ITBO20080679A1 - Lampeggiatore a led - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per Invenzione Industriale dal titolo:

“LAMPEGGIATORE A LED”

La presente invenzione è relativa a un lampeggiatore a LED, e in particolare a un lampeggiatore a LED adatto a essere montato su veicoli da lavoro (industriali o agricoli), su veicoli di soccorso o delle forze dell’ordine o in punti di pericolo da segnalare.

I lampeggiatori più comuni montati sui veicoli da lavoro comprendono normalmente una lampada a incandescenza, una superficie riflettente che ruota attorno alla lampada rispetto a un asse di rotazione per produrre un fascio luminoso rotante e diretto in una direzione sostanzialmente ortogonale a tale asse di rotazione, e una copertura o calotta trasparente alla luce colorata avente il duplice scopo di proteggere la lampada e la superficie riflettente e di conferire il colore desiderato al fascio luminoso rotante.

E’ noto un tipo lampeggiatore rotante che comprende, al posto della lampada a incandescenza, uno o più LED del tipo comunemente noto come Power LED. Il Power LED presenta i vantaggi, rispetto alla lampada a incandescenza, di assorbire molta meno potenza elettrica, a parità di luce emessa, e di avere una durata maggiore.

La superficie riflettente del lampeggiatore a LED presenta una curvatura complessa progettata appositamente per raccogliere la luce emessa dal LED e riprodurre un fascio luminoso con lo stesso effetto di diffusione di una lampada a incandescenza, in modo da soddisfare le normative vigenti. Infatti, un LED emette luce su un angolo solido inferiore alla metà di un angolo solido sferico, a differenza di una lampada a incandescenza che emette luce su tutto l’angolo solido sferico.

La realizzazione di una tale superficie riflettente e la sua centratura ottica rispetto al LED richiedono, tuttavia, una notevole precisione in fase di assemblaggio del lampeggiatore, comportando elevati costi di produzione.

Inoltre, un generico lampeggiatore rotante necessita di motori elettrici e parti in movimento per portare in rotazione la superficie riflettente. I motori elettrici e le parti in movimento consumano energia elettrica e possono essere fonte di inaffidabilità.

Scopo della presente invenzione è di realizzare un lampeggiatore a LED, il quale lampeggiatore sia esente dagli inconvenienti sopra descritti e, nello stesso tempo, sia di facile ed economica realizzazione.

In accordo con la presente invenzione viene fornito un lampeggiatore e un metodo per pilotare un lampeggiatore secondo quanto definito nelle rivendicazioni allegate.

La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:

- la figura 1 illustra schematicamente, secondo una vista prospettica, il lampeggiatore secondo una preferita forma di attuazione dell’invenzione;

- la figura 2 illustra una porzione del lampeggiatore della figura 1 secondo una vista in sezione; e

- la figura 3 illustra schematicamente, secondo una vista prospettica, il lampeggiatore secondo una ulteriore forma di attuazione dell’invenzione.

Nella figura 1, con 1 è indicato il lampeggiatore della presente invenzione. Il lampeggiatore 1 comprende una base 2 atta a essere montata su di veicolo (non illustrato) o in punto di pericolo da segnalare, una pluralità di LED 3, ciascuno dei quali è fissato sulla base 2 ed è costituito da un Power LED atto a emettere un fascio di luce bianca orientato in una direzione di emissione 4 sostanzialmente perpendicolare alla base 2, e una calotta 5 trasparente, la quale è montata in maniera solidale sulla base 2 per racchiudere i LED 3 ed è colorata come richiesto dal tipo di applicazione del lampeggiatore 1.

Alternativamente, in maniera equivalente, il LED 3 è del tipo atto a emette luce colorata, del colore richiesto dal tipo di applicazione, e la calotta 8 è incolore.

I LED 3 sono disposti ordinatamente lungo una linea chiusa 6 a una distanza angolare regolare l’uno dall’altro. Nell’esempio di attuazione illustrato dalla figura 1, i LED 3 sono in numero di quindici e la linea chiusa 6 è costituita da una circonferenza.

