ITMI20111326A1 - Dispositivo di illuminazione a led - Google Patents

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Description

DESCRIZIONE
del brevetto per invenzione industriale dal titolo:
“DISPOSITIVO DI ILLUMINAZIONE A LEDâ€
La presente invenzione à ̈ relativa ad un dispositivo di illuminazione a LED.
In particolare, il dispositivo dell’invenzione si presta a realizzare apparecchi da illuminazione (per esempio, faretti) aventi piccolo spessore e quindi particolarmente adatti all’installazione ad incasso, richiedendo una profondità di incasso ridotta.
Le sorgenti luminose a stato solido e specificamente i LED sono di uso sempre più diffuso nel settore dell’illuminazione.
La natura praticamente puntiforme di queste sorgenti, unitamente alla loro ancora relativamente modesta intensità di illuminazione individuale, pongono però problemi per ottenere distribuzioni e intensità luminose soddisfacenti.
I dispositivi di illuminazione a LED noti sembrano avere margini di miglioramento, soprattutto in termini di prestazioni ed efficacia, semplicità di realizzazione, ingombri.
In particolare, le dimensioni possono costituire un aspetto importante della progettazione di questi dispositivi, soprattutto se i dispositivi sono destinati ad applicazioni come l’illuminazione domestica in forma dei classici faretti di dimensioni standard.
Molti dispositivi noti ricorrono infatti a sistemi ottici (associati ai LED per ottenere soddisfacenti prestazioni) aventi ingombri relativamente elevati, soprattutto in direzione dell’asse ottico del dispositivo, e non consentono di realizzare dispositivi particolarmente appiattiti, cioà ̈ di piccolo spessore nella direzione dell’asse ottico.
Altre soluzioni di tecnica nota, per ottenere soddisfacenti distribuzione ed intensità di illuminazione, ricorrono a costruzioni relativamente complesse oltre che ingombranti.
Ulteriori problemi, non sempre efficacemente risolti dalle soluzioni note, derivano dalla necessità di assicurare un adeguata dissipazione del calore generato dalle sorgenti luminose, che in certe applicazioni (per esempio, nelle applicazioni ad incasso) può risultare difficoltosa.
È uno scopo della presente invenzione quello di fornire un dispositivo di illuminazione a LED che consenta di superare, in tutto o in parte, i problemi qui evidenziati della tecnica nota; in particolare, à ̈ uno scopo del trovato quello di fornire un dispositivo particolarmente semplice da realizzare, efficace in termini di prestazioni luminose e smaltimento termico, e particolarmente compatto.
La presente invenzione à ̈ dunque relativa ad un dispositivo di illuminazione a LED come essenzialmente definito nell’annessa rivendicazione 1 e, per i suoi aspetti preferiti, nelle rivendicazioni dipendenti.
L’invenzione à ̈ descritta in dettaglio nel seguente esempio non limitativo di attuazione, con riferimento alle figure dei disegni annessi, in cui:
– la figura 1 à ̈ una vista schematica prospettica frontale di un dispositivo di illuminazione a LED in accordo al trovato;
– la figura 2 à ̈ una vista schematica prospettica esplosa, in scala ingrandita e con parti rimosse per chiarezza, di un dettaglio del dispositivo di figura 1.
Nella figura 1 à ̈ indicato nel suo assieme con 1 un dispositivo di illuminazione a LED che si estende lungo e attorno a un asse A centrale e comprende un corpo di supporto 2, una pluralità di LED 3 disposti a corona sul corpo di supporto 2 attorno all’asse A, e un sistema ottico 4 associato ai LED 3 per dirigere i flussi luminosi emessi dai LED 3.
L’asse A à ̈ un asse centrale del dispositivo 1, il quale ha simmetria centrale rispetto all’asse A; l’asse A definisce anche un asse ottico del dispositivo 1.
Il corpo di supporto 2 può essere variamente conformato ed à ̈ solo schematicamente illustrato in figura 1, dove à ̈ rappresentato a puro titolo esemplificativo come un elemento cavo provvisto di una cavità 5 interna. In particolare, il corpo di supporto 2 comprende una parete 6 laterale, per esempio sostanzialmente cilindrica, disposta attorno all’asse A e che delimita lateralmente la cavità 5, e una flangia 7 anulare radialmente interna, che si protende radialmente verso l’asse A da un bordo perimetrale di estremità della parete 6. Il corpo di supporto 2 presenta una apertura di emissione 8 frontale, delimitata nella fattispecie da un bordo perimetrale radialmente interno della flangia 7.
Per semplicità non sono illustrati connessioni e componenti elettrici di alimentazione e controllo del dispositivo 1, né eventuali organi di aggancio per fissare il corpo di supporto 2 nella posizione di installazione.
