PT2058584E

PT2058584E - Dispositivos de iluminação com luzes leds para iluminação de áreas públicas externas

Info

Publication number: PT2058584E
Application number: PT08075872T
Authority: PT
Inventors: Maarten Johannes De Jager Hoogvliet; Jelmer Petrus Johannes Antonia Von Mauw
Original assignee: Ind Derivadas Del Aluminio S L
Priority date: 2007-11-12
Filing date: 2008-11-12
Publication date: 2011-09-22
Also published as: NL2000996A1; ES2369205T3; NL2000996C2; EP2058584B1; PL2058584T3; SI2058584T1; ATE519069T1; EP2058584A1; DK2058584T3

Description

DESCRIÇÃO

"DISPOSITIVOS DE ILUMINAÇÃO COM LUZES LEDS PARA ILUMINAÇÃO DE ÁREAS PÚBLICAS EXTERNAS" A presente invenção está relacionada, num primeiro aspecto, a um dispositivo de iluminação para a iluminação de áreas públicas externas, compreendendo um ou mais díodos emissores de luz e elementos ópticos de refracção correspondentes para guiar a luz emitida a uma ou mais áreas de iluminação.

Um segundo aspecto da invenção refere-se a uma lâmpada de rua que compreende o dispositivo de iluminação do primeiro aspecto ligado a um poste.

Antecedentes da Técnica É de conhecimento geral que os dispositivo de iluminação são conhecidos como lâmpadas de rua ou iluminação pública. Estas lâmpadas de rua são muitas vezes equipadas com fontes de luz tais como lâmpadas de vapor, devido ao seu baixo consumo de energia e longa vida útil.

Dado o aumento da produção específica de luz por watt de díodos emissores de luz (LEDs, do inglês Light Emitting Diodes) está a se tornar atraente aplicar LEDs em tais dispositivos de iluminação. Embora a produção de luz eficaz de LEDs ainda seja, no momento, inferior à das lâmpadas de vapor ainda é atraente aplicar LEDs aqui porque seria usada uma proporção maior da luz gerada do que no caso das lâmpadas de vapor. Elementos ópticos de refracção são, então, implementados com LEDs, assim como lentes, cujas perdas são 1 menores do que no caso dos inevitáveis reflectores utilizados em lâmpadas de vapor. Já existem dispositivos de iluminação conhecidos para a iluminação externa de áreas públicas, como ruas, os quais compreendem pelo menos um diodo emissor de luz (LED) fixo num suporte e um elemento óptico de refracção por LED, tal como uma lente, para orientar a luz emitida para uma área de iluminação sobre uma superfície de iluminação.

Algumas propostas aplicam lentes em frente dos LEDs, mas então compreendem uma placa ou tampa de fundo transparente separada, para proteger os LEDs contra as influências ambientais, tais como sujidade e humidade, mas que também tem de ser atravessada pela luz emitida pelos LEDs, sendo a consequência da utilização dos referidos elementos separados (placa de fundo e lentes) o aumento do custo, ao mesmo tempo que ocorrem perdas dobradas uma vez que a luz emitida pelos LEDs também atravessa ambos os elementos. 0 documento JP2005116182 refere-se a um dispositivo eléctrico de iluminação que forma um invólucro, ou caixa de isolamento, que aloja uma placa de circuito com uma pluralidade de LEDs, e também uma placa inferior com aberturas de passagem, através das quais os LEDs emitem luz. Na face externa da referida placa inferior, denominada "meio de fixação da lente", estão fixadas várias lentes volumosas, cada uma cobrindo uma das aberturas de passagem. As referidas lentes volumosas têm uma parte interna rebaixada em forma de poço dentro da qual entra uma parte de um LED respectivo. Os LEDs descritos no documento JP2005116182 têm faces planas que, quando introduzidas dentro das lentes volumosas, ficam 2 perpendiculares à direcção do eixo óptico das lentes, e actuam como faces de emissão de luz.

