ES2613661T3 - Estructura óptica, unidad de iluminación y método de fabricación - Google Patents

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Abstract

Una estructura óptica para procesar la salida de luz por una unidad de iluminación, que comprende: una capa óptica (23) que está conformada para definir una primera estructura de tratamiento del haz (21) para procesar ópticamente una salida de luz, y dicha capa óptica (23) estando con al menos una región (34) desplazada de la primera estructura de procesamiento del haz; y una antena (30) formada sobre o dentro de la al menos una región.

Description

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DESCRIPCION
Estructura optica, unidad de iluminacion y metodo de fabricacion Campo de la invencion
La presente invencion se refiere a una unidad de iluminacion, una estructura optica para su uso en una unidad de iluminacion y un metodo de fabricacion.
Antecedentes de la invencion
Se conocen unidades de iluminacion que son controlables por mandos a distancia inalambricos. De hecho, ahora hay una creciente demanda de productos de iluminacion controlables de forma inalambrica. El sistema de control remoto puede basarse, por ejemplo, en circuitos de RF, lo que requiere al menos una antena de recepcion y un circuito receptor de RF para ser incorporados en la unidad de iluminacion.
Los circuitos de transmision inalambrica RF son, por supuesto, ampliamente utilizados en muchas diferentes aplicaciones inalambricas tales como telefonos moviles, para enviar y recibir senales inalambricas. Sin embargo, existen desaffos que integran tales circuitos en productos de iluminacion.
Hay muchas maneras de realizar la funcion inalambrica, dando diferentes opciones. La opcion elegida dependera de la flexibilidad de diseno, el rendimiento y el coste deseados. Por ejemplo, una antena puede ser de base cableada o en su lugar puede ser impresa en una PCB junto con RF y circuitos de control.
El rendimiento de la antena es muy importante para el rendimiento global de un producto de iluminacion controlable de forma inalambrica.
Una unidad de iluminacion LED tfpica se puede separar en diferentes bloques de construccion como se muestra esquematicamente en la figura 1. Los elementos basicos incluyen una carcasa 1, una placa de circuito conductor del LED 2, un paquete de LED 4 que puede incluir una placa de circuito sobre la que se monta la matriz de LED, y un componente de conformacion del haz optico 6. La carcasa 1 puede proporcionar una funcion de sumidero de calor para disipar el calor de la lampara. La unidad de iluminacion tiene un conector electrico 7 para la conexion a una toma de corriente.
El componente de conformacion del haz procesa opticamente la salida de luz de uno o mas LED. Cada LED tiene tipicamente un tamano de 3 mm2 y esta montado sobre un sustrato de soporte de ceramica. El componente de conformacion del haz se utiliza para proporcionar una forma del haz de salida deseada y tambien para disimular el aspecto fuente puntual de LED. El componente de conformacion del haz puede ser un componente de refraccion (tal como una lente) o un componente que refleja, tal como un colimador reflectante.
La antena suele ser integrada en el controlador de la PCB del LED 2 o de la tarjeta de LED dentro de la lampara. Como resultado, la senal inalambrica esta protegida por los componentes de la lampara incluyendo el disipador de calor o carcasa, que esta hecho de un material termicamente conductor, tfpicamente un metal tal como una aleacion de aluminio. La ventana de salida/recepcion de senales inalambricas tambien esta limitada por las dimensiones de la PCB, que se hacen tan pequenas como sea posible dentro de la lampara. El documento US2002/274208A1 divulga una lampara con una tapa frontal, y la antena esta por encima de su disipador de calor y se coloca sobre una PCB. El documento US2007/138978A1 divulga un aparato de luz de estado solido con un elemento de proceso optico para la conversion de salida de la fuente de estado solido a fuente virtual. Y el documento US20120026726A1 divulga una lampara con elemento optico y un modulo de control inalambrico 2620 por encima de su disipador de calor.
El documento US 2013/0063317 divulga un metodo para la integracion de una antena, en el que se proporciona la antena en la superficie de una lente.
Sumario de la invencion
En el documento US 2013/0063317, la integracion de la antena es diffcil de implementar con una superficie de la lente no plana, y tambien tiene una influencia en el rendimiento optico del sistema ya que el tamano de la antena puede tener que ser grande para lograr el rendimiento de radiacion deseado. Por lo tanto, puede bloquear la luz o hacerse visible.
Si no hay suficiente area para la impresion de la antena o no se desea afectar el rendimiento optico, estos metodos pueden no ser facilmente adoptados.
