IT201900014298A1

IT201900014298A1 - Gruppo ottico per apparecchio di illuminazione ad emissione migliorata e apparecchio di illuminazione che ospita detto gruppo ottico

Info

Publication number: IT201900014298A1
Application number: IT102019000014298A
Authority: IT
Inventors: Massimo Gattari
Original assignee: Iguzzini Illuminazione
Priority date: 2019-08-07
Filing date: 2019-08-07
Publication date: 2021-02-07
Also published as: ES2962478T3; EP3772608A1; EP3772608B1

Description

Domanda di brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“GRUPPO OTTICO PER APPARECCHIO DI ILLUMINAZIONE AD EMISSIONE MIGLIORATA E APPARECCHIO DI ILLUMINAZIONE CHE OSPITA DETTO GRUPPO OTTICO.”

CAMPO DELL’INVENZIONE

Il campo della presente invenzione si riferisce agli apparecchi di illuminazione per montaggio a terreno o a pavimento, in particolare agli apparecchi di illuminazione detti comunemente “bollard” o “paletti di illuminazione” o “bitte di illuminazione”, e agli apparecchi di illuminazione detti comunemente “testa-palo”.

STATO DELLA TECNICA

Nello stato dell’arte sono noti apparecchi di illuminazione per montaggio a terreno. Questi apparecchi di illuminazione comprendono ad esempio gli apparecchi, detti comunemente bollard o paletti di illuminazione o bitte di illuminazione, caratterizzati da un’altezza ridotta e dall’emissione di un fascio luminoso diretto verso il terreno, e comprendono gli apparecchi di illuminazione, detti “testa palo”, configurati per il montaggio su sostegni più alti e atti a fornire illuminazione di raggio più ampio all’interno di aree urbane pubbliche e private.

Questi apparecchi, da qui in avanti definiti semplicemente bollard o testa-palo, vengono comunemente utilizzati, ad esempio, per illuminare i percorsi o le zone pedonali delle aree urbane. I suddetti apparecchi comprendono generalmente un gruppo ottico comprendente a sua volta una o più sorgenti di luce configurate per illuminare un campo predeterminato di terreno circostante, o una pluralità di gruppi ottici comprendenti una o più sorgenti di luce configurate per illuminare una stessa zona o zone diverse dello spazio circostante l’apparecchio. Queste zone illuminate possono appartenere ad una porzione di suolo immediatamente adiacente alla base dell’apparecchio di illuminazione (detto campo vicino, particolarmente importante per gli apparecchi di tipo bollard) oppure ad una porzione di suolo distante rispetto alla base dell’apparecchio (detto campo lontano, particolarmente importante per gli apparecchi di tipo testa-palo).

Negli apparecchi di questo tipo disponibili nello stato dell’arte, l’illuminazione del terreno circostante non è mai ottimale e presenta grossi problemi di uniformità.

Normalmente, infatti, l’emissione luminosa di questi apparecchi di illuminazione crea degli anelli sul pavimento, oppure delle zone d’ombra indesiderate oppure ancora delle porzioni di terreno illuminato che risultano troppo luminose e quindi fastidiose per i passanti.

Oltre a ciò, il rendimento luminoso degli apparecchi di illuminazione di tipo bollard risulta sempre piuttosto basso in quanto si devono prevedere delle opportune schermature per la frazione di emissione luminosa avente angoli elevati, prossimi all'orizzontale, per evitare possibili fenomeni di abbagliamento dei passanti. Queste schermature si traducono necessariamente in sostanziali abbassamenti del rendimento luminoso complessivo dell’apparecchio.

Rappresenta, pertanto, uno scopo della presente invenzione superare alcuni dei problemi e dei difetti della tecnica anteriore e introdurre un gruppo ottico capace di migliorare e ottimizzare l’emissione luminosa sia in campo vicino che in campo lontano.