Descrição da Invenção 0 objectivo da presente invenção é proporcionar uma alternativa para os dispositivos de iluminação convencionais, que proporcione um melhor desempenho principalmente em relação às suas disposições ópticas, uma montagem mais fácil, imunidade contra influências ambientais e dissipação de calor.

Para esse efeito, a presente invenção refere-se, num primeiro aspecto, a um dispositivo eléctrico de iluminação para a iluminação de áreas públicas, do tipo que compreende: - uma tampa e uma placa inferior mutuamente acopladas para formar um invólucro, a referida placa inferior tendo uma ou mais aberturas de passagem; - um suporte ou placa de circuito colocado dentro do referido invólucro; - um ou mais LEDs, fixados mecanicamente à referida placa de circuito e electricamente conectados ao circuito ai definido, para emitir luz através das referidas aberturas; e - um ou mais elementos ópticos de refracção fixados à referida placa inferior que cobre as referidas aberturas, destinados a guiar a luz emitida pelos LEDs para uma área de iluminação sobre uma superfície de iluminação fora do referido invólucro.

Diferentemente dos antecedentes da técnica, particularmente do documento JP2005116182 que é aqui considerado como sendo a técnica anterior mais recente, no 3 dispositivo de iluminação proposto pelo primeiro aspecto da presente invenção cada um dos elementos ópticos de refracção é fixado à face interna da placa inferior através da periferia de uma das referidas aberturas de passagem.

Para uma forma de realização, cada uma das referidas aberturas tem uma borda escadeada por sua periferia, que rodeia a face interna da placa inferior e pelo menos um elemento óptico de refracção é montado e retido lateralmente na referida borda escadeada. A fim de garantir a referida imunidade às influências ambientais, o dispositivo de iluminação proposto compreende pelo menos uma vedação (por exemplo, feita de material sintético ou vidro), por abertura montada entre cada elemento óptico de refracção e cada borda escadeada, à volta de toda a sua periferia, para vedar o interior do referido invólucro contra as referidas influências ambientais.

Para uma forma de realização preferida a placa inferior do dispositivo de iluminação proposto tem uma pluralidade de aberturas de passagem distribuídas ao longo da mesma, tal como de acordo com um padrão regular, com suas bordas escadeadas e vedações correspondentes, e o referido dispositivo de iluminação compreende uma pluralidade de LEDs, pelo menos um por abertura. 0 facto de elementos ópticos de refracção, tais como lentes, serem fixados à face interna da placa inferior, proporciona, por um lado, uma aparência agradável enquanto, por outro lado, torna a montagem mais fácil. 4 0 dispositivo de iluminação proposto pelo primeiro aspecto da invenção tem, para uma forma de realização preferida, uma forma achatada, em que os referidos elementos ópticos de refracção são lentes achatadas, e a referida placa inferior é disposta substancialmente paralela à placa de circuito.

Para permitir que o dispositivo gere luz adequada, para uma forma de realização o dispositivo de iluminação compreende um grupo de pelo menos dois LEDs com respectivos elementos ópticos de refracção, em que cada combinação de LED e elemento óptico de refracção que pertence ao grupo é disposta para iluminar principalmente a mesma área de iluminação sobre uma superfície de iluminação. Como consequência desta medida, a produção de luz de cada LED no grupo contribui para a intensidade da luz da área iluminada. Desta forma, as áreas de iluminação geradas de cada uma dessas combinações só coincidem em grande parte porque as mesmas estão a ser geradas por combinações situados em estreita proximidade umas às outras.

No interesse de fabrico mais simples, e para simplificar os cálculos técnicos de luz, é preferido que os LEDs que pertencem a um grupo, sejam fixados sobre a mesma superfície. Os elementos ópticos de refracção que pertencem ao grupo são unidos com a referida face interna da placa inferior, estendendo-se para fora paralelos à superfície do suporte. Na verdade isto facilita que os LEDs e os elemento ópticos fiquem o mais paralelo uns aos outro quanto razoavelmente possível, de modo que os seus feixes gerados combinados são também paralelos. 5

Para uma forma de realização o dispositivo de iluminação proposto pela invenção compreende dois ou mais elementos de refracção integrados dentro de um elemento óptico de estágios múltiplos que cobre uma das referidas aberturas, em frente de pelo menos dois LEDs. A montagem do dispositivo é ainda mais simplificada quando o grupo de elementos de refracção que devem ficar juntos entre a placa inferior e o suporte inclui o grupo de LEDs que também devem ficar juntos.

