendente almeno un LED, caratterizzato dalle fasi di: polarizzare direttamente detto almeno un LED; mentre detto LED è polarizzato direttamente, rilevare una radiazione incidente su detto LED tramite il rilevamento di una variazione di un parametro elettrico del LED polarizzato direttamente, provocata da detta radiazione elettromagnetica incidente sul LED. [0012] According to a still further aspect, a method is described for controlling an opto-electronic device comprising at least one LED, characterized by the steps of: directly biasing said at least one LED; while said LED is directly polarized, detecting a radiation incident on said LED by detecting a variation of an electrical parameter of the directly polarized LED, caused by said electromagnetic radiation incident on the LED.

[0013] Ulteriori aspetti innovativi, caratteristiche e forme di realizzazione sono definiti nelle allegate rivendicazioni e verranno illustrati nel seguito con riferimento agli allegati disegni, che mostrano alcune forme di attuazione. [0013] Further innovative aspects, characteristics and embodiments are defined in the attached claims and will be illustrated below with reference to the attached drawings, which show some embodiments.

[0014] Nel senso qui utilizzato, il termine “radiazione luminosa” o “emissione luminosa” o “impulso luminoso” è in generale da intendersi come riferito a una qualunque radiazione elettromagnetica emessa da un LED. Pertanto, per radiazione luminosa o radiazione ottica, se non diversamente specificato, si intende non solo una radiazione nella gamma di lunghezze d’onda del visibile, bensì qualunque radiazione che possa essere emessa da un LED, ad esempio anche una radiazione infrarossa oppure una radiazione ultravioletta. [0014] In the sense used here, the term "light radiation" or "light emission" or "light pulse" is generally to be understood as referring to any electromagnetic radiation emitted by an LED. Therefore, by light radiation or optical radiation, unless otherwise specified, we mean not only radiation in the visible wavelength range, but any radiation that can be emitted by an LED, for example also infrared radiation or radiation. ultraviolet.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0015] L’invenzione verrà meglio compresa seguendo la descrizione e gli allegati disegni, che illustrano una forma di realizzazione esemplificativa e non limitativa dell’invenzione. Più in particolare, nel disegno mostrano: [0015] The invention will be better understood by following the description and the attached drawings, which illustrate an exemplary and non-limiting embodiment of the invention. More specifically, in the drawing they show:

la Fig.1 un diagramma Tensione-Corrente di un LED; Fig.1 is a voltage-current diagram of an LED;

la Fig.2 uno schema di un LED posto di fronte ad un oggetto-bersaglio; la Fig.3 un diagramma che illustra gli spettri normalizzati di assorbimento ed emissione di un LED esemplificativo; Fig.2 is a diagram of an LED placed in front of a target object; Fig.3 is a diagram illustrating the normalized absorption and emission spectra of an exemplary LED;

la Fig.4 il diagramma tensione-corrente di un LED in polarizzazione diretta controllato a corrente costante e funzionante come foto-rilevatore; Fig.4 shows the voltage-current diagram of a constant current controlled direct bias LED operating as a photo-detector;

la Fig.5 un diagramma tensione-corrente di un LED in polarizzazione diretta controllato a tensione constante e funzionante come foto-rilevatore; Fig. 5 is a voltage-current diagram of a constant voltage controlled direct bias LED operating as a photo-detector;

la Fig.6 uno schema circuitale per il controllo di un LED pilotato in corrente; Fig.6 is a circuit diagram for controlling a current driven LED;

le Figg.7A e 7B schemi circuitali per il controllo di un LED pilotato in tensione; Figs 7A and 7B circuit diagrams for controlling a voltage-driven LED;

la Fig.8 uno schema circuitale a doppio LED pilotato in corrente; Fig.8 is a circuit diagram with a double current driven LED;

la Fig.9 uno schema circuitale a doppio LED pilotato in tensione; Fig.9 is a circuit diagram with double LEDs driven in voltage;

la Fig.10 uno schema circuitale a doppio LED pilotato in corrente; Fig. 10 is a circuit diagram with a double current driven LED;

le Figg. 10A, 10B e 10C esempi di circuiti rilevatori impiegabili in uno schema circuitale con LED di riferimento; Figs. 10A, 10B and 10C examples of detector circuits usable in a circuit diagram with reference LEDs;

le Figg.11A-11F uno schema illustrante l’impiego di un LED per la misura di distanze e relativi diagrammi di misura; Figs.11A-11F a diagram illustrating the use of an LED for measuring distances and related measurement diagrams;

la Fig.12 un diagramma del segnale ottenibile con un LED secondo la presente descrizione utilizzato come pulsante; Fig.12 is a diagram of the signal obtainable with an LED according to the present description used as a button;

la Fig.13 un’applicazione di una matrice di LED utilizzati come pulsanti per la realizzazione di un touch-screen; Fig. 13 an application of a matrix of LEDs used as buttons for the creation of a touch-screen;

le Figg. 14 e 15 un’applicazione di una matrice di LED utilizzati come sistemi di illuminazione e rilevamento di immagini; Figs. 14 and 15 an application of a matrix of LEDs used as lighting and image detection systems;

le Figg.16A, 16B, 16C un impiego di un LED per il rilevamento di onde acustiche; Figures 16A, 16B, 16C use a LED for the detection of acoustic waves;

le Figg.17, 18, 19, 20A, 20B, 20C e 20D impieghi di un LED per il rilevamento di nastri adesivi o altre irregolarità su documenti o altri supporti in foglio; la Fig.21 uno schema illustrativo dell’impiego di due LED per trasmissione e ricezione ottica di informazioni; Figs. 17, 18, 19, 20A, 20B, 20C and 20D use of an LED for the detection of adhesive tapes or other irregularities on documents or other sheet media; Fig. 21 is an illustrative diagram of the use of two LEDs for optical transmission and reception of information;

le Figg.22 a 25 schemi illustrativi dell’impiego di un LED come misuratore remoto di temperatura; Figs. 22 to 25 illustrative diagrams of the use of an LED as a remote temperature meter;

la Fig.26 uno schema di impiego di un dispositivo a LED per il controllo di un utensile in un centro di lavoro a controllo numerico; e Fig. 26 is a diagram of the use of a LED device for controlling a tool in a numerically controlled machining center; And

la Fig.26A un ingrandimento di un dettaglio della Fig.26. Fig.26A an enlargement of a detail of Fig.26.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DI FORME DI REALIZZAZIONE DETAILED DESCRIPTION OF FORMS OF CONSTRUCTION

[0016] La descrizione dettagliata che segue di forme di realizzazione esemplificative si riferisce ai disegni allegati. Gli stessi numeri di riferimento in disegni differenti identificano gli elementi uguali o simili. Inoltre i disegni non sono necessariamente in scala. La descrizione dettagliata che segue non limita l’invenzione. Piuttosto, l’ambito dell’invenzione è definito dalle rivendicazioni accluse. The following detailed description of exemplary embodiments refers to the accompanying drawings. The same reference numerals in different drawings identify the same or similar elements. Furthermore, the drawings are not necessarily to scale. The detailed description that follows does not limit the invention. Rather, the scope of the invention is defined by the attached claims.

[0017] Il riferimento nella descrizione a “una forma di realizzazione” o “la forma di realizzazione” o “alcune forme di realizzazione” significa che una particolare caratteristica, struttura o elemento descritto in relazione ad una forma di realizzazione è compreso in almeno una forma di realizzazione dell’oggetto descritto. Pertanto la frase “in una forma di realizzazione” o “nella forma di realizzazione” o “in alcune forme di realizzazione” usata nella descrizione non si riferisce necessariamente alla stessa o alle stesse forme di realizzazione. Inoltre, le particolari caratteristiche, strutture od elementi possono essere combinati in qualunque modo idoneo in una o più forme di realizzazione. Reference in the description to "an embodiment" or "the embodiment" or "some embodiment" means that a particular feature, structure or element described in connection with an embodiment is included in at least one embodiment of the described object. Therefore the phrase "in an embodiment" or "in the embodiment" or "in some embodiment" used in the description does not necessarily refer to the same or the same embodiments. Furthermore, the particular features, structures or elements can be combined in any suitable way in one or more embodiments.

[0018] In Fig. 1 è mostrata la curva caratteristica I-V (corrente-tensione) di un diodo a emissione luminosa, nel seguito denominato brevemente LED, secondo la nomenclatura più diffusa. Il diagramma è suddiviso in quattro quadranti indicati con (I), (II), (III) e (IV). [0018] Fig. 1 shows the I-V (current-voltage) characteristic curve of a light emitting diode, hereinafter briefly referred to as LED, according to the most common nomenclature. The diagram is divided into four quadrants indicated with (I), (II), (III) and (IV).

[0019] Nel diagramma di Fig.1 la curva I(V) rappresenta la curva caratteristica del LED in assenza di radiazione luminosa ricevuta dalla giunzione p-n, mentre la curva I’(V) è la curva caratteristica dello stesso dispositivo a semiconduttore quando la giunzione p-n viene investita da una radiazione luminosa nello spettro di assorbimento del dispositivo. Come conseguenza dell’irraggiamento, la curva caratteristica si sposta verso il basso, come conseguenza dell’assorbimento di fotoni ricevuti dalla giunzione p-n del LED. [0019] In the diagram of Fig.1 the curve I (V) represents the characteristic curve of the LED in the absence of light radiation received by the p-n junction, while the curve I '(V) is the characteristic curve of the same semiconductor device when the p-n junction is hit by a light radiation in the absorption spectrum of the device. As a consequence of irradiation, the characteristic curve shifts downwards, as a result of the absorption of photons received by the p-n junction of the LED.

[0020] Usualmente, i LED vengono impiegati come emettitori di luce e controllati in polarizzazione diretta, affinché la corrente che li attraversa generi un flusso di fotoni. Il funzionamento in questo caso è nel primo quadrante (I) del diagramma I-V. [0020] Usually, LEDs are used as light emitters and controlled in direct polarization, so that the current flowing through them generates a stream of photons. The operation in this case is in the first quadrant (I) of the I-V diagram.

[0021] In recenti applicazioni i LED vengono anche impiegati come foto-rilevatori. [0021] In recent applications, LEDs are also used as photo-detectors.

In tal caso essi sono fatti funzionare in polarizzazione inversa e lavorano quindi nel terzo quadrante (III) del diagramma I-V. In this case they are operated in reverse polarization and therefore work in the third quadrant (III) of the I-V diagram.

[0022] Poiché gli utilizzi rispettivamente come foto-rilevatore e come fotoemettitore richiedono, secondo le realizzazioni dell’arte corrente, diverse condizioni di polarizzazione, i LED attualmente non vengono fatti funzionare simultaneamente da emettitori e ricevitori. Vengono, infatti, generalmente scelte soluzioni circuitali che ottimizzano la funzione scelta impedendo di fatto di evidenziare il funzionamento inverso. [0022] Since the uses respectively as a photo-detector and as a photo-emitter require, according to the current art embodiments, different polarization conditions, the LEDs are currently not operated simultaneously by emitters and receivers. In fact, circuit solutions are generally chosen which optimize the selected function, effectively preventing the inverse operation from being highlighted.

[0023] Viceversa, secondo le forme di realizzazione qui descritte, contrariamente a quanto accade nei dispositivi noti, il LED è fatto funzionare in polarizzazione diretta, nel primo quadrante (I) del diagramma corrente-tensione, per operare sia come emettitore di luce, sia come foto-rilevatore. Come sarà chiarito in seguito con riferimento ad una pluralità di esempi applicativi, il LED può essere usato per captare una frazione della radiazione emessa dal LED medesimo, oppure per captare una radiazione elettromagnetica (nel visibile o nel vicino IR o UV), proveniente da una sorgente differente rispetto al LED. Nel primo caso, è necessario che la banda di emissione del LED e la banda di assorbimento del LED siano almeno parzialmente sovrapposte ad almeno una condizione di utilizzo (tensione e/o corrente applicata ai capi del semiconduttore). [0023] Vice versa, according to the embodiments described here, contrary to what happens in known devices, the LED is operated in direct polarization, in the first quadrant (I) of the current-voltage diagram, to operate both as a light emitter, both as a photo-detector. As will be clarified below with reference to a plurality of application examples, the LED can be used to capture a fraction of the radiation emitted by the LED itself, or to capture an electromagnetic radiation (in the visible or in the near IR or UV), coming from a different source than the LED. In the first case, it is necessary that the emission band of the LED and the absorption band of the LED are at least partially superimposed on at least one condition of use (voltage and / or current applied to the ends of the semiconductor).

[0024] In Fig. 2 è schematicamente mostrato un dispositivo 1 comprendente un LED 3 che, polarizzato direttamente, emette un fascio luminoso F1 verso un bersaglio T. Il bersaglio diffonde e/o riflette (freccia F2) almeno parte della luce F1 emessa dal LED 3, che viene raccolta dal LED 3 provocando uno scostamento della curva caratteristica dando luogo alla caratteristica I-V denominata I’(V) di Fig.1. Questo scostamento della curva caratteristica I-V nel primo quadrante può essere rilevata simultaneamente all’emissione, facendo in tal modo operare il LED allo stesso tempo da emettitore e da ricevitore, in polarizzazione diretta. [0024] Fig. 2 schematically shows a device 1 comprising a LED 3 which, when polarized directly, emits a light beam F1 towards a target T. The target diffuses and / or reflects (arrow F2) at least part of the light F1 emitted by the LED 3, which is collected by LED 3 causing a deviation of the characteristic curve giving rise to the I-V characteristic called I '(V) of Fig.1. This deviation of the I-V characteristic curve in the first quadrant can be detected simultaneously with the emission, thus making the LED operate at the same time as an emitter and receiver, in direct polarization.

[0025] Affinché la luce riflessa o diffusa possa essere captata e rivelata dal LED 3, occorre che questo abbia spettri di emissione e di assorbimento almeno parzialmente sovrapposti. In via esemplificativa, in Fig.3 sono mostrati gli spettri di assorbimento Sa e di emissione Se di un LED LR H9GP prodotto da OSRAM Opto Semiconductors GmbH (Germania), proposto per applicazioni di illuminotecnica. Lo spettro di emissione Se di tale LED è centrato su 632 nm ed è sovrapposto allo spettro di assorbimento Sa, assai più ampio. Questa sovrapposizione di spettri consente l’impiego del LED in questione simultaneamente come emettitore di radiazione luminosa e ricevitore della stessa radiazione riflessa o retro-diffusa da un oggetto illuminato dal LED. Esistono numerosi altri LED che presentano questa caratteristica di sovrapposizione almeno parziale degli spettri di emissione e di assorbimento e che possono, quindi, trovare impiego nelle applicazioni qui descritte, in cui la radiazione che il LED deve rilevare è una parte della stessa radiazione emessa. [0025] In order for the reflected or scattered light to be picked up and detected by the LED 3, it is necessary that this has at least partially overlapping emission and absorption spectra. As an example, Fig. 3 shows the absorption Sa and emission spectra Se of an LR H9GP LED produced by OSRAM Opto Semiconductors GmbH (Germany), proposed for lighting applications. The emission spectrum Se of this LED is centered on 632 nm and is superimposed on the much wider absorption spectrum Sa. This superposition of spectra allows the use of the LED in question simultaneously as an emitter of light radiation and a receiver of the same radiation reflected or back-scattered by an object illuminated by the LED. There are numerous other LEDs which have this characteristic of at least partial superposition of the emission and absorption spectra and which can therefore be used in the applications described here, in which the radiation that the LED must detect is a part of the same radiation emitted.

[0026] Il LED 3 può essere genericamente pilotato in vari modi, controllando un parametro elettrico, e misurando la variazione di un altro parametro elettrico, indotta dalla radiazione luminosa assorbita. In generale, un LED comunque pilotato presenta delle variazioni di corrente e/o di tensione in funzione della luce assorbita. In vantaggiose forme di realizzazione qui descritte il LED viene pilotato stabilizzando la tensione per evidenziare le variazioni della corrente. In altre forme di realizzazione qui descritte, il LED viene pilotato stabilizzando la corrente per evidenziare variazioni della tensione. [0026] The LED 3 can be generically driven in various ways, by controlling an electrical parameter, and by measuring the variation of another electrical parameter, induced by the absorbed light radiation. In general, an LED, however driven, has variations in current and / or voltage as a function of the absorbed light. In advantageous embodiments described here, the LED is driven by stabilizing the voltage to highlight the variations in the current. In other embodiments described here, the LED is driven by stabilizing the current to highlight voltage variations.

[0027] Ad esempio, con riferimento alla Fig.4, il LED 3 può essere controllato in corrente. In tal caso ai capi del LED 3 può essere applicata una corrente costante I0. Il parametro rilevato può essere costituito dalla tensione ai capi del LED. In assenza di altri fenomeni fotoelettrici, e in particolare in assenza di radiazione incidente sulla giunzione p-n del LED, nell’intervallo di lunghezza d’onda dello spettro di assorbimento, la tensione ai capi del LED assumerà un valore V0, come mostrato in Fig.4. [0027] For example, with reference to Fig.4, the LED 3 can be controlled in current. In this case a constant current I0 can be applied to the ends of the LED 3. The detected parameter can consist of the voltage across the LED. In the absence of other photoelectric phenomena, and in particular in the absence of radiation incident on the p-n junction of the LED, in the wavelength range of the absorption spectrum, the voltage across the LED will assume a value V0, as shown in Fig. 4.

[0028] Se, viceversa, sulla giunzione p-n del LED 3 incide luce riflessa o diffusa F2 da un bersaglio T illuminato dal LED 3, si avrà un assorbimento di fotoni da parte della giunzione p-n, e quindi la generazione di una debole corrente, inversa rispetto a quella applicata dal circuito di controllo. In conseguenza di ciò la curva caratteristica si sposta e diviene I’(V). Mantenendo costante la corrente I0 che scorre attraverso LED 3, questo provoca un aumento della tensione ai suoi capi che da V0 diviene V1. Applicando un circuito di controllo ai capi del LED 3 è possibile rilevare il valore di V1 e quindi determinare l’intensità del flusso luminoso captato dal LED 3. [0028] If, on the other hand, on the p-n junction of the LED 3 there is reflected or diffused light F2 from a target T illuminated by the LED 3, there will be an absorption of photons by the p-n junction, and therefore the generation of a weak current, inverse than that applied by the control circuit. As a result of this the characteristic curve shifts and becomes I '(V). By keeping the current I0 flowing through LED 3 constant, this causes an increase in the voltage across it which from V0 becomes V1. By applying a control circuit to the ends of LED 3, it is possible to detect the value of V1 and then determine the intensity of the light flow captured by LED 3.

[0029] Viceversa, se il LED è controllato in tensione, si può ad esempio prevedere che la tensione ai suoi capi venga mantenuta costante e pari al valore V0, come mostrato nel diagramma di Fig. 5. In questo caso, la radiazione luminosa raccolta dal LED 3 altera la curva caratteristica e provoca una riduzione della corrente che fluisce attraverso il LED 3 dal valore I0 al valore I1, come mostrato nello schema di Fig.5. [0029] Vice versa, if the LED is voltage controlled, it can for example be provided that the voltage across it is kept constant and equal to the value V0, as shown in the diagram of Fig. 5. In this case, the collected light radiation from LED 3 alters the characteristic curve and causes a reduction in the current flowing through LED 3 from value I0 to value I1, as shown in the diagram in Fig.5.

[0030] In entrambi i casi, il fenomeno fotoelettrico provocato dalla radiazione ricevuta dal LED 3 determina uno scostamento della curva caratteristica I-V, anche nel primo quadrante. E’ quindi possibile utilizzare il LED 3 in polarizzazione diretta come emettitore e, simultaneamente, come ricevitore della luce su di esso incidente. [0030] In both cases, the photoelectric phenomenon caused by the radiation received by the LED 3 causes a deviation of the I-V characteristic curve, even in the first quadrant. It is therefore possible to use the LED 3 in direct polarization as an emitter and, simultaneously, as a receiver of the light incident on it.