Con riferimento anche alla figura 2, i LED 3 sono disposti ad anello sul corpo di supporto 2 attorno all’asse A; in particolare, i LED 3 sono disposti su una faccia 9 interna, rivolta verso la cavità 5 e sostanzialmente perpendicolare all’asse A, della flangia 7; i LED 3 sono angolarmente spaziati e regolarmente distanziati uno dall’altro.
Vantaggiosamente, i LED 3 sono LED piatti (LED in cui il materiale semiconduttore à ̈ distribuito su una superficie sostanzialmente piana), aventi una superficie di emissione 10 luminosa sostanzialmente piana. Essendo i LED adagiati sulla faccia 9 della flangia 7, le superfici di emissione 10 sono pure sostanzialmente perpendicolari all’asse A e rivolte verso la cavità 5; i LED 3 emettono fasci luminosi in una direzione sostanzialmente assiale, parallela cioà ̈ all’asse A, e che sono quindi diretti sostanzialmente verso la cavità 5.
Il sistema ottico 4 à ̈ disposto di fronte ai LED 3 e attorno all’asse A e comprende una pluralità di guide di luce 11 (“light pipe†) associate a rispettivi LED 3 e disposte davanti a rispettivi LED 3.
Le guide di luce 11 sono realizzate in materiale trasparente, per esempio in materiale polimerico trasparente tipo PMMA o similare; preferibilmente, le guide di luce 11 sono costituite da rispettivi pezzi separati, che sono fissati sul corpo di supporto 2.
Ciascuna guida di luce 11 à ̈ conformata in modo da definire un cammino luminoso P interno dentro la guida di luce 11 tra una superficie di ingresso 12 ed una superficie di uscita 13, che sono entrambe sostanzialmente rivolte verso l’apertura di emissione 8.
Le guide di luce 11 sono conformate in modo da invertire la direzione dei fasci luminosi emessi dai LED 3 e dirigerli attraverso l’apertura di emissione 8.
In maggior dettaglio, ciascuna guida di luce 11 Ã ̈ disposta davanti ad un LED 3 e presenta una superficie di ingresso 12 affacciata alla superficie di emissione 10 del rispettivo LED 3, una superficie di uscita 13, e superfici di riflessione interna 14, 15, disposte tra la superficie di ingresso 12 e la superficie di uscita 13 lungo il cammino luminoso P definito dentro la guida di luce 11.
Preferibilmente, la superficie di ingresso 12 à ̈ sostanzialmente piana ed à ̈ parallela alla rispettiva superficie di emissione 10 (e quindi perpendicolare all’asse A); anche la superficie di uscita 13 à ̈ sostanzialmente piana ed à ̈ parallela alla superficie di ingresso 12.
In particolare, ciascuna guida di luce 11 Ã ̈ conformata in modo da intercettare attraverso la superficie di ingresso 12 il fascio luminoso emesso da un LED 3, e deviarlo sostanzialmente in un percorso a U rovesciata fino alla superficie di uscita 13.
La guida di luce 11 comprende due porzioni 16, 17 sostanzialmente prismatiche:
- una porzione 16 assiale, che si protende dalla superficie di ingresso sostanzialmente lungo un asse X parallelo all’asse A e presenta una estremità 21 prossimale, disposta in prossimità del LED 3, ed una estremità 22 distale, assialmente opposta all’estremità 21 prossimale; e
- una porzione 17 radiale, che si protende radialmente a sbalzo dall’estremità 22 distale della porzione 16 assiale, sostanzialmente lungo un asse Y perpendicolare all’asse X.
La porzione 16 assiale à ̈ divergente verso l’estremità 22 distale e ha forma sostanzialmente tronco-piramidale a base poligonale, per esempio a base quadrata. Indicativamente, ma non necessariamente, la porzione 16 ha un angolo di divergenza di circa 2÷10° e preferibilmente di circa 5° rispetto all’asse X.
La porzione 16 presenta una superficie 23 radialmente esterna rivolta verso la parete 6 laterale del corpo di supporto 2 e, all’estremità 22 distale, una sezione di giunzione 24 piana, sostanzialmente perpendicolare all’asse X e parallela alla superficie di ingresso 12, che costituisce la sezione in cui le porzioni 16, 17 sono unite una all’altra.
La porzione 17 radiale ha sezione trasversale (perpendicolare all’asse Y) poligonale, in particolare quadrangolare (precisamente, rettangolare), variabile lungo l’asse Y; la porzione 17 presenta una coppia di fianchi 25 sostanzialmente piani e paralleli, che la delimitano lateralmente.
