ITPR20080038A1 - Dispositivo di illuminazione a led - Google Patents

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ITPR20080038A1 IT000038A ITPR20080038A ITPR20080038A1 IT PR20080038 A1 ITPR20080038 A1 IT PR20080038A1 IT 000038 A IT000038 A IT 000038A IT PR20080038 A ITPR20080038 A IT PR20080038A IT PR20080038 A1 ITPR20080038 A1 IT PR20080038A1
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Description

DESCRIZIONE dell'invenzione avente per TITOLO:
DISPOSITIVO DI ILLUMINAZIONE A LED,
La presente invenzione ha per oggetto un dispositivo di illuminazione a led. In particolare, il dispositivo trova applicazione in impianti di illuminazione stradale e nel settore dell’illuminazione civile, sia per interni che per esterni.
Come è noto, esistono già in commercio svariati dispositivi di illuminazione nei quali i led, ovvero diodi emettitori di luce, sono impiegati in sostituzione delle sorgenti luminose tradizionali. Mentre fino a pochi anni fa i led emettevano una luce sufficiente ad essere utilizzati quasi esclusivamente come indicatori nei circuiti elettronici, l’avvento di led ad alta efficienza ha reso possibile estenderne l’impiego anche ad apparecchiature di illuminazione più versatili. Infatti, i led ad alta efficienza sono dispositivi in grado di emettere luce (bianca o monocromatica) con una efficienza superiore, e dunque consumi inferiori, a quella delle lampade ad incandescenza o alogene.
In particolare, i principali vantaggi della tecnologia a led risiedono nel risparmio energetico e nell’abbattimento dell’inquinamento luminoso. Inoltre, i dispositivi a led hanno un tempo di vita superiore rispetto alle lampade tradizionali e tempi di accensione notevolemente ridotti rispetto a queste ultime. Infine, i led consentono di ottenere una maggior uniformità ed efficienza di illuminazione.
In particolare, alcuni Comuni italiani hanno già predisposto sistemi di illuminazione pubblica impieganti la tecnologia a led. I dispositivi di illuminazione sviluppati finora comprendono corpi illuminanti di tipo piano, curvo o circolare alloggianti una pluralità di sorgenti luminose a led. Ciascun corpo illuminante, dotato di un alimentatore per i led, è montato su un palo per formare un lampione atto ad illuminare un tratto stradale.
I dispositivi noti manifestano un evidente svantaggio dovuto alla limitata orientabilità del cono luminoso generato. Infatti, le sorgenti luminose a led sono montate nel corpo illuminante in modo tale da emettere fasci luminosi sostanzialmente paralleli o convergenti in un solo asse per illuminare una porzione di strada di dimensioni definite e posta ad una precisa distanza dal lampione stesso. Chiaramente, per illuminare tratti di strada a distanze variabili dal lampione, è necessario direzionare opportunamente il corpo illuminante. Ad esempio, si può variare l’inclinazione del corpo illuminante rispetto alla superficie stradale, oppure aumentarne l’altezza per generare un cono luminoso direzionato in base alle esigenze.
Tuttavia, anche variando l’inclinazione del corpo luminoso, non si ottiene una illuminazione sufficientemente omogenea, ovvero sono spesso distinguibili sulla superficie stradale le proiezioni (comunemente note col termine inglese “spot”) dei fasci luminosi provenienti dai led.
Ulteriore inconveniente dell’arte nota risiede nell’elevata dispersione luminosa a causa della quale solo una percentuale di luce emessa (inferiore al 65%) arriva effettivamente ad illuminare il tratto stradale predefinito.
Scopo della presente invenzione è quello di eliminare i suddetti inconvenienti e di rendere disponibile un dispositivo di illuminazione a led nel quale il cono luminoso generato sia opportunamente orientato per illuminare superfici (ad esempio tratti stradali) poste a distanze diverse dal dispositivo stesso.