Il lampeggiatore 1 comprende, inoltre, un riflettore 7 di tipo perfettamente speculare, il quale è realizzato in un unico pezzo ed è montato in maniera solidale sulla base 2 all’interno della calotta 5. Il riflettore 7 comprende una pluralità di facce, e in particolare una pluralità di facce piane, ciascuna delle quali definisce una rispettiva superficie riflettente 8 piana ed è associata a un rispettivo LED 3 per riflettere la luce emessa dal LED 3 in una rispettiva direzione di trasmissione 9 trasversale alla direzione di emissione 4 del LED 3.

In termini più generali, il lampeggiatore 1 può essere visto come comprendente una pluralità di segmenti 10, ciascuno dei quali comprende un rispettivo dei LED 3 ed è associato a una rispettiva delle direzioni di trasmissione 9 e una rispettiva superficie riflettente 8. La particolare forma della linea chiusa 6 (circonferenza) fa sì che il lampeggiatore 1 presenti una simmetria assiale attorno a un asse 11 perpendicolare alla base 2 e passante per il centro della linea chiusa 6 e, dunque, fa sì che ciascun segmento 10 definisca più propriamente un settore del lampeggiatore 1.

Sempre con riferimento alla figura 1, ciascun segmento 10 comprende un rispettivo dispositivo concentratore ottico 12, il quale è realizzato in un solo pezzo di un materiale rifrangente, per esempio il polimetil-metracrilato (PMMA), presenta un asse ottico 13 determinato ed è posizionato all’interno della calotta 5 tra il LED 3 e la superficie riflettente 8 per raccogliere, secondo l’asse ottico 13, la luce emessa dal LED 3, concentrare la luce raccolta in modo da formare un fascio di luce concentrato distribuito in un angolo solido coassiale all’asse ottico 13, e proiettare il fascio di luce concentrato verso la superficie riflettente 8. La superficie riflettente 8 è atta, dunque, a riflettere il fascio di luce concentrato per dirigerlo attraverso la calotta 5 nella direzione di trasmissione 9.

La figura 2 illustra un segmento 10 del lampeggiatore 1 secondo una vista in sezione lungo l’asse ottico 13 del relativo dispositivo concentratore ottico 12.

Con riferimento alla figura 2, il LED 3 emette un fascio di luce 14 (illustrato da un dettaglio della figura 2) distribuito in un angolo solido di grande apertura e orientato nella direzione di emissione 4. Il dispositivo concentratore ottico 12 comprende: una finestra di ingresso 15, la quale è sagomata in modo tale da raccogliere il fascio di luce 14 secondo l’asse ottico 12; una superficie laterale 16 avente una curvatura tale per cui almeno parte della luce raccolta dalla finestra di ingresso 15 venga riflessa, per riflessione totale interna, dalla superficie laterale 16, in modo da formare un fascio di luce 17 uniformemente distribuito in un angolo più stretto dell’angolo solido in cui è distribuito il fascio di luce 14; e una finestra di uscita 18, per proiettare il fascio di luce 17 all’esterno del dispositivo concentratore ottico 9.

La finestra di ingresso 15 è essenzialmente costituita da una superficie di forma emisferica concava coassiale all’asse ottico 13 e avente un raggio maggiore di quello della calotta del LED 3 in modo tale che la calotta del LED 3 sia alloggiabile completamente nella finestra di ingresso 15. Il centro della superficie emisferica definisce di fatto un fuoco 19 della finestra di ingresso 15.

La superficie laterale 16 è ottenuta per rotazione, attorno all’asse ottico 13, di una curva 20 complanare all’asse ottico 13 e distante dall’asse ottico 13 di una quantità che decresce in maniera monotona percorrendo l’asse ottico 13 verso la finestra di ingresso 15. In altre parole, il dispositivo concentratore ottico 12 ha una forma che presenta una simmetria assiale rispetto all’asse ottico 13 e sezioni circolari trasversali all’asse ottico 13 di diametro decrescente percorrendo l’asse ottico 13 verso la finestra di ingresso 15. La curva 20, e quindi la curvatura della superficie laterale 16, è tale per cui una parte della luce raccolta dalla finestra di ingresso 15 incontri la superficie laterale 16 con un angolo tale da venire riflessa, per riflessione totale interna sulla superficie di separazione tra materiale rifrangente e aria costituita dalla superficie laterale 16, verso la finestra di uscita 18, come illustrato dalla figura 2, e la restante parte della luce raccolta dalla finestra di ingresso 15 raggiunga direttamente la finestra di uscita 18.