Para hacer frente mejor a estas preocupaciones, es ventajoso tener una estructura optica que puede permitir que lleve una antena de gran tamano sin influir en el rendimiento optico.
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Segun la invencion, se proporciona una estructura optica, una unidad de iluminacion y un metodo de fabricacion tal como se reivindica en las reivindicaciones independientes.
En un aspecto, la invencion proporciona una estructura optica para el procesamiento de la salida de luz por una unidad de iluminacion, que comprende:
una capa optica que esta conformada para definir una primera estructura de procesamiento de haz para procesar opticamente una salida de luz, y dicha capa optica teniendo al menos una zona de desplazamiento de la primera estructura de tratamiento del haz; y
una antena formada sobre o dentro de la al menos una region.
Esta estructura integra una antena con el componente de conformacion del haz optico de una unidad de iluminacion. Al proporcionar la antena en o sobre una region dedicada de la capa optica estando dicha region lejos de la optica de procesamiento de haz, el tamano y la forma de la antena se pueden seleccionar libremente, y sin influir significativamente la salida optica.
La primera estructura de tratamiento del haz puede comprender una lente. Este objetivo puede ser usado por ejemplo para colimar la salida de luz, o para otras funciones de conformacion de haz. La primera estructura de tratamiento del haz puede comprender un conjunto de lentes, y la al menos una region puede comprender entonces los espacios entre esas lentes.
La primera estructura de tratamiento del haz puede en cambio comprender un reflector o difusor.
La antena de este modo se puede integrar en cualquier componente optico que ya es requerido por el diseno optico de la unidad de iluminacion.
La capa optica puede estar formada de un material plastico, tal como policarbonato o PMMA. Esto proporciona un soporte de bajo coste para la antena. La antena puede ser impresa en la ultima region de la capa optica, por ejemplo, por impresion de la superficie 3D.
La al menos una region puede ser plana, y esto hace que la aplicacion de la antena sea mas sencilla, por ejemplo, mediante la impresion. Sin embargo, la al menos una region puede ser curvada.
La al menos una region puede comprender una proyeccion sobre una base subyacente, la proyeccion. La proyeccion de base puede formarse a partir de una sola capa optica formada. Esto permite que el area de la antena sea mayor que el espacio lateral disponible entre los elementos de conformacion del haz de la primera estructura de tratamiento del haz.
La invencion tambien proporciona una unidad de iluminacion, que comprende: una tarjeta de circuito impreso que lleva los componentes del circuito;
una disposicion de iluminacion que comprende al menos una unidad de iluminacion en la tarjeta de circuito impreso; y
una estructura optica de la invencion proporcionada a traves de la disposicion de iluminacion, en la que se proporciona una conexion electrica entre la antena de la estructura optica y los componentes del circuito en la PCB.
Esta unidad de iluminacion proporciona una antena sobre la PCB que lleva los componentes que se conectan a la antena. La antena puede ser posicionada de tal manera que se evita la proteccion, ya que esta a un nivel mas alto que la PCB.
Al menos un contacto de muelle soldado en la PCB se puede proporcionar con el que la antena entra en contacto.
En ejemplos preferidos, la unidad de iluminacion comprende una unidad de LED.
Los componentes de circuito de la PCB pueden comprender un receptor inalambrico y/o circuitena del transmisor, junto con la antena, para recibir y/o transmitir senales de control de iluminacion inalambricas.
En su lugar, la estructura optica puede comprender ademas receptor inalambrico y/o circuitena del transmisor formado sobre o dentro de la al menos una region, para recibir y/o transmitir senales de control de iluminacion inalambricas. Por lo tanto, los circuitos asociados con la antena pueden estar en una PCB o tambien pueden ser proporcionados sobre (o en) la estructura optica.
La invencion tambien proporciona un metodo de fabricacion de una estructura optica para el procesamiento de la salida de luz por una unidad de iluminacion, que comprende:
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conformar una capa optica para definir una primera estructura de procesamiento de haz para procesar opticamente una salida de luz de una unidad de iluminacion respectiva, y la conformacion de la capa optica (23) para definir al menos una region desplazada desde la primera estructura de tratamiento del haz; y formar una antena sobre o dentro de la al menos una region.
