Ensamblado de luz.

Ensamblado de luz (440) para dirigir la luz hacia un haz que cumple o supera una especificación de rendimientode iluminación predeterminada,

comprendiendo el sistema de iluminación (440): uno o más diodos emisores de luz(LEDs) (444), teniendo cada uno un eje de salida óptica; un reflector (442) comprendiendo una sección curvaparabólica (484) que comprende una pluralidad de segmentos de curva parabólica (461, 462, 463, 464, 485 , 486,487, 488, 489), al menos uno de los segmentos teniendo un eje principal diferente en comparación con otros de lossegmentos y un punto focal común con el fin de redirigir la luz a partir de cada uno de los LEDs en el haz (410); yporciones finales del reflector (458, 459) que flanquean la sección de curva parabólica (460) y que cooperan con lasección de curva parabólica para redirigir la luz de los LEDs hacia el haz (410).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2004/033564.

Solicitante: FEDERAL SIGNAL CORPORATION.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 1415 W. 22ND STREET, REGENCY TOWERS, SUITE 1100 OAK BROOK, IL 60523-2004 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: CZAJKOWSKI,ROBERT A.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F21V7/09 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F21 ILUMINACION.F21V DETALLES O CARACTERISTICAS DE FUNCIONAMIENTO DE LOS DISPOSITIVOS 0 SISTEMAS DE ILUMINACION; COMBINACIONES ESTRUCTURALES DE DISPOSITIVOS DE ILUMINACION CON OTROS OBJETOS, NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR.F21V 7/00 Reflectores para fuentes de luz (caracterizadas por las disposiciones para la refrigeración F21V 29/505). › con una combinación de diferentes curvaturas.
  • F21Y101/02 F21 […] › F21Y SISTEMA DE INDEXACION ASOCIADO A LAS SUBCLASES F21L, F21S Y F21V, RELATIVO A LA FORMA DE LAS FUENTES DE LUZ.F21Y 101/00 Fuentes de luz puntuales. › Miniaturas, p.ej. diodos fotoemisores (LED).
  • H01L33/00 SECCION H — ELECTRICIDAD.H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS.H01L DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS DE ESTADO SOLIDO NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR (utilización de dispositivos semiconductores para medida G01; resistencias en general H01C; imanes, inductancias, transformadores H01F; condensadores en general H01G; dispositivos electrolíticos H01G 9/00; pilas, acumuladores H01M; guías de ondas, resonadores o líneas del tipo guía de ondas H01P; conectadores de líneas, colectores de corriente H01R; dispositivos de emisión estimulada H01S; resonadores electromecánicos H03H; altavoces, micrófonos, cabezas de lectura para gramófonos o transductores acústicos electromecánicos análogos H04R; fuentes de luz eléctrica en general H05B; circuitos impresos, circuitos híbridos, envolturas o detalles de construcción de aparatos eléctricos, fabricación de conjuntos de componentes eléctricos H05K; empleo de dispositivos semiconductores en circuitos que tienen una aplicación particular, ver la subclase relativa a la aplicación). › Dispositivos semiconductores que tienen al menos una barrera de potencial o de superficie especialmente adaptados para la emisión de luz; Procesos o aparatos especialmente adaptados para la fabricación o tratamiento de estos dispositivos o de sus partes constitutivas; Detalles (H01L 51/50  tiene prioridad; dispositivos que consisten en una pluralidad de componentes semiconductores formados en o sobre un sustrato común y que incluyen componentes semiconductores con al menos una barrera de potencial o de superficie, especialmente adaptados para la emisión de luz H01L 27/15; láseres de semiconductor H01S 5/00).

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Ensamblado de luz.

Fragmento de la descripción:

Ensamblado de luz

CAMPO DE LA INVENCIÓN

Esta invención se refiere en general a ensamblados de luz, y más concretamente a un ensamblado de luz que incluye un diodo emisor de luz (LED) .

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La salida de luz de un LED puede ser altamente direccional. Esta direccionalidad ha sido un inconveniente al intentar acopar LEDs con reflectores parabólicos convencionales. La direccionalidad de un LED, junto con el la intención de dar forma a la salida de luz de formas diferentes y a menudo opuestas a para obtener el resultado deseado, ha llevado a obtener sistemas de iluminación LED que a menudo utilizan elementos de lente además de reflectores que dar forma al haz. Estos sistemas reflectores de lentes-LED pueden tener una eficiencia óptica pobre. La patente de Estados Unidos nº 6.318.886 describe un procedimientos mediante el que un patrón de haz es producido con fuentes de luz LED y una variación de un reflector convencional.