SOMMARIO DELL’INVENZIONE

La presente descrizione si riferisce ad un gruppo ottico per apparecchi di illuminazione per montaggio a terreno, ad esempio del tipo detto comunemente bollard o del tipo detto comunemente testa-palo, impiegati per l’illuminazione di aree urbane pubbliche e private.

I bollard comprendono un supporto principale avente un corpo allungato con l’asse sostanzialmente perpendicolare al terreno e una base munita di mezzi di ancoraggio al terreno, e un gruppo ottico, situato in corrispondenza dell’estremità superiore del supporto principale, comprendente a sua volta una pluralità di sorgenti di illuminazione a LED disposte in maniera tale da produrre un’emissione principale diretta in senso sostanzialmente radiale rispetto all’asse dell’apparecchio di illuminazione.

Il gruppo ottico secondo la presente descrizione comprende inoltre mezzi di sagomatura dell’emissione luminosa di dette sorgenti di illuminazione a LED, atti a dirigere opportunamente il flusso luminoso risultante verso il terreno circostante il bollard.

Detti mezzi di sagomatura dell’emissione luminosa comprendono almeno una lente, realizzata e dimensionata in modo da raccogliere l’emissione delle sorgenti di illuminazione a LED e deviarla verso il terreno.

La lente comprende una pluralità di superfici tra cui una superfice di ingresso affacciata alle sorgenti di illuminazione di tipo LED, una superficie di riflessione interna, preferibilmente associata ad almeno un riflettore, e una superficie di uscita, preferibilmente provvista di opportuni mezzi di miscelazione luminosa atti ad ottimizzare l’estrazione della luce dalla lente miscelando al contempo l’emissione luminosa in uscita dalla lente in maniera casuale sulla superficie da illuminare. Questi mezzi di miscelazione luminosa contribuiscono ad evitare che si formino macchie di luce sulla superficie da illuminare e fanno sì che anche la base del bollard sia illuminata uniformemente senza la presenza di fastidiosi anelli scuri. La lente del gruppo ottico secondo la presente descrizione può essere vantaggiosamente configurata in modo da emettere flusso luminoso soltanto su un certo angolo. A tal fine, opportuni inserti schermanti possono essere inseriti nel profilo della lente in modo da schermare l’emissione luminosa verso direzioni indesiderate. Detti inserti possono essere neri e opachi oppure muniti di un lato riflettente per riflettere la luce verso la parte emittente della lente. In un’altra realizzazione, la lente può essere provvista di uno schermo opaco atto a coprire parte della superficie di uscita della lente limitando quindi l’emissione ad un certo settore e ad un certo angolo. Detto schermo può essere realizzato anche tramite uno strato di vernice opaca.

Il gruppo ottico secondo la presente descrizione può trovare vantaggiosa applicazione, come detto, anche in apparecchi di illuminazione diversi dai bollard, ad esempio in apparecchi comunemente detti testa-palo per applicazioni di illuminazione urbana consentendo di ottenere una illuminazione ottimizzata sia nel campo vicino, nelle immediate circostanze del supporto al terreno, che nel campo lontano, corrispondente alle estremità della curva polare di emissione luminosa. Mediante l’impiego del gruppo ottico secondo la presente descrizione l’illuminazione ottimizzata che si ottiene nel campo vicino consente di evitare anelli oppure zone d’ombra indesiderate oppure ancora delle porzioni di terreno che risultano illuminate troppo intensamente e quindi fastidiose. Nel campo lontano invece si riesce a produrre un’illuminazione avente un “lancio” diretto e dimensionato in modo tale da ottimizzare il numero di apparecchi di illuminazione per unità di superficie.