La finestra di uscita 18 presenta una curvatura che è molto inferiore a quella della finestra di ingresso 15 ed è tale per cui la finestra di uscita 18 trasmetta, all’esterno del dispositivo concentratore ottico 12, la luce riflessa dalla superficie laterale 16 e la luce che arriva direttamente dalla finestra di ingresso 15, in modo tale che il fascio di luce 17 così ottenuto sia distribuito uniformemente in un angolo solido coassiale all’asse ottico 13 e avente una apertura tale da soddisfare la normativa vigente.

La superficie riflettente 8 6 è atta a riflettere il fascio di luce 17 per dirigere un corrispondente fascio di luce 17a nella direzione di trasmissione 9.

Il dispositivo concentratore ottico 12 è solidale con il relativo LED 3 ed è disposto con l’asse ottico 13 parallelo a, e preferibilmente coincidente con, la direzione di emissione 4 del LED 3 e centrato sul LED 3 in modo che la finestra di ingresso 15 risulti otticamente accoppiata al LED 3. In particolare, il dispositivo concentratore ottico 12 è disposto con il fuoco 19 centrato sul LED 3.

Sempre con riferimento alla figura 2, la superficie riflettente 8 è rivolta verso la finestra di uscita 18 in modo che l’asse ottico 13 intersechi la superficie riflettente 8 stessa. In particolare, l’asse ottico 13 forma, con la normale 8a alla superficie riflettente 8 nel punto di intersezione, un angolo 21 pari a 45° in modo da orientare la direzione di trasmissione 9 perpendicolarmente all’asse ottico 13. Di conseguenza, siccome tutti gli assi ottici 13 sono paralleli alle direzioni di emissione 4 dei relativi LED 3, e quindi sono paralleli all’asse 11 (figura 1), tutte le direzioni di trasmissione 9 giacciono su uno stesso piano perpendicolare all’asse 11 e sono radiali rispetto all’asse 11.

L’utilizzo di una superficie riflettente 8 piana al posto delle superficie riflettenti curve utilizzate nel lampeggiatori noti, non causa perdite di efficienza luminosa, grazie alla presenza del dispositivo concentratore ottico 12 sopra descritto che permette di raccogliere e concentrare la luce emessa dal relativo LED 3 con un rendimento fotometrico almeno pari al 70%.

Il lampeggiatore 1 comprende, inoltre, una unità di pilotaggio elettronica (non illustrata) alloggiata all’interno della base 2 e collegata elettricamente a tutti i LED 3 per comandare l’accensione e lo spegnimento degli stessi in modo tale che il lampeggiatore 1 produca un fascio luminoso mobile. In particolare, la unità di pilotaggio è atta ad accendere e spegnere detti LED 3 in sequenza secondo un ordine definito dalla disposizione dei LED 3 lungo la linea chiusa 6 in modo da proiettare in sequenza i vari fasci di luce 17a per simulare un fascio luminoso rotante, il quale è orientato perpendicolarmente all’asse 11 e ruota attorno all’asse 11. Più in dettaglio, la unità di pilotaggio è atta ad accendere i LED 3 a due alla volta e con passo pari a uno in modo da mantenere una continuità di accensione tra LED 3 adiacenti, e quindi ottenere un fascio luminoso rotante avente una intensità luminosa continua. Il periodo di accensione di ciascun LED 3 in un giro completo del fascio luminoso rotante dipende dalla velocità angolare desiderata e dal numero di LED 3. La velocità angolare è preferibilmente compresa tra 2 e 4 giri al secondo.

Secondo una ulteriore forma di attuazione della presente invenzione, la unità di pilotaggio è atta a pilotare i LED 3 in modo che si accendano e spengano contemporaneamente. In questo modo, si ottiene un fascio luminoso intermittente distribuito lungo tutto l’angolo giro.

