PT2019250E - Disposição para iluminação da via pública - Google Patents

Description

ΕΡ 2 019 250 /PT DESCRIÇÃO "Disposição para iluminação da via pública"

ANTECEDENTES DO INVENTO 1. Campo do invento O invento refere-se, em geral, a disposições de iluminação que utilizam diodos emissores de luz (LED) e, mais em particular, a disposições de iluminação de LED para utilização na iluminação de espaços públicos tais como estradas e pistas para bicicletas. 2. Descrição da técnica relacionada

As unidades reflectoras para iluminação da vida pública são concebidas para distribuir a luz de forma tão uniforme quanto possível ao longo da área a iluminar com mínima perturbação da visão por brilho intenso e ofuscação. A concepção óptica deverá satisfazer um equilíbrio óptimo entre altura do poste, uniformidade da luz, cobertura de iluminação e o ângulo de brilho intenso e ofuscação da luz. O brilho intenso é definido como uma dificuldade de visão na presença de luz muito brilhante. O brilho intenso é mais forte quando luz brilhante brilha frontalmente na face de um espectador do que quando incide num ângulo. Para uma iluminação pública, o ângulo frontal percepcionado por um espectador que se aproxima da luz é conhecido como o incremento limiar (Ti). Este ângulo é, em geral, especificado pelos projectistas de modo a que a luz brilhe num ângulo não inferior a 20° com o eixo horizontal. Uma forma de corte que utiliza a unidade de iluminação circundante pode ser utilizada para alcançar o mesmo. Apesar disso, reflexão e refracção de luz que passa através da cobertura transparente da lâmpada podem ainda originar brilho intenso e serem também uma causa de "poluição luminosa" - luz que é dirigida para cima. A extensão em que a redução do brilho intenso é alcançada na realidade depende em larga medida da eficácia destas medidas. 2

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Um outro factor importante que determina o brilho intenso é a dimensão percepcionada da fonte ou área que emite luz. A quantidade de luz emitida a partir de uma fonte que tem uma dada área de emissão de luz pode ser definida pela sua luminância e medida em candela por unidade de área. Em geral, uma dada quantidade de luz emitida de modo uniforme a partir de uma grande área conduz a um brilho intenso consideravelmente inferior do que a mesma quantidade de luz emitida a partir de uma área inferior.

Fontes de luz convencionais para iluminação pública incluem lâmpadas incandescentes, fluorescentes e outras lâmpadas de descarga. Mais recentemente, concepções alternativas de baixa energia têm sido desenvolvidas com a utilização de fontes de luz de LED que são de luminância consideravelmente superior, isto é, significativamente mais concentrada em termos de flux/mm2. Esta intensidade de luz altamente concentrada em conjunto com o carácter monocromático de fontes de luz LED especiais exige uma nova abordagem à concepção óptica. Um factor adicional na concepção é a dimensão física da fonte. Como indicado acima, estes factores são especialmente significativos em termos de brilho intenso, uma vez que uma fonte brilhante, pequena pode provocar brilho intenso ou ofuscação até mesmo a grandes distâncias.

Os documentos EP 1557604 Al e GB 559646 mostram exemplos de disposições de iluminação pública conhecidas.

Fontes de luz de estado sólido conhecidas, deste tipo, utilizam, em geral, lentes ópticas montadas no circuito integrado. Tipicamente, os LED têm um encapsulamento com lentes integradas para criarem feixes com um ângulo de abertura desejado, por exemplo, de 10° ou 70°. Feixes estreitos são vantajosos por os mesmos terem intensidade aumentada e poderem ser orientados para os pontos mais afastados de uma estrada. As concepções existentes para iluminação pública têm tentado utilizar agrupamentos de LED com concentração de luz aumentada próxima do incremento limiar a fim de proporcionarem distribuição uniforme de luz na superfície da estrada. A concentração de fontes com a utilização de lentes ou colimadores não contribui, em nada, 3 ΕΡ 2 019 250 /PT para solucionar os problemas de brilho intenso aumentado devido a luminância excessiva uma vez que a área de emissão de luz dos LED permanece pequena e a luminância aumenta com o quadrado do ângulo de abertura das lentes.

Um dispositivo é descrito na publicação de patente PCT WO2006/132533 no qual fontes de luz de estado sólido são munidas com uma unidade de processamento de luz prevista para processar a intensidade e/ou a orientação da luz gerada a fim de iluminar regiões especificas de uma superfície da estrada. Além disso, o dispositivo está concebido para emitir luz numa primeira região de comprimento de onda e numa segunda região de comprimento de onda. De acordo com a descrição, a unidade de iluminação está concebida para gerar luz que tem um comprimento de onda dominante a partir da primeira região de comprimento de onda de uma forma tal que a sensibilidade do olho humano é dominada pelos bastonetes. A luz na segunda região de comprimento de onda é utilizada para melhorar a percepção da cor. Apesar da utilização de comprimentos de onda específicos poder melhorar a visão a baixa intensidade de luz, os problemas de brilho intenso permanecem.

Deste modo, existe uma necessidade particular de uma disposição de iluminação que combine as vantagens de fontes de luz de estado sólido de baixa energia com brilho intenso reduzido que proporcionem uma distribuição de luz uniforme ao longo da superfície da estrada.

