IT201900005242A1 - Unita' ad emissione di luce provvista di caratteristiche per la prevenzione dello scolorimento, e metodo per prevenire lo scolorimento - Google Patents

Unita' ad emissione di luce provvista di caratteristiche per la prevenzione dello scolorimento, e metodo per prevenire lo scolorimento Download PDF

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Description

DESCRIZIONE
del brevetto per invenzione industriale dal titolo:
“UNITÀ AD EMISSIONE DI LUCE PROVVISTA DI CARATTERISTICHE PER LA PREVENZIONE DELLO SCOLORIMENTO, E METODO PER PREVENIRE LO SCOLORIMENTO”
La presente invenzione è relativa ad un’unità ad emissione di luce e ad un metodo per far funzionare l’unità ad emissione di luce. In particolare, l’unità ad emissione di luce include un dispositivo ad emissione di luce, provvisto di un sensore di gas per rilevare composti volatili ed un sensore di luce per rilevare un livello di scolorimento di intensità luminosa del flusso luminoso emesso dal dispositivo ad emissione di luce. La presente invenzione è inoltre relativa ad un metodo per far funzionare l’unità ad emissione di luce.
Praticamente ogni settore tecnologico che prevede un’illuminazione richiede oggi un flusso luminoso aumentato insieme ad un minimo consumo energetico, specificatamente per l’uso in applicazioni a risparmio energetico e per aumentare l’efficacia di illuminazione.
Attraverso l’uso di diodi ad emissione di luce (LED, Light Emitting Diode), i produttori in molteplici settori possono facilmente passare da un colore ad un altro usando lo stesso elemento ad emissione di luce, modulare l’intensità del flusso luminoso, diminuire i costi di produzione e risparmiare energia e spazio. Questi vantaggi sono un effetto diretto dell'efficienza energetica, della robustezza e della flessibilità intrinseche e del fattore di forma piccola dei LED. Pertanto, non è sorprendente che l’illuminazione a LED stia sostituendo rapidamente altri modi di generazione di luce.
Inoltre, poiché l’elemento a LED è un prodotto a base di silicio, esso è ben indicato per avere un controllo intelligente, attraverso un circuito integrato, incorporato sulla stessa struttura incapsulante (package).
Un flusso luminoso di LED di potenza mostra una degradazione, ovvero un fenomeno di “scolorimento”, in presenza di composti organici volatili (VOC, Volatile Organic Compound). La presenza di VOC chimicamente incompatibili sui, o vicino ai, LED degrada i livelli di emissione di luce e/o determina cambiamenti del punto di cromaticità della luce.
Secondo alcune indicazioni dei produttori, una progettazione corretta ed una verifica appropriata possono impedire lo scolorimento; è inoltre consigliato usare soltanto materiali compatibili (ovvero, materiali privi di VOC) per incorporare i LED.
Tuttavia, in sistemi di illuminazione basati su LED di potenza, sono necessarie aperture di ventilazione nella struttura incapsulante che alloggia i LED per il raffreddamento dei LED; queste aperture forniscono un passaggio per l’ingresso dei VOC dall’ambiente esterno (tra altri contaminanti) all’interno della struttura incapsulante e determinando il fenomeno di scolorimento. Lo stesso problema si verifica se il sigillante della struttura incapsulante è permeabile ai VOC (ad esempio, i VOC possono spostarsi attraverso il sigillante di silicone) o se il sigillante della struttura incapsulante è danneggiato.
Oltre a ciò, attualmente, i LED di potenza sono preferiti nell’illuminazione industriale, nei sistemi di illuminazione per automobili, nei sistemi di segnalazione di emergenza e avviso a media distanza in cui avere una tecnica di azionamento di LED efficiente è un punto cruciale per avere successo sul mercato introducendo soluzioni intelligenti; in tali scenari, la stabilità del flusso luminoso, l'uniformità dei colori emessi ed il controllo di potenza eccellente sono di massima importanza.
L’obiettivo della presente invenzione è fornire un’unità ad emissione di luce ed un metodo per far funzionare l’unità ad emissione di luce per superare i problemi precedentemente illustrati.