La etapa de conformacion puede comprender proporcionar la capa optica como un material plastico y la conformacion de la al menos una region como una parte saliente desplazada desde la primera estructura de tratamiento del haz; y
dicha etapa de formacion puede comprender la impresion de la antena sobre la superficie de la parte proyectada. Breve descripcion de los dibujos
Los ejemplos de la invencion se describiran ahora en detalle con referencia a los dibujos adjuntos, en los que: la figura 1 muestra una estructura conocida de una unidad de iluminacion LED;
la figura 2 muestra un ejemplo de una estructura optica que se puede utilizar dentro de una unidad de iluminacion de acuerdo con realizaciones de ejemplo;
la figura 3 muestra otro ejemplo de una estructura optica que se puede utilizar dentro de una unidad de
iluminacion de acuerdo con realizaciones de ejemplo;
la figura 4 muestra un ejemplo de estructura optica en forma esquematica;
la figura 5 muestra un primer ejemplo de la unidad de iluminacion con mas detalle;
la figura 6 muestra un segundo ejemplo de unidad de iluminacion con mas detalle;
la figura 7 muestra un tercer ejemplo de unidad de iluminacion con mas detalle;
la figura 8 muestra un cuarto ejemplo de unidad de iluminacion con mas detalle; y
la figura 9 muestra un ejemplo de disposicion de antena.
Descripcion detallada de las realizaciones
La invencion proporciona una estructura optica para el procesamiento de la salida de luz por una unidad de iluminacion, en la que se forma una antena dentro o sobre una region de capa optica de la estructura, en el que la region esta alejada/desplazada de las partes de tratamiento del haz optico de esa capa.
La antena puede ser una estructura plana o una estructura 3D, y la funcion de conformacion del haz de la capa optica puede ser una funcion de lente, una funcion de difusor o una funcion de reflector. Un diseno compacto esta permitido, lo que minimiza el impacto en el rendimiento optico. La proteccion de las senales a ser procesadas por la antena se reduce, y la ventana de salida para las senales inalambricas se puede maximizar.
Con referencia a la figura 1 que muestra la estructura general de una unidad de iluminacion, la invencion proporciona diversos disenos en los que una antena para la comunicacion inalambrica esta integrada en el componente optico 6.
La figura 2 muestra con mas detalle una posible implementacion de una luminaria con base LED 100 que comprende la optica de colimacion 12 y una luz LED l5. La optica de colimacion 12 comprende un colimador de reflexion 13, tal como un colimador de reflexion interna total. El colimador de reflexion 13 tiene una primera abertura para recibir la luz del LED. Ademas, el colimador de reflexion 13 tiene una segunda abertura, o abertura 19 para permitir que la luz de salida salga del colimador de reflexion 13. La segunda abertura 19 es tfpicamente de mayor tamano (diametro) de la primera abertura. El colimador de reflexion 13 tiene una pared exterior 21 que se extiende desde la primera abertura a la segunda abertura 19. La superficie interior de la pared exterior 21 es reflectante a fin de guiar la luz entrante de la primera abertura hacia la segunda abertura 19, formando asf un colimador de reflexion interna total.
El colimador reflexion 13 puede ser de rotacion simetrica alrededor de un eje optico A del colimador de reflexion 13 que se extiende en una direccion de un centro de la primera abertura hacia un centro de la segunda abertura 19. El colimador de reflexion 3 tiene una forma general en forma de copa con la primera abertura encontrandose en el centro de la parte inferior de la copa y la segunda abertura 19 correspondiendo a la abertura superior de la copa.
Una lente convexa 21 que tiene un diametro D esta dispuesta en la segunda abertura 19 y cubre al menos partes de la segunda abertura 19. La lente convexa 21 tiene un radio de curvatura r. La lente convexa 21 ilustrada es una lente plano-convexa. La superficie plana de la lente plano-convexa se enfrenta a la segunda abertura 19. En algunos casos, la lente convexa 21 puede ser una lente convexa conica. Ademas, otras estructuras de lentes asfericas se pueden utilizar para reemplazar la superficie esferica de la lente convexa 21.
Preferiblemente, el eje optico de la lente convexa 21 corresponde al eje optico A del colimador de reflexion 13.
La optica de colimacion 12 comprende una placa de superficie 23 que o bien define la forma de la lente o proporciona un soporte para el montaje de la lente. En cualquier caso, la placa 23 y la lente definen conjuntamente
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una capa optica. Dentro de la segunda abertura 19 la capa optica realiza una primera funcion de tratamiento del haz para procesar opticamente la salida de luz LED.
La placa de superficie 23 cubre la segunda abertura 19. La placa de superficie 23 esta hecha de un material translucido.