BREVE RESUMO DO INVENTO O presente invento aborda estes problemas ao proporcionar uma disposição de iluminação pública para proporcionar a distribuição de luz ao longo de um intervalo angular entre um eixo e um ângulo de corte, compreendendo a disposição uma primeira sequência de pelo menos um LED com um padrão de distribuição substancialmente plano, estando a primeira sequência orientada num ângulo intermédio ao eixo e ao ângulo de corte, uma segunda sequência de pelo menos um LED com um padrão de distribuição substancialmente plano, estando a segunda sequência orientada num ângulo intermédio ao eixo e ao ângulo de corte e, em geral, oposta à primeira sequência, um primeiro reflector orientado para receber luz 4 ΕΡ 2 019 250 /PT da primeira sequência para além do ângulo de corte e reflectir a mesma como um feixe substancialmente paralelo na direcção da segunda sequência próximo do ângulo de corte e um segundo reflector orientado para receber luz da segunda sequência para além do ângulo de corte e reflectir a mesma como um feixe substancialmente paralelo na direcção da primeira sequência e próximo do ângulo de corte. Desta forma, ao receber a luz que é emitida para além do ângulo de corte e reflectindo a mesma próxima do ângulo de corte a iluminação nos pontos mais extremos da disposição de iluminação pode ser aumentada sem aumentar a intensidade da fonte de luz. A projecção de luz próximo do ângulo de corte da primeira sequência virá assim parcialmente da primeira sequência e parcialmente do segundo reflector. Uma vez que estes estão afastados entre si, a dimensão efectiva da fonte de luz também é aumentada pelo que a sua luminância efectiva diminui.

Apesar de a seguir ser feita referência a LED, no presente contexto isto é entendido como referência a qualquer dispositivo de estado sólido adequado capaz de emitir luz. Um dispositivo deste tipo pode ser um díodo ou outra forma de junção ou semelhante capaz de converter, de forma eficiente, energia eléctrica em luz. Para além disso, a referência a um padrão de distribuição plano destina-se a referir uma distribuição não focada de luz. Em particular para um LED, isto destina-se a referir emissão de luz de uma forma uniforme através de um ângulo sólido próximo de 180°, em particular mais de 120° e, de preferência, cerca de 140° ou mais. Como se compreende por quem for especializado, uma distribuição plana deste tipo nunca é completamente uniforme e uma intensidade maior pode ser observada num ângulo normal com o substrato onde o LED está montado comparado com ângulos mais próximos da superfície do substrato. De preferência, a distribuição plana é conseguida pelo encapsulamento esférico do LED. Apesar de ser feita referência a encapsulamento, compreende-se que qualquer forma adequada de cobertura sem focagem pode ser aplicada sobre os LED individuais. Em geral, o ângulo de corte será escolhido a, ou próximo de, 70° para a maior parte das aplicações de iluminação pública. 5

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Numa concretização preferida do invento, cada sequência compreende uma pluralidade de LED, emitindo cada LED luz substancialmente monocromática numa de, pelo menos, duas regiões de comprimento de onda diferentes. Ao utilizar órgãos de LED individuais a funcionarem numa frequência escolhida, pode ser conseguida máxima eficiência de energia. Em particular, foi determinado que LED deste tipo têm significativamente maior duração e mais eficiência energética do que LED "brancos" de amplo espectro convencionais que utilizam fósforo. Além disso, ao utilizar LED a funcionar em comprimentos de onda escolhidos, pode ser conseguida uma distribuição espectral desejada.

Com máxima preferência, cada sequência consiste de uma pluralidade de LED cianos ou verdes que emitem na região de comprimento de onda de 500 a 525 nm e pelo menos um LED vermelho que emite na região de comprimento de onda de 580 a 625 nm. Pesquisa cientifica indica que esta combinação espectral particular garante uma percepção de luz dupla no campo periférico da visão.

Uma propriedade tipica de brilho intenso é a que é originada pela intensidade e brilho da fonte de luz na superfície do olho e no olho. Reflexões na superfície molhada do olho perturbam a visão. Refracção no globo ocular origina diferentes ângulos de quebra para diferentes comprimentos de onda. Uma lâmpada com distribuição espectral completa origina um intervalo de ângulos de quebra no olho para cada comprimento de onda diferente - conhecido como aberração cromática. A forma esférica do olho pode provocar aberração esférica. Por redução da intensidade da luz e pela escolha de uma configuração espectral particular da fonte de luz estes efeitos podem ser substancialmente diminuídos. Em particular, o brilho intenso pode ser drasticamente reduzido e a visão periférica aumentada. A luz pode ser percepcionada como luz branca mas é na realidade recebida por diferentes receptores no olho. A diminuição da intensidade da luz dá origem ao que é conhecido como visão mesópica ou "crepúsculo". A estes níveis, os bastonetes no olho são extra sensíveis com um pico em 507 nm no nível de luz mais baixo, também designada visão escotópica. Não se crê que os bastonetes sejam afectados pela luz vermelha, de todo. O maior comprimento de onda da luz 6 ΕΡ 2 019 250 /PT vermelha é recebido pelos cones sensíveis ao vermelho no olho e permite um grau suficiente de visão foveal e contraste de cor para o necessário para iluminação pública. Em particular, nota-se que os cones sensíveis ao vermelho constituem cerca de dois terços do total de cones na retina e endereçar especificamente estes receptores é, por conseguinte, vantajoso. Os dois comprimentos de onda têm diferentes ângulos de quebra e poderiam assim formar imagens separadas na retina. Apesar disso, cada qual é também recebido por receptores diferentes e aparentemente processados de forma separada pelo cérebro. Isto parece reduzir de forma acentuada qualquer perturbação percepcionada na visão. Para além disso, não deverá existir luz ou esta será mínima na região intermédia de 525 a 580 nm. Embora não querendo ser limitado pela teoria, crê-se que a luz amarela nesta região origina saturação dos bastonetes receptores e reduz a visão mesópica. A relação entre o nível inferior de luz para visão, conhecido como luz escotópica, e os níveis fotópicos é expressa como relação S/P. As lâmpadas habituais atingem uma relação S/P máxima de 1,5. A disposição de LED descrita aqui pode garantir uma relação S/P de até 5. A dupla intensidade de luz experimentada nos níveis de luz inferiores é apenas determinada em relações S/P superiores a 2.

