ITMI20092074A1 - Dispositivo di illuminazione conformato a pannello a spessore ridotto ed elevata uniformita' di emissione superficiale - Google Patents
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Description
DISPOSITIVO DI ILLUMINAZIONE CONFORMATO A PANNELLO A SPESSORE RIDOTTO ED ELEVATA UNIFORMITÀ DI EMISSIONE SUPERFICIALE
La presente invenzione si riferisce a un dispositivo di illuminazione conformato a pannello a spessore ridotto ed elevata uniformità di emissione superficiale.
Oggigiorno esistono dispositivi di illuminazione conformati a pannello, anche detti pannelli luminosi, impiegati per lo più in ambito pubblicitario o per insegne di esercizi commerciali, nonché per innumerevoli ulteriori applicazioni illuminotecniche. Tali pannelli presentano internamente delle sorgenti luminose che irraggiano lateralmente o posteriormente una o entrambe le superfici principali del pannello. Grazie all’illuminazione laterale o posteriore, i pannelli luminosi sono in grado di mettere in particolare risalto poster o altri elementi associati alle rispettive superfici di emissione della luce.
Diversamente, le superfici di emissione della luce dei pannelli luminosi possono essere impiegate semplicemente come fonti di illuminazione.
I pannelli noti con sorgenti luminose poste lungo uno o più dei loro lati offrono in genere un’illuminazione non uniforme e in particolare più accentuata lungo la periferia delle superfici di emissione di luce, in corrispondenza dei lati ove risiedono le sorgenti.
Anche in caso le sorgenti luminose siano distribuite lungo l’intera periferia del pannello, per pannelli di ampie dimensioni non si ottiene un’illuminazione uniforme in quanto, rispetto alla periferia, la superficie di emissione risulta centralmente in ombra.
Inoltre, essendo l’asse di emissione delle sorgenti luminose parallelo al piano del pannello, solo una parte ridotta del cono di luce emesso è effettivamente sfruttato per illuminare la superficie di emissione ottenendo in tal modo solo una bassa efficienza luminosa.
Per ovviare a tali inconvenienti, sono noti pannelli luminosi in cui le superfici di emissione sono retroilluminate. A tal fine, in caso di superfici di emissione ampie, risulta necessario impiegare un numero elevato di sorgenti luminose distribuite lungo l’intera area da illuminare.
Inoltre, anche in caso di retroilluminazione le superfici di emissione non risultano in genere illuminate uniformemente. In corrispondenza delle sorgenti luminose poste posteriormente alla superficie di emissione, è infatti possibile distinguere una pluralità di zone a maggiore luminosità.
Ancora, pannelli luminosi con superfici di emissione retroilluminate, presentano in genere spessori notevoli necessari all’alloggiamento delle sorgenti di retroilluminazione. Tale inconveniente risulta ancor più accentuato in caso di pannelli nei quali entrambe le superfici principali sono superfici emittenti.
Scopo della presente invenzione è quello di ovviare agli inconvenienti sopra menzionati e in particolare quello di ideare un dispositivo di illuminazione conformato a pannello che offra un’illuminazione uniforme delle proprie superfici di emissione di luce. Un altro scopo della presente invenzione è quello di fornire un dispositivo di illuminazione conformato a pannello che presenti uno spessore ridotto.
Ulteriore scopo della presente invenzione è quello di realizzare un dispositivo di illuminazione conformato a pannello a elevata efficienza luminosa.
Non ultimo scopo della presente invenzione è quello di realizzare un dispositivo di illuminazione conformato a pannello che offra un buon comfort visivo eliminando eventuali effetti di abbagliamento diretto.
Questi e altri scopi secondo la presente invenzione sono raggiunti realizzando un dispositivo di illuminazione conformato a pannello come esposto nella rivendicazione 1.
Ulteriori caratteristiche del dispositivo di illuminazione conformato a pannello sono oggetto delle rivendicazioni dipendenti.
Le caratteristiche e i vantaggi di un dispositivo di illuminazione conformato a pannello secondo la presente invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione seguente, esemplificativa e non limitativa, riferita ai disegni schematici allegati nei quali:
- la figura 1 è una vista parziale in sezione esplosa di una prima forma di realizzazione del dispositivo di illuminazione conformato a pannello secondo la presente invenzione;
- la figura 2 è una vista prospettica parzialmente in esploso del dispositivo di illuminazione conformato a pannello di figura 1;
- la figura 3 è una vista parziale in sezione esplosa di una seconda forma di realizzazione del dispositivo di illuminazione conformato a pannello secondo la presente invenzione;
- la figura 4 è una vista prospettica parzialmente in esploso del dispositivo di illuminazione conformato a pannello di figura 3;
- la figura 5 è una vista prospettica parziale della guida ottica impiegata nel dispositivo di illuminazione conformato a pannello secondo la presente invenzione. Con riferimento alle figure, viene mostrato un dispositivo di illuminazione conformato a pannello, complessivamente indicato con 10.