La figura 3 muestra una luminaria alternativa 200 que de nuevo comprende una optica de colimacion 12 y una luz LED 15. La optica de colimacion 12 de la luminaria 200 difiere de la optica de colimacion 12 de la luminaria 100 en que las lentes convexas es una lente de Fresnel 21'.
La lente Fresnel comprende una pluralidad de facetas 24 tambien conocidas como zonas de Fresnel. Las facetas 24 son secciones anulares concentricas de la lente.
La lente de Fresnel 21' se muestra como formada integralmente con la placa de superficie 23. De hecho, toda la optica de colimacion 12 puede estar formada en una sola pieza que comprende solo un tipo de material tal como plasticos.
Esta invencion se refiere a una unidad de iluminacion y una capa optica en la que la capa optica se extiende mas alla de la region de salida de luz, es decir, mas alla de la segunda ventana de salida 19. De este modo, la capa optica tiene regiones con el proposito de conformacion del haz optico, a traves del cual la salida de la fuente de luz esta destinada a ser proporcionada, y las regiones adicionales que no tienen por objeto proporcionar una salida de luz. Habra, por supuesto alguna fuga de luz que da lugar a luz que pasa a traves de estas regiones adicionales, pero no estan destinadas o disenadas para realizar una funcion de tratamiento del haz.
La figura 4 muestra un ejemplo del componente optico 6. Este ejemplo proporciona conformacion del haz a un conjunto de tres fuentes de luz. Las fuentes de luz son tfpicamente LEDs como en los ejemplos de las figuras 2 y 3, aunque la invencion no se limita a la iluminacion LED, y las fuentes de luz pueden ser otros tipos de lampara. El componente tiene tres componentes separados para la conformacion del haz 21a, 21b, 21c.
Estos componentes de conformacion del haz se muestran esquematicamente en la figura 4. Cada uno de ellos puede comprender una lente (ya sea una lente de refraccion o una lente de Fresnel), un colimador, un difusor o un reflector, por ejemplo, o incluso una combinacion de estos. Los ejemplos de las figuras 2 y 3 muestran las combinaciones de lentes y colimadores antirreflectantes, pero estas son meramente a modo de ejemplo. Ademas, las figuras 2 y 3 solo muestran los componentes opticos. La lampara tambien incluira el controlador de tarjeta/control para controlar la fuente de luz, asf como componentes de disipacion de calor.
El componente optico 6 se coloca en el (lado frontal) hacia el exterior de la lampara, en particular, la formacion de la placa de superficie 23.
La antena 30 se proporciona en o se integra en el componente optico 6, pero desplazada con respecto a los componentes de conformacion del haz 21a, 21b, 21c. Por esto se entiende que estan fuera de la trayectoria de la luz a traves de los componentes para la conformacion de haz. Una conexion electrica se proporciona para conectar la antena a la circuitena de RF y el circuito de control. En un ejemplo, parte de toda la circuitena RF tambien se proporciona en o dentro del componente optico 6, tal como se representa por la unidad 32 en la figura 4.
El componente optico puede formarse a partir de policarbonato (PC) o poli (metacrilato de metilo) (PMMA) a modo de ejemplos no limitativos. Otros plasticos se pueden utilizar tal como PET (tereftalato de polietileno), PE (polietileno), PCT (policlohexilenedimetileno tereftalato), u, opcionalmente, pueden ser de vidrio. Por materiales plasticos, la placa puede ser moldeada por inyeccion, moldeado de insercion, extruida o impresa en 3D, por ejemplo.
La figura 5 muestra un primer ejemplo de la unidad de iluminacion que comprende un conjunto de LEDs y la optica de colimacion asociada, cada una en la forma como se muestra en la figura 2. Dos arreglos de LED se muestran, tal como 13a, 15a, 19a, 21a y 13b, 15b, 19b, 21b. La antena 30 se proporciona en la superficie exterior de la lamina optica 23 en una region 34 desplazada de las partes para la conformacion de haz de la lamina optica 23.
Para hacer la conexion electrica entre la antena 30 y el controlador principal de la PCB, una via de contacto 36 se extiende a traves de la lamina 23, y un contacto de muelle 38 se conecta entre la superficie inferior de la lamina 23 y la PCB 2. Los componentes de los circuitos del controlador, asf como la circuitena del receptor de RF se proporcionan en la PCB 2, pero no se muestran para evitar abarrotar la figura.
En una disposicion alternativa, la antena se proporciona en la superficie interior de la lamina optica 23 en la region 34 desplazada de las partes para la conformacion de haz de la lamina optica. Esto evita la necesidad de contacto que se realiza a traves de la lamina.