Apesar de não se excluir que a área iluminada a ser iluminada pelo dispositivo eléctrico é principalmente redonda ou quadrada, para uma forma de realização cada uma das combinações de LEDs e elementos de refracção no grupo são dispostos para iluminar uma área de iluminação oblonga, por exemplo, ao iluminar ruas. Desse modo, a própria área iluminada irá alongar-se principalmente ao longo da direcção longitudinal da rua.

Para outra forma de realização os LEDs são dispostos para iluminar uma área de iluminação assimétrica.

Os dispositivos de iluminação para iluminação de ruas, tais como postes, são muitas vezes colocados na borda de uma calçada ou as suas instalações estão presas a um edifício. Em tais aplicações seria desejável que o dispositivo pudesse ser colocado fora do centro ao mesmo tempo que continua a fornecer excelente iluminação na rua e na calçada.

As perdas ópticas no elemento óptico de refracção ocorrem, em parte, como resultado de reflexo. Para evitar este fenómeno o máximo possível, é preferido que pelo menos 6 uma das superfícies ópticas activas de um elemento de refracção seja coberta com um revestimento anti-reflexo. Portanto, é possível que este revestimento seja aplicado ao lado interno, ao lado externo, ou em ambos os lados. A vantagem do revestimento do lado interno é que o mesmo seria melhor protegido.

Para alterar a luz emitida dos LEDs antes de sair do elemento de refracção, a preferência seria que pelo menos uma das superfícies ópticas activas dos elementos de refracção fosse revestida com uma camada de fósforo. Deve ser entendido que a palavra "fósforo" significa, neste caso, um material que, sob a influência da luz, emite luz num comprimento de onda diferente da sua luz recebida.

Embora, em princípio, uma alta produção de luz possa ser obtida através da aplicação dos LEDs sem o uso de reflectores, a produção de luz é melhorada quando um reflector, de preferência um reflector pequeno, é aplicado sendo moldado à volta do colar cónico do LED. A montagem do dispositivo é simplificada quando mais de um elemento óptico de refracção que pertence a um grupo são unidos para formar um componente único.

Embora a maior parte das combinações de LEDs e elementos ópticos de refracção sejam organizados para gerar áreas iluminadas coincidentes, para uma forma de realização, a fim de proporcionar maior intensidade de iluminação em torno das bordas de uma área iluminada, o dispositivo de iluminação da invenção fornece algumas combinações de LEDs e elementos ópticos de refracção dispostos apenas para iluminar essas áreas da borda. No que diz respeito a esse assunto, é 7 proporcionada uma forma de realização onde o dispositivo inclui um número de combinações secundárias de LEDs e elementos ópticos de refracção, que não pertencem ao grupo principal, dispostos para a iluminação de uma área iluminada divergente.

Para uma forma de realização, pelo menos algumas das combinações de LEDs e elementos ópticos que não pertencem ao grupo secundário a ser disposto para iluminar a área secundária iluminada, fazem parte da área iluminada. Desse modo, as áreas à volta da borda da área iluminada podem ser melhor iluminadas. Isso não exclui que a própria área secundária iluminada se estenda para fora da área iluminada. A fim de diminuir a temperatura de funcionamento dos LEDs e, portanto, prolongar a sua vida útil, para uma forma de realização da invenção o suporte dos LEDs é fabricado de material termocondutor adequado e depois contacta (de preferência por meio de uma grande superfície de contacto), nas suas bordas, o invólucro do dispositivo a fim de transferir o calor dos LEDs, e outros possíveis componentes, pelo menos para a referida tampa, que também é feita de um bom material termocondutor, para agir como um dissipador de calor. Não é também de ser excluído que o suporte seja moldado para formar parte do invólucro. Vale à pena ressaltar que esses suportes são produzidos como placas de circuito impresso em muitos casos. A superfície sobre a qual os componentes estão a ser colocados precisa ser fabricada de um tipo de material isolante térmico de modo que trilhos condutores funcionais possam ser colocados sobre a mesma. Esta medida essencial é combinada com a da presente forma de 8 realização por uma chamada placa de circuito impresso de "núcleo de metal". Em breve ficará claro que outras placas de circuito impresso, totalmente fabricadas de material electricamente isolado, poderiam também ser aplicadas.