Il dispositivo di illuminazione 10 comprende una struttura portante 11 conformata a cornice che definisce un volume scatolare delimitato da almeno un lato da un elemento ottico 12 piano per la diffusione della luce, in cui internamente al volume scatolare è prevista almeno una sorgente luminosa 13.
L’elemento ottico di diffusione 12 è realizzato in materiale diffondente, trasparente o opalino, a seconda delle particolari esigenze applicative.
La struttura portante 11, oltre a supportare l’almeno un elemento ottico di diffusione 12, realizza un alloggiamento per l’almeno una sorgente luminosa 13. A tal fine, la struttura portante 11 è costituita da elementi profilati 11a conformati in modo tale da realizzare una sede 11’ atta a ricevere una porzione periferica dell’elemento ottico di diffusione 12 ed eventualmente anche le sorgenti luminose 13.
Preferibilmente, le sorgenti luminose 13 comprendono una pluralità di LED (light emitting diode) e gli elementi profilati 11a sono realizzati in alluminio per ottenere una migliore dissipazione del calore generato dalle sorgenti luminose 13 in utilizzo.
Gli elementi profilati 11a hanno forma e dimensioni variabili in funzione del design, del calore da dissipare, della tipologia di sorgenti luminose 13 nonché del gruppo ottico utilizzati.
Tra la struttura portante 11 e l’elemento ottico di diffusione 12 sono preferibilmente presenti opportuni mezzi di tenuta (non illustrati) per poter garantire la rispondenza ai gradi di protezione richiesti in funzione dell’applicazione indoor o outdoor. La luce emessa dalle sorgenti luminose 13 e dunque dal dispositivo di illuminazione 10 a pannello può essere bianca in tutte le temperature di colore, colorata, a componenti RGB (Red Green Blue), a componenti RGBA (Red Green Blue Amber) o a componenti AWB (Amber White Blue).
Secondo la presente invenzione, è prevista una guida ottica piana 14 in accoppiamento ottico con l’elemento ottico di diffusione 12, atta a direzionare ortogonalmente al piano dell’elemento ottico di diffusione 12 i raggi luminosi emessi dall’almeno una sorgente luminosa 13 parallelamente a tale piano.
In particolare, le sorgenti luminose 13 sono disposte lungo il perimetro del gruppo ottico piano costituito almeno dalla guida ottica 14 e dall’elemento ottico di diffusione 12, ed emettono luce lateralmente rispetto al piano di tale gruppo ottico 12,14.
L’immissione della luce da parte delle sorgenti luminose 13 può avvenire da uno o più lati del gruppo ottico 12,14 a seconda che le sorgenti luminose 13 siano disposte lungo uno o più lati del perimetro dello stesso 12,14.
La guida ottica piana 14 è associata al lato dell’elemento ottico di diffusione 12 affacciato internamente al volume scatolare del dispositivo 10. Al fine del direzionamento dei raggi luminosi ortogonale rispetto alla loro direzione di ingresso, la guida ottica piana 14 presenta un motivo o pattern superficiale 17 per l’estrazione della luce comprendente una grafica a punti di dimensione e forma variabile in funzione dalla dimensione della superficie dell’elemento ottico di diffusione 12, dalla quantità di luce emessa dalle sorgenti luminose 13 e dal particolare cono solido di emissione che si desidera ottenere.
In particolare, i punti che costituiscono la grafica possono assumere forma qualsiasi come a esempio circolare, esagonale, quadrata e così via.
Il motivo superficiale 17 può essere realizzato sia sulla faccia emettitrice, sia su quella opposta all’elemento ottico di diffusione 12.
Una realizzazione esemplificativa di un motivo superficiale idoneo al direzionamento dei raggi luminosi ortogonale rispetto alla loro direzione di ingresso è illustrato in figura 5.
Il motivo superficiale è realizzato mediante un apposito trattamento superficiale quale a esempio la stampa digitale, la serigrafia, la stampa per incisione e così via.
La guida ottica 14 è preferibilmente realizzata in un materiale con un alto indice di trasmittanza, a esempio superiore all’80%.