Apesar da intensidade exacta variar de acordo com a aplicação particular, é de preferência máxima que cada sequência entregue menos do que 300 lúmen. O posicionamento correcto da disposição de iluminação é suficiente para iluminar a superfície escolhida com uma intensidade de entre 1 e 3 lux. Numa concretização adequada os LED são dispostos numa matriz que compreende duas linhas de três LED cianos e uma linha de dois LED vermelhos localizadas de forma simétrica entre os LED cianos. Isto permite um espaçamento compacto dos LED e uma relação adequada de luz nas regiões de vermelho e ciano para garantir boa visão mesópica com percepção de cor adequada. De preferência a matriz é baseada num espaçamento de cerca de 3,5 mm entre LED adjacentes da mesma cor. De acordo com um aspecto importante do invento, uma matriz deste tipo deverá ser arquitectada e orientada para evitar que cores únicas isoladas sejam projectadas para a área a iluminar. Isto pode ser conseguido através da disposição dos LED de cores diferentes lateralmente próximos 7 ΕΡ 2 019 250 /PT uns dos outros na matriz. Neste contexto, a direcção lateral é compreendida como sendo a direcção perpendicular ao plano definido pelo intervalo angular da distribuição de luz.

De acordo com mais uma concretização preferida do invento, o reflector não compreende mais do que cinco superfícies de focagem planas alinhadas entre si. Neste contexto, o termo plano é utilizado para referir uma superfície que não se destina, ela própria, a focar a luz. A mesma pode, no entanto, conter imperfeições e não necessita de ser opticamente perfeitamente plana uma vez que a mesma não se destina a formar uma imagem visível. A mesma também pode ser brilhante ou baça. 0 termo "superfícies de focagem planas" destina-se a designar o facto de que as superfícies formam um ângulo entre si a fim de aproximarem secções de uma parábola que tem a sequência respectiva no seu centro. Em geral, foi determinado que três superfícies de focagem são suficientes para a maior parte dos objectivos. De preferência, as superfícies de focagem podem ser todas formadas de forma solidária numa única peça. Ao utilizar superfícies planas em combinação com fontes de luz que funcionam em diferentes comprimentos de onda, pode ser reduzida a separação de cor. Dispositivos da técnica antecedente utilizam espelhos reflexivos curvos. Isto, no entanto, leva a inconvenientes uma vez que na reflexão por uma superfície curva, as cores separam-se e a iluminação resultante é inaceitável para muitas das finalidades. É também desejável que a dimensão das superfícies de focagem seja limitada. Em particular, foi determinado que superfícies grandes criam uma percepção indesejável de movimento à medida que um espectador passa pela disposição de iluminação. Isto pode ser, pelo menos parcialmente, ultrapassado pela limitação da dimensão de cada superfície de focagem para a dimensão da sua sequência (cerca de 7 a 10 mm) . A imagem percepcionada dos LED então preenche de forma efectiva a superfície e deixa de se deslocar através da mesma. É entendido que a dimensão da superfície de focagem se relaciona com a sua altura alinhada com a direcção de movimento ao longo da rua. A sua largura pode ser consideravelmente maior. 8

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De acordo com outro aspecto do invento, cada sequência pode ser montada num dissipador de calor a fim de dissipar o calor produzido pelas fontes de luz. O dissipador de calor pode ser qualquer meio condutor adequado, de preferência um metal, por exemplo, material em folha de alumínio. A sequência de LED é, de preferência, colada ao mesmo com a utilização de um adesivo condutor de calor, com preferência máxima um adesivo de acrílico endurecido por UV.

Com preferência máxima, a disposição de iluminação compreende um invólucro substancialmente vedante que aloja as sequências e os reflectores. Uma vez que o tempo de vida de fontes de luz de LED deste tipo é significativamente maior do que o das luzes convencionais, o invólucro pode ser vedado de forma permanente para evitar a entrada de humidade ou pó. Em caso de falha, toda a unidade será substituída ou reciclada. Em particular, no caso de uma unidade vedada deste tipo, é desejável uma boa condução de calor do LED para o exterior do invólucro uma vez que o tempo de vida dos LED é função da temperatura. Isto pode ser conseguido por um percurso de condução adequado do LED ou dissipador de calor até ao exterior. A superfície exterior do invólucro pode garantir dissipação de calor suficiente por convecção natural. Em alternativa ou para além disto, condutores de calor ou condutas térmicas podem ligar ao suporte da iluminação ou poste de iluminação ou a outro órgão de permuta de calor.