BREVE DESCRIZIONE DELLE FIGURE

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno evidenti dalla lettura della descrizione dettagliata seguente, fornita a titolo esemplificativo e non limitativo, con l’ausilio delle figure illustrate nelle tavole allegate, in cui:

Fig. 1 illustra una vista laterale di una realizzazione preferita del gruppo ottico secondo la presente invenzione, associato ad un apparecchio di illuminazione di tipo bollard;

Fig. 2 illustra una vista in sezione di una realizzazione preferita del gruppo ottico secondo la presente invenzione, associato ad un apparecchio di illuminazione di tipo bollard;

Fig. 3 illustra un dettaglio della sezione di una realizzazione preferita del gruppo ottico secondo la presente invenzione, associato ad un apparecchio di illuminazione di tipo bollard;

Fig. 4 illustra una vista laterale di un apparecchio di illuminazione di tipo testa palo comprendente una realizzazione preferita del gruppo ottico secondo la presente invenzione;

Fig. 5 illustra una vista in sezione di un dettaglio di una realizzazione preferita del gruppo ottico secondo la presente invenzione, con l’indicazione del percorso di parte dell’emissione luminosa prodotta;

Fig. 6 illustra un diagramma relativo alla curva fotometrica dell’emissione luminosa prodotta da una realizzazione preferita del gruppo ottico secondo l’invenzione; Fig. 7 illustra un dettaglio di una realizzazione preferita del gruppo ottico secondo la presente invenzione, in cui sono presenti degli inserti schermanti; e

Fig. 8 illustra un dettaglio di una realizzazione preferita del gruppo ottico secondo la presente invenzione, in cui è presente uno schermo opaco atto a coprire parte della superficie di uscita della lente.

La seguente descrizione di forme di realizzazione esemplificative si riferisce ai disegni allegati. Gli stessi numeri di riferimento in diversi disegni identificano gli stessi elementi o elementi simili. La seguente descrizione dettagliata non limita l'invenzione. L'ambito dell'invenzione è definito dalle rivendicazioni allegate.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL’INVENZIONE

Gli apparecchi di illuminazione per montaggio a terreno, comprendenti ad esempio gli apparecchi denominati comunemente “bollard” e gli apparecchi denominati comunemente testa-palo, sono generalmente impiegati per illuminare i percorsi o le zone pedonali delle aree urbane. Per fare ciò sono progettati in maniera da rivolgere l’illuminazione prodotta verso il terreno a loro circostante. Spesso, tuttavia, l’illuminazione prodotta non riesce ad essere omogenea e gradevole agli utenti ma presenta irregolarità, macchie di luce, anelli d’ombra oppure ancora porzioni di emissione rivolte verso l’orizzontale e tali da causare abbagliamenti indesiderati. Il gruppo ottico 10 secondo la presente descrizione comprende una struttura e un vano ottico ottimizzati per risolvere i problemi suddetti. Detto gruppo ottico 10 possiede una struttura che consente l’emissione luminosa in direzione radiale rispetto all’asse 15 dell’apparecchio di illuminazione, sostanzialmente perpendicolare al terreno. L’emissione luminosa può interessare un angolo di 360° ma anche angoli ridotti, in modo da favorire l’illuminazione verso direzioni preferite. In riferimento alle figure allegate, una prima realizzazione preferita dell’apparecchio di illuminazione secondo la presente descrizione comprende un supporto principale 22 preferibilmente cilindrico a sua volta comprendente, all’estremità inferiore, opportuni mezzi di fissaggio al terreno e, in corrispondenza dell’estremità superiore, un gruppo ottico 10 atto a generare un emissione luminosa diretta in senso radiale rispetto all’asse dell’apparecchio e rivolta prevalentemente verso il suolo. Preferibilmente il gruppo ottico 10 è configurato in modo da emettere luce a 360° rispetto all’asse dell’apparecchio ed è protetto da un coperchio 21.