Ulteriore scopo della presente invenzione è quello di proporre un dispositivo di illuminazione a led che consenta di illuminare in modo omogeneo una prestabilita superficie.
Ulteriore scopo della presente invenzione è quello di rendere disponibile un dispositivo di illuminazione a led che abbia un’elevata efficienza, limitando il più possibile la dispersione luminosa.
Detti scopi sono pienamente raggiunti dal dispositivo di illuminazione a led oggetto della presente invenzione, che comprende le caratteristiche contenute nella rivendicazione 1 e nelle successive.
Questi ed altri scopi risulteranno maggiormente evidenziati dalla descrizione seguente di una preferita forma realizzativa, illustrata a puro titolo esemplificativo e non limitativo nelle unite tavole di disegno in cui:
- le figure 1 e 3 illustrano un dispositivo di illuminazione a led e l’effetto ottico da esso generato, secondo la presente invenzione, rispettivamente in vista prospettica dal basso ed in vista laterale; - la figura 2 illustra il dispositivo di figura 1, in vista prospettica dall’alto;
- le figure 4 e 5 illustrano il dispositivo di figura 1 (nel quale alcune parti sono state rimosse per chiarezza), in vista prospettica dal basso;
- la figura 6 illustra il dispositivo di figura 1, in vista prospettica dal basso;
- la figura 7 illustra il dispositivo di figura 1, in vista prospettica (dal basso) sezionata;
- la figura 8 illustra il dispositivo di figura 1, in vista prospettica (dal basso) parzialmente sezionata;
- la figura 9 illustra il dispositivo di figura 1, in vista frontale sezionata;
- la figura 10 illustra il dispositivo di figura 1, in vista dal basso; - le figure 11 e 12 illustrano una diversa forma realizzativa del dispositivo di figura 1, rispettivamente in vista prospettica dall’alto ed in vista dal basso;
- la figura 13 illustra un dettaglio del dispositivo di figura 11, in vista prospettica dall’alto.
Con riferimento alle figure, con 1 è stato indicato un dispositivo di illuminazione a led, in particolare per impiego nell’illuminazione stradale.
Il dispositivo 1 comprende una superficie 2 di supporto ed una pluralità di sorgenti 3 luminose a led disposte sulla superficie 2 di supporto stessa. Preferibilmente, tutte le sorgenti 3 luminose sono poste su un primo lato 2a della superficie 2 di supporto. Preferibilmente, ciascuna delle sorgenti 3 luminose è costituita da un led monocromatico.
Il dispositivo 1 è dotato inoltre di una pluralità di elementi 4 ottici associati alle sorgenti 3 luminose e ad esse coassiali per generare fasci 5 luminosi collimati. In tal modo, viene creata una multiproiezione di fasci 5 luminosi collimati atta a coprire uno spazio definito da illuminare.
Preferibilmente, gli elementi 4 ottici sono costituiti da collimatori ottici che restringono le ampiezze dei fasci luminosi emessi dalle sorgenti 3 luminose a led. Infatti, le sorgenti 3 luminose a led hanno un’apertura direzionale generalmente compresa fra 90° e 120°, mentre i collimatori riducono l’intervallo di apertura a circa 6°-40°.
Originalmente, le sorgenti 3 luminose sono singolarmente inclinate rispetto ad un piano 6 predefinito a formare angoli, anche diversi, in modo tale che fasci 5 luminosi collimati si intersechino definendo punti di convergenza. Preferibilmente, ciascuna sorgente 3 luminosa è inclinata secondo due direzioni rispetto al piano 6 predefinito. Poiché gli elementi 4 ottici sono coassiali alle sorgenti 3 luminose, anch’essi risultano inclinati rispetto al piano 6 predefinito.
Preferibilmente, ciascun elemento 4 ottico è associato ad una delle sorgenti 3 luminose in modo tale che il relativo fascio 5 luminoso collimato intersechi almeno un altro di tali fasci 5 luminosi collimati. In particolare, ciascun elemento 4 ottico è inclinato rispetto al piano 6 predefinito dello stesso angolo di inclinazione della corrispondente sorgente 3 luminosa alla quale è associato.