Numa concretização preferida da disposição de iluminação, o dissipador de calor compreende uma estrutura em pirâmide e a primeira sequências e a segunda sequência estão montadas costas com costas em superfícies opostas do dissipador de calor. 0 dissipador de calor pode ser um prisma triangular com uma base e duas outras faces em geral alinhadas com as superfícies planas dos reflectores. Uma disposição deste tipo pode ser designada como uma disposição de iluminação 1-D na medida em que a mesma está concebida para projectar luz ao longo da direcção de, por exemplo, uma rua ou percurso. Neste caso, o prisma e os reflectores alinhados estão também orientados através da direcção da rua ou percurso. Em alternativa numa disposição 2-D, a estrutura piramidal pode compreender três, quatro ou mais faces, em função da forma como a disposição de iluminação se destina a 9 ΕΡ 2 019 250 /PT ser utilizada. Em geral, o eixo da disposição de iluminação pode ser definido com a estrutura piramidal apontada na direcção do eixo. Neste caso, as faces do dissipador de calor formam, de preferência, um ângulo entre 60° e 70° com o eixo.

Numa concretização alternativa, as sequências são montadas defronte uma da outra num ângulo de cerca de 60° com o eixo e separadas por uma distância D. Uma disposição deste tipo tem uma quantidade de vantagens como será descrito mais abaixo. Em particular, a disposição pode ser construída mais compacta, em especial se a distância D também corresponder, em geral, ao espaçamento entre uma sequência e o seu reflector respectivo.

Em ambas as disposições de construção acima, as sequências podem estar alinhadas ou podem estar distanciadas lateralmente uma da outra. Ao afastar lateralmente as sequências, pode ser conseguida mais dispersão da fonte de luz percepcionada o que leva a uma redução na sua intensidade. Na disposição onde as sequências estão defronte uma da outra, o afastamento lateral também permite uma utilização mais eficaz do reflector.

De acordo com um outro aspecto do invento, os reflectores base são dispostos entre cada sequência e o seu reflector respectivo. 0 reflector base é oblíquo, em geral, perpendicular ao eixo, isto é, o mesmo está defronte à direcção do eixo. Pelo menos parte do reflector base pode, no entanto, formar um ângulo ligeiramente afastado do eixo a fim de aumentar a reflexão de luz em direcção aos pontos mais externos. Pelo menos uma porção do reflector base pode ter uma superfície baça para actuar como um difusor. 0 difusor reflecte luz em todas as direcções e serve para equilibrar o nível de iluminação na direcção do eixo.

De acordo com uma outra característica do invento, a disposição também compreende uma cobertura substancialmente transparente a cobrir as sequências e reflectores através de pelo menos o intervalo angular entre o eixo e o ângulo de corte. A cobertura transparente é, de preferência, conformada para garantir que a luz tanto directa como reflectida incidem num ângulo de cerca de 90° de modo a que possa ser reduzida a 10 ΕΡ 2 019 250 /PT reflexão e refracção internas da luz radiada no interior da cobertura transparente. Numa concretização alternativa, o preenchimento total do lado óptico da lâmpada com poliuretano transparente reduz as reflexões de Fresnel e evita o designado efeito de Brewster que normalmente ocorre no interior de uma cobertura não maciça.

Para a concretização descrita acima em que as sequências ficam defronte uma da outra, a cobertura pode compreender uma primeira e uma segunda secções curvas separadas por uma distância D e, em geral, a sobrepor as respectivas primeira e segunda sequências com uma secção, em geral, plana entre as mesmas. A primeira secção curva pode ter um centro de curvatura localizado próximo da posição da segunda sequência e vice-versa. Uma disposição deste tipo está geometricamente bem concebida para garantir emissão perpendicular de luz a partir da cobertura enquanto evita uma forma de perfil profundo.

De acordo com uma caracteristica particular do invento, cada sequência pode ser calculada para funcionar a menos de 10 watt. Na maior parte das circunstâncias, iluminação suficiente até 3 lux pode ser conseguida com uma potência inferior a 8 watt. Se for necessário aumentar a cobertura, um número de sequências pode ser montado numa disposição modular. Desta forma, a cobertura de iluminação é aumentada sem aumentar a luminância da fonte de luz. 0 invento também se refere a uma disposição do tipo descrito acima, que compreende também um poste de iluminação, com as sequências e reflectores montados no poste de iluminação de modo que o eixo da disposição aponta, em geral, na vertical para baixo e em que o poste de iluminação suporta as sequências numa altura de pelo menos três metros acima do solo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Outras caracteristicas e vantagens do invento serão apreciadas com referência aos seguintes desenhos, em que: 11

ΕΡ 2 019 250 /PT A Fig. 1 é uma vista em planta de uma sequência de LED para utilização no invento; A Fig. 2 é uma vista do alçado lateral da sequência da

Fig. 1; A Fig. 3 é uma vista em perspectiva de uma disposição de iluminação de acordo com uma primeira concretização do invento;

As Figs. 4A a 4E são vistas esquemáticas da emissão de luz da disposição da Fig. 3; A Fig. 5 é uma vista em corte de uma segunda concretização do invento; A Fig. 6 é uma vista em perspectiva explodida de uma terceira concretização do invento; A Fig. 7 é uma vista em perspectiva da disposição de iluminação da Fig. 6 num estado montado; e A Fig. 8 é uma vista em perspectiva de uma disposição de iluminação multi-canal de acordo com uma quarta concretização do invento.

