MATRIZ DE LED MEJORADA.

Un aparato de LED que posee una matriz de LED (10), en el que la matriz comprende una pluralidad de LED (12) y uno o más sensores ópticos (16),

dichos uno o más sensores ópticos (16, 18) están situados junto a uno o más de dichos LED (12) para formar uno o más pares LED-sensor óptico (20), en los que cada par comprende un LED y un sensor óptico, que está situado junto al LED con el que está asociado;

el sensor óptico (16, 18) de cada par LED-sensor óptico (20) está dispuesto para medir la salida de luz del LED con el que está asociado;

el aparato LED comprende un armazón que está adaptado para cubrir parcialmente dicha matriz de LED (12) y sensores ópticos (16) de tal manera que uno o más de dichos pares LED-sensor óptico (20) estén protegidos por dicho armazón, al menos parcialmente, de la luz procedente de cualquier fuente distinta al LED de dicho par LED-sensor óptico; y

se caracteriza porque la pluralidad de LED están montados en el mismo lado de uno o más sustratos, de manera que los LED de los pares LED-sensor óptico transmitan la luz sustancialmente en la misma dirección que el resto de los LED de la matriz de LED y la protección parcial proporcionada por el armazón es tal que algunos o todos los LED (12) que forman parte de un par LED-sensor óptico (20) estén dispuestos para proporcionar parte de la potencia de salida de la matriz de LED

Matriz de LED mejorada.

La presente invención se refiere a matrices de diodos electroluminiscentes (LED), e incluye, entre otros aspectos, configuraciones para monitorizar y controlar la potencia de salida de los LED que forman una matriz de LED.

Generalmente, como es bien sabido en la técnica, la intensidad de la salida de un LED varía al variar la temperatura del LED. Por lo general, con una fuente de corriente constante, la intensidad de la salida de un LED disminuye al aumentar la temperatura. La intensidad de salida también suele experimentar otro cambio (normalmente, una reducción) a medida que un LED se va degradando por el uso, con una corriente de excitación constante.

En algunas aplicaciones, la intensidad de la luz emitida por un LED no constituye un factor fundamental y se puede confiar en que la potencia de salida esperada sea la que indica el fabricante. Sin embargo, en muchas aplicaciones, es importante conocer la potencia de salida que proporciona un LED concreto en cualquier momento dado. Se puede citar el fraguado de materiales compuestos en tratamientos dentales como ejemplo de una aplicación en la que la potencia de salida de una matriz de LED probablemente constituya un factor importante.

En la figura 1 se muestra un sistema de monitorización, que se indica generalmente mediante el número de referencia 2, para monitorizar la salida de un LED. El sistema de monitorización 2 comprende un LED 4, un sensor de fotodiodo 6 alejado del LED, y un circuito de control 8. En el uso del sistema de monitorización 2, la salida del LED 4 se mide mediante el sensor de fotodiodo 6 y los datos relativos a dicha salida se envían al circuito de control 8. En una aplicación ejemplar del sistema de monitorización 2, la entrada del LED 4 se puede controlar mediante la unidad de control 8 con el fin de obtener la salida deseada, detectada por el sensor fotodiodo 6.

El sistema de monitorización 2 cuenta con la ventaja de su sencillez, pero posee varios inconvenientes. Por ejemplo, el sistema de monitorización 2 no resulta adecuado para ciertas aplicaciones en las que es importante que el dispositivo LED sea compacto, por ejemplo cuando se usan LED para fraguar materiales compuestos empleados en procedimientos dentales o en tratamientos de la piel en los que la matriz de LED se sitúa muy cerca de la zona de tratamiento. Además, el sensor de fotodiodo remoto registrará la luz externa, como por ejemplo la luz ambiental y la luz emitida por otros LED de la matriz (si los hubiera), lo cual reduce la precisión de la medición.

Además, los fotodetectores son generalmente sensibles a muchas longitudes de onda de la luz. La monitorización remota de una matriz de LED que contenga más de una longitud de onda de emisión procedente de diferentes chips LED emisores pertenecientes a la matriz de LED puede producir una confusión entre las mediciones de salida de la luz procedente de cada tipo de chip LED. Por ejemplo, un fotodetector concreto puede estar destinado a detectar la salida de luz procedente de un primer LED que emite luz en una primera longitud de onda, pero también es posible que detecte la salida de luz de un segundo LED que emita luz en una segunda longitud de onda que no esté destinado a detectar.