Secondo la presente invenzione, sono forniti un’unità ad emissione di luce e un metodo per far funzionare l’unità ad emissione di luce, come definito nelle rivendicazioni allegate.
Per una migliore comprensione dell’invenzione, sono ora descritte le sue forme di realizzazione preferite, a scopo esclusivamente di esempio non limitativo e facendo riferimento ai disegni allegati, in cui:
- la figura 1 mostra una vista in sezione trasversale di un’unità ad emissione di luce secondo una forma di realizzazione della presente invenzione;
- la figura 2 è un diagramma che mostra un metodo per far funzionare l’unità ad emissione di luce della figura 1; e
- la figura 3 è una vista schematica di un sistema che include l’unità ad emissione di luce della figura 1.
La figura 1 illustra un sistema tri-assiale di assi ortogonali X, Y, Z, un’unità ad emissione di luce 1, in particolare un’unità LED, secondo una forma di realizzazione della presente invenzione.
L’unità LED 1 include una scheda solida 2 ovvero una scheda a circuito stampato (PCB, Printed Circuit Board); e una struttura incapsulante di LED 4, accoppiata elettricamente e meccanicamente alla scheda 2, attraverso regioni di accoppiamento 6 (ad esempio, regioni di saldatura).
La struttura incapsulante di LED 4 include un substrato 4a, provvisto di un foro passante 12. Una regione di copertura 4b si estende sul substrato 4a; la regione di copertura 4b (avente, in particolare, una forma simile a “cupola”), in una forma di realizzazione, è di un materiale di silicone e forma una lente di silicone.
La struttura incapsulante 4 alloggia, all’interno della regione di copertura 4b: un dispositivo LED 18, configurato per emettere un flusso luminoso; un sensore di gas 20, configurato per rilevare la presenza, all’interno della regione di copertura 4b, di uno o più tipi di composti organici volatili, VOC; un sensore di luce 22, configurato per rilevare almeno una componente tra rossa, verde e blu, del flusso luminoso emesso dal dispositivo LED 18 e/o configurato per rilevare un livello di intensità luminosa del flusso luminoso emesso dal dispositivo LED 18. Il dispositivo LED 18, il sensore di gas 20 e il sensore di luce 22 sono accoppiati in modo esemplificativo al substrato 4a, in un modo di per sé noto.
La regione di copertura 4b è permeabile ai VOC, che possono accumularsi all’interno della regione di copertura 4b e raggiungere la superficie del LED 18, causando il fenomeno di scolorimento. I VOC che permeano la regione di copertura 4b raggiungono anche l’elemento di rilevamento del sensore di gas 20, che fornisce un segnale di uscita indicativo della presenza di VOC all’interno della regione di copertura 4b e sulla superficie del LED 18.
La regione di copertura 4b, in una forma di realizzazione, è uniforme in termini di densità di materiale (ad esempio, è di silicone); il sensore di gas 20, il sensore di luce 22 e il LED 18 sono incorporati, o immersi, nella regione di copertura 4b. In altri termini, il sensore di gas 20, il sensore di luce 22 e il LED 18 sono completamente circondati dalla regione di copertura 4b e la regione di copertura 4b è a contatto diretto con il sensore di gas 20, il sensore di luce 22 e il LED 18.
In un’altra forma di realizzazione, la regione di copertura 4b ha una cavità interna e il sensore di gas 20, il sensore di luce 22 e il LED 18 sono disposti in detta cavità.
In generale, il sensore di luce 22 può essere disposto all’interno della regione di copertura 4b o disposto in altro modo all’esterno della regione di copertura 4b e collocato rispetto al dispositivo LED 18/alla struttura incapsulante 4 in modo tale da ricevere il flusso luminoso emesso dal LED 18 e rilevare un valore di intensità luminosa di almeno una componente (ad esempio, almeno una tra rossa, verde, blu) del flusso luminoso emesso.