DESCRIÇÃO DE CONCRETIZAÇÕES ILUSTRATIVAS 0 seguinte é uma descrição de um número de concretizações do invento, dada por meio de exemplo apenas e com referência aos desenhos. Com referência à Fig. 1, é mostrada uma sequência 1 de diodos emissores de luz 2 montados num substrato comum 4. A sequência consiste de seis LED 6 coloridos ciano/verde e dois LED 8 coloridos âmbar/vermelho. Os LED pelo contrário são convencionais e emitem luz nas bandas de comprimento de onda de cerca de 500 a 510 nm e 585 a 595 respectivamente. Como mostrado na Fig. 2, cada um dos LED 2 são cobertos por um invólucro 3 de material de resina epóxi. Cada invólucro 3 é substancialmente hemisférico de modo que a luz é emitida num padrão de distribuição plano perpendicular à sua superfície e não ocorre refracção ou focagem significativa da luz. A luz 12 ΕΡ 2 019 250 /PT emitida produz, em geral, um padrão cónico uniforme com um ângulo sólido de cerca de 150°. Embora não mostrado, é entendido que um invólucro comum de todos os LED 2 também poderia ser utilizado. A Fig. 3 mostra uma disposição de iluminação 10 de acordo com o presente invento em que um par de sequências 1 do tipo mostrado na Fig. 1 foi montado num dissipador de calor 12 que faz parte de uma disposição reflectora 14. Um invólucro e uma cobertura para incluir a disposição de iluminação não são mostrados por razões de clarificação. O dissipador de calor 12 compreende uma estrutura piramidal na forma de um prisma triangular. Um vértice 16 do dissipador de calor 12 está alinhado na direcção de um eixo X da disposição de iluminação 10. As sequências 1 estão coladas à primeira face 18 e à segunda face 20 do dissipador de calor 12 com a utilização de um adesivo condutor de calor. A disposição reflectora 14 compreende um total de sete superfícies reflectoras para cada sequência 1. Por motivo de clarificação apenas o grupo de superfícies defronte da face 18 será descrito. É, no entanto, entendido que as superfícies defronte da face 20 são, em geral, idênticas. Partindo do dissipador de calor 12, estão dispostas de forma sequencial cinco superfícies reflectoras que compreendem um reflector base 22, um difusor base 24 e uma primeira 26, segunda 28 e terceira 30 superfícies de focagem. Em qualquer dos lados do dissipador de calor 12 estão dispostas superfícies laterais 32, 34. A inclinação das superfícies laterais não será mais descrita no presente mas quem for especializado estará a par de como escolher a mesma a fim de satisfazer as necessidades de largura de estrada e semelhantes. Todas as superfícies reflectoras são brilhantes e altamente reflectoras excepto para o difusor base 24 que é baço.

As Fig. 4A a 4E são secções transversais à disposição de iluminação 10 da Fig. 3 perpendiculares ao vértice 16 que mostra a incidência de luz em superfícies diferentes da disposição reflectora 14. A disposição 10 também foi rodada de cima para baixo para uma posição de utilização em que o eixo X coincide com um poste de iluminação 36. A sequência 1 é mostrada a emitir luz através de um ângulo de cerca de 13 ΕΡ 2 019 250 /PT 140°. De facto, a luz é emitida num padrão cónico que tem um ângulo sólido de cerca de 140° mas para o presente objectivo, apenas será considerada uma representação bidimensional do padrão de iluminação.

Como pode ser visto da Fig. 4A, as superfícies 18 e 20 do dissipador de calor 12 estão defronte com um ângulo de 25° afastadas do eixo X e a 50° uma da outra. Este ângulo é escolhido de tal forma que a radiação dos LED 2 a partir das duas sequências 1 tem uma ligeira sobreposição quando montadas numa altura de 4 metros acima do solo. Ao utilizar um poste de iluminação maior, a sobreposição será maior ou, em alternativa, pode ser utilizado um ângulo inferior. A Fig. 4B mostra o reflector base 22 com um ângulo de cerca de 75° em relação ao eixo X. A luz da sequência 1 que cai na superfície base 22 é reflectida do eixo X e passa pela terceira superfície de focagem 30 para proporcionar luz adicional numa distância intermédia do poste de iluminação 36. 0 difusor base 24 é uma extensão do reflector base 22 e está disposto no mesmo ângulo. A sua superfície baça leva a que a luz incidente da sequência 1 seja espalhada de modo uniforme substancialmente em todas as direcções. Esta luz é utilizada em primeiro lugar para uniformizar o efeito de iluminação à volta da base do poste de iluminação 36. A Fig. 4C mostra a primeira 26, a segunda 28 e a terceira 30 superfícies de focagem do primeiro reflector localizado adjacente ao difusor base 24 a uma distância de cerca de 7 cm do dissipador de calor 12. Cada uma das superfícies de focagem 26, 28, 30 tem uma altura de cerca de 7 mm que corresponde à dimensão da sequência 1. Cada uma forma um ângulo para fazer parte de uma superfície quase parabólica que orienta a luz incidente da sequência 1 num feixe substancialmente paralelo 38. O feixe 38 passa pelo dissipador de calor 12 entre 60 e 70° com o eixo X e proporciona iluminação adicional para as outras regiões do poste de iluminação 36 abaixo do limite do incremento limiar.