[0031] In Fig.6 è schematicamente mostrato un semplice circuito di pilotaggio in corrente del LED 3. Il circuito di Fig.6 è da intendersi meramente esemplificativo e non limitativo. Altre soluzioni sono possibili, come noto agli esperti del ramo. Nel circuito di pilotaggio di Fig.6, complessivamente indicato con 4, il LED 3 è inserito nella rete di retroazione di un amplificatore operazionale 5, ed è quindi collegato con l’anodo all’uscita dell’amplificatore operazionale 5 e con il catodo all’ingresso invertente dell’amplificatore operazionale 5. All’ingresso non invertente dell’amplificatore operazionale 5 è applicata una tensione di riferimento VREF. Una resistenza 7 è collegata tra l’ingresso invertente dell’amplificatore operazionale 5 e la massa in modo da controllare la corrente sul ramo del LED 3 e mantenerla costante. [0031] In Fig.6 a simple current driving circuit of the LED 3 is schematically shown. The circuit of Fig.6 is to be intended merely as an example and not a limitative one. Other solutions are possible, as known to those skilled in the art. In the driving circuit of Fig. 6, indicated as a whole with 4, the LED 3 is inserted in the feedback network of an operational amplifier 5, and is therefore connected with the anode at the output of the operational amplifier 5 and with the cathode at the The inverting input of the operational amplifier 5. A reference voltage VREF is applied to the non-inverting input of the operational amplifier 5. A resistor 7 is connected between the inverting input of the operational amplifier 5 and the ground in order to control the current on the branch of the LED 3 and keep it constant.

[0032] La corrente costante che fluisce attraverso il LED 3 è pari a I=VREF/R. Un’eventuale radiazione luminosa ricevuta dal LED 3 provoca uno spostamento della curva I-V e quindi una variazione della tensione ai capi del LED 3, misurabile tramite un circuito di rilevamento 9. Il circuito 9 può essere un qualunque circuito atto a rilevare la tensione ai capi del diodo. È possibile anche misurare direttamente la tensione di uscita dell’amplificatore operazionale 5 in quanto la tensione sulla resistenza 7 è costante. [0032] The constant current flowing through the LED 3 is equal to I = VREF / R. Any light radiation received by the LED 3 causes a shift in the I-V curve and therefore a variation in the voltage across the LED 3, measurable by means of a detection circuit 9. The circuit 9 can be any circuit capable of detecting the voltage across the ends. of the diode. It is also possible to directly measure the output voltage of the operational amplifier 5 as the voltage on the resistance 7 is constant.

[0033] In Fig. 7A è mostrato schematicamente un semplice circuito di pilotaggio in tensione del LED 3. Nel circuito di Fig.7A, complessivamente indicato con 10, è previsto un amplificatore operazionale 11, la cui uscita è collegata, tramite una rete resistiva 13 di retroazione, all’ingresso invertente. Una tensione di riferimento VREF è applicata all’ingresso non invertente dell’amplificatore 11. L’anodo del LED 3 è collegato all’ingresso invertente dell’amplificatore operazionale 11 e il catodo è collegato a massa. Il circuito 10 è pilotato in modo che ai suoi capi sia presente una tensione costante VD=VREF. La radiazione ricevuta dal LED 3 provoca uno spostamento della curva I-V e quindi una variazione della corrente attraverso il LED 3, che può essere rilevata tramite un circuito di rilevamento di tensione 15 che rileva la tensione ai capi della resistenza 13 che è direttamente proporzionale alla corrente che scorre sul LED 3. [0033] In Fig. 7A a simple voltage driving circuit of the LED 3 is schematically shown. In the circuit of Fig.7A, indicated as a whole with 10, an operational amplifier 11 is provided, whose output is connected, through a resistive network 13 of feedback, to the inverting input. A reference voltage VREF is applied to the non-inverting input of the amplifier 11. The anode of LED 3 is connected to the inverting input of the operational amplifier 11 and the cathode is connected to ground. The circuit 10 is piloted in such a way that a constant voltage VD = VREF is present at its ends. The radiation received by the LED 3 causes a shift of the I-V curve and therefore a variation of the current through the LED 3, which can be detected by means of a voltage detection circuit 15 which detects the voltage across the resistance 13 which is directly proportional to the current flowing on the LED 3.

[0034] In entrambi i casi il segnale generato dalla radiazione luminosa incidente sulla giunzione p-n del LED 3 può essere amplificato con idonee configurazioni del circuito di rilevamento del segnale. Ad esempio, è possibile filtrare il contributo in corrente continua tramite l’uso di un filtro passa-alto a monte della catena di amplificazione del segnale. [0034] In both cases the signal generated by the light radiation incident on the p-n junction of the LED 3 can be amplified with suitable configurations of the signal detection circuit. For example, it is possible to filter the direct current contribution through the use of a high-pass filter upstream of the signal amplification chain.

[0035] La Fig.7B mostra a titolo esemplificativo uno schema di un circuito di pilotaggio analogo a quello di Fig.7A, in cui è illustrato un circuito di rilevamento del segnale 15, che comprende un filtro passa-alto 16. Utilizzando il filtro passa alto 16, la componente continua dovuta alla polarizzazione diretta del LED 3 viene annullata. Alla sezione di amplificazione 18 del circuito 15, viene applicato un segnale che contiene solo la variazione del parametro elettrico che si desidera rilevare e non la sua componente continua. [0035] Fig.7B shows by way of example a diagram of a driving circuit similar to that of Fig.7A, in which a signal detection circuit 15 is shown, which includes a high-pass filter 16. Using the filter high pass 16, the direct component due to the direct bias of the LED 3 is canceled. To the amplification section 18 of the circuit 15, a signal is applied which contains only the variation of the electrical parameter to be detected and not its direct component.

[0036] In alcune applicazioni la tensione VREF, e quindi la corrente imposta sul ramo del LED 3 o la tensione imposta ai capi di esso, possono variare nel tempo. [0036] In some applications the voltage VREF, and therefore the current imposed on the branch of the LED 3 or the voltage imposed across it, may vary over time.

[0037] Per ottenere un migliore funzionamento del dispositivo è possibile abbinare al LED 3 un secondo LED di riferimento pilotato nelle stesse condizioni del LED 3, ma schermato in modo da non ricevere la radiazione luminosa che deve essere captata dal LED 3. Una soluzione circuitale di questo tipo permette di sottrarre dal segnale rilevato ai capi del LED 3 il contributo dovuto alla sua polarizzazione diretta, in modo tale che il segnale amplificato è dato dalla differenza tra i parametri elettrici (corrente o tensione) rilevati ai capi dei due LED. Inoltre, vengono così eliminate le componenti di rumore di modo comune. In pratica, utilizzando un LED emettitore/rilevatore ed un LED di riferimento è possibile effettuare misure differenziali. [0037] To obtain a better operation of the device, it is possible to combine LED 3 with a second reference LED driven in the same conditions as LED 3, but shielded so as not to receive the light radiation that must be picked up by LED 3. A circuit solution of this type, it allows the contribution due to its direct polarization to be subtracted from the signal detected at the ends of the LED 3, so that the amplified signal is given by the difference between the electrical parameters (current or voltage) detected at the ends of the two LEDs. Furthermore, common mode noise components are thus eliminated. In practice, using an emitter / detector LED and a reference LED it is possible to perform differential measurements.

[0038] Le Figg.8, 9 e 10 mostrano in via del tutto esemplificativa e non limitativa, soluzioni circuitali che utilizzano un LED di riferimento, per eseguire misure differenziali. [0038] Figures 8, 9 and 10 show, by way of fully exemplifying and non-limiting way, circuit solutions which use a reference LED, to perform differential measurements.

[0039] La Fig.8 mostra schematicamente un dispositivo 1 con un LED 3 emettitore/rilevatore e un circuito di pilotaggio 20, per il pilotaggio in corrente del LED 3. Il circuito di pilotaggio 20 comprende un amplificatore operazionale 21, al cui ingresso non invertente è applicata la tensione di riferimento VREF. Il LED 3 è collegato con il proprio anodo all’uscita dell’amplificatore operazionale 21 e con il proprio catodo all’ingresso invertente dell’amplificatore operazionale 21. Una resistenza 23 collega il catodo del LED 3 a massa. Sin qui il circuito è sostanzialmente uguale a quello di Fig.6. Tuttavia, per eseguire misure differenziali, il circuito 20 comprende un secondo LED 3A collegato con l’anodo all’uscita di un secondo amplificatore operazionale 21A, analogo all’amplificatore operazionale 21, e con il catodo collegato a massa, tramite una resistenza 23A, che può essere di valore pari alla resistenza 23. All’ingresso non invertente dell’amplificatore operazionale 23A è applicata la stessa tensione di riferimento VREF. Il LED 3A è uguale al LED 3, ma schermato rispetto alla radiazione luminosa esterna. In questo modo la curva I-V del LED 3A non viene traslata per effetto radiazione esterna. Un circuito rilevatore 27 rileva la differenza di tensione tra i due LED 3, 3A ottenendo un segnale che è funzione della radiazione incidente sul LED 3. [0039] Fig.8 schematically shows a device 1 with an emitter / detector LED 3 and a driving circuit 20, for driving the current of the LED 3. The driving circuit 20 comprises an operational amplifier 21, at the input of which there is no inverting the reference voltage VREF is applied. LED 3 is connected with its anode to the output of the operational amplifier 21 and with its cathode to the inverting input of the operational amplifier 21. A resistor 23 connects the cathode of LED 3 to ground. So far the circuit is substantially the same as that of Fig.6. However, to perform differential measurements, the circuit 20 comprises a second LED 3A connected with the anode to the output of a second operational amplifier 21A, similar to the operational amplifier 21, and with the cathode connected to ground, by means of a resistor 23A, which can be of a value equal to the resistance 23. The same reference voltage VREF is applied to the non-inverting input of the operational amplifier 23A. LED 3A is the same as LED 3, but shielded from external light radiation. In this way the I-V curve of the LED 3A is not translated due to the effect of external radiation. A detector circuit 27 detects the voltage difference between the two LEDs 3, 3A obtaining a signal which is a function of the radiation incident on LED 3.

[0040] In alcune forme di realizzazione si può prevedere di utilizzare una resistenza 23A di valore differente rispetto alla resistenza 23. Infatti, modificando opportunamente i valori di resistenza si può bilanciare il circuito, ottenendo una tensione di uscita uguale a zero in assenza di illuminazione. Inoltre, è possibile compensare le differenze tra le caratteristiche I-V che possono presentare anche LED nominalmente uguali. Inoltre, usando resistenze 23, 23A tra loro differenti è possibile usare anche LED 3, 3A differenti, combinati a resistenze di diverso valore per ottenere il bilanciamento del circuito. [0040] In some embodiments it can be envisaged to use a resistor 23A of a different value compared to the resistor 23. In fact, by suitably modifying the resistance values, the circuit can be balanced, obtaining an output voltage equal to zero in the absence of lighting . Furthermore, it is possible to compensate for the differences between the I-V characteristics which may also have nominally equal LEDs. Furthermore, by using resistors 23, 23A different from each other, it is also possible to use different LEDs 3, 3A, combined with resistors of different values to obtain the balance of the circuit.

[0041] La Fig.9 mostra uno schema di un dispositivo 1 con un LED 3 emettitore/rilevatore inserito in un circuito di pilotaggio 30 che mantiene costante la tensione ai capi del LED 3, per eseguire una misura di corrente. Il circuito di pilotaggio 30 comprende un primo amplificatore operazionale 31 al cui ingresso non invertente è applicata una tensione di riferimento VREF. Tra l’uscita e l’ingresso invertente è collegata, analogamente alla configurazione di Fig.7A, una rete di retroazione resistiva, con una resistenza 33. L’anodo del LED 3 è collegato all’ingresso invertente dell’amplificatore operazionale 31, mentre il catodo del LED 3 è collegato a massa. Il circuito 30 comprende, inoltre, un secondo amplificatore operazionale 31A, analogo all’amplificatore operazionale 31, una seconda rete di retroazione con una resistenza 33A che può essere uguale alla resistenza 33 ed un LED 3A, uguale al LED 3, collegato tra ingresso invertente dell’amplificatore operazionale 31 e massa. La tensione VREF è applicata all’ingresso non invertente dell’amplificatore operazionale 31A. Analogamente al LED 3A di Fig.8, anche il LED 3A di Fig.9 è schermato, in modo da non ricevere radiazione luminosa sulla propria giunzione p-n. Un circuito rilevatore 35 rileva un segnale proporzionale alla differenza di corrente tra i due LED 3, 3A. Questo segnale è determinato dall’effetto della radiazione luminosa che incide sulla giunzione p-n del LED 3 e da esso è stato eliminato il contributo della polarizzazione diretta. [0041] Fig.9 shows a diagram of a device 1 with an emitter / detector LED 3 inserted in a driving circuit 30 which keeps the voltage across the LED 3 constant, to perform a current measurement. The driving circuit 30 comprises a first operational amplifier 31 to whose non-inverting input a reference voltage VREF is applied. A resistive feedback network with a resistor 33 is connected between the output and the inverting input, similarly to the configuration of Fig.7A. The anode of the LED 3 is connected to the inverting input of the operational amplifier 31, while the cathode of LED 3 is grounded. The circuit 30 also comprises a second operational amplifier 31A, similar to the operational amplifier 31, a second feedback network with a resistance 33A which can be equal to the resistance 33 and a LED 3A, equal to the LED 3, connected between the inverting input of the operational amplifier 31 and ground. The VREF voltage is applied to the non-inverting input of the operational amplifier 31A. Similarly to the LED 3A of Fig.8, the LED 3A of Fig.9 is also shielded, so as not to receive light radiation on its p-n junction. A detector circuit 35 detects a signal proportional to the current difference between the two LEDs 3, 3A. This signal is determined by the effect of light radiation that affects the p-n junction of LED 3 and the contribution of direct polarization has been eliminated from it.

[0042] Una configurazione circuitale simile, con un solo amplificatore operazionale, è illustrata in Fig.10. In questo schema, il dispositivo 1 comprende il LED 3 emettitore/rilevatore ed un circuito di pilotaggio in corrente 40, comprendente un amplificatore operazionale 41 che, analogamente al circuito 20 di Fig.8, mantiene una corrente costante attraverso il LED 3A. A similar circuit configuration, with only one operational amplifier, is illustrated in Fig.10. In this diagram, the device 1 comprises the emitter / detector LED 3 and a current driving circuit 40, comprising an operational amplifier 41 which, similarly to the circuit 20 of Fig.8, maintains a constant current through the LED 3A.

[0043] Il LED 3 è collegato con il proprio anodo all’uscita dell’amplificatore operazionale 41, e con il proprio catodo a massa, attraverso una rete di carico attiva o passiva, esemplificativamente rappresentata da una resistenza 43. Un secondo LED 3A, uguale al LED 3 ma schermato in modo da non ricevere radiazione luminosa sulla propria giunzione p-n, è disposto nella rete di retroazione dell’amplificatore operazionale 41, tra l’uscita e l’ingresso invertente di quest’ultimo. Il catodo del LED 3A è collegato a massa tramite una rete resistiva, ad esempio rappresentata da una resistenza 43A uguale alla resistenza 43. Una tensione di riferimento VREF è applicata al terminale non invertente dell’amplificatore operazionale 41. Un circuito rilevatore è collegato ai capi delle resistenze 43 e 43A in modo da rilevare, tramite una misura differenziale di tensione, la differenza tra le correnti che scorrono attraverso i due LED. [0043] The LED 3 is connected with its anode to the output of the operational amplifier 41, and with its cathode to ground, through an active or passive load network, represented by example by a resistor 43. A second LED 3A, equal to the LED 3 but shielded so as not to receive light radiation on its p-n junction, it is arranged in the feedback network of the operational amplifier 41, between the output and the inverting input of the latter. The cathode of the LED 3A is connected to ground via a resistive network, for example represented by a resistance 43A equal to the resistance 43. A reference voltage VREF is applied to the non-inverting terminal of the operational amplifier 41. A detector circuit is connected across the resistors 43 and 43A so as to detect, by means of a differential voltage measurement, the difference between the currents flowing through the two LEDs.

[0044] I circuiti rilevatori possono essere configurati in qualunque modo noto agli esperti del settore, ad esempio con un amplificatore differenziale in grado di amplificare le differenze di segnale che si hanno tra le uscite dei LED 3 e 3A, come schematicamente illustrato in Fig.10A, dove con 46 è indicato lo stadio di amplificazione con l’amplificatore differenziale 46.1, la cui uscita è associata ad un convertitore analogico digitale 48. Possono anche essere impiegati amplificatori differenziali per strumentazione, del tipo indicato con 50 e rappresentato schematicamente in Fig.10B, di cui con 50.1 e 50.2 sono indicati i due amplificatori operazionali. L’uscita dell’amplificatore differenziale 50 può essere acquisita sia in maniera differenziale dopo il primo stadio di amplificazione50, sia single-ended utilizzando un ulteriore amplificatore operazionale 52. In Fig.10C è mostrato, quale ulteriore esempio non limitativo di circuiti rilevatori, un circuito 54 che utilizza un convertitore corrente-tensione. Gli schemi delle Figg. 10A, 10B e 10C sono solo alcuni dei molteplici circuiti rilevatori utilizzabili, noti agli esperti del ramo. [0044] The detector circuits can be configured in any way known to those skilled in the art, for example with a differential amplifier capable of amplifying the signal differences between the outputs of the LEDs 3 and 3A, as schematically illustrated in Fig. 10A, where 46 indicates the amplification stage with the differential amplifier 46.1, the output of which is associated with an analog-digital converter 48. Differential amplifiers for instrumentation, of the type indicated with 50 and schematically represented in Fig. 10B, of which 50.1 and 50.2 indicate the two operational amplifiers. The output of the differential amplifier 50 can be acquired both in a differential manner after the first amplification stage 50, and single-ended using a further operational amplifier 52. In Fig.10C, as a further non-limiting example of detector circuits, is shown a circuit 54 using a current-to-voltage converter. The diagrams of Figs. 10A, 10B and 10C are just some of the many usable detector circuits known to those skilled in the art.

[0045] Gli schemi sin qui descritti mostrano soluzioni circuitali semplificate di dispositivi 1 che contengono un LED 3 atto a funzionare simultaneamente da emettitore e da rilevatore di radiazione luminosa. Come accennato inizialmente, il segnale generato dal flusso di corrente provocato dai fotoni incidenti sul LED 3 può essere captato simultaneamente all’emissione di radiazione da parte del LED 3, polarizzato direttamente. La radiazione luminosa ricevuta può essere una parte della stessa radiazione emessa dal LED 3 e riflessa o diffusa da un bersaglio. Alternativamente, la radiazione ricevuta dal LED 3 può essere una radiazione proveniente da una sorgente differente. Esempi applicativi non limitativi dei dispositivi qui descritti sono illustrati di seguito. Gli esempi applicativi descritti utilizzano in alcuni casi la radiazione emessa da LED 3 e ricevuta da esso in seguito a riflessione o diffusione, ed in altri una radiazione luminosa proveniente da una sorgente diversa dal LED 3. [0045] The diagrams described up to now show simplified circuit solutions of devices 1 which contain a LED 3 able to function simultaneously as an emitter and as a detector of light radiation. As mentioned initially, the signal generated by the current flow caused by the photons incident on the LED 3 can be picked up simultaneously with the emission of radiation by the directly polarized LED 3. The received light radiation can be a part of the same radiation emitted by the LED 3 and reflected or scattered by a target. Alternatively, the radiation received by the LED 3 can be a radiation coming from a different source. Non-limiting application examples of the devices described here are illustrated below. The application examples described use in some cases the radiation emitted by LED 3 and received by it following reflection or diffusion, and in others a light radiation coming from a source other than LED 3.