Le superfici di riflessione interna 14, 15 sono disposte a rispettive estremità longitudinali opposte della porzione 17 e quindi sono assialmente opposte lungo l’asse Y della porzione 17; le superfici di riflessione interna 14, 15 sono sostanzialmente piane e disposte tra i fianchi 25 e perpendicolari ai fianchi 25 e sono rivolte genericamente una verso l’altra e inclinate una verso l’altra e rispetto all’asse A. Indicativamente (ma non necessariamente), le superfici di riflessione interna 14, 15 sono inclinate di circa 40÷50° rispetto all’asse A, preferibilmente intorno a 45°.
Nell’esempio illustrato, le superfici di riflessione interna 14, 15 sono collegate da una superficie di collegamento 26, disposta anch’essa tra i fianchi 25 e sostanzialmente perpendicolari ai fianchi 25; la superficie di collegamento 26 à ̈ sostanzialmente opposta e parallela alla superficie di uscita 13 e disposta tra le superfici di riflessione interna 14, 15.
La porzione 17 presenta poi una superficie 27 sostanzialmente opposta e parallela alla superficie di collegamento 26, sempre sostanzialmente piana e perpendicolare ai fianchi 25 e disposta tra i fianchi 25; la superficie 27 si protende dalla sezione di giunzione 24 ed à ̈ complanare alla sezione di giunzione 24 e sostanzialmente perpendicolare all’asse X; la superficie 27 definisce o comprende la superficie di uscita 13; in particolare, la superficie di uscita 13 à ̈ costituita da una porzione di estremità della superficie 27, rivolta verso la superficie di riflessione interna 15.
La porzione 17 presenta anche una superficie di estensione 28, anch’essa disposta tra i fianchi 25 e sostanzialmente perpendicolare ai fianchi 25; la superficie di estensione 28 à ̈ sostanzialmente piana e complanare alla superficie radialmente esterna della porzione 16 assiale e ne costituisce un prolungamento oltre la sezione di giunzione 24.
La superficie di estensione 28 si protende da un bordo della sezione di giunzione 24 e si unisce alla superficie di riflessione interna 14 in uno spigolo 29 che à ̈ disposto oltre la sezione di giunzione 24 lungo il cammino luminoso P.
La superficie di riflessione interna 14 à ̈ rivolta verso la superficie di ingresso 12 ed à ̈ inclinata rispetto ad essa; la superficie di riflessione interna 15 à ̈ rivolta verso la superficie di uscita 13 ed à ̈ inclinata rispetto ad essa.
Vantaggiosamente, le superfici di riflessione interna 14, 15 sono provviste di un rivestimento 30 riflettente, per esempio sono superfici metallizzate, in particolare alluminate.
Il fascio luminoso emesso da un LED 3 entra nella guida di luce 11 affacciata al LED 3 attraverso la superficie di ingresso 12 e, tramite riflessioni interne sulle superfici di riflessione interna 14, 15, à ̈ deviato lungo il cammino luminoso P, prima sostanzialmente radialmente verso l’asse A, e poi sostanzialmente assialmente verso la superficie di uscita 13 e verso l’apertura di emissione 8.
I vantaggi del dispositivo di illuminazione dell’invenzione appaiono evidenti da quanto descritto.
In primo luogo, il dispositivo in accordo all’invenzione à ̈ particolarmente semplice da realizzare e si caratterizza per uno spessore molto piccolo, che lo rende particolarmente adatto all’installazione ad incasso, ove richiede una profondità di incasso ridotta; il dispositivo trova quindi destinazione, in particolare, integrato in un faretto da incasso.
Il dispositivo del trovato, pur semplice e compatto, ha anche elevate prestazioni di illuminazione, in particolare in termini di distribuzione e intensità luminose.
La conformazione del dispositivo e specificamente la posizione dei LED consente poi di dissipare il calore generato dai LED anche senza ricorrere a strutture di dissipazione termica molto complesse o ingombranti. I LED si trovano infatti nella parte frontale del dispositivo, in una zona ove à ̈ generalmente più agevole la dissipazione termica, anche nel caso di applicazioni incassate.
Inoltre, i LED non sono direttamente visibili attraverso l’apertura di emissione, e quindi non disturbano la vista di chi, trovandosi nell’ambiente illuminato dal dispositivo, dovesse guardare direttamente il dispositivo.
Resta infine inteso che al dispositivo di illuminazione qui descritto ed illustrato possono essere apportate ulteriori modifiche e varianti che non escono dall’ambito delle annesse rivendicazioni.