In altre realizzazioni preferite dell’apparecchio secondo la presente descrizione, il supporto principale 22 può avere sezioni diverse, ad esempio può avere sezione quadrata o ellittica, e la struttura di detto gruppo ottico 10 può svilupparsi su un arco sotteso da un angolo scelto in un gruppo comprendente preferibilmente ma non esclusivamente angoli di 90°, 180°, 270° e 360°. In altre parole detto gruppo ottico 10 può essere configurato in modo da generare un flusso luminoso diretto a 360° attorno all’asse 15 oppure secondo angoli di emissione ridotti, ad esempio a 90°, oppure a 180°, oppure a 270°.

In riferimento alla Fig.2 allegata, il gruppo ottico 10 dell’apparecchio di illuminazione secondo l’invenzione comprende un supporto centrale 11 atto ad ospitare una pluralità di dispositivi di emissione luminosa a LED 12 disposti in maniera da orientare l’emissione principale in senso sostanzialmente radiale rispetto all’asse dell’apparecchio 15 che è - almeno nei casi relativi agli esempi realizzativi riportati nel seguito - sostanzialmente ortogonale al terreno. I LED 12 della suddetta pluralità di LED sono preferibilmente equi-spaziati gli uni rispetto agli altri in modo da rendere l’illuminazione emessa sostanzialmente la stessa in ogni direzione.

Il gruppo ottico 10 dell’apparecchio di illuminazione a bollard secondo la presente descrizione comprende inoltre una lente 13, associata ai LED 12 della suddetta pluralità di LED. In ulteriore dettaglio, la lente 13 comprende una prima superficie di ingresso 14, affacciata ai LED 12. La superficie di ingresso 14 della lente 13, che può essere dritta, curva (concava o convessa) o sagomata (ad esempio ad “S”), e risulta preferibilmente inclinata, rispetto all’asse dell’apparecchio 15, di un certo angolo α preferibilmente compreso tra 0° e 45°. In una realizzazione preferita dell’apparecchio bollard secondo la presente descrizione l’angolo α è pari a 19° ±10%.

La lente 13 comprende una seconda superficie di riflessione interna 16, preferibilmente avente una curvatura con la concavità rivolta verso il basso. Questa seconda superficie di riflessione interna 16 è almeno in parte coperta da un riflettore esterno 17 atto a riflettere la parte del flusso luminoso emessa dai LED 12 che attraversa il corpo della lente e fuoriesce dalla lente stessa attraverso detta superficie di riflessione interna 16.

Detto riflettore 17 può essere realizzato in materiale riflettente plastico o metallico e la superficie riflettente affacciata alla lente 13 può essere liscia oppure lavorata nel caso in cui si voglia favorire la miscelazione della luce riflessa.

Detta lente 13 comprende inoltre una terza superficie di uscita 18, sostanzialmente normale a detto asse 15, attraverso la quale il flusso luminoso riflesso dalla superficie di riflessione interna 16 e dal riflettore esterno 17, esce dalla lente e viene diretto verso la base dell’apparecchio.

Preferibilmente, il riflettore esterno 17 e la lente 13 sono – almeno per una parte della loro estensione - leggermente distanziati tra loro in modo che si formi una piccola intercapedine tra detto riflettore 17 e detta lente 13. In questo modo, quando i raggi luminosi emessi dai LED 12 si propagano internamente alla lente 13 e raggiungono la superficie di riflessione interna 16 - con un angolo di incidenza rispetto alla normale maggiore dell’angolo critico dove n1 e n2 sono gli indici di rifrazione dei due mezzi in cui si propaga la luce - detti raggi vengono riflessi totalmente verso detta terza superficie di uscita 18 e si ha riflessione totale interna alla lente 13.

Nel caso in cui l’angolo di incidenza rispetto alla normale sia minore dell’angolo critico θc, allora parte del raggio luminoso viene rifratto verso il riflettore esterno 17 per essere riflesso nuovamente verso la lente13 e quindi verso detta terza superficie di uscita 18.