Secondo una ulteriore forma di attuazione della presente invenzione illustrata nella figura 3, in cui gli elementi corrispondenti sono indicati con gli stessi numeri e sigle della figura 1, il lampeggiatore 1 è privo del riflettore 7 della figura 2 e, per ciascun segmento 10, il LED 3 è disposto in modo tale che il fascio di luce 14 (figura 2) emesso dal LED 3 sia orientato nella direzione di trasmissione 9 e il dispositivo concentratore ottico 12 di ciascun segmento 10 è disposto con l’asse ottico 13 parallelo a, e preferibilmente coincidente con, la direzione di trasmissione 9. In particolare, la base 2 presenta un supporto costituito da una parete cilindrica 22 coassiale all’asse 11 e i LED 3 sono fissati alla parete cilindrica 22. In altre parole, la linea chiusa 6 percorre l’intera parete cilindrica 22 e la direzione di emissione 4 di ciascun LED 3 coincide con la direzione di trasmissione Il principale vantaggio del lampeggiatore 1 nelle varie forme di attuazione sopra descritte è di ottenere una fascio luminoso rotante con le stesse caratteristiche di diffusione di una lampada a incandescenza dal basso consumo energetico e di elevata affidabilità, grazie alla assenza di motori elettrici e parti rotanti. Ciò è reso possibile grazie all’utilizzo di una pluralità di LED disposti fissi lungo una linea chiusa 6 e pilotati in sequenza.

Inoltre il lampeggiatore 1 dell’invenzione, no utilizza superfici riflettenti a curvatura complessa, grazie all’utilizzo di una pluralità dispositivi concentratori ottici 12, ciascuno dei quali è associato a un rispettivo LED 3 e garantisce una elevata efficienza luminosa. Nella variante illustrata dalle figure 1 e 2, il riflettore 7, essendo a facce piane, è facile da realizzare e non pone particolari problemi di posizionamento rispetto ai LED 3 durante l’assemblaggio del lampeggiatore 1.

Infine, configurando in maniera opportuna la unità di pilotaggio è possibile cambiare a piacimento, in maniera rapida ed economica, la sequenza di accensione e spegnimento dei LED 3 in modo da variare alcune caratteristiche del fascio luminoso rotante.

Claims (19)