No interesse de uma refrigeração eficaz, é importante uma superfície de arrefecimento limpa. Para manter a superfície de refrigeração do dispositivo tão limpa quanto possível sem esforço, é preferível que o invólucro seja concebido com a superfície lisa ou parcialmente lisa. Em breve ficará claro que o desenho de uma superfície de resfriamento lisa deve ser aplicado para os dispositivos que são equipados com LEDs como fontes de luz; esta medida também precisa ser aplicada aos dispositivos para diferentes fontes de luz, como lâmpadas de vapor.

De acordo com uma forma de realização da invenção, o dispositivo de iluminação proposto compreende um meio de acoplamento (tal como um dobradiça e uma peça de ligação) para acoplar de forma removível a sua tampa e placa inferior de uma maneira estanque.

Um segundo aspecto da invenção refere-se a uma iluminação de rua que compreende a iluminação proporcionada pelo primeiro aspecto, ligada a um poste com a referida tampa e referida placa inferior permanecendo paralelas ou inclinadas em relação à área a ser iluminada.

Por toda a descrição e reivindicações a palavra "compreende" não pretende excluir outras características técnicas, aditivos, componentes ou etapas. 9

Objectos, vantagens e caracteristicas adicionais da invenção ficarão evidentes aos especialistas na técnica depois de exame da descrição ou podem ser aprendidos através da prática da invenção. Os seguintes exemplos e desenhos são proporcionados a titulo de ilustração e não se destinam a serem um factor limitativo da presente invenção. Além disso, a presente invenção abrange todas as combinações de formas de realização particulares e preferidas descritas nesse documento.

Breve Descrição dos Desenhos

Em seguida, a presente invenção será explicada com base nos desenhos que acompanham, em que o seguinte é representado:

Figura 1: uma vista esquemática em corte transversal de um dispositivo de acordo com a invenção;

Figura 2: uma vista esquemática em corte transversal que ilustra mais detalhes do dispositivo apresentado na Figura 1;

Figura 3: uma vista esquemática em corte transversal, de uma segunda forma de realização correspondente à Figura 2;

Figura 4: uma vista em corte transversal de uma terceira forma de realização, correspondente à Figura 2;

Figura 5: uma vista em corte transversal de uma quarta forma de realização, correspondente à Figura 2; 10

Figura 6: uma vista em corte transversal de uma quinta forma de realização, correspondente à Figura 2.