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La figura 6 muestra un primer diseno alternativo en el que la antena 30 no se proporciona en una parte plana de la lamina, pero se proporciona en una proyeccion elevada 40. Esto puede ser una pieza moldeada o extruida de la lamina optica 23, o bien un componente formado por separado que esta unido a la lamina optica.
La antena 30 se puede proporcionar en la superficie en 3D de la proyeccion 40 para ahorrar espacio y reducir al mmimo el impacto de todo el diseno del producto. En este ejemplo, la proyeccion esta entre los colimadores. Dado que la mayor parte de la luz pasara a traves del colimador, el impacto en el rendimiento optico se reduce considerablemente.
La figura 7 muestra un segundo diseno alternativo en el que se proporcionan otros componentes de los circuitos o chips de CI 50 sobre o en la trama optica 23. Estos pueden ser algunos o todos los circuitos receptores de RF. Por ejemplo, un chip de radiofrecuencia puede ocupar una superficie de alrededor de 0,5 mm2.
La conexion de la antena a la placa de circuito se muestra como usando un contacto de muelle 38 en cada una de las figuras 5 a 7. Sin embargo, otras conexiones electro-mecanicas pueden ser utilizadas tales como contactos de clavija, cables soldados, o mediante el uso de adhesivo conductor, por ejemplo. La soldadura de baja temperatura se puede utilizar entre la antena y un cable de conexion, y entre el cable de conexion y la tarjeta de circuito impreso.
La antena puede estar formada por la superficie de impresion, ya sea sobre una superficie plana de la lamina optica 23 o en la proyeccion. La impresion de la superficie 3D puede ser implementada utilizando la impresion de reestructuracion laser (LRP), la impresion del patron 3D o la impresion de aerosol 3D. La LRP utiliza la impresion en pantalla 3D con pasta de plata para construir una pista conductora que puede entonces formar la antena. Se utiliza un laser para perfeccionar las formas de la pista. El mmimo grosor de lmea y el espaciamiento de pista pueden estar alrededor de 0,15 mm. Este metodo tambien tiene la capacidad de formar orificios pasantes conectados.
La impresion de chorro de aerosol utiliza nano-materiales para producir circuitos de caractenstica fina y componentes integrados sin necesidad de utilizar mascaras o patrones. La electronica funcional resultante puede tener anchos de lmea y caractensticas de patron que van desde decenas de micras hasta centimetros.
Alternativamente, la antena se puede proporcionar en una tarjeta de circuito impreso flexible, que puede ser envuelta alrededor de la proyeccion 40.
El rendimiento inalambrico de una antena 3D de este tipo es mejor que una antena PCB o la antena de ceramica incorporada en la placa de ceramica LED debido a la reducida proteccion de la carcasa o del disipador de calor.
Una prueba de una antena de LRP plana sobre una capa de lente como se muestra en la figura 4 para una luminaria MR16 ha mostrado una buena distancia de control inalambrico ZigBee de 15 m, que es mejor que el obtenido con las antenas de PCB anteriores. Al proporcionar una proyeccion y una antena 3D, hay una mayor flexibilidad de diseno en el tamano y la direccion, de manera que un mejor rendimiento inalambrico puede obtenerse en comparacion con una antena plana. Esto aborda el reto de proporcionar una antena de alto rendimiento dentro de una lampara de pequeno tamano como una lampara de luz puntual.
Por ejemplo, para una antena monopolo A/4 en la banda de 2,4 GHz para la comunicacion ZigBee, el tamano estandar de la antena es de aproximadamente 3,1 cm de largo. Para una antena dipolo A/2 en la banda de 900 MHz para la comunicacion RFID, el tamano estandar es de aproximadamente 16,7 cm de largo, que es demasiado tiempo en la mayona de los casos.
Por esta razon, se necesita una forma de antena en meandros con una longitud total generalmente en el rango de 3 cm a 10 cm, que es extremadamente difmil de implementar en una lampara compacta como un punto luminoso si se va a utilizar una antena plana. Al proporcionar la antena en una proyeccion curvada, la limitacion de espacio es relajada.
El diseno puede ser fabricado utilizando tecnicas de produccion en masa, y mas simple que el uso de una antena de alambre. La forma y el tamano de la antena pueden ser controlados con precision por el proceso de impresion. El metodo de fabricacion puede ser flexible con diferentes disenos de antena para diferentes aplicaciones, ya que el diseno se puede cambiar por el software de control de la impresora.