Il dispositivo LED 18, in una forma di realizzazione, è un chip LED blu, rivestito di fosforo. Tuttavia, la presente descrizione è relativa generalmente ad un qualsiasi tipo di LED, indipendentemente dal tipo di colori di luce emessi.
La scheda 2 integra, o alloggia in altro modo, una pompa 8 (ad esempio, una micro-pompa o una pompa MEMS). La pompa 8 ha un ingresso 8a che è accoppiato, attraverso un tubo o una tubazione o un condotto 14 che passa attraverso il foro 12, ad una porzione interna della regione di copertura 4b, in modo che la pompa 8 possa essere azionata per aspirare aria/gas all’interno della regione di copertura 4b, in modo da creare una depressione all’interno della regione di copertura 4b (in particolare, una depressione locale nel punto in cui il condotto 14 è accoppiato alla regione di copertura 4b). I VOC presenti (intrappolati) nel materiale di silicone della regione di copertura 4b sono pertanto forzati a spostarsi (scorrere) verso l’ingresso 8a/il condotto 14, in modo da essere rimossi mediante l’azione della pompa 8. I VOC sulla superficie del LED 18 sono ugualmente forzati a spostarsi (scorrere) verso l’ingresso 8a della pompa 8, in modo da essere aspirati verso l’esterno. Analogamente, anche i VOC dell’elemento di rilevazione del sensore di gas 20 sono forzati a spostarsi (scorrere) verso l’ingresso 8a della pompa 8 per essere anch’essi aspirati verso l’esterno.
Un processore, o un controllore, 30 è accoppiato operativamente al sensore di gas 20 e al sensore di luce 22 e alla pompa 8. Il processore, o controllore, 30 può essere un microprocessore o un microcontrollore, integrato nella scheda 2; tuttavia, sono praticabili altre soluzioni tecniche, ad esempio il processore, o controllore, 30 può far parte di un computer (o altri mezzi di elaborazione) all'esterno della scheda 8.
Il processore 30 può inoltre essere accoppiato al LED 18, per accendere/spegnere il LED 18 secondo l’uso previsto per il LED 18. In alternativa, il LED 18 può essere acceso o spento da un ulteriore controllore, non mostrato.
In una forma di realizzazione, il sensore di gas 20 è un sensore di gas basato su semiconduttore, più in particolare, un sensore di gas a semiconduttore di ossido metallico (MOX, Metal Oxide). In questo caso, la resistenza di MOX misurata (ovvero, il materiale di rilevazione) è proporzionale alla concentrazione di VOC. Questo livello è tipicamente convertito in ppm per mezzo di curve di calibrazione elaborate dalla logica integrata del sensore stesso o in alternativa dal processore 30.
In una forma di realizzazione esemplificativa e non limitativa, il sensore di gas 20 è configurato per funzionare in un intervallo di temperatura: da -40°C a 85°C, con un consumo di potenza: inferiore a 1mW in una modalità ad impulsi. Le interfacce di uscita sono SPI e I2C. L’intervallo del gas operativo è da 0,5 ppm a 100 ppm TVOC, con un tempo di risposta di sensore del gas ≤5s ed un’accuratezza di gas di circa 1 ppm. È possibile utilizzare altri tipi di sensori di gas, come evidente all’esperto nella tecnica.
Come sensore di luce 22 (rilevando o le componenti RGB o l’intensità del flusso luminoso), una soluzione possibile include un sensore digitale che integra sullo stesso chip un elemento di rilevazione, un AFE (Front-End analogico, Analog Front End), un filtro e un’interfaccia digitale. Possono essere presenti altre caratteristiche integrate, come ad esempio capacità di TOF (tempo di volo, Time of Flight). I sensori di questo tipo includono ST VL6180X (modulo di rilevazione di prossimità, gesti e luce ambiente, ALS).
Inoltre, la scheda 2 può anche integrare un processore di rete senza fili a basso consumo energetico Bluetooth e/o un’antenna a chip, per gestire il trasferimento di dati senza fili e fornire capacità di connettività e/o un filtro Balun ad adattamento di impedenza a basso consumo energetico Bluetooth. È possibile implementare ed utilizzare altri protocolli di connettività.