Descrição Detalhada de Formas de Realização Especificas 0 dispositivo ilustrado na Figura 1 é ligado a um poste 3 por meio de uma barra 2. 0 dispositivo 1 compreende uma placa inferior 4, que é provida com um padrão regular de aberturas. Em cada uma das aberturas 5 é instalado um elemento óptico de refracção 6. Estas aberturas 5 têm, cada uma delas, uma borda escadeada 7 na qual os elementos ópticos 6 são mantidos lateralmente. Entre cada um dos elementos ópticos 6 e a borda escadeada 7 é instalada uma vedação 8. A forma de realização aqui ilustrada compreende um dispositivo plano que se estende horizontalmente. No entanto, é também possível que um dispositivo similar poderia estender-se a um ligeiro ângulo. A placa inferior 4 do dispositivo tem uma borda elevada, dentro da qual é colocada uma placa de circuito impresso, com os LEDs 11 situados no lado inferior da mesma. Sobre o lado superior da placa de circuito impresso 10 são montados componentes 12 tais como um circuito accionador para assegurar que os LEDs estão a ser alimentados com a corrente e voltagem correctas. Os componentes 12 também poderiam ser montados sobre o lado inferior da placa de circuito impresso 10. É também possível utilizar o circuito que não está montado sobre uma placa de circuito impresso 10 com a finalidade de accionar os LEDs 11. Desse modo, a placa de circuito impresso 10 é retida entre as bordas elevadas 9. A colocação dos LEDs 11 sobre a placa de circuito impresso 10 é tal que os LEDs 11 são montados precisamente acima do espaço vazio criado pelos elementos ópticos 6. O dispositivo 1 11 compreende uma tampa 13 que conectada à borda 9 por meio de uma dobradiça 14, oposto à qual está situada uma peça de ligação 15 com a finalidade de vedar a parte interior do dispositivo. Naturalmente, pode-se utilizar tamponamento.

Observe-se que o lado superior da tampa 13 é liso. Isto resulta em que possíveis contaminações tais como excrementos de aves sejam lavados mais facilmente quando chove, de modo que a superfície de arrefecimento é melhor mantida do que seria no caso das aletas de refrigeração usuais. Tais aletas de refrigeração fariam acumular sujidade rapidamente, enquanto a chuva quase não tem o potencial de fazer esta limpeza. A placa de circuito impressa 10 é equipada com um núcleo de metal, preferencialmente feito de alumínio, para conduzir eficazmente o calor produzido pelos LEDs 11 e os componentes 12 para a placa de circuito impressa 10, onde o calor pode ser transferido para a tampa 13, é semelhante ao resto do equipamento e, de preferência, também é feito de um metal como o alumínio. A placa inferior 4 também serve como um dissipador de calor; dada a sua grande área de superfície, que é igualmente acabada de forma lisa e também exposta às condições ambientais. É lógico que um dispositivo que é montado numa inclinação ainda se beneficia desta característica de resfriamento onde as superfícies inclinadas levam a uma limpeza ainda melhor por causa da chuva. Esta medida também pode ser realizada em outras configurações, tais como com outras formas do suporte 10 ou quando o suporte 10 se estende em vários ângulos. A Figura 2 ilustra em mais detalhes um elemento óptico de refracção 6, isto é, uma lente. A partir deste desenho, é 12 evidente que há um espaço vazio 20 no elemento óptico 6 no qual o LED correspondente 11 se estende pelo menos parcialmente. Por um lado, este espaço vazio forma uma superfície com uma função de refracção, e por outro lado inclui parte do LED 11, pelo qual uma grande parte da luz emitida pelo LED 11 é colectada pelo elemento óptico 6 e é utilizada de forma eficaz.

As mesmas partes são ilustradas na Figura 3, mas, além disso a parte externa do elemento óptico 6 é coberta com um revestimento anti-reflexo, segundo o qual as perdas de reflexão limítrofes são muito reduzidas. É igualmente possível que o revestimento anti-reflexo possa ser aplicado só ao interior, ou em ambos os lados.

As mesmas partes são ilustradas na Figura 4, mas aqui, a superfície interna do elemento óptico 6 é coberta com uma camada de fósforo para alterar a cor da luz da mesma forma que no caso de uma lâmpada de descarga, e em particular como utilizado numa lâmpada fluorescente. A Figura 5 também ilustra as mesmas partes, mas aqui um reflector em forma de um colar 23 é montado em torno do LED 11. Devido a isso a produção de luz do LED 11 é utilizada ainda mais eficazmente. A Figura 6 ilustra um elemento óptico de estágios múltiplos 24, que desempenha a função de três elementos ópticos integrados independentes, simplificando a montagem e reduzindo o número de peças. 13

Deve ficar claro que se pode fazer um grande número de alterações a essas formas de realizações sem desvio do âmbito da invenção, tal como definido nas reivindicações apensas. 14