Vantaggiosamente, i punti di convergenza dei fasci 5 luminosi collimati individuano un’area 9 di convergenza inferiore rispetto all’area 10 delimitata dalle sorgenti 3 luminose sulla superficie 2 di supporto. Preferibilmente, i punti di convergenza dei fasci 5 luminosi collimati definiscono un piano di convergenza sostanzialmente parallelo al piano 6 predefinito. In tal caso, l’area 9 di convergenza appartiene al piano di convergenza.
In una prima forma realizzativa, la superficie 2 di supporto è costituita da una porzione 12 di un mantello semicilindrico. Tale porzione 12 è disposta in modo tale da avere concavità 14 sostanzialmente tangente al piano 6 predefinito. In tal modo, ciascuna sorgente 3 luminosa risulta inclinata rispetto al piano 6 predefinito in una prima direzione di inclinazione parallela all’estensione longitudinale della porzione 12 del mantello semicilindrico.
Il dispositivo 1 è inoltre provvisto di supporti 15 per ognuna delle sorgenti 3 luminose. Tali supporti 15 sono montati internamente alla porzione 12 del mantello semicilindrico, ovvero sul primo lato 2a della superficie 2 di supporto. In tal modo, i punti di convergenza dei fasci 5 luminosi collimati sono opposti al piano 6 predefinito rispetto alla porzione 12 del mantello semicilindrico.
Preferibilmente, in questa prima forma realizzativa, ciascun supporto 15 è provvisto di una base 15a sulla quale viene montata la corrispondente sorgente 3 luminosa. Preferibilmente, le basi 15a hanno forma rettangolare. Tutte le basi 15a dei supporti 15 presentano la medesima estensione superficiale ma inclinazione diversa rispetto al piano 6 predefinito. In particolare, ciascuna sorgente 3 luminosa, essendo montata sul corrispondente supporto 15, risulta inclinata rispetto al piano 6 predefinito in una seconda direzione di inclinazione diversa dalla prima direzione di inclinazione. Ciascuna sorgente 3 luminosa risulta pertanto inclinata rispetto al piano 6 predefinito secondo due direzioni di inclinazione.
In una seconda forma realizzativa, illustata nelle figure 11, 12 e 13, la superficie 2 di supporto è costituita da lastre 16 estese in una direzione 17 longitudinale. Tali lastre 16 sono accostate l’una all’altra secondo la direzione 17 longitudinale. Preferibilmente, tali lastre 16 sono disposte in modo tale da avere assi longitudinali paralleli tra loro. Tali lastre 16 sono preferibilmente accostate in modo tale da definire un profilo 18 curvo con concavità 19 sostanzialmente tangente al piano 6 predefinito. In tal modo, ciascuna sorgente 3 luminosa risulta inclinata rispetto al piano 6 predefinito in una prima direzione di inclinazione parallela alla direzione 17 longitudinale.
Anche in questa seconda forma realizzativa, il dispositivo 1 è inoltre provvisto di supporti 15 per ognuna delle sorgenti 3 luminose. Tali supporti 15 sono ricavati sulle lastre 16 in modo tale che i punti di convergenza dei fasci 5 luminosi collimati siano opposti al piano 6 predefinito rispetto alle lastre 16 stesse.
Preferibilmente, in questa seconda forma realizzativa, ciascun supporto 15 comprende un elemento 15b discoidale, direttamente ricavato sulla lastra 16 corrispondente, ed elementi 15c di giunzione per collegare l’elemento 15b discoidale alla lastra 16. Preferibilmente, ogni supporto 15 comprende due elementi 15c di giunzione diametralmente opposti rispetto all’elemento 15b discoidale. In particolare, ciascuna sorgente 3 luminosa, essendo montata sul corrispondente elemento 15b discoidale, risulta inclinata rispetto al piano 6 predefinito in una seconda direzione di inclinazione diversa dalla prima direzione di inclinazione. Ciascuna sorgente 3 luminosa risulta pertanto inclinata rispetto al piano 6 predefinito secondo due direzioni di inclinazione.
