ITTO20080064U1 - Proiettore di luce a led - Google Patents

Description

Descrizione del brevetto per Modello di utilit? dal titolo:

?PROIETTORE DI LUCE A LED?

RIASSUNTO

Un proiettore di luce, del tipo che comprende:

- una sorgente luminosa (2) provvista di una pluralit? di diodi LED (3) (Light Emitting Diodes);

- una struttura (5) per alloggiare detta sorgente luminosa (2) avente una parte terminale tale da permettere ad un fascio di luce generato da detta sorgente luminosa (2) di fuoriuscire da detto proiettore di luce (1);

- mezzi (13) atti al controllo del funzionamento di detta sorgente luminosa (2); - mezzi (12) che provvedono all?alimentazione di detta sorgente luminosa (2); caratterizzato dal fatto che:

detta sorgente luminosa (2), detti mezzi (13) atti al controllo del funzionamento di detta sorgente luminosa (2) e detti mezzi che provvedono all?alimentazione (12) di detta sorgente luminosa (2) sono integrati in detta struttura (5).

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un proiettore di luce, del tipo che comprende una sorgente luminosa provvista di una pluralit? di diodi LED (Light Emitting Diodes), una struttura avente una parte terminale aperta e disposta in modo tale da permettere al fascio di luce generato da detta sorgente luminosa di fuoriuscire da detto proiettore di luce, mezzi atti al controllo del funzionamento di detta sorgente luminosa, mezzi in grado di fornire l?alimentazione di detta sorgente luminosa.

Allo stato dell?arte sono conosciuti vari proiettori di luce, del tipo che comprendono una sorgente luminosa provvista di una pluralit? di diodi LED (Light Emitting Diodes), aventi un circuito elettronico di controllo del funzionamento della sorgente luminosa sistemato in posizione remota rispetto al proiettore di luce.

Tale soluzione nasce dal timore che il calore prodotto dalla sorgente luminosa possa causare malfunzionamenti nel circuito elettronico di controllo. Pertanto il problema che pi? frequentemente ne deriva, come conseguenza di tale posizionamento di detti circuiti elettronici in posizione remota, ? dato dal fatto che si rende necessario un sistema di collegamento costituito da un complesso di cavi che, insieme con la linea elettrica, rendono pi? complessa e quindi costosa la fabbricazione del sistema costituito dal proiettore di luce e dai relativi mezzi di controllo del funzionamento del medesimo.

Infatti con tale realizzazione, da un lato sono necessari dei cavi che permettano il trasporto della corrente elettrica necessaria per far funzionare le apparecchiature, da un altro lato sono altres? necessari altri ed ulteriori cavi che permettano lo scambio delle informazioni, necessarie per permettere ai circuiti elettronici di controllare il funzionamento del proiettore di luce e, dunque, per poter gestire le differenti funzioni del medesimo.

Questa molteplicit? di cavi spesso ? sottoposta all?azione dei fattori atmosferici che potrebbe causarne un deterioramento (in particolare pensando che non si tratta in genere di cavi di grossa sezione per quel che riguarda la guaina di isolamento) creando, di conseguenza, dei disturbi allo scambio di informazioni tra il proiettore di luce e il sistema di controllo.

In aggiunta la presenza di cavi esterni di collegamento, tra la sorgente di luce e il circuito che ne controlla il funzionamento, pu? produrre o la necessit? di usare cavi schermati di costo elevato e di poca flessibilit? quando vengono posati o, nel caso di cavi non schermati, il pericolo che questi fungano da elementi captatori di disturbi esterni, che vanno ad interferire con l?affidabilit? del sistema di controllo del funzionamento dei proiettori.

Inoltre, in molti casi, l?esistenza di cavi esterni (oltre a quelli di alimentazione) complicherebbe l?installazione nel caso in cui si debba materialmente portare dei cavi in luoghi difficilmente accessibili (in quanto i cavi possono essere posizionati in postazioni raggiungibili con grande pericolo per il personale tecnico come, ad esempio, su edifici alti e/o in cattive condizioni di manutenzione); inoltre produrrebbe un risultato per nulla apprezzabile dal punto di vista estetico (si pensi, in particolare, all?illuminazione d?interni).