Un metodo per far funzionare l’unità LED 1 è mostrato schematicamente nella figura 2 e discusso nel seguito.
Durante l’uso, il sensore di gas 20 rileva (in modo continuo, o a certi intervalli di tempo predeterminati, o quando controllato dal processore 30) la presenza di VOC (figura 2, fase 100). Secondo una forma di realizzazione, in caso non venga rilevato alcun VOC, o vengano rilevati VOC al di sotto di una soglia minima (uscita NO dalla fase 100), non vengono intraprese ulteriori azioni e il sensore di gas 20 rimane nello stato di rilevazione. L’uscita NO dalla fase 100 può includere un’ulteriore fase di comunicare al processore 30 un segnale indicativo di assenza di VOC e il processore 30 può utilizzare queste informazioni come una conferma di un corretto funzionamento dell’unità LED 1.
Nel caso in cui il sensore di gas 20 rilevi la presenza di VOC, o una quantità di VOC al di sopra di una soglia massima (uscita SÌ dalla fase 100), il processore 30 è informato di conseguenza (ovvero, il sensore di gas 20 invia un segnale corrispondente, indicativo della presenza di VOC, al processore 30).
Il processore 30 controlla quindi il sensore di luce 22 per acquisire informazioni relative al flusso luminoso emesso dal LED 18, fase 102. In particolare, il sensore di luce 22 acquisisce una tra: l’intensità luminosa soltanto della componente rossa del flusso luminoso; l’intensità luminosa soltanto della componente verde del flusso luminoso; l’intensità luminosa soltanto della componente blu del flusso luminoso. Come ulteriore forma di realizzazione, l’intensità luminosa di due o più componenti (rossa, verde, blu) del flusso luminoso può essere acquisita dal sensore di luce 22. Inoltre, in ancora un’ulteriore forma di realizzazione, il sensore di luce 22 acquisisce l’intensità luminosa del flusso luminoso senza discriminare una o più componenti RGB. Queste forme di realizzazione possono anche essere combinate insieme.
Il sensore di luce 22 genera un segnale di uscita (ad esempio, uno o più valori di intensità luminosa) che è indicativo di una qualità del flusso luminoso emesso dal LED 18, ovvero è indicativo di uno scolorimento del LED 18.
Il segnale di uscita generato dal sensore di luce 22 è acquisito dal processore 30, che confronta il valore (i valori) di intensità ricevuto (ricevuti) con una rispettiva soglia predefinita. Se il valore (i valori) di intensità soddisfa (soddisfano) un requisito predefinito (ad esempio, il valore di intensità in oggetto è al di sopra della soglia), l’unità LED 1 viene ritenuta in buone condizioni di funzionamento (nessuno scolorimento è presente), fase 104; altrimenti (ad esempio, il valore di intensità in oggetto è al di sotto della soglia), l’unità LED 1 richiede assistenza (è presente uno scolorimento) e vengono facoltativamente intraprese una o più contro-azioni, fase 106. Durante la fase 106, ad esempio, vengono eseguite una o più delle seguenti azioni: (i) la potenza di azionamento del LED 18 è aumentata per mantenere il flusso luminoso emesso ad un valore desiderato/atteso (ad esempio, il valore atteso in assenza del fenomeno di scolorimento); (ii) viene emesso un segnale di avviso, per monitoraggio/allerta da remoto.
Nel caso in cui vengano inviati più valori di intensità dal sensore di luce 22 al processore 30, l’unità LED 1 richiede assistenza quando almeno un valore di intensità non soddisfa il requisito predefinito (ad esempio, al di sotto della soglia). Sono possibili altre forme di realizzazione, ovvero è necessaria assistenza quando almeno due, o tutti, i valori di intensità non soddisfano il requisito predefinito.
Sia che la fase 106 venga eseguita sia che non venga eseguita, quando l’uscita della fase 102 indica che l’unità LED 1 richiede assistenza, il processore 30 controlla la pompa 8 in una condizione di lavoro, per eseguire un’operazione di pulizia da VOC, fase 108. In particolare, la pompa 8 è attivata in modo che sia generata localmente una depressione in corrispondenza del condotto 14, causando un flusso forzato di VOC dalla regione di copertura 4b (e dalla superficie del LED 18) alla pompa 8, i VOC possono pertanto essere rimossi attivamente.