La direccion de la antena puede ser tambien optimizada para la mejor transmision y recepcion de senales, evitando la proteccion y apuntando a la fuente de senal anticipada. El tamano de la proyeccion depende de las necesidades del tamano de la antena y puede ser limitado por el proceso de fabricacion.
Algunos diferentes metodos de fabricacion posibles para la lamina 23 se han descrito anteriormente. La parte reflectora del colimador puede estar formada integralmente con la lamina 23 y por lo tanto formada por el mismo proceso. En cambio, puede ser formada como un componente separado, por ejemplo, hecho mediante moldeo por inyeccion, estampacion o cualquier otro proceso de formacion con un material reflectante. Alternativamente, puede haber una etapa de pintura reflectante en la superficie interior del reflector.
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Los ejemplos anteriores muestran todos colimadores reflectantes. La figura 8 muestra un ejemplo que solo utiliza lentes de Fresnel como el sistema optico de conformacion del haz. La figura 8 muestra tambien los circuitos de RF 50, as^ como el circuito de mando de LED 60 en la PCB principal 2. Los espaciadores 62 se proporcionan alrededor de los LEDs, y estos pueden ser reflectores. La figura 8 muestra de nuevo la antena formada en una proyeccion, y muestra una conexion de alambre soldada a la PCB.
Hay por lo tanto un numero de diferentes alternativas para el diseno de la antena, el posicionamiento de la antena, el tipo de optica de conformacion del haz y el tipo de fuente de luz. Estas opciones se pueden seleccionar de forma independiente.
La invencion se puede aplicar a una sola fuente de luz, en cuyo caso la lamina optica 23 tiene una region que se extiende mas alla del elemento optico de conformacion del haz unico a los efectos de montar la antena. En su lugar, se puede aplicar a una gran variedad de fuentes de luz, como por ejemplo tres como se muestra en el ejemplo anterior. Estas pueden ser de diferentes colores, y la optica puede proporcionar ademas mezclas de luz. Sin embargo, incluso para fuentes de luz de color identicas puede haber una matriz, tal como una matriz de LEDs. La matriz puede comprender tipicamente hasta decenas de LEDs individuales.
Los ejemplos anteriores muestran todos disenos de antena montados en la superficie. Sin embargo, la lamina optica puede ser moldeada alrededor de una antena de manera que la antena esta integrada con la lamina de optica. Esto se puede conseguir mediante moldeo por insercion de una antena formada como una capa de metal en una lente de plastico.
La antena puede seguir cualquier forma deseada para lograr la longitud y anchura deseada. A modo de ejemplo, la figura 9 muestra un diagrama de antena 90, que puede tener una anchura de alrededor de 2 mm y una longitud de 30 mm a 40 mm.
La lamina optica y los reflectores de colimacion pueden ser moldeados como un unico componente. La salida de luz desde el LED se puede reflejar en la superficie interior de los reflectores de colimacion por reflexion interna total para que la estructura completa pueda formarse a partir de un material transparente para proporcionar tanto la funcion de lente como la funcion de reflexion.
Otras variaciones a las realizaciones dadas a conocer pueden entenderse y efectuarse por aquellos expertos en la materia en la practica de la invencion reivindicada, a partir de un estudio de los dibujos, la descripcion y las reivindicaciones adjuntas. En las reivindicaciones, la palabra “comprende” no excluye otros elementos o etapas, y el artfculo indefinido “un” o “una” no excluye una pluralidad. Un unico procesador u otra unidad pueden cumplir las funciones de varios elementos citados en las reivindicaciones. El mero hecho de que ciertas medidas se citan en las reivindicaciones dependientes mutuamente diferentes no indica que una combinacion de estas medidas no se pueda utilizar como ventaja. Cualquier signo de referencia en las reivindicaciones no deben interpretarse como limitantes del alcance.

Claims (15)

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    REIVINDICACIONES
    1. Una estructura optica para procesar la salida de luz por una unidad de iluminacion, que comprende:
    una capa optica (23) que esta conformada para definir una primera estructura de tratamiento del haz (21) para procesar opticamente una salida de luz, y dicha capa optica (23) estando con al menos una region (34) desplazada de la primera estructura de procesamiento del haz; y una antena (30) formada sobre o dentro de la al menos una region.
  2. 2. Una estructura optica segun la reivindicacion 1, en la que la primera estructura de procesamiento de haz (21) comprende una lente.
  3. 3. Una estructura optica segun la reivindicacion 1, en la que la primera estructura de procesamiento de haz (21) comprende un reflector o difusor.