Secondo l?arte nota sono conosciuti vari tipi di sistemi di illuminazione che utilizzano diodi LED con sorgenti di luce di diversa colorazione. In particolare, secondo una tecnica comune, i tre colori primari pi? comunemente utilizzati, ad esempio Rosso, Blu e Verde, possono essere tra loro combinati per ottenere una pluralit? di colori in base alla loro mescolazione. Ad esempio, il documento US 6,459,919 descrive metodi e sistemi per illuminare un materiale utilizzando un sistema LED ed un sistema di posizionamento per allocare il sistema LED nello spazio in relazione al materiale illuminato, detti metodi e sistemi essendo inoltre atti ad essere utilizzati in applicazioni mediche e per interventi diagnostici o terapeutici.

Tali sistemi presentano per? notevoli svantaggi, in quanto le correzioni di colore che questi permettono non sono continue e non permettono di ottenere delle piccole modificazioni nelle suddette correzioni.

Un ulteriore problema che si pu? presentare pi? frequentemente nell?utilizzo dei suddetti sistemi per l?illuminazione che utilizzano diodi LED, soprattutto quando si tratta di apparecchiature aventi un alto numero di diodi luminosi, ? quello del surriscaldamento dei componenti interni ai sistemi di illuminazione. Tale problematica rende praticamente impossibile l?integrazione di componenti elettronici, in quanto necessitano di un adeguato raffreddamento, all?interno della struttura dei proiettori di luce.

In tale ambito, scopo principale della presente invenzione ? quello di indicare un proiettore di luce che incorpori le parti elettroniche del proiettore all?interno della sua struttura.

Un ulteriore scopo della presente invenzione ? quello di indicare un proiettore di luce che possa disporre correttamente delle informazioni necessarie al suo funzionamento ed all?azionamento delle sue varie funzioni.

Un ulteriore scopo della presente invenzione ? quello di indicare un proiettore di luce avente la possibilit? di ottenere un fascio di luce con diverse contemporanee colorazioni, continuamente mutabili.

Un ulteriore scopo poi della presente invenzione ? quello di indicare un proiettore di luce costruito con materiali tali da evitare il surriscaldamento dei componenti interni di dette apparecchiature per l?illuminazione.

Per raggiungere tali scopi, forma oggetto della presente invenzione un proiettore di luce incorporante le caratteristiche delle rivendicazioni allegate che fanno parte integrante della presente descrizione.

Ulteriori scopi, caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno chiari dalla descrizione particolareggiata che segue e dai disegni annessi, forniti a puro titolo di esempio non limitativo, in cui:

- la Fig.1 rappresenta una visione schematica di un proiettore di luce che incorpora le caratteristiche della presente invenzione;

- la Fig. 2 rappresenta una vista laterale delle parti interne di un proiettore di luce che incorpora le caratteristiche della presente invenzione;

- la Fig. 3 rappresenta una vista in pianta di una piastra per i circuiti elettronici di un proiettore di luce che incorpora le caratteristiche della presente invenzione.

Passando ora alla descrizione dei disegni, la Fig. 1 rappresenta un proiettore di luce (1); esso comprende una struttura (5), una sorgente di luce (2), che consiste di una pluralit? di diodi LED (3).

La luce prodotta da detta pluralit? di diodi LED (3) crea un fascio di luce, a sezione costante o divergente, che fuoriesce dal proiettore di luce (1) tramite una parte terminale aperta (6) dalla struttura (5) di detto proiettore di luce (1). La forma della sezione del fascio di luce dipende dalla geometria della disposizione dei diodi LED (3), dalla forma del riflettore che circonda il diodo LED (3) e dal tipo di lente che viene posizionata in corrispondenza di detta parte terminale aperta (6) dalla struttura (5) di detto proiettore di luce (1).

In una versione preferita della presente invenzione, il riflettore che circonda ognuno dei diodi LED (3) ? costituito da un collimatore, non mostrato nelle figure, che provvede a concentrare la luce emessa da ogni singolo diodo LED (3) in modo tale da ottenere un fascio di luce sostanzialmente parallelo; la forma della sezione di detto fascio di luce sostanzialmente parallelo pu? poi essere modificata con l?utilizzo di vari tipi di lenti posizionate in corrispondenza della parte terminale aperta (6), ad esempio lenti piane, convesse, del tipo noto come ?frost?, etc., in modo tale da adattare il fascio di luce ad ogni tipo di utilizzo del proiettore di luce (1) stesso.

In accordo con la presente invenzione, detta pluralit? di diodi LED (3) ? composta preferibilmente da diodi LED (3) di colore Rosso, Blu e Verde, in modo tale da ottenere, con l?aggiunta di diodi LED (3) aventi una differente colorazione di base, preferibilmente Ambra, tutte le varie tonalit? di colori. Grazie a questa caratteristica della presente invenzione, tali colorazioni di base dei diodi LED (3) possono combinarsi in vario modo e generare l?intera gamma di colorazioni percepibili dall?occhio umano, con la possibilit?, data dai diodi LED (3) di colore Ambra, di variare ulteriormente (nel senso di correggere) detta gamma di colorazioni emessa dal proiettore di luce (1) oggetto della presente invenzione.