Como mostrado na Fig. 4D, as próprias superfícies 26, 28, 30 formam um ângulo entre 0 e 10° com o eixo X. A aresta superior da superfície 30 está localizada numa altura tal que 14 ΕΡ 2 019 250 /PT luz directa da sequência pode passar pela mesma num ângulo entre 60° e 70° com o eixo X. Isto significa que uma pessoa que se aproxima da disposição de iluminação 10 não vê directamente o LED 2 inferior até pouco antes de chegar ao poste de iluminação 36.

Com base nas dimensões acima, a disposição de iluminação 10 emite luz como mostrado na Fig. 4E na qual A representa luz radiada directamente (cerca de 50% da luz); B representa luz reflectida uma vez (cerca de 45% da luz); e C representa luz reflectida pelo difusor base (cerca de 5% da luz). A luz B é reflectida com uma eficiência de cerca de 90%. Cerca de 50% da luz difundida C será perdida. No total, cerca de 6% (10% de 45% + 50% de 5%) da luz será perdida devido a absorção no reflector. A luz radiada pela disposição de iluminação é muito uniforme e homogénea. Foi determinado que o padrão de luz produzido é equivalente à distribuição de luz de uma iluminação pública com uma intensidade de luz média de classe 5 e superior conforme com uma intensidade de luz média de 3 lux e uma uniformidade maior do que 0,2 (onde uniformidade é definida como a relação da menor luminância horizontal com a luminância horizontal média). Isto é conseguido com uma entrada de energia significativamente reduzida inferior a 8 watt por matriz. Com base nesta relação de energia e um poste de iluminação de 4,8 m de altura, uma distância de até 12 m pode ser iluminada de forma correcta. Um poste de iluminação de 6 m de altura pode iluminar uma distância de 30 m correctamente com 15 watt. A Fig. 5 mostra uma disposição de iluminação 110 de acordo com uma segunda concretização do presente invento na qual órgãos semelhantes à primeira concretização são assinalados pelo mesmo numeral de referência precedido por 100.

De acordo com a Fig. 5, um par de sequências 101 foi montado defronte um do outro em dissipadores de calor 112. As sequências são, de preferência, do tipo mostrado na Fig. 1 apesar de se entender que outras estruturas de LED também podem ser empregues. As sequências 101 estão montadas numa disposição reflectora 114. Para além de cada sequência estão montadas as segunda 128 e terceira 130 superfícies de 15 ΕΡ 2 019 250 /PT focagem. A distância entre as superfícies de focagem opostas 128, 130 é uma distância D. Pode ser assinalado que nesta concretização uma primeira superfície de focagem está ausente na medida em que a mesma foi substituída pelo dissipador de calor 112 que suporta a sequência 101. A orientação das sequências 101 e do reflector 114 é, em geral, semelhante à da concretização das Figs. 3 e 4. Os dissipadores de calor 112 formam um ângulo de aproximadamente 25° com um eixo X da disposição 110. Por outras palavras, as superfícies dos dissipadores de calor 112 e das sequências 101 formam um ângulo de 65° com o eixo X. As superfícies de focagem 128, 130 formam um ângulo próximo do eixo X de modo que a luz recebida da sequência 101 é reflectida, em geral, como um feixe paralelo 138 num ângulo de cerca de 70° com o eixo X. Na concretização mostrada, as superfícies de focagem 128, 130 são colocadas imediatamente adjacentes aos dissipadores de calor 112 de modo que as sequências 101 estão também assim localizadas a uma distância D uma da outra. É com certeza também possível que as sequências estejam localizadas juntas mais próximas do que as suas respectivas superfícies de reflexão.

Um reflector base 122 está localizado, em geral, perpendicular ao eixo X entre as duas sequências 101. O reflector base 122 reflecte uma porção da luz de ambas as sequências. Nesta concretização todas as superfícies da disposição reflectora 114 são fabricadas em alumínio ligeiramente baço de qualidade MIRO 7. Este material tem um valor de reflexão total de cerca de 94% e um valor de reflexão difusa de 84 a 90% de acordo com a DIN 5036-3 e um brilho de 55 a 65% de acordo com a DIN 67530. Como na concretização anterior, a maior parte (50%) da luz é emitida directamente. Da luz restante, cerca de 30% é focada pelas superfícies 128, 130 e dirigida directamente para as extremidades. A luz restante será difundida através da área, em geral, abaixo do poste de iluminação.