  4. 4. Una estructura optica segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la capa optica (23) esta formada de un material plastico.
  5. 5. Una estructura optica segun la reivindicacion 4, en la que la capa optica (23) esta formada de policarbonato o PMMA.
  6. 6. Una estructura optica segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 3, en la que la antena (30) esta impresa en la al menos una region de la capa optica.
  7. 7. Una estructura optica segun la reivindicacion 6, en la que la antena (30) esta formada por impresion de la superficie en 3D.
  8. 8. Una estructura optica segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 3, en la que la al menos una region es plana o curva.
  9. 9. Una estructura optica segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que la al menos una region comprende una proyeccion (40) sobre una base subyacente (23), en la que la proyeccion y la base se forman opcionalmente de una unica capa optica moldeada.
  10. 10. Una unidad de iluminacion, que comprende:
    una tarjeta de circuito impreso (2) que lleva los componentes del circuito;
    una disposicion de iluminacion que comprende al menos una unidad de iluminacion (15) en la tarjeta de circuito impreso (2); y
    una estructura optica (23) segun se reivindica en cualquier reivindicacion precedente proporcionada sobre la disposicion de iluminacion, en la que se proporciona una conexion electrica (38) entre la antena de la estructura optica y los componentes del circuito en la PCB (2).
  11. 11. Una unidad de iluminacion segun la reivindicacion 10, que comprende al menos un contacto de muelle soldado (38) en la PCB (2) con el que la antena se pone en contacto, en la que la unidad de iluminacion comprende una unidad de LED.
  12. 12. Una unidad de iluminacion segun la reivindicacion 10 u 11, en la que los componentes del circuito en la PCB comprenden un receptor inalambrico y/o circuitena de transmisor (50), acoplados con la antena, para recibir y/o transmitir senales de control de iluminacion inalambricas.
  13. 13. Una unidad de iluminacion segun la reivindicacion 10 u 11, en la que la estructura optica comprende ademas un receptor inalambrico y/o circuitena de transmisor (50) formados sobre o dentro de la al menos una region, para recibir y/o transmitir senales de control de iluminacion inalambricas.
  14. 14. Un metodo de fabricacion de una estructura optica para el procesamiento de la salida de luz por una unidad de iluminacion, que comprende:
    conformar una capa optica (23) para definir una primera estructura de procesamiento de haz (21) para procesar opticamente una salida de luz desde una unidad de iluminacion respectiva, y conformar la capa optica (23) para definir al menos una region (34) desplazada de la primera estructura de procesamiento del haz; y formar una antena sobre o dentro de la al menos una region.
  15. 15. Un metodo segun la reivindicacion 14, en el que:
    dicha etapa de conformacion comprende proporcionar la capa optica como un material plastico y la conformacion de la al menos una region como una parte proyectada (40) desplazada de la primera estructura de procesamiento de haz (21); y
    dicha etapa de formacion comprende la impresion de la antena sobre la superficie de la parte proyectada (40).
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10080274B2 (en) * 2016-09-09 2018-09-18 Abl Ip Holding Llc Control modules having integral antenna components for luminaires and wireless intelligent lighting systems containing the same
CN109716868B (zh) * 2016-09-19 2021-07-09 昕诺飞控股有限公司 包括用于无线通信的通信元件的照明装置
DE102017208003A1 (de) * 2017-05-11 2018-11-15 BSH Hausgeräte GmbH Beleuchtungsvorrichtung für Haushaltsgerät und Haushaltsgerät
US10996451B2 (en) 2017-10-17 2021-05-04 Lumileds Llc Nanostructured meta-materials and meta-surfaces to collimate light emissions from LEDs