Vantaggiosamente, il dispositivo 1 è provvisto di un filtro 20 posto a copertura delle sorgenti 3 luminose. Preferibilmente, tale filtro 20 è unico per tutte le sorgenti 3 luminose. Preferibilmente, il filtro 20 è un filtro scompositore che miscela uniformemente i fasci 5 luminosi collimati. Il filtro 20 è realizzato preferibilmente con materiali aventi indice di rifrazione tra 1,3 ed 1,9. In figura 7 è illustrato il filtro 20 in configurazione piana.
Originalmente, il filtro 20 è sfaccettato (si vedano le figure 8 e 9) in modo tale che i fasci 5 luminosi collimati incidano sul filtro 20 stesso e vengano trasmessi in maniera sostanzialmente totale. Infatti, la facce del filtro 20 sono orientate rispetto ai fasci 5 luminosi collimati che le attraversano in modo tale da formare angoli di incidenza tali per cui si ha trasmissione sostanzialmente totale della radiazione luminosa. Preferibilmente, sul filtro 20 è effettuato un trattamento antiriflesso volto ad aumentare fino all’8% l’efficienza complessiva del dispositivo 1.
Vantaggiosamente, il dispositivo 1 è dotato di un dissipatore 21 per smaltire il calore generato dalle sorgenti 3 luminose. Infatti, la temperatura di giunzione delle sorgenti 3 luminose a led deve essere mantenuta al di sotto della cosiddetta temperatura di giunzione fredda per motivi di affidabilità. Preferibilmente, il dissipatore 21 presenta alette 22 di dissipazione.
Originalmente, gli angoli formati dalle sorgenti 3 luminose rispetto al piano 6 predefinito sono modificabili in modo tale da variare la distanza dei punti di convergenza rispetto al piano 6 predefinito. In tal modo, viene variata la distanza dell’area 9 di convergenza rispetto al piano 6 predefinito.
Preferibilmente, il dispositivo 1 comprende un circuito di controllo delle sorgenti 3 luminose. Tale circuito di controllo è suddiviso in una pluralità di moduli atti a comandare l’accensione di gruppi di sorgenti 3 luminose. In particolare, ciascun modulo del circuito di controllo comanda l’accensione di un gruppo di sorgenti 3 luminose in modo tale che, in caso di guasto di tale modulo, i restanti moduli (comandanti altri gruppi di sorgenti 3 luminose) continuino a funzionare correttamente, consentendo un’illuminazione, seppure parziale.
La superficie 2 di supporto, le sorgenti 3 luminose, gli elementi 4 ottici, il filtro 20, il dissipatore 21 ed i supporti 15 fanno parte di un corpo 23 illuminante del dispositivo 1. Il dispositivo 1 è preferibilmente provvisto di un palo 24 di sostegno del corpo 23 illuminante per posizionare detto corpo 23 illuminante ad una determinata altezza rispetto alla zona da illuminare.
Il funzionamento del dispositivo di illuminazione a led, secondo la presente invenzione, è sostanzialmente il seguente.
I fasci luminosi emessi dalle sorgenti 3 luminose a led sono collimati dagli elementi 4 ottici in modo tale da ottenere i fasci 5 luminosi collimati che incidono sul filtro 20. Nel passaggio attraverso il filtro 20, i fasci 5 luminosi collimati vengono trasmessi in maniera sostanzialmente totale e miscelati in un cono 25 luminoso per illuminare una zona prestabilita.
In particolare, il corpo 23 illuminante del dispositivo 1, posizionato ad un’altezza di 8 metri dal terreno, può illuminare una superficie di dimensioni 29 metri x 8 metri.
Dalla descrizione effettuata risultano chiare le caratteristiche del dispositivo di illuminazione a led, secondo la presente invenzione, così come chiari ne risultano i vantaggi.