Un?ulteriore possibilit? data dalla combinazione dei tre suddetti colori primari, con l?aggiunta di detti diodi LED (3) di colore Ambra, ? quella di avere una o pi? correzioni di cambio della temperatura di colore, che permette cio? di abbattere determinate gradazioni di temperatura di colore, prima che il fascio di luce risultante fuoriesca da detta parte terminale aperta (6) dalla struttura (5) di detto proiettore di luce (1).

In questo modo si possono ottenere dei fasci di luce, con diversa temperatura di colore adatte a differenti condizioni d?impiego, come ad esempio illuminazioni di esterni, illuminazione di interni e cos? via.

In accordo con la presente invenzione, il proiettore di luce (1) comprende almeno una superficie (4), che permette l?esatto posizionamento di detta pluralit? di diodi LED (3) ed il collegamento sia elettrico (di alimentazione) sia elettronico (per il comando) di ogni singolo diodo LED (3).

Come si pu? vedere pi? dettagliatamente nella figura 2, che rappresenta una vista laterale del proiettore di luce (1), la parte inferiore della superficie (4) ? costituita da un dissipatore di calore (7), realizzato in modo tale da presentare una schiera di lamelle (8). Ulteriori schiere di lamelle (8), non visibili in figura 2, sono disposte concentricamente e spaziate radialmente tra di loro onde permettere il passaggio dell?aria; dette schiere di lamelle (8) sono in contatto termico con la pluralit? di diodi LED (3) e permettono che il calore prodotto da detta pluralit? di diodi LED (3) possa essere dissipato verso l?esterno, attraverso la loro superficie, evitando che il calore possa incrementare la temperatura all?interno della struttura (5) a valori tali da arrecare danni alle parti interne del proiettore di luce (1).

Una pluralit? di distanziali (9) collegano al dissipatore (7) una piastra (10); tale piastra (10), essendo posizionata ad una certa distanza dal dissipatore (7), permette un libero deflusso dell?aria tra se stessa ed il dissipatore (7), in modo tale da permettere il raffreddamento delle apparecchiature posizionate all?interno del corpo del proiettore di luce (1).

Come si pu? notare dalla figura 3, che rappresenta la vista dal basso della piastra (10), tutti i componenti elettronici necessari per un adeguato funzionamento del proiettore di luce (1) sono posizionati su detta piastra (10) e sono inseriti dal lato opposto rispetto al quale si trovano i diodi LED (3); in questo modo permettendo alla piastra (10) che porta una scheda elettronica (11) da fungere come uno scudo termico al calore generato dalla pluralit? di diodi LED (3).

Dunque, si pu? notare come grazie agli accorgimenti sopradescritti sia possibile integrare i circuiti elettronici di controllo all?interno della struttura (5) del proiettore di luce (1).

In particolare sulla superficie inferiore di detta piastra (10) ? posizionata la scheda elettronica (11) che comprende una pluralit? di alimentatori (12), e un microprocessore (13) che controlla la corrente fornita da detta pluralit? di alimentatori (12) ai singoli diodi LED (3).

In una versione preferita della presente invenzione, ognuno degli alimentatori (12) alimenta una pluralit? di diodi LED (3) del medesimo colore.

Sulla piastra (10) sono poi contenuti altri componenti di tipo tradizionale, quali condensatori, resistori e bobine.

In una realizzazione ulteriormente preferita, detti alimentatori (12) sono del tipo switching e lavorano ?a freddo?, cio? dissipano poca corrente di regolazione; questo permette di ottimizzare i consumi della rete, in quanto nessuno dei componenti della scheda (11) ha perdite rilevanti al fine del funzionamento. Gli alimentatori di tipo switching (12) comandano in corrente i diodi LED (3), in modo tale da regolare la luminosit? attraverso la modulazione della corrente d?uscita di detti alimentatori.

E? inoltre possibile prevedere un picco di corrente di ampiezza pari a circa il 30% del valore della capacit? di corrente dell?alimentatore switching (12), per un duty cycle del 30%, in modo tale da migliorare la luminosit? dei diodi LED (3).