CN107748465A (zh) * 2017-11-15 2018-03-02 吴华强 一种基于液晶成像原理的3d打印机及液晶背光源装置
TWM557492U (zh) * 2017-11-22 2018-03-21 麗光科技股份有限公司 燈具組件及使用此燈具組件之燈具
US10551029B2 (en) * 2018-02-06 2020-02-04 HELLA GmbH & Co. KGaA Lighting device with homogeneous light distribution
WO2019228859A1 (en) * 2018-05-31 2019-12-05 Signify Holding B.V. Stacked circuit boards within a lighting device
DE202019102911U1 (de) * 2019-05-23 2020-08-26 Zumtobel Lighting Gmbh Leuchte oder Betriebsgerät mit Kommunikationsmodul
WO2022178250A1 (en) * 2021-02-18 2022-08-25 Charles Jarboe Circadian effective luminaire
US11204153B1 (en) 2021-02-22 2021-12-21 Lumileds Llc Light-emitting device assembly with emitter array, micro- or nano-structured lens, and angular filter
US11508888B2 (en) 2021-02-22 2022-11-22 Lumileds Llc Light-emitting device assembly with emitter array, micro- or nano-structured lens, and angular filter
NL2029021B1 (en) * 2021-08-23 2023-03-03 Schreder Sa Optical plate with integrated connection
CN115832673B (zh) * 2021-09-17 2026-04-03 英飞特德国有限公司 用于近场通信的天线、驱动装置及发光二极管灯具

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001230612A (ja) * 2000-02-14 2001-08-24 Sony Corp アンテナ装置及びその組立方法並びに無線通信端末及びその組立方法
AU2002360721A1 (en) 2001-12-19 2003-07-09 Color Kinetics Incorporated Controlled lighting methods and apparatus
US20070138978A1 (en) 2003-06-23 2007-06-21 Advanced Optical Technologies, Llc Conversion of solid state source output to virtual source
JP4366276B2 (ja) 2004-09-10 2009-11-18 三菱電機株式会社 照明器具
US20070116476A1 (en) * 2005-11-18 2007-05-24 Futurewei Technologies, Inc. Method and apparatus for generating optical duo binary signals with frequency chirp
US9074736B2 (en) 2006-03-28 2015-07-07 Wireless Environment, Llc Power outage detector and transmitter
JP4611262B2 (ja) 2006-08-22 2011-01-12 市光工業株式会社 車両用灯具
CN101743573B (zh) 2007-07-17 2014-05-14 住友电气工业株式会社 灯装置、用于灯装置的天线单元、通信系统以及交通信号控制器
US8136967B2 (en) * 2008-03-02 2012-03-20 Lumenetix, Inc. LED optical lens
US8894260B2 (en) 2009-03-31 2014-11-25 Sicpa Holding Sa Annular light guide illuminator and optical scanner
EP2438647B1 (en) 2009-06-05 2013-10-16 Koninklijke Philips N.V. Lighting device with built-in rf antenna
US8575836B2 (en) 2010-06-08 2013-11-05 Cree, Inc. Lighting devices with differential light transmission regions
JP2012084343A (ja) 2010-10-08 2012-04-26 Denso Corp 灯具
RU105527U1 (ru) 2010-10-11 2011-06-10 Общество с ограниченной ответственностью "Руслед" Светодиодная лампа (варианты)
GB2484713A (en) 2010-10-21 2012-04-25 Optovate Ltd Illumination apparatus
CN202075798U (zh) 2011-01-05 2011-12-14 陈亮 手持式照明巡检设备
US20130063317A1 (en) * 2011-03-10 2013-03-14 Greenwave Reality, Pte Ltd. Antenna Integrated into Optical Element
JP5793662B2 (ja) * 2011-04-20 2015-10-14 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 照明用光源
US8571667B2 (en) * 2011-07-01 2013-10-29 Greatbatch Ltd. Active current control using the enclosure of an implanted pulse generator
JP2013041668A (ja) * 2011-08-11 2013-02-28 Panasonic Corp 照明用光源
WO2013042009A1 (en) 2011-09-22 2013-03-28 Koninklijke Philips Electronics N.V. Lighting device with rf antenna
US9222648B2 (en) 2011-11-03 2015-12-29 Cooledge Lighting, Inc. Broad-area lighting systems
TWI446830B (zh) * 2011-11-30 2014-07-21 Amtran Technology Co Ltd 發光二極體燈源
KR101896958B1 (ko) * 2011-12-19 2018-10-18 엘지이노텍 주식회사 Ｌｅｄ 조명장치
CN104136834A (zh) * 2012-01-06 2014-11-05 瑟莫尔解决方案资源有限责任公司 具有增强无线通讯的led灯
WO2013153723A1 (ja) * 2012-04-12 2013-10-17 パナソニック株式会社 電球形ランプ及び照明装置
JP5514262B2 (ja) * 2012-06-07 2014-06-04 原田工業株式会社 アンテナ給電装置
JP6225461B2 (ja) * 2012-06-12 2017-11-08 株式会社リコー 照明装置及び位置情報管理システム
JP2014035882A (ja) * 2012-08-09 2014-02-24 Koito Mfg Co Ltd ランプの光源ユニット
US9435521B2 (en) * 2014-05-21 2016-09-06 Technical Consumer Products, Inc. Antenna element for a directional lighting fixture

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Publication number Publication date
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