1. RIVENDICAZIONI 1. Lampeggiatore comprendente una pluralità di segmenti (10), ciascuno dei quali comprende un rispettivo LED (3) atto a emettere un rispettivo primo fascio di luce (14) distribuito in un primo angolo solido; ciascun segmento (10) comprendendo, inoltre, un rispettivo dispositivo concentratore ottico (12), il quale è realizzato di un materiale rifrangente e comprende: una finestra di ingresso (15) sagomata in modo tale da raccogliere, secondo un rispettivo asse ottico (13), la luce emessa dal relativo LED (3); una superficie laterale (17) avente una curvatura tale per cui almeno parte della luce raccolta dalla finestra di ingresso (15) venga riflessa, per riflessione totale interna, dalla superficie laterale (17) in modo che il dispositivo concentratore ottico (12) formi un secondo fascio di luce (17) uniformemente distribuito in un secondo angolo solido più stretto del primo angolo solido e coassiale a detto asse ottico (13); e una finestra di uscita (18) per proiettare il secondo fascio di luce (17) all’esterno del dispositivo concentratore ottico (12).
2. 2. Lampeggiatore secondo la rivendicazione 1, comprendente una unità di pilotaggio elettronica per accendere e spegnere detti LED (3) contemporaneamente.
3. 3. Lampeggiatore secondo la rivendicazione 1, in cui detti LED (3) sono disposti ordinatamente lungo una linea (6) determinata; il lampeggiatore comprendendo una unità di pilotaggio elettronica per accendere e spegnere detti LED (3) in sequenza secondo un ordine definito dalla disposizione dei LED (3) lungo detta linea (6) in modo da proiettare in sequenza detti secondi fasci di luce (17) per simulare un fascio luminoso mobile lungo detta linea (6).
4. 4. Lampeggiatore secondo la rivendicazione 3, in cui detta unità di pilotaggio è atta ad accendere detti LED (3) a due alla volta e con passo pari a uno in modo da mantenere una continuità di accensione tra LED (3) adiacenti.
5. 5. Lampeggiatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui detti LED (3) sono disposti lungo una linea chiusa (6).
6. 6. Lampeggiatore secondo la rivendicazione 5, in cui detta linea chiusa (6) è una circonferenza.
7. 7. Lampeggiatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 6, in cui detta finestra di ingresso (15) di ciascun detto dispositivo concentratore ottico (12) comprende una porzione di superficie avente forma emisferica concava coassiale a detto asse ottico (13).
8. 8. Lampeggiatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7, in cui detto primo fascio di luce (14) è orientato in una rispettiva direzione di emissione (4); ciascun detto dispositivo concentratore ottico (12) essendo disposto con detto asse ottico (13) centrato sul relativo LED (3) e parallelo alla direzione di emissione (4) del LED (3).
9. 9. Lampeggiatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 8, in cui ciascun detto dispositivo concentratore ottico (12) è realizzato in un solo pezzo di detto materiale rifrangente.
10. 10. Lampeggiatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 9, in cui detto materiale rifrangente è polimetil-metracrilato.
11. 11. Lampeggiatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 10, in cui ciascuno di detti segmenti (10) è associato a una rispettiva direzione di trasmissione (9) della luce e detto LED (3) del segmento (10) è disposto in modo tale che detto primo fascio di luce (14) emesso dal LED (3) sia orientato in una rispettiva direzione di emissione (4) trasversale alla direzione di trasmissione (9) del segmento (10); il lampeggiatore (1) comprendendo mezzi riflettori di luce (7) posizionati in modo tale per cui detto secondo fascio di luce (17) di ciascun segmento (10) venga riflesso nella relativa direzione di trasmissione (9).
12. 12. Lampeggiatore secondo la rivendicazione 11, in cui detti mezzi riflettori di luce (7) comprendono una pluralità di superfici riflettenti (8), ciascuna delle quali è associata a un rispettivo detto segmento (10) ed è rivolta verso detta finestra di uscita (18) del relativo detto dispositivo concentratore ottico (12) per riflettere detto secondo fascio di luce (17) nella detta direzione di trasmissione (9) del segmento (10).
13. 13. Lampeggiatore secondo la rivendicazione 12, in cui ciascuna di dette superfici riflettenti (8) è intersecata da detto asse ottico (13) del relativo detto dispositivo concentratore ottico (12); l’asse ottico (13) formando, con la normale (8a) alla superficie riflettente nel punto di intersezione, un angolo (21) pari a 45°.
14. 14. Lampeggiatore secondo la rivendicazione 12 o 13, in cui dette superfici riflettenti (8) sono piane.
15. 15. Lampeggiatore secondo una qualsiasi rivendicazione da 12 a 14, in cui detti mezzi riflettori di luce (7) comprendono un riflettore speculare, il quale è realizzato in un unico pezzo e comprende una pluralità di facce; ciascuna faccia definendo una rispettiva di dette superfici riflettenti (8).
16. 16. Lampeggiatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 10, in cui ciascuno di detti segmenti (10) è associato a una rispettiva direzione di trasmissione (9) della luce; per ciascuno dei segmenti (10), detto LED (3) essendo disposto in modo tale che detto primo fascio di luce (14) emesso dal LED (3) sia orientato nella direzione di trasmissione (9) e detto dispositivo concentratore ottico (12) essendo disposto con detto asse ottico (12) parallelo alla direzione di trasmissione (9).
17. 17. Lampeggiatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 11 a 16, in cui dette direzioni di trasmissione (9) giacciono su uno stesso piano.
18. 18. Metodo per pilotare un lampeggiatore, il quale comprende una pluralità di LED (3) disposti ordinatamente lungo una linea (6) determinata; il metodo comprendendo la fase di accendere e spegnere detti LED (3) in sequenza secondo un ordine definito dalla disposizione dei LED (3) lungo detta linea (6) in modo da simulare un fascio luminoso mobile in accordo con detta linea (6).
19. 19. Metodo secondo la rivendicazione 18, in cui detta fase di accendere e spegnere detti LED (3) in sequenza comprende la fase di accendere detti LED (3) a due alla volta e con passo pari a uno in modo da mantenere una continuità di accensione tra LED (3) adiacenti.