[0046] Secondo alcune forme di realizzazione, il dispositivo 1 con il LED 3 può essere impiegato per eseguire misure di distanza realizzando quindi un generico sensore di prossimità. I sistemi attualmente impiegati per la misura ottica di distanza tramite emettitori laser o LED prevedono la compresenza di un emettitore e di un ricevitore. La distanza tra il dispositivo misuratore e un bersaglio può in alcuni casi venire misurata in base al tempo richiesto dal segnale luminoso emesso dall’emettitore per essere captato dal rilevatore a seguito della riflessione da parte dell’oggetto, la cui distanza deve essere misurata, oppure in base ad uno sfasamento tra segnale emesso e segnale ricevuto. Altri misuratori di distanza o sensori di prossimità noti prevedono l’utilizzo di un LED e di un fotorilevatore tra loro affiancati. Il Led emette una radiazione luminosa secondo un proprio lobo di emissione e il fotorilevatore riceve, secondo il proprio lobo di ricezione, la radiazione retro-diffusa da un bersaglio posto di fronte alla coppia LED/fotorilevatore. La non-confocalità di emettitore e ricevitore comporta limiti di funzionamento del dispositivo. In ogni soluzione si ha comunque la necessità di disporre di un emettitore e di un ricevitore nel dispositivo. Questo comporta uno sfalsamento tra i due lobi di emissione e di ricezione. Ciò rende conseguentemente il dispositivo non idoneo alla misura delle piccole distanze ed inoltre incide sul costo del dispositivo. [0046] According to some embodiments, the device 1 with the LED 3 can be used to carry out distance measurements thus making a generic proximity sensor. The systems currently used for optical distance measurement by means of laser or LED emitters provide for the simultaneous presence of an emitter and a receiver. The distance between the measuring device and a target can in some cases be measured based on the time required by the light signal emitted by the emitter to be picked up by the detector following reflection from the object whose distance is to be measured, or based on a phase shift between the signal emitted and the signal received. Other known distance meters or proximity sensors provide for the use of an LED and a photodetector side by side. The LED emits a light radiation according to its own emission lobe and the photodetector receives, according to its reception lobe, the rear-scattered radiation from a target placed in front of the LED / photodetector pair. The non-confocality of emitter and receiver implies operating limits of the device. In any solution, however, it is necessary to have an emitter and a receiver in the device. This involves an offset between the two emitting and receiving lobes. This consequently makes the device unsuitable for measuring small distances and also affects the cost of the device.

[0047] Utilizzando un LED che funziona simultaneamente da fotoemettitore e da fotorilevatore si ottiene il vantaggio che il lobo di emissione ed il lobo di ricezione coincidono e si ha la sovrapposizione tra il fascio luminoso emesso e quello ricevuto. In altri termini, trasmettitore e ricevitore coincidono spazialmente in quanto sono lo stesso dispositivo. Questo assicura la confocalità tra trasmissione e ricezione ottica. [0047] By using an LED which functions simultaneously as a photoemitter and as a photodetector, the advantage is obtained that the emission lobe and the receiving lobe coincide and there is an overlap between the emitted and received light beam. In other words, transmitter and receiver coincide spatially as they are the same device. This ensures confocality between optical transmission and reception.

[0048] Pertanto il dispositivo è in grado di eseguire misure anche di piccole distanze, impiegando un unico componente a semiconduttore. In Fig. 11 è mostrato lo schema di principio di un dispositivo 1 contente un LED 3 polarizzato direttamente per emettere un fascio di radiazione F verso un bersaglio o traguardo T, e per ricevere e rilevare un fascio di radiazione riflesso o diffuso dal bersaglio T verso il LED 3. Il circuito di rilevamento del segnale luminoso incidente sul LED 3 rileva un segnale che è funzione della distanza D tra il LED 3 e il bersaglio T. L’intensità del segnale rilevato dal LED 3 mentre esso è polarizzato direttamente per illuminare il bersaglio T è funzione della distanza D1 (Fig.11A) , D2(Fig.11B) o D0(Fig.11C) tra bersaglio T e dispositivo 1. In particolare in Fig.11C è mostrata una condizione in cui il bersaglio T è praticamente a contatto con il dispositivo emettitore/ricevitore. La misura è ancora possibile senza ricorrere all’ausilio di particolari dispositivi ottici, mentre non lo sarebbe con i sistemi dell’arte corrente. [0048] Therefore the device is able to perform measurements even of small distances, using a single semiconductor component. Fig. 11 shows the basic diagram of a device 1 containing a LED 3 polarized directly to emit a radiation beam F towards a target or sight T, and to receive and detect a radiation beam reflected or scattered from the target T towards the LED 3. The detection circuit of the light signal incident on the LED 3 detects a signal which is a function of the distance D between the LED 3 and the target T. The intensity of the signal detected by the LED 3 while it is directly polarized to illuminate the target T is a function of the distance D1 (Fig.11A), D2 (Fig.11B) or D0 (Fig.11C) between target T and device 1. In particular, Fig.11C shows a condition in which the target T is practically in contact with the emitter / receiver device. Measurement is still possible without resorting to the aid of particular optical devices, while it would not be possible with current art systems.

[0049] La Fig.11D mostra l’andamento del flusso luminoso ricevuto dal LED 3 (indicato con Φ in ordinate) in funzione della distanza D (riportata in ascissa). L’intensità del flusso è in prima approssimazione una funzione del quadrato della distanza (D<2>) e presenta il proprio valore massimo Φ0 quando la distanza tra il LED3 e il bersaglio T è pari a D0 (misura a contatto, Fig.11C). E’ quindi possibile misurare la distanza D tra LED 3 e bersaglio o traguardo T in base all’intensità della radiazione luminosa emessa dal LED 3 e ricevuta da esso per riflessione o diffusione da parte del traguardo T. [0049] Fig.11D shows the trend of the luminous flux received by LED 3 (indicated with Φ in ordinates) as a function of the distance D (shown in the abscissa). The intensity of the flux is as a first approximation a function of the square of the distance (D <2>) and has its maximum value Φ0 when the distance between the LED3 and the target T is equal to D0 (contact measurement, Fig. 11C ). It is therefore possible to measure the distance D between LED 3 and target or target T based on the intensity of the light radiation emitted by LED 3 and received by it by reflection or diffusion by the target T.

[0050] Inoltre, effettuando una misura a distanza fissata, che per praticità può essere la distanza D0 a cui il dispositivo 1 si trova a contatto con il traguardo T, è possibile avere informazioni sulla riflettività del mezzo di cui è costituto il traguardo T. Per chiarire questa possibilità, in Fig.11E sono riportate due curve ΦA, ΦB del flusso captato dal LED 3, relative a due materiali diversi. Dal diagramma di Fig.11E si può vedere come l’intensità della luce riflessa dipenda non solo dalla distanza ma anche dalle caratteristiche del traguardo o bersaglio T. Per tener conto del fatto che l’intensità della luce riflessa/diffusa dipende anche dalle caratteristiche del bersaglio T è possibile valutare il valore Φ0A o Φ0B a contatto dipendente dal materiale e normalizzare il risultato come presentato in Fig.11F. [0050] Furthermore, by carrying out a measurement at a fixed distance, which for practicality can be the distance D0 at which the device 1 is in contact with the target T, it is possible to obtain information on the reflectivity of the medium of which the target T is constituted. To clarify this possibility, in Fig.11E two curves ΦA, ΦB of the flux captured by LED 3 are shown, relative to two different materials. From the diagram of Fig.11E it can be seen how the intensity of the reflected light depends not only on the distance but also on the characteristics of the sight or target T. To take into account the fact that the intensity of the reflected / diffused light also depends on the characteristics of the target T it is possible to evaluate the value Φ0A or Φ0B in contact depending on the material and normalize the result as presented in Fig.11F.

[0051] In alcune forme di impiego, il dispositivo 1 comprendente almeno in LED 3 che, in polarizzazione diretta, funziona simultaneamente da emettitore e rilevatore, può essere utilizzato come pulsante. Infatti, se il LED 3 è polarizzato direttamente, esso emette una radiazione luminosa che può essere rifessa dal dito di un utilizzatore che si avvicina al LED 3 per agire su di esso come interruttore o pulsante di prossimità. La curva I-V subirà una brusca variazione nel tempo conseguente al movimento di accostamento e successivo allontanamento del dito dal LED 3. Tale variazione è conseguenza del fatto che il dito riflette o diffonde parte della radiazione emessa dal LED 3 in polarizzazione diretta, e che tale radiazione viene captata dal LED 3 medesimo e rilevata dal circuito di rilevazione. A seconda che il LED 3 sia pilotato a tensione costante o a corrente costante, il segnale generato dal dito dell’utilizzatore provocherà una variazione nel tempo di corrente o di tensione attraverso il LED 3. La Fig.12 rappresenta l’andamento di una grandezza elettrica riportata in ordinate (tensione V o corrente I ai capi del LED 3) in funzione del tempo t riportato in ascisse. Il contatto del dito sul LED 3 in funzione di interruttore provoca un segnale S rilevato dal circuito di rilevamento. Questo segnale può essere utilizzato come comando di un apparato controllato dall’interruttore. [0051] In some forms of use, the device 1 comprising at least LEDs 3 which, in direct polarization, functions simultaneously as an emitter and detector, can be used as a button. In fact, if the LED 3 is directly polarized, it emits a light radiation which can be reflected by the finger of a user who approaches the LED 3 to act on it as a proximity switch or button. The I-V curve will undergo a sudden variation over time as a result of the approaching and subsequent removal movement of the finger from the LED 3. This variation is a consequence of the fact that the finger reflects or diffuses part of the radiation emitted by the LED 3 in direct polarization, and that this radiation it is picked up by the LED 3 itself and detected by the detection circuit. Depending on whether LED 3 is driven at constant voltage or constant current, the signal generated by the user's finger will cause a change in current or voltage over time through LED 3. Fig. 12 represents the trend of an electrical quantity reported in ordinates (voltage V or current I across LED 3) as a function of time t reported in abscissa. The contact of the finger on the LED 3 as a switch causes a signal S detected by the detection circuit. This signal can be used as a command for an apparatus controlled by the switch.

[0052] Questo tipo di impiego può essere espanso realizzando una matrice di LED 3, ciascuno dotato del suo circuito di rilevamento del segnale, ottenendo uno schermo touch avente funzioni analoghe ai comuni pannelli o schermi di tipo capacitivo. La Fig. 13 mostra schematicamente una matrice 51 formata da una pluralità di LED 3. L’utilizzatore impiega in questo caso la matrice 51 sfiorando o toccando la sua superficie e provocando la generazione di un segnale S del tipo illustrato in Fig. 12 da parte dell’uno o dell’altro dei LED 3 che formano la matrice stessa. Rispetto agli schermi touch attuali, lo schermo realizzato con LED 3 può presentare vantaggi in particolari condizioni di utilizzo. [0052] This type of use can be expanded by making a matrix of LEDs 3, each equipped with its own signal detection circuit, obtaining a touch screen having functions similar to common capacitive type panels or screens. Fig. 13 schematically shows a matrix 51 formed by a plurality of LEDs 3. In this case the user uses the matrix 51 by touching or touching its surface and causing the generation of a signal S of the type illustrated in Fig. 12 by of one or the other of the LEDs 3 which form the matrix itself. Compared to current touch screens, the screen made with LED 3 can present advantages in particular conditions of use.

[0053] In alcune forme di realizzazione, una matrice di LED, ad esempio una matrice lineare di LED, polarizzati direttamente e controllati in modo da rilevare un segnale ottico retrodiffuso da un oggetto che si muove rispetto alla matrice, può servire come interfaccia di comando con funzioni più evolute rispetto a quelle di un semplice pulsante. Ad esempio, si può realizzare una cortina o matrice lineare di LED polarizzati direttamente che sono in grado di rilevare non solo l’avvicinamento di una mano (o altro oggetto diffondente o riflettente) alla cortina, ma anche un suo spostamento in un verso o nell’altro rispetto alla cortina. In questo modo è possibile realizzare interruttori di comando che determinano azioni differenti a seconda di come l’utente che utilizza l’interruttore muove la mano rispetto a quest’ultimo. Un interruttore di questo tipo può essere ad esempio usato per sollevare o abbassare una serranda, ad esempio, secondo che l’utente sposti la mano di fronte alla cortina muovendola dall’alto verso il basso oppure dal basso verso l’alto. Poiché ciascun LED emette una radiazione ottica e riceve radiazione retrodiffusa dalla mano, il dispositivo così realizzato è sensibile al verso in cui si muove la mano rispetto alla cortina di LED ed è in grado di discernere se si muove nell’uno o nell’altro di due versi opposti. In some embodiments, a matrix of LEDs, for example a linear matrix of LEDs, directly biased and controlled to detect a backscattered optical signal from an object moving relative to the matrix, can serve as a command interface with more advanced functions than those of a simple button. For example, it is possible to create a curtain or linear matrix of directly polarized LEDs that are able to detect not only the approach of a hand (or other diffusing or reflecting object) to the curtain, but also its displacement in one direction or in the direction. other than the curtain. In this way it is possible to create control switches that cause different actions depending on how the user using the switch moves his hand with respect to the latter. A switch of this type can be used, for example, to raise or lower a shutter, for example, according to whether the user moves his hand in front of the curtain by moving it from top to bottom or from bottom to top. Since each LED emits optical radiation and receives backscattered radiation from the hand, the device thus made is sensitive to the direction in which the hand moves with respect to the LED curtain and is able to discern whether it moves in one or the other of two opposite lines.

[0054] Matrici di forme più complesse possono consentire di eseguire una molteplicità di comandi con lo stesso dispositivo usando differenti movimenti delle mani (ad esempio: alto/basso; sinistra/destra). [0054] Matrices of more complex shapes can allow to execute a multiplicity of commands with the same device using different hand movements (for example: up / down; left / right).

[0055] Matrici di LED 3 possono essere impiegate anche per la realizzazione di altri tipo di dispositivi, ad esempio per rilevare immagini bidimensionali di un oggetto tramite la stessa matrice di LED 3 che viene utilizzata per illuminare l’oggetto. In sostanza, in questa categoria di dispositivi una matrice di LED 3 polarizzati direttamente fornisce l’illuminazione dell’oggetto e ne riceve simultaneamente l’immagine, che può poi essere ad esempio ricostruita su uno schermo di visualizzazione o memorizzata in un file. [0055] LED matrices 3 can also be used for the construction of other types of devices, for example to detect two-dimensional images of an object through the same LED matrix 3 that is used to illuminate the object. Basically, in this category of devices, a matrix of directly polarized 3 LEDs provides the illumination of the object and simultaneously receives its image, which can then be reconstructed, for example, on a display screen or stored in a file.

[0056] Le Figg. 14 e 15 mostrano schematicamente una matrice 61 di LED 3 che può essere posta davanti ad un oggetto O con l’interposizione di un’ottica di focalizzazione 63. La radiazione luminosa emessa da ciascun LED 3 della matrice 61 illumina l’oggetto O, il quale riflette o diffonde la medesima radiazione verso i LED 3 che la captano generando un segnale che può essere rilevato ed elaborato, ottenendo l’immagine dell’oggetto O. In pratica, la matrice 61 rappresenta un sensore analogo a quelli impiegati tipicamente nelle macchine fotografiche e nelle videocamere digitali, dove tuttavia l’illuminazione dell’oggetto da riprendere è effettuata dagli stessi elementi sensibili (LED 3) che captano la luce riflessa o diffusa dall’oggetto. Il dispositivo così realizzato è vantaggioso in tutte quelle situazioni in cui si utilizzano sistemi confocali. L’area di cui si rileva l’immagine coincide con l’area illuminata dalla matrice 61 di LED 3. La soluzione qui descritta può avere impieghi ad esempio in microscopia ottica, in medicina ed in altri settori. [0056] Figs. 14 and 15 schematically show a matrix 61 of LEDs 3 which can be placed in front of an object O with the interposition of a focusing optic 63. The light radiation emitted by each LED 3 of the matrix 61 illuminates the object O, the which reflects or diffuses the same radiation towards the LEDs 3 which capture it, generating a signal that can be detected and processed, obtaining the image of the object O. In practice, the matrix 61 represents a sensor similar to those typically used in cameras and in digital video cameras, where, however, the illumination of the object to be filmed is carried out by the same sensitive elements (LED 3) that capture the light reflected or diffused by the object. The device thus realized is advantageous in all those situations in which confocal systems are used. The area of which the image is detected coincides with the area illuminated by the matrix 61 of LED 3. The solution described here may have uses, for example, in optical microscopy, medicine and other sectors.

[0057] Utilizzando LED 3 che emettono a lunghezze d’onda differenti in una stessa matrice 61 è anche possibile ottenere immagini multispettrali dello stesso oggetto O. In Fig. 14 sono schematicamente rappresentati LED 3, 3X che emettono a differenti lunghezze d’onda per ottenere questa funzione. In alcune forme di realizzazione è possibile pilotare i LED 3 in maniera alternata, attivando selettivamente l’uno o l’altro gruppo di LED 3, che emettono ad una o ad un’altra lunghezza d’onda. Questo consente il rilevamento di immagini spettrali a differenti lunghezze d’onda anche in rapida successione. [0057] By using LEDs 3 that emit at different wavelengths in the same matrix 61 it is also possible to obtain multispectral images of the same object O. In Fig. 14 LEDs 3, 3X are schematically represented which emit at different wavelengths for get this function. In some embodiments it is possible to drive the LEDs 3 alternately, selectively activating one or the other group of LEDs 3, which emit at one or another wavelength. This allows the detection of spectral images at different wavelengths even in rapid succession.

[0058] Dispositivi 1 comprendenti LED 3 polarizzati direttamente che operano simultaneamente da fotoemettitori da fotorilevatori possono essere utilizzati anche per realizzare sistemi di rilevamento di onde acustiche, utili ad esempio per la produzione di microscopici acustici, rilevatori di ultrasuoni, sensori di vibrazioni ed altro. [0058] Devices 1 comprising directly polarized LEDs 3 which operate simultaneously from photo-emitters from photodetectors can also be used to realize acoustic wave detection systems, useful for example for the production of acoustic microscopes, ultrasound detectors, vibration sensors and the like.

[0059] Uno schema di principio dell’impiego di un dispositivo 1 a LED del tipo qui descritto per il rilevamento di onde acustiche è illustrato nelle Figg.16A, 16B. Con 1 è indicato genericamente ed esemplificativamente un dispositivo comprendente almeno un LED 3 del tipo sopra descritto, polarizzato direttamente e configurato per operare da fotoemettitore e da fotorilevatore, capace di rilevare radiazione luminosa da esso stesso emessa e riflessa da un riflettore 65, deformabile elasticamente sotto l’effetto di un fronte d’onda di ultrasuoni o altre vibrazioni meccaniche. Il riflettore 65 è posto davanti al dispositivo 1. Il riflettore 65 può essere costituito da, o comprendere, una lamina riflettente ad almeno una parte della radiazione ottica, e di spessore tale da poter essere deformata ad un’onda acustica che urta contro la superficie della lamina formante il riflettore 65 sulla faccia opposta rispetto a quella rivolta verso il dispositivo 1 ed il suo LED 3. [0059] A principle diagram of the use of an LED device 1 of the type described here for the detection of acoustic waves is illustrated in Figs.16A, 16B. 1 indicates generically and by way of example a device comprising at least one LED 3 of the type described above, directly polarized and configured to operate as a photoemitter and photodetector, capable of detecting light radiation emitted by itself and reflected by a reflector 65, elastically deformable underneath the effect of a wavefront of ultrasound or other mechanical vibrations. The reflector 65 is placed in front of the device 1. The reflector 65 can be constituted by, or comprise, a sheet reflecting at least a part of the optical radiation, and of such thickness that it can be deformed to an acoustic wave that hits the surface of the foil forming the reflector 65 on the opposite face with respect to that facing the device 1 and its LED 3.

[0060] Un trasduttore a ultrasuoni 67 può essere posizionato dietro al riflettore 65, cioè sul lato opposto rispetto al dispositivo 1. Il trasduttore a ultrasuoni 67 può essere posto in una vasca 68 in cui è contenuto un mezzo di accoppiamento 69, ad esempio un liquido. Il riflettore 65 può essere immerso nel mezzo 69 o posto subito fuori da esso, cioè sull’interfaccia tra il mezzo di accoppiamento e l’aria, ad esempio sulla superficie libera di un mezzo di accoppiamento liquido. [0060] An ultrasonic transducer 67 can be positioned behind the reflector 65, i.e. on the opposite side with respect to the device 1. The ultrasonic transducer 67 can be placed in a tank 68 which contains a coupling means 69, for example a liquid. The reflector 65 can be immersed in the medium 69 or placed immediately outside it, that is, on the interface between the coupling means and the air, for example on the free surface of a liquid coupling means.