Mantenendo la pompa 8 attiva per un periodo di tempo opportuno, i VOC vengono rimossi efficacemente dal LED 18.
Il periodo di tempo dipende dalle dinamiche di diffusione del gas in un materiale specifico, come comprensibile agli esperti nella tecnica.
Durante l’operazione di pulizia nella fase 108, il sensore di gas 20 può essere controllato dal processore 30 per rilevare in modo continuo la presenza di VOC nella regione di copertura 4b. In questo caso, la pompa 8 viene mantenuta attiva dal processore 30 fino a che il sensore di gas 20 invia un segnale indicativo dell’assenza di VOC (o VOC al di sotto della soglia minima) nella regione di copertura 4b.
La fase 100 e le fasi successive sono quindi ripetute. Secondo una diversa forma di realizzazione, non mostrata, le fasi 100 e la fase 102 possono essere eseguite in ordine inverso. In questo caso, viene monitorata l’intensità luminosa emessa dal LED 18. Nel caso in cui l’intensità luminosa rilevata sia diversa dall’intensità luminosa attesa (ad esempio, è al di sotto di una soglia), allora viene rilevata la presenza di VOC attraverso il sensore di gas 20. Se l’uscita del sensore di gas 20 viene interpretata dal processore 30 come una conferma della presenza di VOC, allora viene eseguita la fase 118; altrimenti, la diminuzione dell’intensità luminosa è ascritta all’invecchiamento del LED 18 (possono quindi essere seguite altre procedure, non facenti parte della presente invenzione).
La figura 3 mostra schematicamente un sistema 50, che implementa il metodo della figura 2. Il sistema 50 include l’unità LED 1. In aggiunta alla descrizione precedente, la figura 3 mostra la presenza di un front-end analogico 42, che forma un’interfaccia tra il sensore di gas 20 e il processore 30 e tra il sensore di luce 22 e il processore 30, al fine di adattare/convertire il segnale di uscita di sensore in una forma che possa essere accettata come ingresso dal processore 30. In una forma di realizzazione, il frontend analogico 42 è integrato nei sensori 20, 22, insieme ad una circuiteria di conversione da analogico a digitale e caratteristiche di elaborazione digitale (ad esempio, per filtrare l’uscita). In tale scenario, ciascun sensore 20, 22 ha il proprio front-end analogico 42 che fornisce un’uscita digitale al processore 30.
In un’altra forma di realizzazione, la circuiteria che implementa il front-end analogico 42 è esterna ai sensori 20, 22 e implementa sia capacità di lettura di sensore sia conversione da analogico a digitale per il processore 30.
Il processore 30 implementa una logica principale. Ad esempio, la logica principale è una logica di elaborazione a tempo discreto con un numero limitato di stati e connessioni al fine di mantenere basse la complessità di calcolo e la latenza. La logica principale ha un numero limitato di transizioni, come mostrato nel diagramma della figura 2, indotte dal carico di lavoro computazionale basso basato sul calcolo continuo di gradiente di VOC e di gradiente di luce.
Un clock 44, che può essere montato/integrato sulla scheda 2 o può essere esterno alla scheda 2, è accoppiato al processore 30 per fornire la temporizzazione richiesta per implementare il metodo della figura 2. Il clock 44 può anche essere parte del processore 30, in un modo di per sé noto.
Un ulteriore blocco di sensore 46 può essere facoltativamente presente e include sensori MEMS per la rilevazione di movimento (accelerometri, giroscopi, eccetera), sensori di temperatura e altri rilevatori, come necessario. Il blocco di sensore 46 è facoltativo.