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Dispositivo de iluminação para a iluminação de áreas públicas externas, do tipo que compreende: -uma tampa (13) e uma placa inferior (4) mutuamente acopladas para formar um invólucro, a referida placa inferior (4) tendo uma pluralidade de aberturas de passagem distribuídas ao longo da mesma; -um suporte ou placa de circuito (10) colocado dentro do referido invólucro; -uma pluralidade de díodos emissores de luz, ou LED (11), pelo menos um por abertura, fixados mecanicamente à referida placa de circuito (10) e electricamente conectados ao circuito aí definido, para emitir luz através das referidas aberturas (5); -uma pluralidade de elementos ópticos de refracção (6) fixados à referida placa inferior (4) que cobre as referidas aberturas de passagem (5), destinados a guiar a luz emitida pelos LEDs (11) para uma área de iluminação sobre uma superfície de iluminação fora do referido invólucro; o referido dispositivo de iluminação sendo caracterizado pelo facto da referida placa inferior (4) ter, na sua face interna, à volta de cada uma das referidas aberturas de passagem (5) , uma porção rebaixada do perímetro que forma uma borda escadeada (7) dentro da qual uma vedação (8) é instalada, de modo que a superfície interna de cada elemento óptico de refracção (6) é nivelada com a superfície interna da placa inferior (4). 1
2. Dispositivo de iluminação de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto das referidas aberturas de passagem (5) serem distribuídas ao longo da referida placa inferior (4) de acordo com um padrão regular.
3. Dispositivo de iluminação de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto da referida placa de circuito (10) ser de um material termocondutor e pelo facto do mesmo contactar, nas suas bordas, o invólucro do dispositivo a fim de transferir o calor dos LEDs (11) e outros possíveis componentes (12) para pelo menos a referida tampa (13) que é também feita de um bom material termocondutor, para agir como um dissipador de calor.
4. Dispositivo de iluminação de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de compreender meios de acoplamento (14, 15) para acoplar de forma removível a referida tampa (13) e a referida placa inferior (4) de uma maneira estanque.
5. Dispositivo de iluminação de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de compreender um grupo de pelo menos dois LEDs (11) com os respectivos elementos ópticos de refracção (6) em que cada combinação de LED (11) e elemento óptico de refracção (6) que pertencem ao grupo serem dispostos para iluminar principalmente a mesma área de iluminação sobre uma superfície de iluminação.
6. Dispositivo de iluminação de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo facto de compreender pelo menos dois elementos de refracção integrados num elemento 2 óptico de etapas múltiplas (24) que cobre uma das referidas aberturas (5) em frente de pelo menos dois LEDs (11) .
7. Dispositivo de iluminação de acordo com qualquer das reivindicações 5 ou 6, caracterizado pelo facto de cada uma das combinações de LEDs (11) e elementos ópticos de refracção (6, 24) no referido grupo serem dispostas para iluminar uma área iluminada oblonga ou para iluminar uma área iluminada assimétrica.
8. Dispositivo de iluminação de acordo com qualquer das reivindicações 5 a 7, caracterizado pelo facto de compreender um grupo secundário ou combinações de LEDs (11) e elementos ópticos de refracção, dispostos para a iluminação de uma área iluminada divergente.
9. Dispositivo de iluminação de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto da referida placa inferior (4) ser disposta substancialmente paralela à referida placa de circuito (10) e pelo facto dos referidos elementos ópticos de refracção (6) serem lentes achatadas (6).
10. Dispositivo de iluminação de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de pelo menos uma superfície interna dos referidos elementos ópticos de refracção (6) serem cobertos com um revestimento anti-reflexo e/ou revestidos com uma camada de fósforo.
11. Dispositivo de iluminação de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de 3 compreender um reflector em forma de um colar cónico (23 que circunda cada LED (11).
12. Lâmpada de rua que compreende o dispositivo de iluminação de acordo com qualquer das reivindicações anteriores ligada a um poste (3) com a referida tampa (13) e a referida placa inferior (4) permanecendo paralelas ou inclinadas em relação à área a ser iluminada. 4