[0061] Un oggetto O da sottoporre ad analisi può essere posto nel liquido di accoppiamento 69, tra il trasduttore 67 e il riflettore 65. L’oggetto O può essere insonorizzato dal trasduttore ultrasonico 67. Le onde acustiche che attraversano l’oggetto O raggiungono la lamina formante il riflettore 65 e ne provocano una deformazione elastica localizzata. Se la faccia del riflettore 65 è illuminata dal LED 3, questo riceve un segnale luminoso riflesso dal riflettore 65 che viene modulato dalla deformazione del riflettore 65. Pertanto, ponendo il LED 3 del dispositivo 1 di fronte al trasduttore ultrasonico 67 si può rilevare tramite il LED 3 un segnale che è funzione dell’onda acustica che attraversa l’oggetto O sotto esame nel punto corrispondente al volume investito dalle onde ultrasoniche generate dal trasduttore 67. [0061] An object O to be analyzed can be placed in the coupling liquid 69, between the transducer 67 and the reflector 65. The object O can be soundproofed by the ultrasonic transducer 67. The acoustic waves passing through the object O reach the lamina forming the reflector 65 and cause a localized elastic deformation thereof. If the face of the reflector 65 is illuminated by the LED 3, this receives a light signal reflected by the reflector 65 which is modulated by the deformation of the reflector 65. Therefore, by placing the LED 3 of the device 1 in front of the ultrasonic transducer 67 it can be detected by means of the LED 3 a signal that is a function of the acoustic wave that crosses the object O under examination at the point corresponding to the volume hit by the ultrasonic waves generated by the transducer 67.

[0062] In Fig. 16B è mostrato esemplificativamente un diagramma temporale che mostra l’andamento del segnale rilevato sul LED 3. Sulle ordinate può essere riportata una qualunque grandezza elettrica (ad esempio corrente o tensione) che viene modulata dalla luce riflessa dal riflettore 65 e che incide sulla giunzione p-n del LED 3. [0062] Fig. 16B shows by way of example a time diagram showing the trend of the signal detected on LED 3. Any electrical quantity (for example current or voltage) which is modulated by the light reflected by the reflector 65 can be reported on the ordinates. and which affects the p-n junction of LED 3.

[0063] Muovendo l’uno rispetto all’altro l’oggetto da indagare O e il sistema costituito dal LED 3 e dal trasduttore ultrasonico 67 si può generare un’immagine dell’oggetto O che contiene informazioni sulla presenza ad esempio di irregolarità, quali cricche o altri difetti interni dell’oggetto. La scansione può essere effettuata lungo due assi definenti un piano di scansione parallelo alla lamina 65. [0063] By moving the object to be investigated O and the system consisting of the LED 3 and the ultrasonic transducer 67 relative to each other, it is possible to generate an image of the object O which contains information on the presence, for example, of irregularities, such as cracks or other internal defects of the object. Scanning can be performed along two axes defining a scanning plane parallel to the lamina 65.

[0064] Con la struttura sopra descritta si possono realizzare microscopici acustici a scansione, corredati eventualmente di una matrice di trasduttori acustici 67 e/o una di matrice di LED 3 per indagare porzioni più ampie dell’oggetto O. [0064] With the structure described above it is possible to realize scanning acoustic microscopes, possibly equipped with a matrix of acoustic transducers 67 and / or a matrix of LED 3 to investigate larger portions of the object O.

[0065] Mentre nella forma di realizzazione di Fig.16A e 16B il dispositivo 1 è configurato per captare segnali ottenuti tramite onde acustiche che lavorano in trasmissione, in altre forme di realizzazione si possono configurare sistemi atti a lavorare anche in riflessione di un onda ultrasonica. La Fig. 16C illustra una forma di realizzazione in cui il dispositivo 1 con il LED 3 è disposto in un alloggiamento atto ad essere immerso nel liquido di accoppiamento 69. L’alloggiamento può integrare una lamina 65, di caratteristiche simili alla lamina 65 descritta con riferimento alla Fig.16A, che chiude il vano in cui è alloggiato il dispositivo 1. Ponendo il dispositivo 1 con la lamina 65 e il trasduttore acustico 67 sullo stesso lato dell’oggetto O da indagare è possibile effettuare un’analisi dell’oggetto O in riflessione anziché in trasmissione. [0065] While in the embodiment of Fig.16A and 16B the device 1 is configured to pick up signals obtained through acoustic waves that work in transmission, in other embodiments systems can be configured to work also in reflection of an ultrasonic wave . Fig. 16C illustrates an embodiment in which the device 1 with the LED 3 is arranged in a housing adapted to be immersed in the coupling liquid 69. The housing can integrate a lamina 65, of similar characteristics to the lamina 65 described with reference to Fig.16A, which closes the compartment in which device 1 is housed. By placing the device 1 with the lamina 65 and the acoustic transducer 67 on the same side of the object O to be investigated, it is possible to carry out an analysis of the object O in reflection rather than in transmission.

[0066] Mentre le Figg.16A, 16C mostrano due possibili applicazioni del dispositivo della presente descrizione nel settore delle indagini acustiche, si deve comprendere che il dispositivo 1 può in genere realizzare un trasduttore ad ultrasuoni con la conseguenza di poter effettuare tutte le sue possibili applicazioni. In particolare potrebbe essere realizzata una cortina o matrice di dispositivi 1 per generare immagini bidimensionali. Un sistema ultrasonico utilizzante un trasduttore di onde acustiche in combinazione con un dispositivo 1 o una matrice di dispositivi 1 a LED 3 che funzionano simultaneamente in trasmissione e ricezione, rilevando vibrazioni indotte dagli ultrasuoni su un elemento riflettente elasticamente deformabile, consente di eseguire indagini e misure senza contatto utilizzando ultrasuoni o vibrazioni che si propagano attraverso un mezzo di trasmissione. Mentre negli esempi delle Figg.16A e 16C il mezzo di trasmissione è un liquido, non si esclude la possibilità di usare un fluido di accoppiamento in fase gassosa, ad esempio per ultrasuoni a bassa frequenza, o un solido. [0066] While Figs.16A, 16C show two possible applications of the device of the present description in the field of acoustic investigations, it must be understood that the device 1 can generally realize an ultrasound transducer with the consequence of being able to carry out all its possible applications. In particular, a curtain or array of devices 1 could be made to generate two-dimensional images. An ultrasonic system using an acoustic wave transducer in combination with a device 1 or a matrix of LED devices 1 which operate simultaneously in transmission and reception, detecting vibrations induced by ultrasounds on an elastically deformable reflective element, allows to carry out investigations and measurements without contact using ultrasound or vibrations that propagate through a transmission medium. While in the examples of Figures 16A and 16C the transmission medium is a liquid, the possibility of using a coupling fluid in the gaseous phase, for example for low frequency ultrasounds, or a solid is not excluded.

[0067] LED 3 controllato in polarizzazione diretta e operanti simultaneamente da fotoemettitori e da fotorilevatori secondo quanto qui descritto possono essere impiegati anche per la realizzazione di scanner. Esemplificativamente, in Fig.17 è illustrato schematicamente un sistema di scansione 71 che comprende una cortina lineare di dispositivi 1 con relativi LED 3. La cortina si può estendere ortogonalmente al piano della figura e ortogonalmente alla direzione di scansione. Il sistema di scansione 71 può muoversi relativamente ad un foglio F secondo la doppia freccia fF. Il movimento può essere dato alla cortina lineare di LED 3 mantenendo il foglio F fermo su un piano trasparente di appoggio, ad esempio. In altre forme di realizzazione è possibile mantenere ferma la cortina di LED 3 e muovere il foglio F rispetto ad essi. Indipendentemente da come viene eseguito il movimento relativo tra cortina di LED 3 e foglio F, il sistema di scansione 71 è capace di acquisire un’immagine della superficie del foglio F rivolta verso la cortina lineare di LED 3. In ogni istante la cortina di LED 3 illumina una porzione lineare del foglio F per effetto della radiazione luminosa emessa dai LED 3 polarizzati direttamente. Luce riflessa dalla superficie del foglio F viene raccolta dagli stessi LED 3 che funzionano simultaneamente da rilevatori e da emettitori di luce. Tramite i segnali generati dalla frazione di luce emessa dai LED 3, riflessa dal foglio F e raccolta dai LED 3 si ottiene l’immagine del foglio F. [0067] LED 3 controlled in direct polarization and operating simultaneously by photo-emitters and by photo-detectors according to what described here can also be used for the realization of scanners. By way of example, Fig.17 schematically illustrates a scanning system 71 which comprises a linear array of devices 1 with relative LEDs 3. The curtain can extend orthogonally to the plane of the figure and orthogonally to the scanning direction. The scanning system 71 can move relative to a sheet F according to the double arrow fF. The movement can be given to the linear LED curtain 3 by keeping the sheet F stationary on a transparent support plane, for example. In other embodiments it is possible to keep the LED curtain 3 stationary and move the sheet F with respect thereto. Regardless of how the relative movement between the LED curtain 3 and sheet F is performed, the scanning system 71 is capable of acquiring an image of the surface of the sheet F facing towards the linear LED curtain 3. At any time the LED curtain 3 illuminates a linear portion of the sheet F by effect of the light radiation emitted by the directly polarized LEDs 3. Light reflected from the surface of the sheet F is collected by the same LEDs 3 which function simultaneously as detectors and as light emitters. Through the signals generated by the fraction of light emitted by the LEDs 3, reflected by the sheet F and collected by the LEDs 3, the image of the sheet F is obtained.

[0068] Un’applicazione particolare del sistema di scansione 71 di Fig.17 può consentire di rilevare difetti o corpi estranei applicati sul foglio F. Ad esempio, il sistema di scansione 71 può essere utilizzato per rilevare un nastro adesivo N trasparente applicato sul foglio F. Questo può essere particolarmente utile nell’analisi di banconote allo scopo di individuare banconote danneggiate e riparate con l’applicazione di nastro adesivo, al fine di rimuoverle dalla circolazione. In WO2013/050931 è descritto un sistema particolarmente efficiente per l’individuazione di pezzi di nastro adesivo su banconote o altri documenti. Con l’utilizzo di LED 3 operanti simultaneamente come fotoemettitori e fotorilevatori è possibile realizzare un dispositivo ancora più efficiente. [0068] A particular application of the scanning system 71 of Fig.17 can allow to detect defects or foreign bodies applied to the sheet F. For example, the scanning system 71 can be used to detect a transparent N adhesive tape applied to the sheet F. This can be particularly useful in analyzing banknotes for the purpose of identifying damaged and repaired banknotes with the application of adhesive tape, in order to remove them from circulation. WO2013 / 050931 describes a particularly efficient system for identifying pieces of adhesive tape on banknotes or other documents. With the use of LED 3 operating simultaneously as photo-emitters and photo-detectors, it is possible to create an even more efficient device.

[0069] La Fig.18A mostra una forma di realizzazione di un sistema di scansione 81 con cui può essere indagato un foglio F, per verificare se su di esso sia applicato un nastro adesivo N. Il sistema di scansione 81 si basa in pratica su una misura di distanza tra il foglio F e una cortina lineare o matrice lineare di dispositivi 1 dotati di LED 3, che si sviluppa ortogonalmente al piano della figura. La cortina di dispositivi 1 può avere una lunghezza pari o superiore alla larghezza del foglio F, cioè alla sua dimensione in direzione ortogonale al piano della figura. Il foglio F può muoversi rispetto alla cortina di LED 3 lungo una direzione X, parallela alla lunghezza del foglio F. I LED 3 della cortina emettono una radiazione luminosa per effetto della loro polarizzazione diretta e sono collegati ad un circuito rilevatore, per rilevare la variazione di una grandezza elettrica, ad esempio la tensione o la corrente ai capi di ciascun LED 3, provocata da luce incidente sui LED. La luce incidente è rappresentata da una parte della stessa radiazione emessa dai LED 3 e riflessa o diffusa dal foglio F. La variazione di radiazione luminosa rilevata genera un segnale, il cui andamento è riportato nel diagramma di Fig.18B. In ascisse è riportata la posizione relativa tra foglio F e cortina di LED 3. Fino a che di fronte alla cortina di LED 3 non è presente il foglio F, il segnale captato dal circuito di rilevamento è basso. Quando, nella posizione X1, il bordo del foglio F passa davanti alla cortina di LED 3, parte della luce emessa dai LED 3 viene riflessa dal foglio F e captata dai LED 3 medesimi, generando un segnale. Se il foglio F presenta, tra i punti X2 e X3, un nastro adesivo N applicato sulla sua superficie, lo spessore di tale nastro adesivo provoca un allontanamento della superficie del foglio F dalla cortina di LED 3 e conseguentemente una riduzione del segnale rilevato dai LED medesimi, come mostrato in Fig. 18B. Il segnale aumenta nuovamente nella posizione X3 e rimane alto fino al transito del secondo bordo del foglio F davanti alla cortina di LED 3 (posizione X4). [0069] Fig.18A shows an embodiment of a scanning system 81 with which a sheet F can be scanned, to check whether an adhesive tape N is applied to it. The scanning system 81 is based in practice on a distance measurement between the sheet F and a linear curtain or linear matrix of devices 1 equipped with LEDs 3, which develops orthogonally to the plane of the figure. The array of devices 1 can have a length equal to or greater than the width of the sheet F, i.e. its dimension in a direction orthogonal to the plane of the figure. The sheet F can move with respect to the LED curtain 3 along a direction X, parallel to the length of the sheet F. The LEDs 3 of the curtain emit a light radiation due to their direct polarization and are connected to a detector circuit, to detect the variation of an electrical quantity, for example the voltage or current across each LED 3, caused by light incident on the LEDs. The incident light is represented by a part of the same radiation emitted by the LEDs 3 and reflected or diffused by the sheet F. The variation in light radiation detected generates a signal, the trend of which is shown in the diagram of Fig.18B. The relative position between sheet F and LED curtain 3 is shown on the abscissa. As long as sheet F is not present in front of the LED curtain 3, the signal picked up by the detection circuit is low. When, in position X1, the edge of the sheet F passes in front of the LED curtain 3, part of the light emitted by the LEDs 3 is reflected by the sheet F and picked up by the LEDs 3 themselves, generating a signal. If the sheet F has, between the points X2 and X3, an adhesive tape N applied to its surface, the thickness of this adhesive tape causes the surface of the sheet F to move away from the LED curtain 3 and consequently a reduction in the signal detected by the LEDs. same, as shown in Fig. 18B. The signal increases again in position X3 and remains high until the second edge of the sheet F passes in front of the LED curtain 3 (position X4).

[0070] In assenza di nastro adesivo N il segnale captato sulla cortina di LED 3 rimane pressoché costante. [0070] In the absence of adhesive tape N, the signal captured on the LED curtain 3 remains practically constant.

[0071] Il sistema di scansione 81 descritto con riferimento alla Fig.18 richiede che il nastro adesivo N sia trasparente alla lunghezza d’onda della radiazione luminosa emessa dai LED 3 e che il foglio F sia riflettente a tale lunghezza d’onda, mentre eventuali immagini riprodotte sul foglio F, ad esempio una banconota, possono essere ininfluenti rispetto alla quantità di radiazione luminosa riflessa dal foglio F. Più in generale in caso di situazioni in cui l’immagine rappresentata non sia ininfluente rispetto alla quantità di radiazione luminosa riflessa dal foglio F si ha una variazione locale del segnale dovuta alla presenza del nastro adesivo. Infatti, l’immagine acquisita dipende dall’immagine impressa sul foglio. La presenza del nastro adesivo trasparente provoca un’attenuazione locale del segnale e quindi una fascia più grigia. [0071] The scanning system 81 described with reference to Fig.18 requires that the adhesive tape N be transparent to the wavelength of the light radiation emitted by the LEDs 3 and that the sheet F be reflective at this wavelength, while any images reproduced on sheet F, for example a banknote, may be irrelevant with respect to the amount of light radiation reflected by sheet F. More generally in the case of situations in which the image represented is not irrelevant to the amount of light radiation reflected by the sheet F there is a local variation of the signal due to the presence of the adhesive tape. In fact, the acquired image depends on the image printed on the sheet. The presence of the transparent adhesive tape causes local attenuation of the signal and therefore a more gray band.

[0072] Nel caso specifico delle banconote e dei sistemi di rilevamento dello stato di logoramento delle banconote è possibile confrontare il risultato della scansione con quello di banconote campione, senza nastro adesivo, e valutare statisticamente le variazioni sul segnale indotte dalla presenza del nastro adesivo. [0072] In the specific case of banknotes and systems for detecting the state of wear of banknotes, it is possible to compare the scan result with that of sample banknotes, without adhesive tape, and statistically evaluate the variations on the signal induced by the presence of the adhesive tape.

[0073] Le Figg. 19A e 19B mostrano un’applicazione analoga a quella descritta con riferimento alle Figg. 18A, 18B, in cui, tuttavia, il foglio F sottoposto a scansione assorbe la radiazione emessa dalla cortina di LED 3, mentre l’eventuale nastro adesivo N è parzialmente riflettente alla lunghezza d’onda usata. [0073] Figs. 19A and 19B show an application similar to that described with reference to Figs. 18A, 18B, in which, however, the sheet F being scanned absorbs the radiation emitted by the LED curtain 3, while any adhesive tape N is partially reflective to the wavelength used.

[0074] In uno stesso apparecchio possono essere poste matrici lineari di LED differenti, ad esempio che emettono a lunghezze d’onda differenti, per esaminare sequenzialmente lo stesso foglio F in differenti condizioni. [0074] Linear arrays of different LEDs, for example emitting at different wavelengths, can be placed in the same device to sequentially examine the same sheet F under different conditions.

[0075] In alcune forme di realizzazione un sistema di scansione a LED del tipo illustrato in Fig.17 può essere integrato in un sistema di controllo di documenti del tipo descritto in WO2013/050931. In particolare, una soluzione combinata di questo tipo può essere usata per acquisire contemporaneamente o sequenzialmente due immagini diverse dello stesso oggetto, ad esempio una banconota di cui si voglia verificare l’integrità. Una prima immagine viene acquisita con una matrice di LED emettitori/ricevitori 3 del tipo qui descritto; una seconda immagine viene acquisita con un sistema di emettitori e ricevitori del tipo descritto in WO2013/050931. In alternativa, le immagini possono essere acquisite dalla stessa matrice o cortina di LED, che vengono fatti funzionare selettivamente e alternativamente come qui descritto, o come descritto in WO2013/050931. In some embodiments an LED scanning system of the type illustrated in Fig.17 can be integrated into a document control system of the type described in WO2013 / 050931. In particular, a combined solution of this type can be used to simultaneously or sequentially acquire two different images of the same object, for example a banknote whose integrity is to be verified. A first image is acquired with a matrix of emitter / receiver LEDs 3 of the type described herein; a second image is acquired with a system of emitters and receivers of the type described in WO2013 / 050931. Alternatively, the images can be acquired from the same LED matrix or curtain, which are operated selectively and alternately as described here, or as described in WO2013 / 050931.

[0076] La Fig.20A illustra uno schema esplicativo analogo allo schema della Fig.8 di WO2013/050931, dove sono previste due cortine lineari di dispositivi del tipo qui descritto, e indicate con 1X e 1Y. I dispositivi della cortina 1X hanno LED 3X ed i dispositivi 1Y hanno LED 3Y. Le cortine si estendono ortogonalmente al piano della figura. Un supporto cartaceo, ad esempio una banconota BA da esaminare transita lungo un percorso di avanzamento secondo la freccia fBA davanti alle cortine 1X e 1Y di LED 3X, 3Y. Un setto separatore opaco 100 divide due zone Z1 e Z2 illuminate dai LED 3X e 3Y. Il setto separatore 100 è posizionato e realizzato in modo tale che i LED 3Y non ricevano radiazione ottica direttamente dai LED 3X e, viceversa, i LED 3X non ricevano radiazione diretta dai LED 3Y. [0076] Fig.20A illustrates an explanatory diagram similar to the diagram of Fig.8 of WO2013 / 050931, where two linear arrays of devices of the type described here are provided, and indicated with 1X and 1Y. 1X devices have 3X LEDs and 1Y devices have 3Y LEDs. The curtains extend orthogonally to the plane of the figure. A paper support, for example a banknote BA to be examined, passes along a path of advancement according to the arrow fBA in front of the 3X, 3Y LED curtains 1X and 1Y. An opaque separator septum 100 divides two zones Z1 and Z2 illuminated by the 3X and 3Y LEDs. The separator septum 100 is positioned and made in such a way that the 3Y LEDs do not receive optical radiation directly from the 3X LEDs and, conversely, the 3X LEDs do not receive direct radiation from the 3Y LEDs.