Il microprocessore (13), che pu? essere del tipo noto come Flash, controlla la corrente generata dagli alimentatori (12), in modo tale da variare le caratteristiche del fascio luminoso prodotto dai diodi LED (3); ad esempio in termini di controllo dell?intensit?, della colorazione e della temperatura di colore del fascio di luce prodotto e permette il controllo di funzioni che creano effetti speciali noti come Strobo, Sincro e Delay.

Nella realizzazione preferita il microprocessore (13) utilizza la tecnica PWM (Pulse-Width Modulation) per il controllo della corrente d?uscita degli alimentatori (12). Detto microprocessore (13), inoltre ? in grado di ricevere segnali, ed esempio tramite protocolli di comunicazione del tipo DMX (Digital Multiplex protocol) o DALI (Digital Addressable Lighting Interface).

Un?ulteriore caratteristica di detto microprocessore (13), consiste nella possibilit? di una sua programmazione locale o in fabbrica, tale per cui il microprocessore (13) contenuto all?interno del proiettore di luce (1), ? in grado far eseguire determinati ?shows? al proiettore di luce (1) e di gestire una pluralit? di proiettori di luce ed esso collegati. Il microprocessore (13) contenuto all?interno del proiettore di luce (1), potrebbe anche fungere da ?master? nel controllo di uno o pi? proiettori di luce ?slave?, dotati di microprocessore per lo scambio di informazioni. La comunicazione tra i vari microprocessori potr? avvenire secondo una qualsiasi modalit? conosciuta allo stato dell?arte, ad esempio con sistemi wireless o mediante cablaggio in rame o fibra ottica etc.

In tale situazione, ogni proiettore di luce ?slave? ? posto dunque nella condizione di utilizzare le informazioni ricevute dal proiettore di luce ?master?, e attivare di conseguenza le proprie funzioni (ad esempio l?accensione e la regolazione dell?intensit? della luce fornita dai diodi LED (3), il controllo dell?intensit? e della colorazione del fascio di luce, il controllo e la modifica della temperatura di colore del fascio di luce, l?esecuzione da parte del proiettore di luce (1) di uno show determinato, ecc.).

Dalla descrizione effettuata risultano chiari i vantaggi della presente invenzione.

In particolare, l?integrazione dei componenti elettronici, tra cui il microprocessore (13) e gli alimentatori (12), all?interno della struttura 5 del proiettore di luce (1), consente di realizzare combinazioni sincronizzate di proiettori di luce, senza bisogno di una centralina di controllo remoto che comandi i singoli proiettori di luce. L?eliminazione di detta centralina remota di controllo, ridurrebbe drasticamente i cablaggi necessari alla connessione di tutti i proiettori di luce, con conseguente riduzione dei costi, dei tempi di realizzazione del sistema, e dei possibili disturbi.

Altro vantaggio della presente invenzione consiste nel fatto che dal proiettore di luce possono essere generati fasci di luce con diverse tonalit? di colore, grazie alla differenziazione del colore ed all?indipendenza di accensione dei diversi diodi LED (3) che compongono la sorgente luminosa.

Inoltre l?uso contemporaneo di diodi LED avente una colorazione di base differente da quella dei diodi LED dei tre colori primari (Rosso, Blu e Verde), ad esempio di colore Ambra, da un lato rende pi? semplice la taratura del colore finale desiderato, dall?altro rende possibile ottenere fasci di luce con temperatura di colore diversa da quella generata da sopracitati diodi LED dei tre colori primari, rendendo il proiettore adatto ad una quantit? diversa di usi. Un altro vantaggio della presente invenzione consiste nel fatto che, grazie ad un corretto posizionamento e schermatura delle componenti interne a detto proiettore di luce, il calore prodotto dalla sorgente luminosa viene adeguatamente dissipato, eliminando cos? i problemi di surriscaldamento dei componenti elettronici, pure alloggiati all?interno della medesima struttura. E? facilmente comprensibile che la presente invenzione non ? limitata al proiettore di luce precedentemente descritto nelle sue varie componenti, ma ? passibile di varie modificazioni, perfezionamenti, sostituzioni di parti ed elementi equivalenti, senza per questo allontanarsi dall?idea dell?invenzione, cos? come ? meglio precisato nelle rivendicazioni seguenti.

Fra le tante modificazioni possibili si cita quella di dotare il proiettore di un?apparecchiatura automatica di determinazione della temperatura di colore generata dal medesimo. In tal caso si potrebbe dotare il proiettore di un sistema di controllo della temperatura di colore ad anello chiuso, in cui un sensore di temperatura di colore determina la temperatura del fascio di luce uscente dal proiettore e la confronta con il valore prestabilito; se il risultato diverge, agisce su un sistema elettronico che permette l?abbattimento o l?incremento di detta temperatura di colore tale da produrre un fascio di luce con la temperatura di colore desiderata.