Também mostrado na Fig. 5 está uma cobertura 140 para cobrir a disposição 110. A cobertura 140 é fabricada em policarbonato transparente e compreende um par de extremidades curvas 142, separadas por uma secção central, em geral, plana 144. A secção central plana 144 estende-se, em 16 ΕΡ 2 019 250 /PT geral, através das superfícies de focagem 128, 130 e das sequências 101 e é, deste modo, também maior do que a distância D. As superfícies curvas 142 possibilitam secções da cobertura 140 através das quais o feixe 138 pode passar de forma perpendicular com pouca refracção. A luz restante de cada sequência 101 passa, em primeiro lugar, através da secção central plana 144 e é, deste modo, relativamente pouco afectada pela separação dos diferentes comprimentos de onda. A Fig. 6 mostra uma disposição de iluminação 210 de acordo com uma terceira concretização do presente invento na qual órgãos semelhantes aos da primeira concretização estão assinalados pelos mesmos numerais de referência precedidos por 200. A terceira concretização é, em geral, semelhante à configuração da Fig. 5, com a diferença de que a disposição de iluminação 210 está dividida lateralmente entre um primeiro e um segundo canal 246, 248 com duas disposições reflectoras parciais 214, 214' . As disposições reflectoras 214, 214' são também fabricadas em alumínio de qualidade MIRO 7. Uma primeira sequência 201 está suportada num dissipador de calor 212 localizado no primeiro canal 246. Numa extremidade oposta do primeiro canal 246 estão localizadas as primeira 226, segunda 228 e terceira 230 superfícies de focagem, não visíveis nesta vista. Adjacente às superfícies de focagem 226, 228, 230 e localizada no segundo canal 248 está uma segunda sequência 201', não visível nesta vista mas, em geral, idêntica à primeira sequência 201. Defronte da segunda sequência 201' na extremidade oposta do segundo canal 246 estão as primeira 226' , segunda 228' e terceira 230' superfícies de focagem da segunda disposição reflectora 214'. Cada disposição reflectora parcial 214, 214' também tem um reflector base 222, 222' e superfícies laterais 232, 232' e 234, 234' . Salienta-se que as superfícies laterais 232, 232' são, em geral, verticais (paralelas ao eixo X) , enquanto que as superfícies laterais 234, 234' formam um ângulo de cerca de 45° com o eixo. Uma disposição de iluminação deste tipo está concebida para ser colocada num lado de uma rua ou percurso e para que as superfícies laterais obliquas 234, 234' permitam que a luz seja projectada para os lados através da largura da rua. 17

ΕΡ 2 019 250 /PT A Fig. 6 também mostra a cobertura 240 para cobrir a disposição de iluminação 210 e o invólucro 250 em conjunto com a cobertura 240 forma uma unidade efectivamente vedante. A cobertura 240 é de uma configuração de baixo perfil como descrito em relação à Fig. 5 e compreende extremidades curvas 242 separadas pela secção central, em geral, plana 244. 0 invólucro 250 é fabricado em alumínio fundido e tem um rebaixo 252 para receber as disposições reflectoras 214, 214'. Estão localizadas no rebaixo 252 as condutas térmicas 254 arquitectadas para agirem como um percurso de condução de calor desde as sequências 201, 201' até ao exterior do invólucro. As condutas térmicas 254 também servem como condutores para ligações eléctricas às sequências 201, 201' e para ligação da disposição de iluminação 210 com um suporte externo ou poste de iluminação. A Fig. 7 mostra outra vista da disposição de iluminação montada 210 observada no sentido do incremento limiar ou do ângulo de corte de acordo com a seta V na Fig. 6. Neste ângulo, a primeira sequência 201 não é vista directamente mas aparece reflectida em cada uma das superfícies de focagem 226, 228 e 230. A sequência 201' é vista directamente no segundo canal 248. Como também pode ser visto nesta orientação, a vista da sequência 201' e as imagens reflectidas da sequência 201 ocorrem através da extremidade 242 da cobertura 240. A Fig. 8 mostra uma vista em perspectiva de uma quarta concretização de uma disposição de iluminação multi-canal 310 semelhante à das Figs. 6 e 7. Órgãos semelhantes à primeira concretização estão assinalados pelos mesmos numerais de referência precedidos de 300.

De acordo com a Fig. 8, a disposição de iluminação 310 compreende dois conjuntos de canais, primeiro e segundo 346, 348, de outro modo idênticos aos da Fig. 6. A cobertura 340 e o invólucro 350 em conjunto formam uma unidade vedante. O invólucro 350 é fabricado em alumínio fundido e tem um rebaixo 352 para receber as disposições reflectoras 314. 0 suporte 356 permite a ligação da disposição de iluminação 310 com um suporte externo ou poste de iluminação 336. 18

ΕΡ 2 019 250 /PT

Deste modo, o invento foi descrito com referência às concretizações preferidas como explicado acima. Deve ser reconhecido que estas concretizações são susceptiveis de várias modificações e formas alternativas bem conhecidas de quem for especializado na técnica. Por exemplo, o reflector pode ser fabricado de uma forma modular e colocado em cascata com sequências adicionais para maior intensidade e/ou maiores postes. Em particular, as disposições reflectoras das Fig. 6, 7 e 8 podem ser formadas com canais adicionais de acordo com o resultado de iluminação desejado. Na Fig. 3, o dissipador de calor em forma de prisma poderia ser ampliado para localização de mais sequências. Em alternativa, em vez de um prisma, poderia também ser utilizada uma pirâmide trilateral ou quadrilateral para iluminação de maiores áreas.

Muitas outras modificações, para além das descritas acima, podem ser realizadas nas estruturas e técnicas descritas aqui sem afastamento do âmbito do invento como definido pelas reivindicações em anexo. Em consequência, apesar de terem sido descritas concretizações especificas, as mesmas são apenas exemplos e não estão a limitar o âmbito do invento.