[0077] In una possibile forma di realizzazione, i LED 3X e 3Y possono essere fatti funzionare in modo che una cortina di LED, ad esempio la cortina 1X di LED 3X emetta una radiazione ottica, che viene inviata verso la banconota BA, su cui può essere applicato un nastro adesivo N la cui presenza deve essere individuata dal dispositivo qui descritto. I LED 3Y della cortina 1Y sono utilizzati come ricevitori. Come descritto in dettaglio in WO2013/050931, il nastro adesivo N, quando presente, agisce come guida di luce ed aumenta la quantità di radiazione ottica che, emessa dai LED 3X, viene captata dai LED 3Y. Mentre per maggiori dettagli si rimanda alla pubblicazione sopra menzionata, qui in sintesi basta osservare che la presenza del nastro adesivo N, trasparente alla lunghezza ottica utilizzata, convoglia radiazione lungo il percorso AELCD. Questa quantità di radiazione viene a mancare se manca il nastro adesivo N. Pertanto, la presenza del nastro adesivo N può essere individuata dai LED 3Y che lavorano in ricezione in base all’aumento della radiazione ricevuta dai LED 3X. Ovviamente il sistema può funzionare all’inverso, con i LED 3Y come emettitori e i LED 3X come ricevitori. [0077] In a possible embodiment, the 3X and 3Y LEDs can be operated so that an LED curtain, for example the 3X LED curtain 1X, emits an optical radiation, which is sent to the BA banknote, on which an adhesive tape N can be applied, the presence of which must be detected by the device described here. The 3Y LEDs of the 1Y curtain are used as receivers. As described in detail in WO2013 / 050931, the adhesive tape N, when present, acts as a light guide and increases the amount of optical radiation which, emitted by the 3X LEDs, is captured by the 3Y LEDs. While for more details, please refer to the aforementioned publication, here in summary it is sufficient to observe that the presence of the adhesive tape N, transparent to the optical length used, conveys radiation along the AELCD path. This amount of radiation is missing if the adhesive tape N is missing. Therefore, the presence of the adhesive tape N can be identified by the 3Y LEDs that work in reception based on the increase in radiation received by the 3X LEDs. Obviously the system can work in reverse, with 3Y LEDs as emitters and 3X LEDs as receivers.

[0078] In maniera alternata, i LED 3X o 3Y (o entrambi) possono anche essere fatti funzionare come descritto sopra con riferimento alle Figg. da 17 a 19. Cioè l’una o l’altra o entrambe le cortine 1X, 1Y di LED 3X, 3Y può individuare la presenza del nastro adesivo N in base alla radiazione ottica emessa dai LED della cortina e retrodiffusa dall’oggetto costituito dalla banconota BA e dal nastro adesivo N. Alternatively, the 3X or 3Y LEDs (or both) can also be operated as described above with reference to Figs. from 17 to 19. That is, one or the other or both curtains 1X, 1Y of LED 3X, 3Y can detect the presence of the adhesive tape N based on the optical radiation emitted by the LEDs of the curtain and backscattered by the object constituted by the BA banknote and N.

[0079] Il sistema sopra descritto in linea di principio può essere configurato in vari modi. [0079] The system described above can in principle be configured in various ways.

[0080] Ad esempio, le due cortine 1X, 1Y possono essere sostanzialmente uguali e costituite da LED che lavorano tutti nello stesso modo in un dato istante. Mentre la banconota avanza davanti al sistema ottico 1X, 1Y, i LED di una cortina, ad esempio il LED 3X, vengono polarizzati direttamente e portati in conduzione. La radiazione ottica emessa viene in parte riflessa o retrodiffusa verso la stessa cortina 1X e con ciò si ottiene un primo segnale come in Fig. 18(B). Allo stesso tempo, i LED 3Y della cortina 1Y possono essere polarizzati inversamente e funzionare da ricevitori per riceve un segnale ottico emesso dai LED 3X e riflesso o diffuso dalla banconota BA e dal nastro adesivo N sotto il diaframma o setto 100, come nella pubblicazione sopra richiamata, Il funzionamento può anche essere invertito, per eseguire la stessa operazione con i LED 3Y come emettitori e ricevitori in polarizzazione diretta e i LED 3X come ricevitori in polarizzazione inversa. [0080] For example, the two curtains 1X, 1Y can be substantially the same and made up of LEDs that all work in the same way at a given instant. As the banknote advances in front of the 1X, 1Y optical system, the LEDs of a curtain, for example the 3X LED, are directly polarized and brought into conduction. The emitted optical radiation is partly reflected or backscattered towards the 1X curtain itself and with this a first signal is obtained as in Fig. 18 (B). At the same time, the 3Y LEDs of the 1Y curtain can be reverse biased and act as receivers to receive an optical signal emitted by the 3X LEDs and reflected or scattered by the BA banknote and N adhesive tape under the diaphragm or septum 100, as in the publication above The operation can also be reversed, to perform the same operation with the 3Y LEDs as forward bias emitters and receivers and the 3X LEDs as reverse bias receivers.

[0081] Non si esclude la possibilità che la cortina di LED che lavora (temporaneamente) come ricevitore sia in polarizzazione diretta, lavorando nel primo quadrante del diagramma I-V come sopra descritto, anche quando riceve la radiazione ottica proveniente dall’altra cortina. [0081] The possibility is not excluded that the LED curtain that works (temporarily) as a receiver is in direct polarization, working in the first quadrant of the I-V diagram as described above, even when it receives the optical radiation coming from the other curtain.

[0082] Poiché i dispositivi descritti possono lavorare anche direttamente a contatto con il substrato (banconota BA e nastro adesivo N, eventuale) come sopra descritto, si può ottenere una separazione dei lobi di emissione e trasmissione anche senza il diaframma o setto 100. [0082] Since the devices described can also work directly in contact with the substrate (banknote BA and adhesive tape N, optionally) as described above, it is possible to obtain a separation of the emission and transmission lobes even without the diaphragm or septum 100.

[0083] In un’ulteriore variante di realizzazione, si può usare una singola matrice lineare o cortina di LED, i quali possono essere pilotati in maniera differente gli uni dagli altri, come meglio chiarito con riferimento agli schemi delle Figg. 20B, 20C e 20D. La Fig.20B mostra una vista laterale del dispositivo che presenta una cortina 1X di LED 3X sviluppantesi ortogonalmente al piano della figura ed alla direzione (freccia fBA) di avanzamento della banconota BA. Le Figg.20C e 20D sono due viste secondo C-C di Fig.20A in due diverse posizioni del nastro adesivo N rispetto alla cortina 1X di LED 3X. [0083] In a further variant of embodiment, a single linear matrix or LED curtain can be used, which can be driven differently from each other, as better clarified with reference to the diagrams of Figs. 20B, 20C and 20D. Fig.20B shows a side view of the device which has a 1X curtain of 3X LEDs extending orthogonally to the plane of the figure and to the direction (arrow fBA) of advancement of the banknote BA. Figs.20C and 20D are two views according to C-C of Fig.20A in two different positions of the adhesive tape N with respect to the curtain 1X of LEDs 3X.

[0084] I LED 3X possono essere divisi in due gruppi: i LED di posizione dispari, indicati con A in Figg. 20C e 20D, e i LED di posizione pari, indicati con B. I LED in posizione “A” possono funzionare come quelli descritti in riferimento alle Figg. [0084] The 3X LEDs can be divided into two groups: the odd position LEDs, indicated by A in Figs. 20C and 20D, and the even position LEDs, indicated by B. The LEDs in position “A” can operate as those described with reference to Figs.

18-19, cioè polarizzati direttamente ed in conduzione, per emettere radiazione luminosa e ricevere la radiazione retrodiffusa. Invece, coppie di LED in posizione “B” possono funzionare come coppie emettitore/ricevitore, secondo la logica illustrata in WO2013/050931. In altre forme di realizzazione, ciascun LED di posizione “B” può funzionare come ricevitore di radiazione emessa dagli adiacenti LED di posizione “A”. I LED che lavorano in ricezione possono essere polarizzati inversamente e non emettere radiazione. La quantità di radiazione ottica raccolta dai LED che lavorano da ricevitori nella condizione di Fig. 20D (nastro adesivo N a contatto con al cortina 1X di LED 3X) è maggiore rispetto a quella raccolta nella condizione di Fig. 20C (LED in contatto con la banconota BA), per effetto del comportamento a guida di luce del nastro adesivo N. Questa differenza di segnale raccolto dai LED che funzionano da ricevitori fornisce una prima informazione equivalente a quella ottenibile con la disposizione di WO2013/050931. I LED che funzionano da ricevitori della radiazione da loro stessi emessa e retrodiffusa forniscono una informazione che è funzione della distanza tra LED e superficie della banconota, secondo quanto descritto in riferimento alla Fig.18. La funzione dei LED può scambiarsi di ruolo temporalmente. 18-19, i.e. polarized directly and conducting, to emit light radiation and receive backscattered radiation. Instead, pairs of LEDs in position "B" can function as emitter / receiver pairs, according to the logic illustrated in WO2013 / 050931. In other embodiments, each position "B" LED can function as a receiver of radiation emitted by the adjacent position "A" LEDs. The LEDs that work in reception can be inversely polarized and do not emit radiation. The amount of optical radiation collected by the LEDs working from receivers in the condition of Fig.20D (adhesive tape N in contact with the 1X curtain of 3X LEDs) is greater than that collected in the condition of Fig.20C (LED in contact with the BA banknote), due to the light guide behavior of the adhesive tape N. This difference in signal collected by the LEDs which function as receivers provides a first information equivalent to that obtainable with the arrangement of WO2013 / 050931. The LEDs that function as receivers of the radiation emitted and backscattered by themselves provide information that is a function of the distance between the LED and the surface of the banknote, as described with reference to Fig. 18. The function of the LEDs can temporally swap roles.

[0085] Mentre negli esempi di realizzazione sopra descritti i LED vengono utilizzati per emettere radiazione luminosa e rilevare una parte della medesima radiazione luminosa emessa e riflessa o diffusa da un bersaglio, in altre applicazioni del dispositivo 1 a LED 3 operante simultaneamente da emettitore e rilevatore è possibile captare con il LED 3 una radiazione luminosa proveniente da una sorgente differente, mentre il LED 3 sta operando come fotoemettitore. [0085] While in the embodiment examples described above the LEDs are used to emit light radiation and detect a part of the same light radiation emitted and reflected or scattered by a target, in other applications the LED device 1 3 operating simultaneously as an emitter and detector it is possible to capture with the LED 3 a light radiation coming from a different source, while the LED 3 is operating as a photoemitter.

[0086] Una possibile applicazione di questa modalità operativa si ha nel settore della trasmissione di informazioni codificate in un segnale luminoso tra LED emittenti e riceventi. Attualmente, sono già note configurazioni in cui due LED, in comunicazione reciproca attraverso un canale di trasmissione di luce, trasmettono segnali tra loro tramite modulazione della luce emessa. Si parla, in questo caso, di trasmissione LED-to-LED. [0086] A possible application of this operating mode occurs in the sector of transmitting information encoded in a light signal between emitting and receiving LEDs. Currently, configurations are already known in which two LEDs, communicating with each other through a light transmission channel, transmit signals to each other by modulating the light emitted. In this case we speak of LED-to-LED transmission.

[0087] Secondo l’arte corrente, si utilizzano sostanzialmente due configurazioni. Nella prima configurazione, vengono usati due dispositivi emettitori/rilevatori, ciascuno comprendente un LED in polarizzazione diretta per emettere un segnale luminoso, ed un LED in polarizzazione inversa, in funzione di fotorilevatore. In questo modo, ciascun dispositivo può emettere un proprio segnale luminoso modulato contenente informazione, e allo stesso tempo può ricevere un segnale emesso dall’altro dispositivo. [0087] According to the current art, essentially two configurations are used. In the first configuration, two emitter / detector devices are used, each comprising an LED in direct polarization to emit a light signal, and a LED in reverse polarization, acting as a photodetector. In this way, each device can emit its own modulated light signal containing information, and at the same time it can receive a signal emitted by the other device.

[0088] Per ridurre il numero di componenti a semiconduttore, in una seconda configurazione dell’arte corrente ciascun dispositivo comprende un solo elemento a semiconduttore, cioè un solo LED, che viene polarizzato alternativamente: in modo diretto per emettere un segnale, cioè per funzionare da fotoemettitore; e in modo inverso per operare da fotorilevatore del segnale proveniente dall’altro dispositivo ad esso accoppiato tramite il canale di trasmissione. Si ottiene in questo modo una riduzione del numero di componenti utilizzati, ma un dimezzamento della velocità di trasmissione, in quanto non è possibile effettuare una trasmissione bidirezionale simultanea. [0088] To reduce the number of semiconductor components, in a second configuration of the current art each device comprises a single semiconductor element, i.e. a single LED, which is alternately polarized: in a direct way to emit a signal, i.e. to operate from photoemitter; and inversely to operate as a photodetector of the signal coming from the other device coupled to it via the transmission channel. In this way, a reduction in the number of components used is obtained, but a halving of the transmission speed, since it is not possible to carry out a simultaneous bidirectional transmission.

Infatti, mentre informazione viene trasmessa dal primo dispositivo al secondo, il secondo dispositivo deve operare in modalità di rilevamento, con il LED in polarizzazione inversa, e non può trasmettere informazione. In fact, while information is being transmitted from the first device to the second, the second device must operate in detection mode, with the LED in reverse bias, and cannot transmit information.

[0089] Secondo configurazioni qui descritte, si possono utilizzare sistemi semplici, aventi un solo componente a semiconduttore per ciascun dispositivo emettitore/rilevatore, ed una velocità di trasmissione di informazioni uguale a quella raggiungibile con i normali dispositivi corredati di una coppia emettitore/rilevatore. [0089] According to configurations described here, simple systems can be used, having a single semiconductor component for each emitter / detector device, and an information transmission speed equal to that achievable with normal devices equipped with an emitter / detector pair.

[0090] Infatti, come si è osservato in precedenza, secondo quanto qui descritto il dispositivo 1 utilizza il LED 3 in polarizzazione diretta, per emettere radiazione luminosa, ed allo stesso tempo per rilevare un segnale luminoso incidente sul LED 3, tramite la variazione di un parametro elettrico (tensione o corrente) ai suoi capi, provocata dai fotoni incidenti sulla giunzione p-n del LED 3. [0090] In fact, as previously observed, according to what is described here, the device 1 uses the LED 3 in direct polarization, to emit light radiation, and at the same time to detect a light signal incident on the LED 3, through the variation of an electrical parameter (voltage or current) at its ends, caused by the photons incident on the p-n junction of LED 3.

[0091] La Fig.21 illustra schematicamente l’utilizzo di due dispositivi 1 a LED 3 secondo la presente descrizione, impiegati per la trasmissione bidirezionale di informazioni lungo un canale di trasmissione. Nello schema di Fig.21A è mostrato schematicamente un sistema di trasmissione di informazioni 91, che comprende un primo dispositivo 1A con un primo LED 3A, un canale di trasmissione 93 ed un secondo dispositivo 1B co un secondo LED 3B. [0091] Fig.21 schematically illustrates the use of two LED devices 1 3 according to the present description, used for the bidirectional transmission of information along a transmission channel. In the diagram of Fig.21A an information transmission system 91 is schematically shown, which comprises a first device 1A with a first LED 3A, a transmission channel 93 and a second device 1B with a second LED 3B.

[0092] Il canale di trasmissione 93 può essere materializzato da una fibra ottica o da un fascio di fibre ottiche. Ciascun dispositivo 1A, 1B può essere configurato in uno dei modi sopra descritti o in altri modi equivalenti. Ciò che importa è che i rispettivi LED 3A, 3B siano pilotati in polarizzazione diretta e siano associati a un circuito rilevatore, che permette di rilevare la variazione di un parametro elettrico, ad esempio corrente o tensione, ai capi dei LED, determinata da radiazione incidente sulle rispettive giunzioni p-n. Contrariamente a quanto accade nelle applicazioni descritte in precedenza, nell’applicazione della Fig.21 il LED 3A è atto a emettere una propria radiazione luminosa e captare la radiazione luminosa proveniente, attraverso il canale 93, dal LED 3B. Viceversa, il LED 3B è atto a emettere una propria radiazione luminosa e captare la radiazione luminosa proveniente, attraverso il canale 93, dal LED 3A. [0092] The transmission channel 93 can be materialized by an optical fiber or by a bundle of optical fibers. Each device 1A, 1B can be configured in one of the ways described above or in other equivalent ways. What matters is that the respective LEDs 3A, 3B are driven in direct polarization and are associated with a detector circuit, which makes it possible to detect the variation of an electrical parameter, for example current or voltage, across the LEDs, determined by incident radiation. on the respective p-n junctions. Contrary to what happens in the applications described above, in the application of Fig.21 the LED 3A is able to emit its own light radiation and capture the light radiation coming, through channel 93, from LED 3B. Conversely, the LED 3B is able to emit its own light radiation and capture the light radiation coming, through the channel 93, from the LED 3A.

[0093] I LED 3A, 3B possono essere pilotati in modo da emettere una radiazione luminosa, la cui intensità è modulata per trasmettere informazione. Ad esempio, ciascun LED 3A, 3B può essere controllato per trasmettere informazione codificata in un codice binario, cioè costituita da sequenze di “0” e “1”. A tale fine è possibile associare ai valori logici “0” e “1” due valori di tensione, e quindi due valori di intensità luminosa emessa, se i LED 3A, 3B sono controllati in tensione. In altre forme di realizzazione, i LED 3A, 3B possono essere controllati in corrente, ed in tal caso la modulazione del segnale emesso si ottiene modulando la corrente di polarizzazione. La descrizione che segue è esemplificativamente basata su un controllo in tensione dei LED 3A, 3B. [0093] The LEDs 3A, 3B can be driven so as to emit a light radiation, the intensity of which is modulated to transmit information. For example, each LED 3A, 3B can be controlled to transmit information encoded in a binary code, ie consisting of sequences of "0" and "1". For this purpose it is possible to associate two voltage values to the logic values “0” and “1”, and therefore two values of light intensity emitted, if the LEDs 3A, 3B are voltage controlled. In other embodiments, the LEDs 3A, 3B can be controlled in current, and in this case the modulation of the emitted signal is obtained by modulating the bias current. The following description is by way of example based on a voltage control of the LEDs 3A, 3B.

[0094] Ambedue i LED 3A, 3B possono trasmettere e ricevere contemporaneamente con modulazioni diverse. [0094] Both LEDs 3A, 3B can transmit and receive simultaneously with different modulations.