La patente US 5471371 proponer un iluminador para utilizar con una fuente de luz que tiene un patrón de distribución de lux dentro de un ángulo sólido de 2 pi estereorradianes. La patente DE A 10140692 propone una guía óptica que cubre un reflector, una lámpara asociada al reflector que transmite luz a través de la guía, hasta el reflector y de vuelta hacia el exterior. La patente propone un pequeño módulo de fuente de luz que tiene un cuerpo modular que tiene una pequeña fuente de luz de un solo punto con un ángulo emisor de luz limitado montado en el mismo, y una superficie reflectora provista en el cuerpo modular.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

Un primer aspecto de la invención proporciona un ensamblado de luz según la reivindicación 1. Un segundo aspecto de la invención proporciona un procedimiento para dirigir la luz según la reivindicación 15.

La invención proporciona un ensamblado de luz que incluye un LED y un reflector. El LED está dispuesto respecto al reflector de tal modo que un eje de salida óptico del LED está inclinado, en una relación de intersección con un eje principal de una superficie reflectante del reflector, de tal modo que el eje de salida está en una relación no paralela con el eje principal de la superficie reflectante. La superficie reflectante puede incluir una sección curvada lineal. La sección curvada puede estar definida por una ecuación parabólica. La relación entre el LED y la superficie reflectante puede facilitar la conformación del haz y mejorar la eficiencia en la recolección de la luz.

El reflector puede aprovechar la direccionalidad del LED para orientar y dirigir substancialmente toda la luz procedente del LED hacia las zonas donde desee y según los niveles de salida de luz adecuados para cada zona. Como resultado, el diseño del reflector de la invención puede tener una elevada eficiencia óptica.

Estas y otras características de la invención serán más fácilmente comprensibles a aquellos expertos en la materia a partir de la siguiente descripción detallada, junto con los dibujos que se acompañan.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista en alzado de un LED utilizado junto con la presente invención.

La figura 2 es un gráfico de intensidad relativa (porcentaje) en contraposición con un desplazamiento angular (grados) para un LED;

La figura 3 es una vista seccional de un ensamblado de luz convencional que incluye un reflector convencional y un LED descrito de forma en cierto modo esquemática como una fuente puntual;

La figura 4 es una vista seccional de un ensamblado de luz según la presente invención, que incluye una superficie reflectora convencional y un LED descrito de forma en cierto modo esquemática como una fuente puntual;

La figura 5 es una vista en perspectiva del ensamblado de luz de la figura 4;

La figura 6a es un esquema isocandela de la salida de luz del ensamblado de luz de la figura 4;

La figura 6B es una vista transversal tomada a lo largo de la línea 6B-6B en la figura 6a del ensamblado de luz de la figura 4;

La figura 6B es una vista transversal tomada a lo largo de la línea 6C-6C de la salida de luz del ensamblado de luz de la figura 4;

La figura 7 es una vista en perspectiva de otra realización de un ensamblado de luz según la presente invención.

La figura 8a es un esquema isocandela de la salida de luz del ensamblado de luz de la figura 7;

La figura 8B es una vista transversal tomada a lo largo de la línea 8B-8B en la figura 8a del ensamblado de luz de la figura 7;

La figura 8c es una vista transversal tomada a lo largo de la línea 8C-8C de la salida de luz del ensamblado de luz de la figura 7;

La figura 9 es otra realización de un ensamblado de luz según la presente invención;

La figura 10a es un esquema isocandela de la salida de luz del ensamblado de luz de la figura 9;

La figura 10B es una vista transversal tomada a lo largo de la línea 10B-10B en la figura 10a del ensamblado de luz de la figura 9;

La figura 10c es una vista transversal tomada a lo largo de la línea 10C-10C en la figura 10 de la salida de luz del ensamblado de luz de la figura 9;

La figura 11 es una vista aumentada de otra realización de un ensamblado de luz según la presente invención;

La figura 12 es una vista en perspectiva delantera del ensamblado de luz de la figura 11;

La figura 13 es una vista transversal tomada a lo largo de la línea 13-13 en la figura 12 del ensamblado de luz de la figura 11;

La figura 14 es una vista transversal tomada a lo largo de la línea 14-14 en la figura 12 del ensamblado de luz de la figura 11;

La figura 15a es un esquema isocandela de la salida de luz del ensamblado de luz de la figura 11;

La figura 15B es una vista transversal tomada a lo largo de la línea 15B-15B en la figura 15a del ensamblado de luz de la figura 11; y

La figura 15c es una vista transversal tomada a lo largo de la línea C-C en la figura 15 de la salida de luz del ensamblado de luz de la figura 11.