Lisboa, 2012-02-28

Claims (21)

1. ΕΡ 2 019 250 /PT 1/4 REIVINDICAÇÕES 1 - Disposição de iluminação pública (10) para garantir distribuição de luz num intervalo angular entre um eixo (x) e um ângulo de corte, sendo a disposição caracterizada por: uma primeira sequência (1) que compreende pelo menos um LED (2, 6, 8) com um padrão de distribuição substancialmente plano, estando a primeira sequência orientada num ângulo intermédio entre o eixo (x) e o ângulo de corte; uma segunda sequência (1) que compreende pelo menos um LED (2, 6, 8) com um padrão de distribuição substancialmente plano, estando a segunda sequência orientada num ângulo intermédio entre o eixo (x) e o ângulo de corte e, em geral, oposta à primeira sequência (D ; um primeiro reflector (26, 28, 30) orientado para receber luz da primeira sequência (1) para além do ângulo de corte e reflectir a mesma como um feixe substancialmente paralelo na direcção da segunda sequência (1) e do ângulo de corte; e um segundo reflector (26, 28, 30) orientado para receber luz da segunda sequência (1) para além do ângulo de corte e reflectir a mesma como um feixe substancialmente paralelo na direcção da primeira sequência (1) e do ângulo de corte.
2. 2 - Disposição da reivindicação 1, em que cada sequência (1) compreende uma pluralidade de LED (6, 8), emitindo cada LED (6, 8) luz substancialmente monocromática numa de, pelo menos, duas regiões de comprimento de onda diferentes.
3. 3 - Disposição da reivindicação 1 ou da reivindicação 2, em que cada sequência (1) consiste numa pluralidade de LED cianos (6) que emitem na região de comprimento de onda de 500 a 525 nm e pelo menos um LED (8) que emite na região de comprimento de onda de 580 a 625 nm. ΕΡ 2 019 250 /PT 2/4
4. 4 - Disposição de qualquer reivindicação precedente em que cada reflector (26, 28, 30) não compreende mais do que cinco superfícies de focagem planas alinhadas entre si.
5. 5 - Disposição de qualquer reivindicação precedente, em que as sequências (1) estão montadas costas com costas num ângulo de cerca de 60° com o eixo (x).
6. 6 - Disposição de qualquer reivindicação precedente, em que as sequências (1) estão montadas defronte uma da outra num ângulo de cerca de 60° com o eixo (x) e separadas por uma distância D.
7. 7 - Disposição da reivindicação 5 ou da reivindicação 6, em que as sequências (1) estão separadas lateralmente uma em relação à outra.
8. 8 - Disposição de qualquer reivindicação precedente, que também compreende primeiro e segundo reflectores base (22) dispostos entre cada sequência e o seu reflector respectivo (26, 28, 30) e sendo, em geral, perpendiculares ao eixo.
9. 9 - Disposição da reivindicação 8, em que pelo menos uma parte dos primeiro ou segundo reflectores base (22) compreende uma superfície baça (24) arquitectada para reflectir luz numa forma difusa.
10. 10 - Disposição de qualquer reivindicação precedente, em que o ângulo de corte forma cerca de 70° com o eixo (x).
11. 11 - Disposição de qualquer reivindicação precedente, em que cada sequência (1) está montada num dissipador de calor (12) .
12. 12 - Disposição de qualquer reivindicação precedente, que também compreende um invólucro substancialmente vedante (250) que encerra as sequências (201) e os reflectores (226, 228, 230). ΕΡ 2 019 250 /PT 3/4
13. 13 - Disposição da reivindicação 12, em que cada sequência (1) está munida com um percurso de condução de calor (254) para um exterior do invólucro.
14. 14 - Disposição da reivindicação 13, em que o percurso de condução de calor compreende uma conduta térmica (254).
15. 15 - Disposição de qualquer reivindicação precedente, que também compreende uma cobertura substancialmente transparente (240) que cobre as sequências (201) e os reflectores (226, 228, 230) ao longo de pelo menos o intervalo angular entre o eixo (x) e o ângulo de corte.
16. 16 - Disposição da reivindicação 15, em que a cobertura transparente (240) está substancialmente preenchida com um material transparente sólido.
17. 17 - Disposição da reivindicação 6, que também compreende uma cobertura substancialmente transparente (240) que cobre as sequências (201) e os reflectores (226, 228, 230), compreendendo a cobertura transparente (240) uma primeira e segunda secções curvas (242) separadas por uma secção, em geral, plana (244) com um comprimento maior do que a distância D e em que a secção plana (244) sobrepõe as sequências (201) e os reflectores.
18. 18 - Disposição de qualquer reivindicação precedente, em que cada sequência (1, 201) está calculada para funcionar a menos do que 10 watt.
19. 19 - Disposição de qualquer reivindicação precedente, em que cada sequência (1, 201) tem uma relação S/P maior do que 2,0, em que S é o nível de luz escotópica e P é o nível de luz fotópica.
20. 20 - Disposição de qualquer reivindicação precedente, que também compreende um poste de iluminação (336), estando as sequências (1, 201) e os reflectores (226, 228, 230) montados no poste de iluminação (336) de modo que o eixo (x) da disposição aponta, em geral, na vertical para baixo e em que o poste de iluminação (336) suporta as sequências numa altura de pelo menos três metros acima do solo. ΕΡ 2 019 250 /PT 4/4
21. 21 - Disposição da reivindicação 20, em que iluminação (336) compreende uma pluralidade de (201) e reflectores (226, 228, 230) montados paralelo. Lisboa, 2012-02-28 o poste de sequências juntos em