In una realizzazione preferita dell’invenzione detta terza superficie di uscita 18 è lavorata, o sculturata, opportunamente in modo tale da ottimizzare l’estrazione della luce dalla lente 13 indirizzando al contempo l’emissione luminosa in uscita dalla lente 13 in maniera casuale sulla superficie da illuminare al suolo. Il fatto che la terza superficie di uscita 18 sia lavorata contribuisce ad evitare che si formino macchie di luce sulla superficie da illuminare al suolo e fa sì che il terreno circostante la base del bollard sia illuminato uniformemente senza la presenza di fastidiosi anelli scuri. La terza superficie di uscita 18 può essere completamente o parzialmente lavorata. Il rapporto tra superficie lavorata e superficie liscia influenza la quantità di illuminazione che viene “lanciata” più lontano rispetto al supporto principale 22 dell’apparecchio di illuminazione e quindi l’estensione della curva fotometrica dell’emissione luminosa prodotta. In una realizzazione preferita dell’invenzione qui descritta, detta terza superficie di uscita 18 della lente 13 è parzialmente lavorata con la superficie non lavorata inferiore o uguale al 10% della superficie complessiva. La lavorazione della superficie, infine, può non essere uniforme. Ad esempio, si può avere una maggiore percentuale di superficie non lavorata in corrispondenza della parte di superficie più vicina all’asse 15 del supporto principale 22 dell’apparecchio di illuminazione.

Preferibilmente, infine, la lente 13 ha un estensione in senso radiale maggiore dell’estensione in senso radiale del supporto principale 22 dell’apparecchio di illuminazione. Questo consente, nel caso di apparecchi di tipo bollard, di favorire l’illuminazione del terreno immediatamente circostante la base del supporto principale 22 dell’apparecchio. L’estensione radiale della lente 13 può essere maggiore dell’estensione in senso radiale del supporto principale 22 anche solo di qualche millimetro, ad esempio può essere maggiore di 3 mm.

In riferimento alla Fig.7 allegata, al fine di configurare detto gruppo ottico 10 in modo da generare un flusso luminoso diretto secondo angoli di emissione ridotti (ad esempio a 90°, oppure a 180°, oppure a 270°) i LED 12 vengo no disposti in corrispondenza del settore di emissione luminosa e, inoltre, almeno un inserto schermante 23 può essere inserito nel profilo della lente 13 in modo da schermare l’emissione luminosa verso direzioni indesiderate. Detti inserti 23 possono essere neri e opachi oppure muniti di un lato riflettente per riflettere la luce verso settore di emissione luminosa del gruppo ottico.

In un’altra realizzazione preferita, la lente può essere provvista di uno schermo opaco 24 atto a coprire parte della superficie di uscita 18 della lente limitando quindi l’emissione ad un certo settore e ad un certo angolo. Detto schermo 24 può essere realizzato anche tramite uno strato di vernice opaca.

In una realizzazione preferita, il gruppo ottico 10 può comprendere, inoltre, un incavo 19 posto immediatamente al di sotto della lente 13. La superfice inferiore 20 di questo incavo, che preferibilmente si raccorda alla superficie del supporto principale 22 dell’apparecchio di illuminazione, è atta a raccogliere parte dell’emissione luminosa in uscita dalla lente 13 e fornisce un ulteriore opportunità di sagomare il flusso luminoso emesso. Infatti, se detta superficie inferiore 20 dell’incavo 19 è realizzata di materiale nero opaco è tale da minimizzare l'emissione luminosa verso l'alto aumentando il comfort visivo degli utenti.