La figura 16 es una tabla asociada a un especificación de salida de luz combinada que comprende una combinación de estándares en los que el valor más alto de una ubicación particular se selecciona como el valor para la especificación combinada.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS REALIZACIONES PREFERIDAS DE LA INVENCIÓN

En referencia a las figuras 1 y 2, el patrón de radiación espacial procedente de una salida alta típica de LED 25, en este caso un LED Luxeon Lumileds ®, junto con una representación gráfica de la salida de luz del LED 25 se muestra por medio de una pluralidad de flechas 27 con la longitud de la flecha 27 correspondiente a la salida de intensidad de luz relativa para el LED en esa ubicación. El patrón de radiación demuestra claramente que la mayor salida de luz se produce a aproximadamente 40º desde ambas direcciones y desde un eje de salida óptico 30 del LED (mostrado en las figuras 1 y 2 como un eje 0°) , y que la mayoría de la luz se produce dentro de 60° desde ambas direcciones desde el eje de salida 30. El eje de salida 30 puede extenderse sustancialmente a través del centro de la cara de la lente del LED a través de un centro de referencia virtual 32 del LED. Dado que la matriz que produce la luz en el LED tiene un tamaño finito, el centro de referencia virtual 32 puede ser un punto teórico en el LED donde la mayoría de los rayos de luz que es emitido por la matriz parece que se originan. También se aprecia en las figuras 1 y 2 que las características de salida de luz espacial del LED son independientes del color.

La figura 3 muestra la cantidad de luz de un LED que es capturada por un sistema reflector convencional, y la figura 4 muestra la cantidad capturada por un sistema reflector según la presente invención. Como se muestra en las figuras 3 y 4, el sistema reflector inventivo puede capturar y redirigir una cantidad significativamente mayor de luz desde un LED que desde el mismo LED utilizado en un sistema reflector parabólico.

En referencia a la figura 5, se muestra una realización no reivindicada del ensamblado de luz 40. El ensamblado de luz 40 puede incluir un reflector 42 y una matriz de LED 44. El reflector 42 incluye una superficie reflectante 46. La matriz de LED 44 incluye una pluralidad de LEDs 48. En esta forma de realización, los LEDs 48 están dispuestos en tres conjuntos 51, 52, 53 de tres LEDs cada uno, que hacen un total de nueve LEDs 48. Un ejemplo de un LED para su uso en la presente invención es el Lumileds Luxeon ® LED como se describe en la Solicitud de Patente de EE.UU. N º 10/081.905, presentada el 21 de febrero de... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Ensamblado de luz (440) para dirigir la luz hacia un haz que cumple o supera una especificación de rendimiento de iluminación predeterminada, comprendiendo el sistema de iluminación (440) : uno o más diodos emisores de luz (LEDs) (444) , teniendo cada uno un eje de salida óptica; un reflector (442) comprendiendo una sección curva parabólica (484) que comprende una pluralidad de segmentos de curva parabólica (461, 462, 463, 464, 485 , 486, 487, 488, 489) , al menos uno de los segmentos teniendo un eje principal diferente en comparación con otros de los segmentos y un punto focal común con el fin de redirigir la luz a partir de cada uno de los LEDs en el haz (410) ; y porciones finales del reflector (458, 459) que flanquean la sección de curva parabólica (460) y que cooperan con la sección de curva parabólica para redirigir la luz de los LEDs hacia el haz (410) .

2. Ensamblado de luz (440) según la reivindicación1, en el que la forma y tamaño de cada uno de los segmentos de curva parabólica están determinados por un proceso de modificación de uno o de ambos del tamaño y la forma de uno o más de los segmentos de curva parabólica (461, 462, 463, 464, 485, 486, 487, 488, 489) para proporcionar una conformación del haz controlada y así cumplir con las especificaciones de rendimiento de iluminación predeterminadas.