In particolare, è possibile illuminare superfici poste a diverse distanze dal dispositivo modificando gli angoli di inclinazione delle sorgenti luminose rispetto al piano predefinito.
Inoltre, l’illuminazione ottenuta è omogenea ed uniforme grazie all’impiego del filtro che miscela i fasci luminosi collimati.
Infine, il dispositivo proposto ha una elevata efficienza (superiore all’80%) in quanto la dispersione luminosa viene limitata sia dall’impiego degli elementi ottici collimatori che dal profilo sfaccettato del filtro e dal trattamento antiriflesso del filtro stesso.

Claims (13)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo (1) di illuminazione a led comprendente: una superficie (2) di supporto; una pluralità di sorgenti (3) luminose a led disposte sulla superficie (2) di supporto; una pluralità di elementi (4) ottici associati a dette sorgenti (3) luminose e ad esse coassiali per generare fasci (5) luminosi collimati in modo tale da creare una multiproiezione di fasci (5) luminosi che copra uno spazio definito da illuminare; caratterizzato dal fatto che le sorgenti (3) luminose sono singolarmente inclinate rispetto ad un piano (6) predefinito a formare angoli, anche diversi, in modo tale che fasci (5) luminosi collimati si intersechino definendo punti di convergenza.
  2. 2. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che i punti di convergenza dei fasci (5) luminosi collimati individuano un’area (9) di convergenza inferiore rispetto all’area (10) delimitata dalle sorgenti (3) luminose sulla superficie (2) di alloggiamento.
  3. 3. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che i punti di convergenza dei fasci (5) luminosi collimati definiscono un piano di convergenza sostanzialmente parallelo al piano (6) predefinito.
  4. 4. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che ciascun elemento (4) ottico è associato ad una delle sorgenti (3) luminose in modo tale che il relativo fascio (5) luminoso collimato intersechi almeno un altro di tali fasci (5) luminosi collimati.
  5. 5. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre un filtro (20) posto a copertura delle sorgenti (3) luminose per miscelare uniformemente i fasci (5) luminosi collimati.
  6. 6. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 5 caratterizzato dal fatto che il filtro (20) è sfaccettato per trasmettere in maniera sostanzialmente totale i fasci (5) luminosi collimati che incidono sul filtro (20) stesso.
  7. 7. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che comprende inoltre un dissipatore (21) per smaltire il calore generato dalle sorgenti (3) luminose.
  8. 8. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che gli angoli formati dalle sorgenti (3) luminose rispetto al piano (6) predefinito sono modificabili in modo tale da variare la distanza dei punti di convergenza rispetto al piano (6) predefinito.
  9. 9. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre un circuito di controllo delle sorgenti (3) luminose, detto circuito di controllo essendo suddiviso in una pluralità di moduli atti a comandare l’accensione di gruppi di dette sorgenti (3) luminose.
  10. 10. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che la superficie (2) di supporto è costituita da una porzione (12) di un mantello semicilindrico disposta in modo tale da avere concavità (14) della porzione (12) sostanzialmente tangente al piano (6) predefinito.
  11. 11. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 10 caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre supporti (15) per ognuna delle sorgenti (3) luminose, detti supporti (15) essendo montati internamente alla porzione (12) di mantello semicilindrico in modo tale che i punti di convergenza siano opposti al piano (6) predefinito rispetto a detta porzione (12).
  12. 12. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 9 caratterizzato dal fatto che la superficie (2) di supporto è costituita da lastre (16) estese in una direzione (17) longitudinale ed accostate secondo detta direzione (17) longitudinale in modo tale da definire un profilo (18) curvo con concavità (19) sostanzialmente tangente al piano (6) predefinito.
  13. 13. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 12 caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre supporti (15) per ognuna delle sorgenti (3) luminose, detti supporti (15) essendo ricavati sulle lastre (16) in modo tale che i punti di convergenza siano opposti al piano (6) predefinito rispetto a dette lastre (16).
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