Un server remoto 48, collocato a una data distanza dall’unità LED 1, è accoppiato al processore 30 attraverso un'interfaccia di comunicazione 49 e un canale di comunicazione cablato o senza fili. L’interfaccia di comunicazione 49 può essere montata su, o integrata nella, scheda 2 o può essere disposta all'esterno della scheda 2. Il server remoto 48 riceve, ad esempio, il segnale di avviso inviato nella fase 106. Un operatore del server remoto 48 può anche innescare manualmente l’avvio del metodo della figura 3.
La presente invenzione è applicabile nei settori di illuminazione industriale, sistemi di illuminazione di automobili, segnalazione di emergenza, sistemi di avviso a media distanza e dispositivi elettronici portatili. Sono possibili altri settori di applicazione, come evidente all’esperto nella tecnica.
I vantaggi dell’invenzione descritta precedentemente, secondo le varie forme di realizzazione, emergono chiaramente dalla descrizione precedente.
In particolare la presente invenzione consente la segnalazione, previene la manutenzione e garantisce un flusso luminoso costante per l’intera durata utile del dispositivo LED.
La presente invenzione utilizza sensori di luce e VOC a basso costo, miniaturizzati e compatibili con il processo, garantendo pertanto un risparmio economico, un basso consumo ed un alto livello di integrazione.
Infine, è chiaro che è possibile apportare modifiche e variazioni a quanto è stato descritto e illustrato nella presente, senza allontanarsi così dall’ambito di protezione della presente invenzione, come definito nelle rivendicazioni allegate.
Ad esempio, il LED 18 può essere invece un LASER o un altro dispositivo ad emissione di luce soggetto, durante l’uso, fenomeni di scolorimento causati da composti volatili (non necessariamente di tipo organico).
Inoltre, un ulteriore rivestimento può essere presente al di sopra della regione di copertura (lente) 4b; tale ulteriore rivestimento è trasparente al flusso luminoso emesso dal dispositivo ad emissione di luce (LED) 18.
Inoltre, è evidente che la struttura incapsulante 4 può alloggiare, nella regione di copertura 4b, più di un dispositivo ad emissione di luce 18 e/o più di un sensore di gas 20 (ad esempio, per ridondanza) e/o più di un sensore di luce 22 (ad esempio, per ridondanza).

Claims (11)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Unità ad emissione di luce (1) comprendente: - un substrato di base (4a); - un dispositivo ad emissione di luce (18), supportato dal substrato di base (4a); - una copertura (4b), permeabile a composti volatili, che circonda completamente il dispositivo ad emissione di luce (18) e che è trasparente ad un flusso luminoso emesso, durante l’uso, dal dispositivo ad emissione di luce (18), caratterizzata dal fatto di comprendere inoltre: - un sensore di gas (20), configurato per rilevare detti composti non volatili, disposto all’interno di detta copertura (4b); - una pompa (8), avente un ingresso (8a) accoppiato operativamente a detta copertura (4b), ed azionabile per generare una depressione all’interno della copertura (4b); - un sensore di luce (22), accoppiato operativamente al dispositivo ad emissione di luce (18), per rilevare un valore di intensità luminosa di almeno una componente di luce di detto flusso luminoso; e - un processore (30), accoppiato operativamente al sensore di gas (20), al sensore di luce (22), e alla pompa (8), e configurato per: • acquisire, dal sensore di gas (20), un primo segnale indicativo di una quantità di composti volatili che permeano la copertura (4b); • acquisire, dal sensore di luce (22), un secondo segnale relativo a detto valore di intensità luminosa; e • attivare detta pompa (8) per generare detta depressione quando entrambi il primo e il secondo segnale soddisfano una rispettiva condizione predefinita.
  2. 2. Unità ad emissione di luce (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detto primo segnale soddisfa la rispettiva condizione predefinita quando il primo segnale è indicativo di una quantità di composti volatili al di sopra di una prima soglia, e in cui detto secondo segnale soddisfa la rispettiva condizione predefinita quando il secondo segnale è indicativo di un valore di intensità luminosa al di sotto di una seconda soglia.