[0095] In via del tutto esemplificativa e non limitativa, si può prevedere che ad un valore di tensione positiva V1 sia associato il valore logico “0” e ad un valore di tensione positiva V2, con V2>V1, sia associato il valore logico “1”. Saranno allora possibili quattro differenti condizioni: [0095] By way of a completely non-limiting example, it can be envisaged that the logic value "0" is associated with a positive voltage value V1 and the logic value is associated with a positive voltage value V2, with V2> V1 "1". Four different conditions will then be possible:

a) il LED 3A trasmette un simbolo”0” mentre il LED 3B trasmette un simbolo “0”; in questa condizione ai capi di entrambi i LED 3A e 3B si avrà una tensione V1; a) LED 3A transmits a "0" symbol while LED 3B transmits a "0" symbol; in this condition at the ends of both LEDs 3A and 3B there will be a voltage V1;

b) il LED 3A trasmette un simbolo”1” mentre il LED 3B trasmette un simbolo “0”; in questa condizione ai capi del LED 3A si avrà una tensione V2 ed ai capi del LED 3B si avrà una tensione pari a V1+ΔV, dove ΔV è la differenza di tensione indotta ai capi del LED 3B indotta dalla radiazione luminosa emessa dal segnale luminoso proveniente dal LED 3A; b) LED 3A transmits a "1" symbol while LED 3B transmits a "0" symbol; in this condition at the ends of the LED 3A there will be a voltage V2 and at the ends of the LED 3B there will be a voltage equal to V1 + ΔV, where ΔV is the difference in voltage induced at the ends of the LED 3B induced by the light radiation emitted by the light signal coming from LED 3A;

c) il LED 3A trasmette un simbolo”0” mentre il LED 3B trasmette un simbolo “1”; in questa condizione ai capi del LED 3B si ha una tensione V2, mentre ai capi del LED 3A si ha una tensione V1+ ΔV c) LED 3A transmits a "0" symbol while LED 3B transmits a "1" symbol; in this condition there is a voltage V2 at the ends of LED 3B, while at the ends of LED 3A there is a voltage V1 + ΔV

d) il LED 3A trasmette un simbolo”1” mentre il LED 3B trasmette un simbolo “1”; in questa condizione ai capi di entrambi i LED 3A e 3B si ha una tensione V2+ ΔV. d) LED 3A transmits a symbol "1" while LED 3B transmits a symbol "1"; in this condition at the ends of both LEDs 3A and 3B there is a voltage V2 + ΔV.

[0096] Le Figg. 21B, 21C e 21D riassumono le quattro condizioni (a)-(d). La Fig.21B mostra le tensioni ai capi dei due LED 3A, 3B nelle quattro condizioni menzionate; la Fig. 21C mostra i segnali logici emessi dai due LED 3A, 3B nei quattro casi (a)-(d) e la Fig.21D indica i valori di tensione. [0096] Figs. 21B, 21C and 21D summarize the four conditions (a) - (d). Fig.21B shows the voltages across the two LEDs 3A, 3B in the four conditions mentioned; Fig. 21C shows the logic signals emitted by the two LEDs 3A, 3B in the four cases (a) - (d) and Fig.21D indicates the voltage values.

[0097] I diagrammi di Fig.21 mostrano le quattro possibili condizioni operative della coppia di LED 3A, 3B nel caso in cui il segnale rilevato sia un segnale di tensione, ma si deve comprendere che la stessa logica vale nel caso in cui il segnale rilevato sia un segnale di corrente. [0097] The diagrams of Fig.21 show the four possible operating conditions of the pair of LEDs 3A, 3B in the case in which the detected signal is a voltage signal, but it must be understood that the same logic applies in the case in which the signal detected is a current signal.

[0098] Con la configurazione illustrata in Fig.21 è dunque possibile trasmettere informazione tramite modulazione di segnali ottici in maniera bidirezionale, convogliando informazione dal LED 3A verso il LED 3B, il quale può simultaneamente emettere informazione da convogliare al LED 3A e rilevare l’informazione proveniente dal LED 3A. Analogamente il LED 3A rileva l’informazione proveniente dal LED 3B mentre emette informazione verso quest’ultimo. [0098] With the configuration illustrated in Fig.21 it is therefore possible to transmit information by modulation of optical signals in a bidirectional manner, conveying information from the LED 3A to the LED 3B, which can simultaneously emit information to be conveyed to the LED 3A and detect the information from LED 3A. Similarly, LED 3A detects information from LED 3B while emitting information to the latter.

[0099] In altre forme applicative il LED 3 del dispositivo 1 può essere utilizzato per ricevere un segnale ottico di comando proveniente da una sorgente qualsiasi. In alcune forme di realizzazione, il circuito di controllo del LED 3 può essere configurato in modo tale che un segnale luminoso captato dal LED 3 ne determini l’accensione, lo spegnimento o la regolazione. [0099] In other application forms the LED 3 of the device 1 can be used to receive an optical command signal coming from any source. In some embodiments, the control circuit of the LED 3 can be configured in such a way that a light signal captured by the LED 3 causes it to be switched on, switched off or adjusted.

[0100] In questo modo possono essere realizzate ad esempio lampade LED crepuscolari che si accendono quando la luminosità dell’ambiente scende sotto una soglia di accensione e si spengono quando la luminosità dell’ambiente aumenta sopra una soglia di spegnimento. Lampade crepuscolari di questo tipo sono note. Tuttavia, le lampade crepuscolari dell’arte corrente impiegano un fotorilevatore separato rispetto al corpo illuminante. [0100] In this way, for example, twilight LED lamps can be created that turn on when the ambient brightness falls below a switch-on threshold and turn off when the ambient brightness increases above a switch-off threshold. Crepuscular lamps of this type are known. However, the crepuscular lamps of current art use a separate photodetector with respect to the lighting body.

[0101] Con un dispositivo 1 del tipo qui descritto è, invece, possibile eliminare il fotorilevatore e, modificando semplicemente il circuito di controllo di una lampada LED, è possibile farla funzionare come lampada crepuscolare. [0101] With a device 1 of the type described here, on the other hand, it is possible to eliminate the photodetector and, by simply modifying the control circuit of an LED lamp, it is possible to make it work as a twilight lamp.

[0102] In questa applicazione, il LED 3 del dispositivo 1 è ancora polarizzato direttamente, con una tensione che può essere sopra o sotto la soglia di conduzione del LED. Quando la lampada è spenta, cioè non emette radiazione luminosa, la soglia di tensione ai capi del LED è inferiore alla soglia di conduzione. La radiazione luminosa esterna, ad esempio la luce ambiente, viene rilevata dal circuito di controllo del LED 3. Quando l’intensità della radiazione luminosa ambientale scende sotto una soglia di accensione del LED 3, il circuito di alimentazione aumenta la tensione ai capi del LED 3 portandolo in conduzione e generando luce. Quando la radiazione luminosa ambientale aumenta sopra una soglia di spegnimento, rilevabile tramite l’effetto dei fotoni raccolti dalla giunzione p-n del LED 3, il circuito di controllo spegne il LED 3 portando la tensione ai suoi capi sotto la soglia di conduzione. [0102] In this application, the LED 3 of the device 1 is still directly biased, with a voltage that can be above or below the conduction threshold of the LED. When the lamp is off, ie it does not emit light radiation, the voltage threshold across the LED is lower than the conduction threshold. External light radiation, for example ambient light, is detected by the control circuit of LED 3. When the intensity of the ambient light radiation falls below a switch-on threshold of LED 3, the power supply circuit increases the voltage across the LED. 3 bringing it into conduction and generating light. When the ambient light radiation increases above a switch-off threshold, detectable through the effect of photons collected by the p-n junction of LED 3, the control circuit turns off LED 3 bringing the voltage across it below the conduction threshold.

[0103] Lo stesso criterio di controllo può essere utilizzato per modulare l’emissione del LED 3 in base alla radiazione luminosa incidente sul LED 3 medesimo, che può essere data dalla somma della luce ambiente (ad esempio luce solare o di altre sorgenti presenti nello stesso locale) e della luce emessa dallo stesso LED 3. Si ottiene in questo modo un risparmio energetico senza necessità di avere un fotorilevatore. [0103] The same control criterion can be used to modulate the emission of the LED 3 according to the light radiation incident on the LED 3 itself, which can be given by the sum of the ambient light (for example sunlight or other sources present in the same room) and the light emitted by the same LED 3. In this way, energy savings are obtained without the need for a photodetector.

[0104] Nelle forme di realizzazione sin qui descritte il LED 3 viene utilizzato in polarizzazione diretta per funzionare simultaneamente da fotoemettitore e da fotorilevatore. Ciò non è, tuttavia, indispensabile. Infatti, in altre forme di impiego secondo la presente descrizione, il LED 3 viene polarizzato direttamente e utilizzato solo in funzione di fotorilevatore, e non come fotoemettitore. Un possibile esempio di impiego di questo tipo si ha nel settore delle misurazioni di temperatura, tramite rilevazione della radiazione nel vicino infrarosso. [0104] In the embodiments described up to now the LED 3 is used in direct polarization to function simultaneously as a photoemitter and as a photodetector. This is not, however, indispensable. In fact, in other forms of use according to the present description, the LED 3 is directly polarized and used only as a photodetector, and not as a photoemitter. A possible example of use of this type is in the field of temperature measurements, by detecting radiation in the near infrared.

[0105] In queste applicazioni, singoli LED 3 possono essere usati come rilevatori di informazioni legate alla temperatura di un oggetto o di un corpo. Matrici di LED 3 possono essere usati per rilevare immagini termiche di un oggetto o di un corpo. [0105] In these applications, single LEDs 3 can be used as detectors of information related to the temperature of an object or body. LED arrays 3 can be used to detect thermal images of an object or body.

[0106] La Fig.22 illustra il principio generale su cui si basa questo ulteriore impiego del LED 3 in polarizzazione diretta. Con 1 è ancora indicato un generico dispositivo comprendente un generico LED 3 polarizzato direttamente. Come nelle applicazioni precedentemente descritte, anche in questo caso il dispositivo a semiconduttore 3 lavora nel primo quadrante elettrico del diagramma I-V (Fig.1). [0106] Fig. 22 illustrates the general principle on which this further use of the LED 3 in direct polarization is based. 1 again indicates a generic device comprising a generic directly biased LED 3. As in the previously described applications, also in this case the semiconductor device 3 works in the first electrical quadrant of the I-V diagram (Fig.1).

[0107] Con 101 è indicato un generico corpo od oggetto che emette radiazione infrarossa IR. La radiazione è captata dalla giunzione p-n del LED 3. La radiazione infrarossa IR riscalda per irraggiamento la giunzione p-n del LED 3. In conseguenza di tale riscaldamento, la tensione ai capi del LED 3 diminuisce. Il circuito di controllo del dispositivo 1 può essere configurato per rilevare la diminuzione della tensione e da questa risalire alla temperatura del corpo radiante 101. [0107] 101 indicates a generic body or object that emits infrared IR radiation. The radiation is picked up by the p-n junction of the LED 3. The infrared radiation IR heats the p-n junction of the LED 3 by irradiation. As a consequence of this heating, the voltage across the LED 3 decreases. The control circuit of the device 1 can be configured to detect the voltage decrease and from this to go back to the temperature of the radiant body 101.

[0108] La Fig.23 mostra esemplificativamente l’andamento della tensione V ai capi del LED 3 in funzione del tempo t quando la giunzione p-n del LED viene investita da una radiazione termica. Nell’intervallo (t0-t1) la temperatura della giunzione pn è costante e pertanto anche la tensione V ai capi del LED 3 si mantiene costante. All’istante t1 la giunzione p-n del LED 3 inizia a ricevere radiazione termica e si scalda fino all’istante t2. Nell’intervallo (t1-t2) la tensione ai capi del LED 3 diminuisce in conseguenza del riscaldamento. All’istante t2 la radiazione termica cessa e la giunzione p-n del LED 3 si raffredda gradualmente tornando alla temperatura ambiente, con un conseguente graduale aumento della tensione ai capi del LED 3 fino al valore iniziale V0. [0108] Fig. 23 shows by way of example the trend of the voltage V across the LED 3 as a function of time t when the p-n junction of the LED is hit by thermal radiation. In the interval (t0-t1) the temperature of the pn junction is constant and therefore also the voltage V across the LED 3 remains constant. At instant t1 the p-n junction of LED 3 begins to receive thermal radiation and heats up until instant t2. In the interval (t1-t2) the voltage across LED 3 decreases as a result of heating. At instant t2 the thermal radiation ceases and the p-n junction of LED 3 cools gradually returning to ambient temperature, with a consequent gradual increase in the voltage across LED 3 up to the initial value V0.

[0109] L’effetto della temperatura della giunzione p-n sulla tensione ai capi del LED polarizzato direttamente può essere usato per realizzare un dispositivo in grado di fornire una stima della radiazione termica di un corpo, e quindi capace di stimare la temperatura di un corpo caldo che irradia nell’infrarosso, utilizzando anche un singolo LED 3. La Fig.24 illustra uno schema realizzativo, dove con 1 è indicato genericamente il dispositivo comprendente il LED 3, il circuito di polarizzazione diretta del LED 3 ed il circuito di rilevamento della tensione ai capi del LED 3. Per rendere direzionale il dispositivo può essere previsto un collimatore 103 o una lente che consente di selezionare una direzione preferenziale di ricezione della radiazione termica, così da misurare a distanza la temperatura di un corpo 101 che irradia nell’infrarosso (radiazione IR). [0109] The effect of the temperature of the p-n junction on the voltage across the directly biased LED can be used to make a device capable of providing an estimate of the thermal radiation of a body, and therefore capable of estimating the temperature of a hot body which irradiates in the infrared, also using a single LED 3. Fig. 24 illustrates an implementation diagram, where 1 indicates generically the device comprising LED 3, the direct biasing circuit of LED 3 and the voltage detection circuit at the ends of the LED 3. To make the device directional, a collimator 103 or a lens can be provided which allows to select a preferential direction of reception of the thermal radiation, so as to remotely measure the temperature of a body 101 which radiates in the infrared ( IR radiation).

[0110] Il fenomeno sopra descritto, tramite il quale può essere stimata la temperatura a distanza di un corpo caldo, può essere sfruttato anche per la generazione di immagini IR di un corpo o oggetto. A tale scopo è possibile realizzare una matrice 105 di LED 3 (Fig.25), ciascuno dei quali viene polarizzato direttamente. Di fronte alla matrice 105 di LED 3 è posta un’ottica di collimazione 107 che raccoglie e focalizza sulla matrice 105 la radiazione IR proveniente da un corpo o bersaglio 101. Tramite i segnali raccolti dai singoli LED 3 della matrice 105 si può generare un’immagine termica 109 dell’oggetto 101. [0110] The phenomenon described above, through which the remote temperature of a hot body can be estimated, can also be exploited for the generation of IR images of a body or object. For this purpose it is possible to realize a matrix 105 of LEDs 3 (Fig.25), each of which is directly polarized. In front of the matrix 105 of LEDs 3 there is a collimation optic 107 which collects and focuses on the matrix 105 the IR radiation coming from a body or target 101. By means of the signals collected by the single LEDs 3 of the matrix 105 it is possible to generate a thermal image 109 of object 101.

[0111] La descrizione che precede riguarda alcuni possibili impieghi e configurazioni di un dispositivo opto-elettronico comprendente un LED o una matrice lineare o bidimensionale di LED, in cui ciascun LED è polarizzato direttamente e viene fatto funzionare nel primo quadrante elettrico nel piano I-V, per rilevare una radiazione, ottica o termica, e ricavare da tale radiazione rilevata una informazione. Il rilevamento della radiazione incidente sulla giunzione p-n può essere simultanea all’emissione di radiazione ottica da parte del LED. La radiazione incidente sulla giunzione p-n può essere una parte della stessa radiazione emessa dal LED oppure una radiazione proveniente da una sorgente differente. In generale, tutte le applicazioni descritte sono caratterizzate dal fatto che il LED viene utilizzato come rilevatore di radiazione mentre è polarizzato direttamente. Ciò distingue le applicazioni e gli usi qui descritti rispetto a quanto accade nell’arte corrente, dove i LED vengono usati come rilevatori in polarizzazione inversa e quindi non possono funzionare simultaneamente da fotoemettitori e fotorilevatori. [0111] The above description relates to some possible uses and configurations of an opto-electronic device comprising an LED or a linear or two-dimensional array of LEDs, in which each LED is directly polarized and is operated in the first electrical quadrant in the I-V plane, to detect a radiation, optical or thermal, and obtain information from this detected radiation. The detection of the incident radiation on the p-n junction can be simultaneous with the emission of optical radiation by the LED. The radiation incident on the p-n junction can be a part of the same radiation emitted by the LED or a radiation coming from a different source. In general, all the described applications are characterized by the fact that the LED is used as a radiation detector while it is directly polarized. This distinguishes the applications and uses described here with respect to what happens in the current art, where LEDs are used as detectors in reverse polarization and therefore cannot function simultaneously as light emitters and photodetectors.

[0112] Mentre nella descrizione che precede sono stati menzionati alcuni possibili dispositivi realizzabili con un LED o una matrice di LED, il nuovo impiego di LED in polarizzazione diretta con funzione di rilevatore di radiazione ottica o infrarossa consente di realizzare una vasta gamma di dispositivi opto-elettronici differenti, alcuni dei quali elencati qui di seguito. [0112] While in the above description some possible devices that can be made with an LED or a matrix of LEDs have been mentioned, the new use of LEDs in direct polarization with the function of optical or infrared radiation detector allows the creation of a wide range of opto - different electronics, some of which are listed below.

[0113] Un primo gruppo di dispositivi opto-elettronici comprende scanner a LED, comprendenti una matrice di LED, ad esempio una matrice lineare di LED. Lo scanner può essere monocromatico o pluricromatico. Nel primo caso impiega LED che emettono tutti alla stessa lunghezza d’onda, nel secondo caso impiega una combinazione di LED che emettono a differenti lunghezze d’onda, che possono essere disposti in una stessa matrice, ad esempio una matrice lineare, o in due o più matrici lineari affiancate. Questo gruppo di dispositivi si basa sull’impiego del LED come emettitore di radiazione luminosa e simultaneamente come ricevitore di una parte della radiazione da esso stesso emessa e riflessa o diffusa dall’oggetto da scannerizzare. [0113] A first group of opto-electronic devices comprises LED scanners, comprising a matrix of LEDs, for example a linear matrix of LEDs. The scanner can be monochrome or multi-color. In the first case it uses LEDs that all emit at the same wavelength, in the second case it uses a combination of LEDs that emit at different wavelengths, which can be arranged in the same matrix, for example a linear matrix, or in two or more linear matrices side by side. This group of devices is based on the use of the LED as an emitter of light radiation and simultaneously as a receiver of a part of the radiation it emits and reflects or diffuses from the object to be scanned.

[0114] Lo scanner può essere utilizzato per il controllo di documenti, quali effetti o banconote, eventualmente allo scopo di verificarne l’autenticità o di individuare materiale estraneo (nastro adesivo) applicato sul documento. [0114] The scanner can be used to check documents, such as bills or banknotes, possibly for the purpose of verifying their authenticity or identifying foreign material (adhesive tape) applied to the document.

[0115] Un’ulteriore categoria di dispositivi opto-elettronici realizzabili con LED impiegati nella modalità qui descritta comprende matrici bidimensionali di LED, polarizzati direttamente e utilizzati per illuminare un oggetto e ricevere un’immagine dell’oggetto illuminato. Dispositivi di questo tipo possono essere configurati come rilevatori di immagini microscopiche, in quanto consentono di illuminare un oggetto posto esattamente di fronte e/o a brevissima distanza dalla matrice di LED, poiché gli stessi emettitori fungono anche da ricevitori della radiazione riflessa o diffusa. Matrici bidimensionali di questo tipo possono essere impiegate per controlli superficiali ad esempio per eseguire indagini superficiali e controllo di difetti su oggetti di vario tipo, ad esempio in metallurgia. [0115] A further category of opto-electronic devices that can be made with LEDs used in the manner described here includes two-dimensional LED arrays, directly polarized and used to illuminate an object and receive an image of the illuminated object. Devices of this type can be configured as microscopic image detectors, as they allow to illuminate an object placed exactly in front of and / or at a very short distance from the LED matrix, since the same emitters also act as receivers of reflected or diffused radiation. Two-dimensional matrices of this type can be used for surface checks, for example to perform surface investigations and control of defects on objects of various types, for example in metallurgy.