Claims (17)

1. RIVENDICAZIONI 1. Proiettore di luce, del tipo che comprende: - una sorgente luminosa (2) provvista di una pluralit? di diodi LED (3) (Light Emitting Diodes) di colorazione primaria di tipo diverso; - una struttura (5) per alloggiare detta sorgente luminosa (2) avente una parte terminale tale da permettere al fascio di luce generato da detta sorgente luminosa (2) di fuoriuscire da detto proiettore di luce (1); - mezzi (13) atti al controllo del funzionamento di detta sorgente luminosa (2); - mezzi (12) che provvedono all?alimentazione di detta sorgente luminosa (2); detta sorgente luminosa (2), detti mezzi (13) atti al controllo del funzionamento di detta sorgente luminosa (2) e detti mezzi che provvedono all?alimentazione (12) di detta sorgente luminosa (2) essendo integrati in detta struttura (5); caratterizzato dal fatto che detti mezzi (13) atti al controllo del funzionamento di detta sorgente luminosa (2) comprendono un microprocessore di tipo Flash (13) e dal fatto che detti mezzi di alimentazione (12) di detta sorgente luminosa (2) comprendono almeno un alimentatore diverso per ciascun tipo di colorazione primaria dei diodi LED (3).
2. 2. Proiettore di luce (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto microprocessore (13) controlla la corrente, generata da detti mezzi che provvedono all?alimentazione (12), in modo tale da variare le caratteristiche del fascio luminoso prodotto dai diodi LED (3).
3. 3. Proiettore di luce (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto microprocessore (13) utilizza una tecnica PWM (Pulse-Width Modulation) per il controllo della corrente d?uscita dei detti mezzi alimentatori (12) verso la detta pluralit? di diodi LED (3).
4. 4. Proiettore di luce (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto microprocessore (13) ? in grado di ricevere e/o trasmettere segnali del tipo DMX o DALI.
5. 5. Proiettore di luce (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto microprocessore (13) ? in grado di gestire una pluralit? di proiettori di luce.
6. 6. Proiettore di luce (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto microprocessore (13) ? programmabile localmente o in fabbrica.
7. 7. Proiettore di luce (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto microprocessore (13) permette il controllo di funzioni che creano effetti speciali, in particolare effetti del tipo Strobo, Sincro e Delay.
8. 8. Proiettore di luce (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti alimentatori (12) sono del tipo switching.
9. 9. Proiettore di luce (1) secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che detti alimentatori (12) del tipo switching forniscono una corrente ai diodi LED (3) di valore variabile, sotto il controllo di detto microprocessore (13).
10. 10. Proiettore di luce, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta pluralit? di diodi LED (3) ? composta di diodi LED (3) di colore Rosso, Verde e Blu a cui vengono aggiunti diodi LED (3) di differente colorazione di base.
11. 11. Proiettore di luce (1) secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che detti diodi LED (3) di differente colorazione di base sono diodi LED (3) di colore Ambra.
12. 12. Proiettore di luce, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che sono previsti mezzi (7, 8) atti a dissipare il calore prodotto da detta pluralit? di diodi LED (3).
13. 13. Proiettore di luce (1) secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che detti mezzi (7, 8) atti a dissipare il calore prodotto da detta pluralit? di diodi LED (3) comprendono un dissipatore (7).
14. 14. Proiettore di luce (1) secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che detti mezzi (7, 8) atti a dissipare il calore prodotto da detta pluralit? di diodi LED (3) comprendono una schiera di lamelle (8).
15. 15. Proiettore di luce (1) secondo la rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che detti mezzi (7, 8) atti a dissipare il calore prodotto da detta pluralit? di diodi LED (3) comprendono una pluralit? di detta schiera di lamelle (8) disposte concentricamente e spaziate radialmente tra di loro.
16. 16. Proiettore di luce (1) secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto detti che mezzi (13) atti al controllo del funzionamento di detta sorgente luminosa (2) e detti mezzi (12) che provvedono all?alimentazione di detta sorgente luminosa (2) sono montati in modo da essere schermati tramite il supporto che li regge rispetto al calore prodotto da detta pluralit? di diodi LED (3).
17. 17. Proiettore di luce secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto proiettore (1) ? dotato di un sistema di controllo automatico ad anello chiuso di determinazione della temperatura di calore del fascio di luce, in particolare includente un sensore della temperatura di colore del fascio di luce generato.