  3. 3. Unità ad emissione di luce (1) secondo la rivendicazione 2, in cui, quando la pompa (8) è attiva, il processore (30) è inoltre configurato per: acquisire, dal sensore di gas (20), in modo continuo o in istanti temporali successivi, il primo segnale per monitorare la quantità di detti composti volatili; e mantenere la pompa (8) attiva fintanto che detta quantità monitorata indica che i composti volatili sono al di sopra di detta prima soglia.
  4. 4. Unità ad emissione di luce (1) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente inoltre una scheda a circuito stampato (2) che supporta il substrato di base (4a), in cui il dispositivo ad emissione di luce (18), il sensore di gas (20) e il sensore di luce (22) sono accoppiati al substrato di base (4a) ed incorporati in detta copertura (4b), e in cui la pompa (8) è accoppiata meccanicamente alla scheda a circuito stampato (2) e accoppiata operativamente a detta copertura (4b) attraverso un condotto (14) che si estende dall’ingresso di pompa (8a) alla copertura (4b) attraverso il substrato di base (4a).
  5. 5. Unità ad emissione di luce (1) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui la copertura (4b) è una lente di focalizzazione per sagomare detto flusso luminoso emesso dal dispositivo ad emissione di luce.
  6. 6. Unità ad emissione di luce (1) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui la copertura (4b) è di un materiale in silicone, il dispositivo ad emissione di luce è un diodo ad emissione di luce, LED, (18) e i composti volatili sono composti organici volatili, VOC, che causano, quando depositati al di sopra di e in contatto con detto LED (18), una degradazione di detto flusso luminoso, detta pompa (8) essendo ad attivazione controllabile dal processore (30) con una potenza adatta a generare un movimento, o un flusso, di detti VOC dal LED (18) verso l’ingresso di pompa.
  7. 7. Unità ad emissione di luce (1) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detto primo segnale è generato da composti volatili depositati su un elemento di rilevazione del sensore di gas (20) che è sensibile a detti composti volatili.
  8. 8. Metodo di funzionamento di un’unità ad emissione di luce (1) includente: un substrato di base (4a); un dispositivo ad emissione di luce (18) supportato dal substrato di base (4a); una copertura (4b), permeabile ai composti volatili, che circonda completamente il dispositivo ad emissione di luce (18) e che è trasparente ad un flusso luminoso emesso, durante l’uso, dal dispositivo ad emissione di luce (18); un sensore di gas (20) incorporato nella copertura (4b) e configurato per rilevare detti composti volatili; un sensore di luce (22), accoppiato operativamente al dispositivo ad emissione di luce (18), configurato per rilevare un valore di intensità luminosa di almeno una componente di luce di detto flusso luminoso; una pompa (8) avente un ingresso (8a) accoppiato operativamente alla copertura (4b), per generare una depressione all’interno della copertura (4b); e un processore (30), accoppiato al sensore di gas (20), al sensore di luce (22), e alla pompa (8), il metodo comprendendo le fasi di: • acquisire, mediante il processore (30) dal sensore di gas (20), un primo segnale indicativo di una quantità di detti composti volatili che permeano la copertura (4b); • acquisire, mediante il processore (20) dal sensore di luce (22), un secondo segnale relativo a detto valore di intensità luminosa; e • attivare, mediante il processore (30), detta pompa (8) per generare detta depressione quando entrambi il primo e il secondo segnale soddisfano una rispettiva condizione predefinita.
  9. 9. Metodo secondo la rivendicazione 8, in cui detto primo segnale soddisfa la rispettiva condizione predefinita quando il primo segnale è indicativo di una quantità di composti volatili al di sopra di una prima soglia, e in cui detto secondo segnale soddisfa la rispettiva condizione predefinita quando il secondo segnale è indicativo di un valore di intensità luminosa al di sotto di una seconda soglia.
  10. 10. Metodo secondo la rivendicazione 9, comprendente inoltre, dopo la fase di attivare la pompa (8), le fasi di: acquisire, dal sensore di gas (20), in modo continuo o in istanti temporali successivi, il primo segnale per monitorare la quantità di detti composti volatili; e mantenere la pompa (8) attiva fintanto che detta quantità monitorata indica che i composti volatili sono al di sopra di detta prima soglia.