Tra l’elemento ottico di diffusione 12 e la guida ottica 14 è preferibilmente previsto un estrattore ottico piano 15 per il controllo e la collimazione del fascio luminoso emesso dal dispositivo di illuminazione 10 a pannello.
L’estrattore ottico 15 è in grado di trasportare e concentrare i raggi luminosi entro un certo angolo solido ottenendo in tal modo un controllo del fascio luminoso in uscita dal dispositivo a pannello 10.
In particolare, i raggi luminosi direzionati dalla guida ottica 14 ortogonalmente rispetto alla loro direzione di ingresso, vengono successivamente collimati dagli estrattori ottici 15 al fine di essere emessi con un intervallo angolare predeterminato a seconda delle esigenze applicative.
L’estrattore ottico 15 è preferibilmente realizzato come film prismatico, ottenendo in tal modo un comportamento bivalente della superficie sia riflettente, sia trasmittente. In tal modo, il fascio luminoso viene trasportato in modo uniforme, senza la produzione né di ombre né di calore.
Secondo una prima forma di realizzazione, dal lato opposto della guida ottica 14 rispetto all’elemento ottico di diffusione 12 è previsto un elemento piano riflettente 16.
In tal caso il dispositivo di illuminazione 10 conformato a pannello emette luce da un solo lato.
In una seconda forma di realizzazione in cui il dispositivo di illuminazione 10 conformato a pannello emette luce da entrambi i lati, la guida ottica 14 piana presenta su entrambi i lati un pattern grafico superficiale 17 per la trasmissione del fascio luminoso tale da direzionare ortogonalmente al piano della guida ottica 14 i raggi luminosi emessi dall’almeno una sorgente luminosa 13 parallelamente a tale piano.
Inoltre, la guida ottica 14 piana è interposta a due elementi ottici piani di diffusione 12 della luce realizzando in tal modo un gruppo ottico piano, in cui entrambi gli elementi di diffusione 12 delimitano un lato del volume scatolare definito dalla struttura portante 11.
Preferibilmente, tra la guida ottica 14 piana e gli elementi ottici di diffusione 12 sono interposti estrattori ottici piani 15 per il controllo del fascio luminoso emesso dal dispositivo di illuminazione 10 a pannello.
Il dispositivo di illuminazione 10 a pannello comprende preferibilmente mezzi di alimentazione a bassa tensione oppure, attraverso opportuni isolamenti, mezzi di alimentazione a tensione di rete. Le potenze variano in funzione della dimensione del dispositivo 10.
Il funzionamento del dispositivo di illuminazione conformato a pannello 10 è il seguente.
Il fascio luminoso emesso dalle sorgenti luminose 13 lateralmente rispetto al gruppo ottico, viene estratto dalla guida ottica 14 attraverso il motivo 17 presente sulla sua superficie e direzionato ortogonalmente rispetto alla direzione di provenienza.
Il motivo superficiale 17 rappresentando infatti una discontinuità sulla superficie della guida ottica 14 che trasporta la luce, genera una deviazione del raggio luminoso per il principio dell’angolo limite e della riflessione totale interna.
In caso di dispositivo di illuminazione 10 a pannello che emette luce da un solo lato, l’elemento riflettente 16 recupera i raggi luminosi proiettati in direzione opposta rispetto alla direzione di emissione della luce, riflettendoli verso l’elemento di diffusione 12. Diversamente, in caso di dispositivo di illuminazione 10 a pannello che emette luce da entrambi i lati, la guida ottica 14 direziona il fascio luminoso proveniente dalle sorgenti luminose 13 verso entrambi gli elementi di diffusione 12.
Se il dispositivo di illuminazione 10 a pannello comprende uno o più estrattori ottici 15, il fascio luminoso viene controllato in uscita affinché, in dipendenza delle applicazioni, sia opportunamente collimato.
Dalla descrizione effettuata sono chiare le caratteristiche del dispositivo oggetto della presente invenzione, così come sono chiari i relativi vantaggi. Grazie all’estrazione e il direzionamento ortogonale del fascio luminoso rispetto alla sua direzione di provenienza operata dalla particolare guida ottica, il dispositivo di illuminazione conformato a pannello secondo la presente invenzione è in grado di offrire un’illuminazione uniforme delle proprie superfici di emissione di luce nonostante la disposizione laterale delle sorgenti luminose.
La caratteristica di illuminazione uniforme è altresì raggiunta in caso di emissione bilaterale.
Inoltre, la disposizione laterale delle sorgenti luminose consente di realizzare un pannello a spessore ridotto.
Ancora, grazie all’impiego degli estrattori ottici, il dispositivo di illuminazione conformato a pannello offre un buon comfort visivo eliminando eventuali effetti di abbagliamento diretto.