En la patente de EE.UU. n.º 5.684.523, se describe un cabezal de impresión de línea óptica y un chip LED usado para la misma. El chip LED comprende varios LED dispuestos para emitir luz en una primera dirección, y un LED dispuesto para emitir luz en una dirección perpendicular a la primera dirección y que incide sobre un fotodiodo dispuesto para tomar medidas de la luz. Un elemento de cubierta protege los chips LED que forman el cabezal de impresión de línea óptica. La luz emitida en una primera dirección pasa a través de una matriz de lentes y la luz emitida en la segunda dirección está dispuesta de forma que no afecte a la luz emitida en la primera dirección.

Las matrices de LED tienen muchas aplicaciones, entre ellas se incluye el fraguado de materiales compuestos o resinas, tal como se usa, por ejemplo, en algunos procedimientos dentales, la activación del efecto blanqueador de geles usados en tratamientos dentales, aplicaciones antibacterianas mediante el uso de luz UV, y la obtención de imágenes para detectar la caries dental. Aunque en la técnica se conoce el uso de matrices de LED para al menos algunas de estas aplicaciones, existen varios problemas relacionados con los dispositivos conocidos.

Las matrices de LED también hacen que sean posibles varias aplicaciones nuevas, como, por ejemplo, fuentes lumínicas para diversas aplicaciones en iluminación tales como la iluminación de espectáculos, iluminación arquitectónica, iluminación médica o dental en las que la mezcla precisa de longitudes de onda (o colores) y la intensidad de estas longitudes de onda constituye un factor importante y en las que conviene adoptar soluciones integradas compactas y de bajo coste. En dichas aplicaciones, a menudo es importante disponer de una fuente lumínica con múltiples longitudes de onda (colores), bien controlada y compacta. También puede ser importante que exista la posibilidad de atenuar la luz y cambiar la intensidad relativa de las diferentes longitudes de onda según se desee. Para realizar dichas tareas de forma eficaz, es necesaria una realimentación óptica eficaz. Cabe señalar que, cuando se mezclan luces con diferentes longitudes de onda para proporcionar una salida de color deseada, unas pequeñas variaciones en la intensidad de una fuente lumínica de un único color pueden tener un efecto considerable en la representación global del color de la fuente de colores mezclados.

En los ejemplos de aplicaciones mencionados anteriormente, a menudo es necesario usar múltiples LED para conseguir la intensidad de luz que se precisa. Una solución consiste en usar grandes LED combinados; sin embargo esto hace que los dispositivos resulten difíciles de usar en muchas aplicaciones, por ejemplo en aplicaciones dentales en las que los dispositivos se tienen que usar en la boca de un paciente. Otra solución consiste en usar dispositivos más pequeños y de menor potencia, pero con esto, los tiempos de aplicación tienden a ser más largos. Puede que no esto resulte deseable: por ejemplo, un aumento en los tiempos de tratamiento cuando fraguan materiales compuestos en la boca de un paciente dental no resultaría deseable. Además, en algunas aplicaciones, es posible que el efecto deseado no se inicie a menos que se alcance cierto umbral de potencia, incluso con tiempos de exposición muy largos.

Se sabe que, para obtener niveles elevados de densidad de potencia de los LED, se proporciona un gran número de LED en un área pequeña. Por lo general, los LED convierten en luz aproximadamente del 5 al 20% de la energía eléctrica que reciben. Por tanto, por lo general, aproximadamente del 80 al 95% de la energía eléctrica recibida por un LED se disipa en forma de calor. Evidentemente, el uso de un gran número de LED en un área pequeña hace que se generen grandes cantidades de calor, lo cual debe gestionarse de alguna manera. Los sistemas de gestión de calor usados en tales sistemas dan lugar generalmente a un aumento considerable en el tamaño total de tales dispositivos.

Otro problema relativo al uso de matrices de LED en aplicaciones dentales y otras, como aplicaciones médicas o industriales, consiste en cumplir con la normativa aplicable en lo que respecta a los niveles de potencia permitidos. Una solución consiste en calibrar una matriz de LED antes de su uso; sin embargo, dicho sistema no permite cambios en la potencia de salida de dicho dispositivo que se detectará mientras el dispositivo esté en funcionamiento. Por tanto, no hay modo de comprobar si, en la práctica, la salida del LED aumenta o no hasta un nivel que supere un límite de seguridad. Una solución a este problema consiste en retirar el dispositivo del servicio de vez en cuando para recalibrar el dispositivo; sin embargo, esto no sería aceptable en aplicaciones en las que la retirada de servicio del dispositivo resultase perjudicial para el desempeño adecuado de la aplicación. Otra solución consiste en accionar el dispositivo a un nivel de potencia lo suficientemente por debajo del permitido por la normativa o principios de seguridad aplicables para garantizar que la potencia de salida no aumente, en la práctica, hasta niveles que resulten inseguros y/o ilegales. Evidentemente, tal disposición podría reducir la eficacia de la matriz de LED.