  11. 11. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 8 a 10, in cui la copertura (4b) è di un materiale in silicone, il dispositivo ad emissione di luce è un diodo ad emissione di luce, LED, (18), e i composti volatili sono composti organici volatili, VOC, che causano, quando depositati al di sopra di e in contatto con detto LED (18), una degradazione di detto flusso luminoso emesso, il metodo comprendendo inoltre la fase di attivare, mediante il processore (30), la pompa (8) con una potenza adatta a generare un movimento, o flusso, di detti VOC dal LED (18) verso l’ingresso di pompa (8a).
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022086334A (ja) * 2020-11-30 2022-06-09 キヤノン株式会社 電磁波モジュール、およびそれを用いた電磁波カメラシステム

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110051423A1 (en) * 2009-08-26 2011-03-03 Mark Anthony Hand Led assembly
WO2014106121A1 (en) * 2012-12-31 2014-07-03 Deepsea Power & Light, Inc. Semiconductor lighting devices and methods
US20150382426A1 (en) * 2014-06-27 2015-12-31 Bridgelux, Inc. Monolithic LED Chip in an Integrated Control Module with Active Circuitry
US20190017659A1 (en) * 2017-07-14 2019-01-17 Ledvance Gmbh Lamp with Radial mounted COB LED and integrated Electronics

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5669950B2 (ja) * 2010-10-28 2015-02-18 エンパイア テクノロジー ディベロップメント エルエルシー 光音響センサー
US8492722B2 (en) * 2011-04-27 2013-07-23 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Volatile organic compound sensor
EP2737780A1 (en) * 2011-07-28 2014-06-04 Cree, Inc. Solid state lighting apparatus and methods of forming
KR20140007569A (ko) * 2012-07-09 2014-01-20 삼성전자주식회사 가스 센싱 기능을 포함하는 발광소자 조명 시스템
TWI537562B (zh) * 2012-10-11 2016-06-11 國立臺灣大學 揮發性有機化合物偵測系統及其形成方法與應用
US9416957B2 (en) * 2013-03-14 2016-08-16 Deepsea Power & Light, Inc. Semiconductor lighting devices and methods
US9435527B1 (en) * 2013-10-04 2016-09-06 Universal Lighting Technologies, Inc. Thermal venting apparatus and method for LED modules
EP3111730A1 (en) * 2014-02-28 2017-01-04 Philips Lighting Holding B.V. Methods and apparatus for calibrating light output based on reflected light
WO2015174858A1 (en) * 2014-05-14 2015-11-19 Suelex Limited Boat support frame loading and unloading apparatus
KR101720572B1 (ko) * 2015-09-14 2017-03-29 연세대학교 산학협력단 휘발성 유기화합물 센서
CN110168276A (zh) * 2016-11-14 2019-08-23 通用电气照明解决方案有限责任公司 带有玻璃外壳的led灯泡
US10462876B2 (en) * 2017-05-31 2019-10-29 Abb Schweiz Ag Light emitting diode sensor device including a contoured structure

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110051423A1 (en) * 2009-08-26 2011-03-03 Mark Anthony Hand Led assembly
WO2014106121A1 (en) * 2012-12-31 2014-07-03 Deepsea Power & Light, Inc. Semiconductor lighting devices and methods
US20150382426A1 (en) * 2014-06-27 2015-12-31 Bridgelux, Inc. Monolithic LED Chip in an Integrated Control Module with Active Circuitry
US20190017659A1 (en) * 2017-07-14 2019-01-17 Ledvance Gmbh Lamp with Radial mounted COB LED and integrated Electronics

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JENKINS DEVON ET AL: "Led performance and application considerations for industrial environments", 2017 ANNUAL PULP, PAPER AND FOREST INDUSTRIES TECHNICAL CONFERENCE (PPFIC), IEEE, 18 June 2017 (2017-06-18), pages 1 - 7, XP033139178, ISBN: 978-1-5090-5287-5, [retrieved on 20170807], DOI: 10.1109/PPIC.2017.8003875 *

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