Non ultimo, il dispositivo di illuminazione conformato a pannello secondo la presente invenzione esibisce un’elevata efficienza luminosa sfruttando sostanzialmente l’intero fascio di luce emessa dalle sorgenti di illuminazione, nonché una lunga durata senza interventi manutentivi.
È chiaro, infine, che il dispositivo così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell’invenzione; inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da elementi tecnicamente equivalenti. In pratica i materiali utilizzati, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze tecniche.
Claims (11)
- RIVENDICAZIONI 1) Dispositivo (10) di illuminazione conformato a pannello comprendente una struttura portante (11) conformata a cornice la quale definisce un volume scatolare delimitato da almeno un lato da un elemento ottico (12) piano per la diffusione della luce, internamente a detto volume scatolare essendo prevista almeno una sorgente luminosa (13) caratterizzato dal fatto di comprendere, internamente a detto volume scatolare, una guida ottica piana (14) in accoppiamento ottico con detto almeno un elemento ottico di diffusione (12), detta guida ottica (14) essendo atta a direzionare ortogonalmente al piano di detto almeno un elemento ottico di diffusione (12) i raggi luminosi emessi da detta almeno una sorgente luminosa (13) parallelamente a detto piano.
- 2) Dispositivo (10) di illuminazione conformato a pannello secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detta guida ottica piana (14) presenta su almeno una faccia un motivo superficiale (17) per l’estrazione dei raggi luminosi e il loro direzionamento ortogonale rispetto alla direzione di provenienza.
- 3) Dispositivo (10) di illuminazione conformato a pannello secondo la rivendicazione 2 caratterizzato dal fatto che detto motivo superficiale (17) comprende una grafica a punti di forma e dimensioni variabili in funzione dalla dimensione della superficie di detto elemento ottico di diffusione (12), dalla quantità di luce emessa da detta almeno una sorgente luminosa (13) e dal cono solido di emissione da ottenere.
- 4) Dispositivo (10) di illuminazione conformato a pannello secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3 caratterizzato dal fatto che detta almeno una sorgente luminosa (13) è disposta lungo il perimetro di un gruppo ottico piano costituito almeno da detta guida ottica (14) e detto elemento ottico di diffusione (12), detta almeno una sorgente luminosa (13) avendo asse di emissione parallelo al piano di detto gruppo ottico (12,14).
- 5) Dispositivo (10) di illuminazione conformato a pannello secondo la rivendicazione 4 caratterizzato dal fatto che detta struttura portante (11) è costituita da una pluralità di elementi profilati (11a) conformati in modo tale da realizzare una sede (11’) atta a ricevere una porzione periferica di detto elemento ottico di diffusione (12) e/o realizzare un alloggiamento per detta almeno una sorgente luminosa (13).
- 6) Dispositivo (10) di illuminazione conformato a pannello secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che dal lato opposto di detta guida ottica (14) rispetto a detto elemento ottico di diffusione (12) è previsto un elemento piano riflettente (16).
- 7) Dispositivo (10) di illuminazione conformato a pannello secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 5 caratterizzato dal fatto che dal lato opposto di detta guida ottica (14) rispetto a detto elemento ottico di diffusione (12) è previsto un secondo elemento ottico di diffusione (12) delimitante un secondo lato di detto volume scatolare, detta guida ottica piana (14) presentando su entrambe le facce un motivo superficiale (17) per l’estrazione dei raggi luminosi e il loro direzionamento ortogonale rispetto alla direzione di provenienza.
- 8) Dispositivo (10) di illuminazione conformato a pannello secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che tra detti elementi ottici di diffusione (12) e detta guida ottica (14) è previsto almeno un estrattore ottico piano (15) per il controllo del fascio luminoso emesso.
- 9) Dispositivo (10) di illuminazione conformato a pannello secondo la rivendicazione 8 caratterizzato dal fatto che detto almeno un estrattore ottico (15) è realizzato come film prismatico.
- 10) Dispositivo (10) di illuminazione conformato a pannello secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detta almeno una sorgente luminosa (13) comprende una pluralità di LED (light emitting diode) emittenti luce scelta dal gruppo costituito da: - luce bianca; - luce colorata; - luce a componenti RGB (Red Green Blue); - luce a componenti RGBA (Red Greeen Blue Amber); e - luce a componenti AWB (Amber White Blue).
- 11) Dispositivo (10) di illuminazione conformato a pannello secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che tra detta struttura portante (11) e detto almeno un elemento ottico di diffusione (12) sono interposti mezzi di tenuta.
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