3. Ensamblando de luz (440) según la reivindicación 1, en el que uno o más de los LEDs (444) incluyen una pluralidad de LEDs (444) que tienen sus ejes de salida óptico alineados para compartir una dirección común.

4. Ensamblado de luz (440) según la reivindicación 1, en el que al menos un par de segmentos de curva parabólica (461, 462, 463, 464, 485, 486, 487, 488, 489) de la sección curva parabólica (460, 484) colinda substancialmente sin ninguna discontinuidad entre este par.

5. Ensamblado de luz (440) según la reivindicación 3 en el que la pluralidad de LEDs están montados en una superficie común.

6. Ensamblado de luz (440) según la reivindicación 1, en el que al menos una de las porciones finales (458, 459) incluye una o más superficies reflectantes parabólicas (446) para reflejar la luz de uno o más LEDs (444) con el fin de incluirlos en el haz de luz (410) que emana de las una o más LED (444) .

7. Ensamblado de luz (440) según la reivindicación 2, en el que la pluralidad de LEDs están dispuestos en una alineación substancialmente lineal.

8. Ensamblado de luz (440) según la reivindicación 1, en el que la especificación de rendimiento de iluminación predeterminada es para una luz de emergencia.

9. Ensamblado de luz (440) según la reivindicación 1, en el que al menos dos de los segmentos de curva parabólica (461, 462, 463, 464, 485, 486, 487, 488, 489) están definidos por ecuaciones matemáticas diferentes, y las porciones finales (458 , 459) están definidas por una o más ecuaciones matemáticas diferentes de las ecuaciones matemáticas de los al menos dos segmentos de curva parabólica.

10. Ensamblado de luz (440) según la reivindicación 1, en el que la sección curva parabólica (60, 160, 460, 484) define una porción de una cavidad con LEDs dispuesta dentro de la cavidad.

11. Ensamblado de luz (440) según la reivindicación 3, en el que cada uno de los segmentos de curva parabólica (461, 462, 463, 464) se extiende a lo largo de la dirección común en una longitud de la sección curva parabólica (460) , y las porciones finales (458, 459 ) están dispuestos adyacentes al primer y segundo borde de la sección curva parabólica.

12. Ensamblado de luz (440) según la reivindicación 11, en el que cada una de las porciones finales (458, 459) incluye dos o más segmentos de curva parabólica definidos por diferentes ecuaciones parabólicas (485, 486, 487, 488, 489) .

13. Ensamblado de luz (440) según la reivindicación 1, en el que las dos porciones finales (458, 459) son imágenes especulares una de la otra.

14. Ensamblado de luz (440) según la reivindicación 1, en el que al menos los segmentos de curva parabólica (461, 462, 463, 464, 485, 486, 487, 488, 489) colindan entre sí para definir la sección curva parabólica (460, 484) .

15. Procedimiento para dirigir la luz hacia un haz de salida de luz que cumple o supera una especificación de rendimiento de iluminación predeterminada, comprendiendo el procedimiento: generar una pluralidad de haces de luz discreta (444) , teniendo cada uno un eje de salida óptica en una primera dirección; reflejar los haces de luz de una primera superficie con el fin de dar forma a los haces de luz discreta en el haz de salida de la luz que viaja en una segunda dirección (410 ) , donde las partes de los haces de luz discreta reflejados (444) se reflejan en la primera superficie de la primera dirección en direcciones diferentes a la segunda dirección, de tal manera que un compuesto de los haces de luz discreta reflejados forma el haz de salida de luz (410) , donde la primera superficie es una sección curva parabólica (460, 484) que comprende una pluralidad de segmentos de curva parabólica (461, 462, 463, 464, 485, 486, 486, 488, 489) con al menos un segmento que tiene un eje principal diferente para reflejar partes

de la luz reflejada en las diferentes direcciones en comparación con los otros de los segmentos, y redirigir las partes de los haces de luz discreta (444) de las segundas superficies (458, 459) que flanquean la primera superficie a fin de contribuir a la salida de haz de luz (410) .

16. Procedimiento según la reivindicación 15, en el que la forma y el tamaño de la segunda superficies está determinado por un proceso iterativo de modificación de uno o ambos de la forma y el tamaño para proporcionar una conformación del haz controlado a fin de cumplir con la especificación de rendimiento de iluminación predeterminada.


 

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