[0116] Matrici bidimensionali di LED possono esser usate in particolare in campo medico, per realizzare dermatoscopi. Matrici bidimensionali di LED possono essere in tal caso impiegate per illuminare una porzione di epidermide e ricevere luce diffusa o riflessa dalla stessa porzione illuminata e ricavarne un’immagine. Impiegando LED che emettono a differenti lunghezze d’onda è possibile ottenere immagini multispettrali. La stessa matrice può comprendere una combinazione di più tipi di LED, per illuminare e ricevere immagini sequenzialmente a lunghezze d’onda differenti ed eseguire quindi indagini multispettrali in tempi molto brevi, tramite attivazione selettiva di differenti gruppi di LED emittenti a differenti lunghezze d’onda. [0116] Two-dimensional LED arrays can be used in particular in the medical field, to make dermatoscopes. In this case, two-dimensional LED arrays can be used to illuminate a portion of the skin and receive diffused or reflected light from the same illuminated portion and obtain an image. By using LEDs that emit at different wavelengths, it is possible to obtain multispectral images. The same matrix can include a combination of several types of LEDs, to illuminate and receive images sequentially at different wavelengths and therefore perform multispectral investigations in very short times, through selective activation of different groups of emitting LEDs at different wavelengths. .

[0117] Dermatoscopi così realizzati possono essere impiegati, ad esempio, per la rapida rilevazione di ulcere o altre lesioni superficiali dell’epidermide, ed anche eventualmente per l’indagine di nevi e l’individuazione precoce di melanomi o altre patologie della pelle. [0117] Dermatoscopes made in this way can be used, for example, for the rapid detection of ulcers or other superficial lesions of the epidermis, and also possibly for the investigation of nevi and the early detection of melanomas or other skin diseases.

[0118] Matrici di LED possono essere usate per realizzare sensori infrarossi atti a fornire immagini termiche di oggetti a distanza, sfruttando l’effetto della radiazione infrarossa sulla tensione e/o sulla corrente attraverso la giunzione del LED. Dispositivi così realizzati possono avere, rispetto alle fotocamere IR dell’arte corrente, un minore costo e una maggiore risoluzione. [0118] LED arrays can be used to make infrared sensors capable of providing thermal images of objects at a distance, exploiting the effect of infrared radiation on the voltage and / or current through the junction of the LED. Devices made in this way may have, compared to the IR cameras of the current art, a lower cost and a higher resolution.

[0119] LED o matrici di LED possono essere utilizzati, inoltre, come generici sensori di prossimità. In tal caso il od i LED del dispositivo vengono usati nel modo sopra descritto con riferimento alla misura di distanze. [0119] LEDs or LED arrays can also be used as generic proximity sensors. In this case, the LED or LEDs of the device are used in the manner described above with reference to the measurement of distances.

[0120] Un’ulteriore categoria di dispositivi a matrice di LED comprende pannelli o schermo touch, cioè a sfioro o a contatto, come interfacce utente, in sostituzione dei sistemi capacitivi. Il dispositivo touch può in tal caso comprendere una matrice di LED collegati a circuiti di polarizzazione diretta e a rilevatori di radiazione incidente sui singoli LED. I comandi vengono impartiti, anziché attraverso variazioni di capacità, come nei dispositivi touch tradizionali, da variazioni di luminosità captata dalla giunzione p-n dei singoli LED formanti la matrice o pannello. [0120] A further category of LED matrix devices includes panels or touch screens, that is touch or touch, as user interfaces, replacing capacitive systems. In this case, the touch device can comprise a matrix of LEDs connected to direct polarization circuits and to detectors of radiation incident on the individual LEDs. The commands are given, instead of through variations in capacity, as in traditional touch devices, by variations in brightness captured by the p-n junction of the individual LEDs forming the matrix or panel.

[0121] Dispositivi a LED singoli possono comprendere interruttori a LED, dove l’interruttore viene attivato dalla luce emessa dal LED e riflessa o diffusa dal dito di un utilizzatore. In altre forme di realizzazione, l’interruttore a LED può essere acceso, spento o regolato dalla radiazione luminosa ambientale incidente sul LED. [0121] Single LED devices may include LED switches, where the switch is activated by the light emitted by the LED and reflected or diffused by a user's finger. In other embodiments, the LED switch can be turned on, off or adjusted by the environmental light radiation incident on the LED.

[0122] Ulteriori dispositivi a LED singoli possono essere configurati come mouse per computer, che impiegano un LED come emettitore di luce e simultaneamente come rilevatore, evitando la necessità di un sistema doppio emettitore-ricevitore. [0122] Further single LED devices can be configured as computer mice, employing an LED as a light emitter and simultaneously as a detector, avoiding the need for a dual emitter-receiver system.

[0123] Ulteriori dispositivi a LED singoli possono comprendere un LED associato ad una fibra ottica per realizzare sonde a fibra ottica. La radiazione emessa dal LED viene convogliata attraverso la fibra ottica per raggiungere un punto di indagine all’interno di un oggetto o di un corpo, ad esempio (in impieghi medicali) all’interno di un organo umano o animale. La radiazione retro-diffusa o riflessa viene convogliata dalla stessa fibra ottica verso il LED, il cui circuito di rilevamento fornisce una informazione sulla base della radiazione raccolta dallo stesso LED che l’ha emessa. [0123] Further single LED devices may comprise an LED associated with an optical fiber for making optical fiber probes. The radiation emitted by the LED is conveyed through the optical fiber to reach an investigation point inside an object or body, for example (in medical applications) inside a human or animal organ. The back-scattered or reflected radiation is conveyed by the same optical fiber to the LED, whose detection circuit provides information on the basis of the radiation collected by the same LED that emitted it.

[0124] Dispositivi a LED singoli possono inoltre comprendere dispositivi di trasmissione ottica di informazione del tipo LED-to-LED. Due LED tra i quali devono essere scambiate informazioni sono in collegamento reciproco tramite un canale di trasmissione, ad esempio una fibra ottica. Ciascun LED essendo polarizzato direttamente emette radiazione luminosa che può essere modulata agendo sulla tensione e/o sulla corrente ai capi del LED. Contemporaneamente, un circuito di rilevamento della radiazione incidente sul LED e proveniente dal canale di trasmissione consente di ricevere informazione trasmessa dall’altro LED, la quale viene ricevuta sotto forma di segnale generato dai fotoni raccolti dalla giunzione del LED. [0124] Single LED devices may further comprise optical information transmission devices of the LED-to-LED type. Two LEDs between which information is to be exchanged are connected to each other via a transmission channel, for example an optical fiber. Each LED being directly polarized emits light radiation which can be modulated by acting on the voltage and / or current across the LED. At the same time, a detection circuit of the radiation incident on the LED and coming from the transmission channel allows to receive information transmitted by the other LED, which is received in the form of a signal generated by the photons collected by the junction of the LED.

[0125] Disposizioni di LED singoli o a matrice possono configurare rilevatori di ultrasuoni o di vibrazioni meccaniche, utilizzando singoli LED o matrici di LED come misuratori della distanza tra LED e un elemento vibrante, ad esempio una lamina vibrante, posta a distanza fissa dal LED. La vibrazione dell’elemento vibrante provoca una variazione micrometrica della distanza tra elemento vibrante e LED, che può essere rilevata dal LED. Su questo principio possono essere realizzati apparecchi semplici, quali sensori di vibrazione, sensori di ultrasuoni, sensori acustici e microfoni, ma anche dispositivi più complessi quali microscopi acustici. [0125] Arrays of single or matrix LEDs can configure ultrasonic or mechanical vibration detectors, using single LEDs or LED arrays as distance meters between LEDs and a vibrating element, such as a vibrating foil, placed at a fixed distance from the LED. The vibration of the vibrating element causes a micrometric variation in the distance between the vibrating element and the LED, which can be detected by the LED. On this principle, simple devices can be made, such as vibration sensors, ultrasound sensors, acoustic sensors and microphones, but also more complex devices such as acoustic microscopes.

[0126] Dispositivi a LED singoli possono essere inoltre utilizzati secondo una o più di una delle descrizioni fatte per il controllo di integrità del filo all’uscita di una rocca da telaio per manifattura di tessuti in modo da verificare l’assenza o presenza di un nodo, oppure per il controllo del filo per manifattura di bustine ad esempio da tè. [0126] Single LED devices can also be used according to one or more of the descriptions made for checking the integrity of the yarn at the outlet of a package from a loom for fabric manufacturing in order to verify the absence or presence of a knot, or for the control of the thread for the manufacture of tea bags, for example.

[0127] Dispositivi a LED singoli o a matrice possono essere inoltre utilizzati secondo una o più di una delle descrizioni fatte per il controllo del riempimento totale o parziale di opercoli farmaceutici. La scelta del colore del LED da utilizzare dipende nei vari casi dalle caratteristiche ottiche del materiale di cui e costituito l’opercolo e dal suo contenuto. [0127] Single or matrix LED devices can also be used according to one or more of one of the descriptions made for controlling the total or partial filling of pharmaceutical caps. The choice of the color of the LED to be used depends in various cases on the optical characteristics of the material of which the cover is made and its content.

[0128] Dispositivi a LED singoli o multipli possono essere usati come lampade crepuscolari, in cui l’emissione luminosa del o dei LED viene attivata dalla variazione di radiazione luminosa ambientale. Almeno un LED, polarizzato direttamente, è associato ad un circuito di rilevamento delle variazioni di un parametro elettrico indotte da variazioni della radiazione luminosa ambientale incidente sul LED. Quando la radiazione ambientale scende sotto una certa soglia, il LED può essere portato in condizioni di illuminazione. [0128] Single or multiple LED devices can be used as crepuscular lamps, in which the light emission of the LED (s) is activated by the variation of ambient light radiation. At least one LED, directly biased, is associated with a circuit for detecting the variations of an electrical parameter induced by variations in the environmental light radiation incident on the LED. When the ambient radiation falls below a certain threshold, the LED can be brought into lighting conditions.

[0129] Il sistema proposto per la misura della distanza potrebbe essere inoltre efficacemente utilizzato sulla punta di teste per il taglio laser per il controllo in feedback della distanza relativa tra la testa di taglio e il materiale da tagliare. In questo caso si può pensare di inserire un anello di LED intorno alla struttura della testa di taglio in modo da effettuare la misura su una zona circostante il foro di uscita del laser dove non sono più presenti i fumi dovuti all’ablazione termica del materiale. In generale si può considerare il sistema come atto a lavorare in applicazioni industriali di precisione come anche saldature o marcature laser in contrapposizione a teste capacitive in grado di lavorare efficacemente solo su superfici metalliche. [0129] The proposed distance measurement system could also be effectively used on the tip of laser cutting heads for feedback control of the relative distance between the cutting head and the material to be cut. In this case, you can think of inserting a ring of LEDs around the structure of the cutting head in order to carry out the measurement on an area surrounding the laser exit hole where the fumes due to the thermal ablation of the material are no longer present. In general, the system can be considered as suitable for working in precision industrial applications as well as welding or laser marking as opposed to capacitive heads able to work effectively only on metal surfaces.

[0130] In generale, costituisce pertanto specifico oggetto della presente descrizione anche un sistema comprendente un utensile, associato a un sistema di misura della distanza tra l’utensile e il pezzo da lavorare, il quale sistema di misura comprende un dispositivo opto-elettronico utilizzante uno o più LED in condizioni di polarizzazione diretta e un circuito di rilevamento della variazione di un parametro elettrico in funzione della radiazione ricevuta dal LED. [0130] In general, therefore, a system comprising a tool, associated with a system for measuring the distance between the tool and the workpiece, is therefore also the specific object of the present description, which measuring system comprises an opto-electronic device using one or more LEDs under direct bias conditions and a circuit for detecting the variation of an electrical parameter as a function of the radiation received by the LED.

[0131] Ad esempio il sistema può comprendere una macchina utensile o un centro di lavoro, a controllo numerico, con almeno una testa portante almeno un utensile, e con uno o più assi a controllo numerico. [0131] For example, the system can comprise a machine tool or a machining center, with numerical control, with at least one head carrying at least one tool, and with one or more numerically controlled axes.

[0132] Le Figg 26 e 26A illustrano in via esemplificativa un centro di lavoro 200, che nel caso specifico è un centro di lavoro CNC per il taglio laser. Si deve, tuttavia, comprendere che quanto di seguito descritto può essere applicato anche a macchinari differenti, che possono usare utensili o teste operatrici differenti da una sorgente laser. Nel presente contesto, pertanto, il termine “utensile” si deve intendere come un generico componente, gruppo, organo, o unità capace di interagire con un pezzo da lavorare. Il centro di lavoro comprende un basamento 201 e una struttura a portale 203, che può essere mobile rispetto al basamento 201, ad esempio lungo guide 202. La struttura a portale può portare una slitta 205, che può muoversi lungo la traversa della struttura a portale 203. La slitta 205 può a sua volta portare una testa operatrice 207 che comprende uno o più utensili. Nello specifico esempio l’utensile è un utensile per il taglio laser che comprende una sorgente laser 208 atta ad emettere un fascio laser F con cui possono essere eseguite lavorazioni su un pezzo P fissato sul basamento 201. In altre forme di realizzazione la struttura a portale 203 può essere fissa rispetto al basamento e questo può portare un tavolo mobile lungo la direzione delle guide 202, sul quale può essere fissato il pezzo P da lavorare. La modalità con cui la testa la testa operatrice 207 si muove rispetto al pezzo P da lavorare sono ininfluenti ai fini della presente descrizione. [0132] Figs 26 and 26A illustrate by way of example a machining center 200, which in the specific case is a CNC machining center for laser cutting. However, it should be understood that what is described below can also be applied to different machines, which can use tools or operating heads different from a laser source. In the present context, therefore, the term "tool" must be understood as a generic component, group, organ, or unit capable of interacting with a piece to be machined. The work center comprises a base 201 and a portal structure 203, which can be movable with respect to the base 201, for example along guides 202. The portal structure can carry a slide 205, which can move along the crosspiece of the portal structure 203. The slide 205 can in turn carry an operating head 207 which comprises one or more tools. In the specific example, the tool is a tool for laser cutting which comprises a laser source 208 capable of emitting a laser beam F with which machining can be carried out on a piece P fixed on the base 201. In other embodiments, the portal structure 203 can be fixed with respect to the base and this can carry a mobile table along the direction of the guides 202, on which the workpiece P to be machined can be fixed. The manner in which the head and the operating head 207 moves with respect to the workpiece P to be machined are irrelevant for the purposes of the present description.

[0133] Per controllare in maniera accurata la distanza tra la sorgente laser 208 (o altro utensile) e il pezzo P, all’utensile possono essere associati uno o più dispositivi opto-elettronici 1 del tipo sopra descritto. In Fig. 26A è visibile una cortina anulare di dispositivi opto-elettronici 1, disposti attorno all’asse ottico del fascio laser F. I dispositivi 1 possono essere interfacciati con un’unità di controllo 210, che può comprendere un PLC, un microprocessore o qualunque altro dispositivo di controllo programmabile. In base ai segnali forniti dai dispositivi 1 può essere controllata la posizione lungo la direzione verticale Z della testa operatrice 207 portante l’utensile, ovvero la sorgente laser 208. In pratica, il segnale di uno o più dispositivi optoelettronici 1 viene usato in un anello di controllo in retroazione della distanza tra utensile e pezzo P da lavorare. [0133] To accurately control the distance between the laser source 208 (or other tool) and the piece P, one or more opto-electronic devices 1 of the type described above can be associated with the tool. In Fig. 26A an annular curtain of opto-electronic devices 1 is visible, arranged around the optical axis of the laser beam F. The devices 1 can be interfaced with a control unit 210, which can comprise a PLC, a microprocessor or any other programmable control device. On the basis of the signals supplied by the devices 1, the position along the vertical direction Z of the operating head 207 carrying the tool, that is the laser source 208, can be controlled. In practice, the signal of one or more optoelectronic devices 1 is used in a ring feedback control of the distance between tool and piece P to be machined.

[0134] Il principio descritto con riferimento alle Figg.26, 26A può essere applicato non solo a utensili laser, bensì anche a sistemi di lavorazione meccanica per asportazione di truciolo, a sistemi di taglio ad acqua, a macchine utensili per elettroerosione, a sistemi di saldatura, ed anche a manipolatori, quali bracci di robot o simili, ed in generale a qualunque macchina che presenti almeno un organo mobile, di cui debba essere controllata con precisione, ad esempio, la posizione rispetto ad un oggetto o pezzo da lavorare o manipolare. [0134] The principle described with reference to Figs. 26, 26A can be applied not only to laser tools, but also to mechanical machining systems for chip removal, water cutting systems, machine tools for electroerosion, systems welding machines, and also to manipulators, such as robot arms or the like, and in general to any machine that has at least one movable member, the position of which must be precisely controlled, for example, the position with respect to an object or piece to be machined or manipulate.

[0135] In alcune forme di realizzazione più dispositivi opto-elettronici possono essere disposti in funzione di sensori di prossimità, o di misuratori di distanza, funzionanti lungo direzioni differenti, ad esempio lungo due o tre direzioni tra loro ortogonali, che possono essere paralleli ad assi a controllo numerico. [0135] In some embodiments, more opto-electronic devices can be arranged as a function of proximity sensors, or distance meters, operating along different directions, for example along two or three orthogonal directions, which can be parallel to each other. numerically controlled axes.

[0136] Mentre l'invenzione è stata descritta in termini di varie specifiche forme realizzative, sarà chiaro agli esperti del settore che sono possibili vari cambiamenti, modifiche e omissioni senza uscire dallo spirito e dall'ambito delle rivendicazioni. Inoltre, se non diversamente specificato, l'ordine o sequenza di qualunque fase di processi e metodi qui descritti può essere variata o ridisposta secondo forme di realizzazione alternative. While the invention has been described in terms of various specific embodiments, it will be clear to those skilled in the art that various changes, modifications and omissions are possible without departing from the spirit and scope of the claims. Furthermore, unless otherwise specified, the order or sequence of any process and method step described herein can be varied or rearranged according to alternative embodiments.

[0137] Formano specificamente oggetto della presente descrizione e aspetti innovativi dell’invenzione qui descritta, anche i metodi definiti nelle seguenti clausole: [0137] The methods defined in the following clauses are specifically the subject of this description and innovative aspects of the invention described here:

[0138] Clausola 1: [0138] Clause 1:

Un metodo per rilevare un’immagine termica di un oggetto, comprendente le fasi di: A method for detecting a thermal image of an object, including the steps of:

ricevere una radiazione termica dall’oggetto tramite una matrice di LED in polarizzazione diretta; receive thermal radiation from the object through a matrix of LEDs in direct polarization;

per ciascun LED in polarizzazione diretta, generare un segnale funzione della radiazione termica incidente su detto LED; for each LED in direct polarization, generating a signal which is a function of the thermal radiation incident on said LED;

costruire un’immagine termica dell’oggetto tramite i segnali rilevati dai LED della matrice. build a thermal image of the object through the signals detected by the matrix LEDs.

[0139] Clausola 2: [0139] Clause 2:

Un metodo per trasmettere informazioni tramite un canale di trasmissione ottico, comprendente le fasi di: A method of transmitting information via an optical transmission channel, comprising the steps of:

emettere un primo segnale ottico contenente una prima informazione tramite un primo LED polarizzato direttamente e in conduzione; emitting a first optical signal containing a first information via a first directly polarized and conducting LED;

convogliare il primo segnale ottico lungo il canale di trasmissione ottico; ricevere il primo segnale ottico tramite un secondo LED in polarizzazione diretta. conveying the first optical signal along the optical transmission channel; receiving the first optical signal through a second LED in direct polarization.

[0140] Clausola 3: [0140] Clause 3:

Il metodo della clausola 2, in cui la fase di ricevere il primo segnale ottico comprende la fase di rilevare la variazione di un parametro elettrico del secondo LED in polarizzazione diretta provocata dalla radiazione proveniente dal primo LED ed incidente sul secondo LED. The method of clause 2, wherein the step of receiving the first optical signal comprises the step of detecting the variation of an electrical parameter of the second LED in direct polarization caused by the radiation coming from the first LED and incident on the second LED.

[0141] Clausola 4: [0141] Clause 4:

Il metodo della clausola 2 o 3, comprendente, inoltre, le seguenti fasi: emettere un secondo segnale ottico contenente una seconda informazione tramite il secondo LED polarizzato direttamente e in conduzione; The method of clause 2 or 3, further comprising the following steps: emitting a second optical signal containing a second information through the second LED directly biased and conducting;

convogliare il secondo segnale ottico lungo il canale di trasmissione ottico; ricevere il secondo segnale ottico tramite il primo LED in polarizzazione diretta. conveying the second optical signal along the optical transmission channel; receive the second optical signal through the first LED in direct polarization.