Claims (12)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo (1) di illuminazione a LED, estendentesi sostanzialmente lungo e attorno a un asse (A) centrale e comprendente un corpo di supporto (2) avente una apertura di emissione (8), una pluralità di LED (3) disposti a corona sul corpo di supporto (2) attorno all’asse (A) centrale e rivolti da banda opposta all’apertura di emissione (8), e un sistema ottico (4) associato ai LED (3) per dirigere i flussi luminosi emessi dai LED (3) verso l’apertura di emissione (8); il dispositivo essendo caratterizzato dal fatto che il sistema ottico (4) comprende una pluralità di guide di luce (11) disposte davanti a rispettivi LED (3); e dal fatto che ciascuna guida di luce (11) presenta una superficie di ingresso (12) ed una superficie di uscita (13) che sono entrambe sostanzialmente rivolte verso l’apertura di emissione (8); ciascuna guida di luce (11) essendo disposta e conformata in modo da intercettare attraverso la superficie di ingresso (12) il fascio luminoso emesso da un LED (3) e deviare internamente detto fascio luminoso, tramite riflessioni interne su superfici di riflessione interna (14, 15) della guida di luce (11), lungo un cammino luminoso (P) a U rovesciata fino alla superficie di uscita (13).
  2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui ciascuna guida di luce (11) à ̈ conformata in modo da intercettare il fascio luminoso emesso da un LED (3) attraverso la superficie di ingresso (12) in una direzione sostanzialmente assiale, parallela all’asse (A) centrale, e, tramite riflessioni interne su rispettive superfici di riflessione interna (14, 15), deviare detto fascio luminoso prima sostanzialmente radialmente verso detto asse (A) centrale, e poi sostanzialmente assialmente verso la superficie di uscita (13) e verso l’apertura di emissione (8).
  3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui ciascuna guida di luce (11) Ã ̈ disposta davanti ad un LED (3) e presenta una superficie di ingresso (12) affacciata ad una superficie di emissione (10) del LED (3), una superficie di uscita (13), e superfici di riflessione interna (14, 15), disposte tra la superficie di ingresso (12) e la superficie di uscita (13) lungo il cammino luminoso (P) definito dentro la guida di luce (11).
  4. 4. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui i LED (3) sono LED piatti, ciascun LED (3) avendo una superficie di emissione (10) sostanzialmente piana e sostanzialmente perpendicolare all’asse (A) centrale.
  5. 5. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui la superficie di ingresso (12) Ã ̈ sostanzialmente piana.
  6. 6. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui la superficie di uscita (13) à ̈ sostanzialmente piana ed à ̈ sostanzialmente parallela alla superficie di ingresso (12).
  7. 7. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui ciascuna guida di luce (11) comprende una prima ed una seconda superficie di riflessione interna (14, 15), rivolte genericamente una verso l’altra e inclinate una verso l’altra e rispetto all’asse (A) centrale.
  8. 8. Dispositivo secondo la rivendicazione 7, in cui la prima superficie di riflessione interna (14) Ã ̈ rivolta verso la superficie di ingresso (12) e inclinata rispetto ad essa; e la seconda superficie di riflessione interna (15) Ã ̈ rivolta verso la superficie di uscita (13) e inclinata rispetto ad essa.
  9. 9. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui le superfici di riflessione interna (14, 15) sono provviste di un rivestimento (30) riflettente, per esempio sono superfici metallizzate, in particolare alluminate.
  10. 10. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui ciascuna guida di luce (11) comprende una porzione (16) assiale, che si protende dalla superficie di ingresso (12) sostanzialmente lungo un primo asse (X) parallelo all’asse (A) centrale verso una estremità (22) distale ed à ̈ divergente verso l’estremità (22) distale.
  11. 11. Dispositivo secondo la rivendicazione 10, in cui la porzione (16) assiale ha forma sostanzialmente troncopiramidale a base poligonale, per esempio a base quadrata.
  12. 12. Dispositivo secondo la rivendicazione 10 o 11, in cui ciascuna guida di luce (11) comprende una porzione (17) radiale, che si protende radialmente a sbalzo da una estremità (22) distale della porzione (16) assiale, sostanzialmente lungo un secondo asse (Y) perpendicolare al primo asse (X), ed à ̈ unita alla porzione (16) assiale tramite una sezione di giunzione (24) piana, sostanzialmente perpendicolare al primo asse (X) e parallela alla superficie di ingresso (12); e in cui la porzione (16) assiale presenta una superficie (23) radialmente esterna rivolta verso una parete (6) laterale del corpo di supporto (2), e la porzione (17) radiale comprende una superficie di estensione (28), che à ̈ complanare alla superficie (23) radialmente esterna della porzione (16) assiale e ne costituisce un prolungamento oltre la sezione di giunzione (24).
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