In un’altra realizzazione preferita, detta superficie inferiore 20 dell’incavo 19 è realizzata di materiale bianco o colorato in modo da possedere un moderato potere riflettente tale da indirizzare verso l’alto parte dell’emissione luminosa incidente. In un’ulteriore realizzazione preferita, infine, detta superficie inferiore 20 dell’incavo 19 è realizzata di materiale riflettente, possibilmente lavorato con finiture tali da aumentarne la capacità riflettente, in modo da realizzare un significativo potere riflettente complessivo, e tale da indirizzare verso l’alto una parte significativa dell’emissione luminosa incidente.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di emissione luminosa comprendente un supporto (11) avente un asse centrale (15) e atto ad ospitare una pluralità di dispositivi di emissione luminosa LED (12) disposti in maniera da orientare il flusso luminoso emesso in senso sostanzialmente radiale rispetto a detto asse (15); una lente (13) comprendente una prima superficie di ingresso (14), affacciata ai LED (12) e inclinata, rispetto a detto asse (15), di un angolo α compreso tra 0° e 45°; una seconda superficie di riflessione interna (16) avente una curvatura con la concavità rivolta verso il basso e coperta almeno in parte da un riflettore (17); una terza superficie di uscita (18), sostanzialmente normale a detto asse (15), atta ad emettere il flusso luminoso in uscita dalla lente (13).
2. Dispositivo secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detto riflettore (17) è realizzato in materiale riflettente plastico o metallico.
3. Dispositivo secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che la superficie riflettente di detto riflettore (17) comprende una lavorazione atta a miscelare la luce riflessa.
4. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che il riflettore esterno (17) e la lente (13) sono distanziati tra loro almeno per una parte della loro estensione, in modo che si formi una intercapedine tra detto riflettore (17) e detta lente (13).
5. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che almeno parte di detta terza superficie di uscita (18) comprende una lavorazione atta a miscelare la luce in uscita da essa.
6. Dispositivo secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che la parte di detta terza superficie di uscita (18) comprendente una lavorazione atta a miscelare la luce in uscita da essa è maggiore o uguale al 90% del totale.
7. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni da 5 a 6 caratterizzato dal fatto che detta lavorazione non è uniforme.
8. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detto angolo α è pari a 19° ±10%.
9. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un inserto schermante (23) inserito nella lente (13) in modo da schermare l’emissione luminosa verso direzioni indesiderate.
10. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detta lente (13) comprende uno schermo opaco (24) atto a coprire parte della superficie di uscita (18) della lente (13) limitando quindi l’emissione luminosa ad un certo angolo.
11. Dispositivo secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detto schermo opaco (24) è realizzato tramite uno strato di vernice opaca.
12. Apparecchio di illuminazione comprendente un supporto (22) avente un asse centrale (15); mezzi di fissaggio al suolo associati all’estremità inferiore di detto supporto (22); un gruppo ottico (10) associato all’estremità superiore di detto supporto (22) e atto a generare un emissione luminosa diretta prevalentemente verso il suolo, caratterizzato dal fatto che detto gruppo ottico (10) comprende un dispositivo di emissione luminosa secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 8.
13. Apparecchio secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che la struttura di detto gruppo ottico (10) si sviluppa su un arco sotteso da un angolo scelto in un gruppo comprendente angoli di 90°, 180°, 270° e 360°.
14. Apparecchio secondo una o più delle rivendicazioni da 12 a 13 caratterizzato dal fatto che il gruppo ottico (10) comprende un incavo (19) posto immediatamente al di sotto della lente (13) e raccordato alla superficie del supporto (22) detto incavo (19) comprendendo una superfice inferiore (20) atta a raccogliere parte dell’emissione luminosa in uscita dalla lente (13).
15. Apparecchio secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detta superficie inferiore (20) dell’incavo (19) è realizzata di materiale nero opaco.
16. Apparecchio secondo la rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che detta superficie inferiore (20) dell’incavo (19) è realizzata di materiale bianco o colorato.
17. Apparecchio secondo la rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che detta superficie inferiore (20) dell’incavo (19) è realizzata di materiale riflettente.
18. Apparecchio secondo una o più delle rivendicazioni da 12 a 17 caratterizzato dal fatto che la lente (13) ha un estensione in senso radiale maggiore dell’estensione in senso radiale del supporto (22).