[0142] Clausola 5: [0142] Clause 5:

Il metodo della clausola 4, in cui la fase di ricevere il secondo segnale ottico comprende la fase di rilevare la variazione di un parametro elettrico del primo LED in polarizzazione diretta provocata dalla radiazione proveniente dal secondo LED ed incidente sul primo LED. The method of clause 4, wherein the step of receiving the second optical signal comprises the step of detecting the variation of an electrical parameter of the first LED in direct polarization caused by the radiation coming from the second LED and incident on the first LED.

[0143] Clausola 6: [0143] Clause 6:

Un metodo per generare un segnale di comando o azionamento, comprendente le fasi di: A method of generating a command or drive signal, comprising the steps of:

portare in conduzione un LED ed emettere radiazione ottica tramite di esso; rilevare la presenza di un oggetto in prossimità del LED in funzione di radiazione emessa dal LED e retro-diffusa o riflessa dall’oggetto, tramite una variazione di un parametro elettrico del LED provocata da detta radiazione retro-diffusa o riflessa; conducting an LED and emitting optical radiation through it; detect the presence of an object in the vicinity of the LED as a function of radiation emitted by the LED and retro-diffused or reflected by the object, through a variation of an electrical parameter of the LED caused by said retro-diffused or reflected radiation;

generare il segnale di comando o di azionamento in base o in funzione della presenza rilevata di detto oggetto. generating the command or actuation signal on the basis or as a function of the detected presence of said object.

[0144] Clausola 7: [0144] Clause 7:

Il metodo della clausola 6 applicato ad una cortina di LED che in funzione della luce retrodiffusa da un oggetto, per esempio una mano, sui singoli LED della cortina determina un’azione conseguente al movimento dell’oggetto che si muove in prossimità della cortina. The method of clause 6 applied to a LED curtain which, depending on the backscattered light from an object, for example a hand, on the individual LEDs of the curtain determines an action resulting from the movement of the object moving near the curtain.

[0145] Clausola 8: [0145] Clause 8:

Un metodo per la misura di una distanza, comprendente le fasi di: polarizzare direttamente un LED e generare radiazione con esso; A method for measuring a distance, comprising the steps of: directly biasing an LED and generating radiation with it;

rilevare radiazione emessa dal LED, retro-diffusa o riflessa da un traguardo o bersaglio e incidente sul LED, in funzione di una variazione di un parametro elettrico del LED polarizzato direttamente, detta variazione essendo provocata dalla radiazione retro-diffusa o riflessa ed incidente sul LED; detect radiation emitted by the LED, back-scattered or reflected from a sight or target and incident on the LED, as a function of a variation of an electrical parameter of the directly polarized LED, said variation being caused by the back-scattered or reflected radiation and incident on the LED ;

determinare la distanza del traguardo o bersaglio dal LED in funzione della radiazione retro-diffusa o riflessa, incidente sul LED. determine the distance of the sight or target from the LED as a function of the back-scattered or reflected radiation incident on the LED.

[0146] Clausola 9: [0146] Clause 9:

Un metodo per rilevare la presenza di un oggetto estraneo su un substrato, comprendente le seguenti fasi: A method of detecting the presence of a foreign object on a substrate, comprising the following steps:

polarizzare direttamente almeno un LED e generare radiazione con esso; indirizzare la radiazione verso il substrato; directly biasing at least one LED and generating radiation therewith; direct the radiation towards the substrate;

rilevare la presenza di un oggetto estraneo sul substrato in funzione di una variazione di una radiazione emessa dal LED e retro-diffusa o riflessa dal substrato. detecting the presence of a foreign object on the substrate as a function of a variation of a radiation emitted by the LED and back-scattered or reflected by the substrate.

[0147] Clausola 10: [0147] Clause 10:

Il metodo della clausola 9, in cui la fase di rilevare la presenza di detto oggetto estraneo sul substrato comprende le seguenti fasi: The method of clause 9, wherein the step of detecting the presence of said foreign object on the substrate comprises the following steps:

raccogliere radiazione emessa da detto almeno un LED e retro-diffusa o riflessa dal substrato e incidente su detto almeno un LED; collecting radiation emitted by said at least one LED and backscattered or reflected by the substrate and incident on said at least one LED;

generare un segnale funzione della radiazione incidente sul LED; generating a signal which is a function of the radiation incident on the LED;

rilevare la presenza dell’oggetto estraneo in base alla variazione di detto segnale. detect the presence of the foreign object based on the variation of said signal.

[0148] Clausola 11 [0148] Clause 11

Il metodo della clausola 9 o 10, in cui la variazione del segnale è provocata da una variazione della distanza del substrato dal LED. The method of clause 9 or 10, where the change in the signal is caused by a change in the distance of the substrate from the LED.

[0149] Clausola 12: [0149] Clause 12:

Il metodo della clausola 9 o 10, in cui la variazione del segnale è provocata da una variazione dell’intensità della radiazione retro-diffusa o riflessa, dovuta ad una differente proprietà ottica dell’oggetto estraneo rispetto al substrato. The method of clause 9 or 10, in which the variation of the signal is caused by a variation in the intensity of the back-scattered or reflected radiation, due to a different optical property of the foreign object with respect to the substrate.

[0150] Clausola 13: [0150] Clause 13:

Il metodo di una o più delle clausole da 9 a 12, in cui il substrato è un foglio, preferibilmente un foglio di carta, ad esempio una banconota; ed in cui l’oggetto estraneo è un nastro adeso al substrato, preferibilmente un nastro adesivo, ad esempio un nastro adesivo trasparente. The method of one or more of clauses 9 to 12, wherein the substrate is a sheet, preferably a sheet of paper, for example a banknote; and in which the foreign object is a tape adhered to the substrate, preferably an adhesive tape, for example a transparent adhesive tape.

[0151] Clausola 14: [0151] Clause 14:

Un metodo per rilevare informazioni legate alla temperatura di un oggetto, comprendente le fasi di: A method for detecting information related to the temperature of an object, including the steps of:

polarizzare direttamente almeno un LED; directly bias at least one LED;

disporre il LED davanti all’oggetto, così che radiazione termica emessa dall’oggetto incida sul LED; place the LED in front of the object, so that the thermal radiation emitted by the object affects the LED;

determinare una variazione di un parametro elettrico del LED polarizzato direttamente, provocata dalla radiazione termica emessa da detto oggetto e incidente su detto LED. determining a variation of an electrical parameter of the directly polarized LED, caused by the thermal radiation emitted by said object and incident on said LED.

[0152] Clausola 15: [0152] Clause 15:

Un metodo per rilevare un’immagine di un oggetto, comprendente le fasi di: illuminare l’oggetto tramite una matrice di LED polarizzati direttamente e in conduzione, la matrice di LED formando un sensore di immagine; A method for detecting an image of an object, including the steps of: illuminating the object through a matrix of directly polarized and conducting LEDs, the LED matrix forming an image sensor;

raccogliere radiazione emessa dai LED e riflessa o retro-diffusa dall’oggetto; generare, tramite detti LED, segnali funzione della radiazione riflessa o retrodiffusa e ricostruire un’immagine dell’oggetto tramite detti segnali. collect radiation emitted by the LEDs and reflected or back-scattered by the object; generate, through said LEDs, signals that are a function of reflected or backscattered radiation and reconstruct an image of the object through said signals.

[0153] Clausola 16: [0153] Clause 16:

Un metodo per analizzare un oggetto tramite ultrasuoni, comprendente le fasi di: A method of analyzing an object using ultrasound, comprising the steps of:

disporre l’oggetto da analizzare in un mezzo di propagazione degli ultrasuoni; investire l’oggetto con un fascio di ultrasuoni propagantisi da una sorgente a ultrasuoni attraverso il mezzo di propagazione; arrange the object to be analyzed in an ultrasound propagation medium; hit the object with an ultrasound beam propagating from an ultrasound source through the propagation medium;

provocare la vibrazione di una lamina vibrante per mezzo di ultrasuoni riflessi da detto oggetto o trasmessi attraverso detto oggetto; causing the vibration of a vibrating plate by means of ultrasounds reflected from said object or transmitted through said object;

irradiare la lamina vibrante con una radiazione emessa da almeno un LED polarizzato direttamente e in conduzione; irradiating the vibrating foil with a radiation emitted by at least one directly polarized and conducting LED;

rilevare la radiazione retro-diffusa o riflessa dalla lamina verso detto almeno un LED; detecting the back-scattered or reflected radiation from the foil towards said at least one LED;

provocare una variazione di almeno un parametro di detto almeno un LED in polarizzazione diretta per effetto della variazione della radiazione retro-diffusa o riflessa dalla lamina verso detto almeno un LED. causing a variation of at least one parameter of said at least one LED in direct polarization due to the variation of the back-scattered or reflected radiation from the foil towards said at least one LED.

[0154] Clausola 17: [0154] Clause 17:

Un metodo per analizzare un oggetto tramite ultrasuoni, comprendente le fasi di: A method of analyzing an object using ultrasound, comprising the steps of:

disporre l’oggetto da analizzare in un mezzo di propagazione degli ultrasuoni; investire l’oggetto con un fascio di ultrasuoni propagantisi da una sorgente a ultrasuoni attraverso il mezzo di propagazione; arrange the object to be analyzed in an ultrasound propagation medium; hit the object with an ultrasound beam propagating from an ultrasound source through the propagation medium;

provocare la vibrazione di una o più lamine vibranti per mezzo di ultrasuoni riflessi da detto oggetto o trasmessi attraverso detto oggetto; causing the vibration of one or more vibrating plates by means of ultrasounds reflected by said object or transmitted through said object;

irradiare la o le lamine vibranti con una radiazione emessa da una matrice di LED polarizzati direttamente e in conduzione; irradiating the vibrating plate (s) with a radiation emitted by a matrix of directly polarized and conducting LEDs;

rilevare la radiazione retro-diffusa o riflessa dalla o dalle lamine verso detta matrice di LED; detecting the back-scattered or reflected radiation from the foil (s) towards said LED matrix;

provocare una variazione di almeno un parametro di ciascun LED di detta matrice di LED in polarizzazione diretta per effetto della variazione della radiazione retrodiffusa o riflessa dalla o dalle lamine verso la matrice di LED. causing a variation of at least one parameter of each LED of said matrix of LEDs in direct polarization due to the variation of the backscattered or reflected radiation from the foil (s) towards the LED matrix.

Claims (25)

DISPOSITIVO OPTO-ELETTRONICO COMPRENDENTE UN LED IN POLARIZZAZIONE DIRETTA, UTILIZZATO COME RILEVATORE DI RADIAZIONE, E SUOI IMPIEGHI RIVENDICAZIONI 1. Un dispositivo opto-elettronico, comprendente: almeno un LED avente una banda di emissione e una banda di assorbimento; un circuito di polarizzazione del LED, atto a portare il LED in condizioni di polarizzazione diretta; un circuito di rilevamento di una variazione di un parametro elettrico del LED determinata da radiazione ricevuta dal LED quando detto LED è in condizioni di polarizzazione diretta. OPTO-ELECTRONIC DEVICE INCLUDING A DIRECT POLARIZATION LED, USED AS A RADIATION DETECTOR, AND ITS USES CLAIMS 1. An opto-electronic device, comprising: at least one LED having an emission band and an absorption band; a bias circuit for the LED, adapted to bring the LED into conditions of forward bias; a circuit for detecting a variation of an electrical parameter of the LED caused by radiation received by the LED when said LED is in conditions of forward bias. 2. Il dispositivo opto-elettronico della rivendicazione 1, in cui il circuito di polarizzazione è atto a portare il LED in conduzione ed emettere una radiazione ottica nella banda di emissione. The optoelectronic device of claim 1, wherein the bias circuit is adapted to conduct the LED into conduction and emit an optical radiation in the emission band. 3. Il dispositivo come di una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui la banda di emissione ottica e la banda di ricezione ottica sono almeno parzialmente sovrapposte. The device according to one or more of the preceding claims, in which the optical emission band and the optical reception band are at least partially overlapped. 4. Il dispositivo della rivendicazione 1 o 2 o 3, in cui il parametro elettrico è selezionato dal gruppo comprendente: la tensione ai capi del LED; la corrente attraverso il LED. The device of claim 1 or 2 or 3, wherein the electrical parameter is selected from the group comprising: the voltage across the LED; the current through the LED. 5. Il dispositivo di una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui il circuito di polarizzazione diretta del LED è atto a controllare un’emissione del LED controllando la corrente attraverso il LED e/o la tensione ai capi del LED. 5. The device of one or more of the preceding claims, in which the direct biasing circuit of the LED is adapted to control an emission of the LED by controlling the current through the LED and / or the voltage across the LED. 6. Il dispositivo di una o più delle rivendicazioni precedenti, configurato per generare un segnale di ricezione in funzione di radiazione emessa dal LED e riflessa o retro-diffusa verso il LED. 6. The device of one or more of the preceding claims, configured to generate a reception signal as a function of radiation emitted by the LED and reflected or back-scattered towards the LED. 7. Il dispositivo della rivendicazione 6, atto a misurare una distanza. 7. The device of claim 6, adapted to measure a distance. 8. Il dispositivo della rivendicazione 6 o 7, configurato come rilevatore di vibrazione o di ultrasuoni, attraverso la misura della variazione della distanza tra il LED e un elemento riflettente o diffondente, detto elemento riflettente o diffondente essendo sollecitato dalla vibrazione o dagli ultrasuoni da rilevare. 8. The device of claim 6 or 7, configured as a vibration or ultrasound detector, by measuring the variation of the distance between the LED and a reflecting or diffusing element, said reflecting or diffusing element being stimulated by the vibration or by the ultrasounds to be detected . 9. Il dispositivo della rivendicazione 6, configurato come un interruttore di prossimità. The device of claim 6, configured as a proximity switch. 10. Il dispositivo di una o più delle rivendicazioni 1 a 5, atto a emettere una prima radiazione modulata, contenente una prima informazione, e a ricevere simultaneamente una seconda radiazione luminosa modulata, contenente una seconda informazione; ed in cui preferibilmente: il circuito di polarizzazione del LED è atto a pilotare il LED per generare impulsi modulati contenenti la prima informazione; e il circuito di rilevamento è atto a rilevare una variazione del parametro elettrico del LED provocato dalla seconda radiazione modulata ed estrarre da essa la seconda informazione. 10. The device of one or more of claims 1 to 5, adapted to emit a first modulated radiation, containing a first information, and to simultaneously receive a second modulated light radiation, containing a second information; and in which preferably: the biasing circuit of the LED is adapted to drive the LED to generate modulated pulses containing the first information; and the detection circuit is adapted to detect a variation in the electrical parameter of the LED caused by the second modulated radiation and to extract the second information therefrom. 11. Il dispositivo di una o più delle rivendicazioni 1 a 6, atto a rilevare un’immagine di un oggetto illuminando l’oggetto tramite radiazione emessa dal LED e rilevando tramite detto LED radiazione riflessa o retrodiffusa dall’oggetto. 11. The device of one or more of claims 1 to 6, designed to detect an image of an object by illuminating the object through radiation emitted by the LED and detecting through said LED radiation reflected or backscattered from the object. 12. Il dispositivo di una o più delle rivendicazioni precedenti, atto a rilevare la presenza di un elemento estraneo, in particolare un nastro adesivo, applicato su un substrato. 12. The device of one or more of the preceding claims, suitable for detecting the presence of a foreign element, in particular an adhesive tape, applied to a substrate. 13. Il dispositivo della rivendicazione 12, configurato per rilevare la presenza dell’elemento estraneo in base ad una misura di distanza tra il LED e il substrato. 13. The device of claim 12, configured to detect the presence of the foreign element based on a distance measurement between the LED and the substrate. 14. Il dispositivo della rivendicazione 12 o 13, configurato per rilevare la presenza dell’elemento estraneo in base ad una variazione di radiazione emessa da LED e retrodiffusa dall’elemento estraneo. 14. The device of claim 12 or 13, configured to detect the presence of the foreign element based on a variation of radiation emitted by LEDs and backscattered by the foreign element. 15. Il dispositivo di una o più delle rivendicazioni 1 a 5, in cui il circuito di rilevamento è atto a rilevare una variazione del parametro elettrico provocata da un riscaldamento per irraggiamento. 15. The device of one or more of claims 1 to 5, wherein the detection circuit is adapted to detect a change in the electrical parameter caused by heating by radiation. 16. Il dispositivo di una o più delle rivendicazioni precedenti, comprendente una matrice di LED. 16. The device of one or more of the preceding claims, comprising a matrix of LEDs. 17. Il dispositivo delle rivendicazioni 15 e 16, configurato a rilevare un’immagine termica di un oggetto che emette radiazione infrarossa. 17. The device of claims 15 and 16, configured to detect a thermal image of an object that emits infrared radiation. 18. Il dispositivo di una o più delle rivendicazioni 1 a 5, atto a rilevare un evento esterno tramite una radiazione incidente sul LED, diversa dalla radiazione emessa dal LED. 18. The device of one or more of claims 1 to 5, adapted to detect an external event by means of a radiation incident on the LED, different from the radiation emitted by the LED. 19. Uso di un LED in polarizzazione diretta per ricevere una radiazione incidente sul LED e generare un segnale funzione di detta radiazione incidente, in cui preferibilmente il LED è in conduzione. 19. Use of an LED in direct polarization to receive an incident radiation on the LED and generate a signal which is a function of said incident radiation, in which preferably the LED is conducting. 20. Uso di un LED in polarizzazione diretta per emettere una radiazione verso un bersaglio, ricevere da detto bersaglio radiazione retrodiffusa o riflessa e generare un segnale in base a detta radiazione retrodiffusa o riflessa. 20. Use of a forward biased LED to emit radiation towards a target, receive backscattered or reflected radiation from said target, and generate a signal based on said backscattered or reflected radiation. 21. Un metodo per controllare un dispositivo opto-elettronico comprendente almeno un LED, caratterizzato dalle fasi di: polarizzare direttamente detto almeno un LED; mentre detto LED è polarizzato direttamente, rilevare una radiazione incidente su detto LED tramite il rilevamento di una variazione di un parametro elettrico del LED polarizzato direttamente, provocata da detta radiazione elettromagnetica incidente sul LED. 21. A method for controlling an opto-electronic device comprising at least one LED, characterized by the steps of: directly bias said at least one LED; while said LED is directly polarized, detecting a radiation incident on said LED by detecting a variation of an electrical parameter of the directly polarized LED, caused by said electromagnetic radiation incident on the LED. 22. Il metodo della rivendicazione 21, in cui la radiazione elettromagnetica incidente sul LED è una radiazione elettromagnetica proveniente da una sorgente esterna al LED. The method of claim 21, wherein the electromagnetic radiation incident on the LED is electromagnetic radiation from a source external to the LED. 23. Il metodo della rivendicazione 21, in cui la radiazione elettromagnetica incidente sul LED è radiazione generata dal LED e riflessa o retro-diffusa da un bersaglio. The method of claim 21, wherein the electromagnetic radiation incident on the LED is radiation generated by the LED and reflected or backscattered from a target. 24. Il metodo della rivendicazione 23, comprendente la fase di misurare una distanza in funzione della variazione della radiazione elettromagnetica incidente sul LED. The method of claim 23, comprising the step of measuring a distance as a function of the variation of the electromagnetic radiation incident on the LED. 25. Il metodo della rivendicazione 23, comprendente la fasi di: disporre un elemento vibrante di fronte a detto almeno un LED; portare in vibrazione detto elemento vibrante; irradiare l’elemento vibrante con radiazione emessa dal LED; rilevare la radiazione del LED riflessa o retro-diffusa dall’elemento vibrante; rilevare informazioni relativamente a detta vibrazione in funzione della variazione di radiazione retro-diffusa o riflessa, incidente sul LED. The method of claim 23, comprising the step of: arranging a vibrating element in front of said at least one LED; vibrating said vibrating element; irradiate the vibrating element with radiation emitted by the LED; detect the LED radiation reflected or back-scattered by the vibrating element; detecting information relating to said vibration as a function of the variation of back-scattered or reflected radiation, incident on the LED.
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