El dispositivo y procedimiento de la presente invención pretende abordar al menos algunos de los problemas relacionados con los sistemas de...

1. Un aparato de LED que posee una matriz de LED (10), en el que la matriz comprende una pluralidad de LED (12) y uno o más sensores ópticos (16),

dichos uno o más sensores ópticos (16, 18) están situados junto a uno o más de dichos LED (12) para formar uno o más pares LED-sensor óptico (20), en los que cada par comprende un LED y un sensor óptico, que está situado junto al LED con el que está asociado;

el sensor óptico (16, 18) de cada par LED-sensor óptico (20) está dispuesto para medir la salida de luz del LED con el que está asociado;

el aparato LED comprende un armazón que está adaptado para cubrir parcialmente dicha matriz de LED (12) y sensores ópticos (16) de tal manera que uno o más de dichos pares LED-sensor óptico (20) estén protegidos por dicho armazón, al menos parcialmente, de la luz procedente de cualquier fuente distinta al LED de dicho par LED-sensor óptico; y

se caracteriza porque la pluralidad de LED están montados en el mismo lado de uno o más sustratos, de manera que los LED de los pares LED-sensor óptico transmitan la luz sustancialmente en la misma dirección que el resto de los LED de la matriz de LED y la protección parcial proporcionada por el armazón es tal que algunos o todos los LED (12) que forman parte de un par LED-sensor óptico (20) estén dispuestos para proporcionar parte de la potencia de salida de la matriz de LED.

2. Un aparato de LED según la reivindicación 1, que además comprende uno o más filtros (17), en el que cada uno de dichos uno o más filtros (17) está asociado con uno de dichos pares LED-sensor óptico (20) y cada filtro (17) esta dispuesto para atenuar la luz que tenga una salida de una longitud de onda diferente a la del LED del par LED-sensor óptico (20) correspondiente con el que está asociado.

3. Un aparato de LED según la reivindicación 2, en el que el filtro o cada uno de los filtros (17) está integrado en la superficie del sensor óptico (16, 18) con el que está asociado.

4. Un aparato de LED según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que además comprende una o más pantallas (22, 23) para proporcionar una protección.

5. Un aparato de LED según la reivindicación 4, en el que una o más de dichas pantallas (22, 23) es una pantalla parcial.

6. Un aparato de LED según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que al menos uno de los pares LED-sensor óptico (20) se proporciona en una posición rebajada con respecto al resto de dicha matriz de LED.

7. Un aparato de LED según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicha pluralidad de LED están montados en el mismo lado de uno o más sustratos.

8. Un aparato de LED según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el aparato comprende además un circuito de control para controlar una potencia de salida de al menos algunos de dichos LED en función de la salida de al menos uno de dichos sensores ópticos.

9. Un aparato de LED según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dichos LED incluyen uno o más grupos de LED.

10. Un aparato de LED según la reivindicación 9, en el que cada grupo incluye al menos un LED que forma parte de un par LED-sensor óptico.

11. Un aparato de LED según la reivindicación 9 o la reivindicación 10, en el que todos los LED de un mismo grupo son sustancialmente idénticos.

12. Un aparato de LED según una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, en el que se mide la salida de todos los LED de un grupo, a excepción de unos pocos, y la entrada de cada LED del grupo se controla en función de dichas medidas.

13. Un aparato de LED según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que uno o más de dichos sensores ópticos (16, 18) están asociados con uno o más integradores para que sea posible determinar la salida de energía de uno o más de dichos LED a lo largo del tiempo.

14. Un aparato de LED según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que los diferentes LED de la matriz de LED emiten luz con diferentes longitudes de onda.

15. Un dispositivo emisor de luz (30) que comprende un aparato de LED de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14.

16. Un dispositivo (30) según la reivindicación 15, en el que dicho aparato de LED se proporciona en el extremo de un dedo flexible (34).

17. Un dispositivo (30) según la reivindicación 15 o la reivindicación 16, en el que la luz procedente de dicho aparato de LED se conduce a través de una guía de luz.

18. Un dispositivo (30) según una cualquiera de las reivindicaciones 15 a 17, que además comprende un mecanismo de refrigeración (36) para refrigerar los LED de dicho aparato.