Fuente de luz de color regulable.

Módulo de iluminación (100), que comprende:

una placa de montaje (209,

359) con por lo menos un emisor de luz semiconductor (152, 5 252) acoplado a laplaca de montaje;

por lo menos una pared lateral (206, 360) acoplada a la placa de montaje y que rodea a dicho por lo menos unemisor de luz semiconductor, en el que dicha por lo menos una pared lateral está segmentada en un primergrupo de subsecciones y un segundo grupo de subsecciones, en el que un primer grupo de subseccionescomprende un área de material de conversión de longitud de onda;

una pared superior reflectante (204, 354) acoplada a dicha por lo menos una pared lateral (202, 307), en la quela placa de montaje, dicha por lo menos una pared lateral, y la pared superior reflectante definen una cavidadque contiene dicho por lo menos un emisor de luz semiconductor y siendo emitida luz desde la cavidad a travésde dicha por lo menos una pared lateral;

un elemento reflectante (220, 370) contenido dentro de la cavidad, en el que por lo menos uno de entre elelemento reflectante y dicha por lo menos una pared lateral puede moverse con respecto al otro para ubicar elelemento reflectante en una primera posición, de tal manera que la luz procedente de dicho por lo menos unemisor de luz semiconductor sea bloqueada para evitar que incida sobre el área de material de conversión delongitud de onda e incida sobre el segundo grupo de subsecciones, y para ubicar el elemento reflectante en unasegunda posición, de tal manera que la luz procedente de dicho por lo menos un emisor de luz semiconductorincida sobre el área de material de conversión de longitud de onda y sea bloqueada para evitar que incida sobreel segundo grupo de subsecciones.

Fuente de luz de color regulable.

Campo de la invención La presente invención se refiere en general a fuentes de luz y, en particular, a fuentes de luz de color regulable.

Antecedentes La luz natural del día, directa o indirectamente proporcionada por el Sol, varía en su composición espectral a lo largo del día, debido a los cambios de latitud y longitud del Sol en relación con un observador, lo cual modifica la transmisión y los trayectos de dispersión en la atmósfera de la Tierra, así como la reflexión y la dispersión de los objetos cercanos al observador. Se desea recrear (por lo menos hasta cierto punto) estos efectos en fuentes de luz artificial al cambiar la composición espectral y el color de emisión de las fuentes de luz o, para ser más específicos, para cambiar la temperatura de color correlacionada de su salida de luz. Una posible aplicación sería, en los entornos comerciales o residenciales, el cambio del ambiente de la iluminación y del estado de ánimo y bienestar de las personas. Adicionalmente, se desea implantar dicha funcionalidad con solo un coste añadido limitado y un número mínimo de componentes añadidos, a la vez que se mantiene un elevado grado de eficiencia (salida de flujo luminoso comparada con la energía eléctrica que se introduce, manteniendo a la vez un buen índice de rendimiento cromático (en inglés, CRI o Colour Rendering Index) .

También se desea cambiar el punto de color de las fuentes de luz de estado sólido que no satisfagan las especificaciones de punto de color que se tienen como objetivo. Estas desviaciones se producen, por ejemplo, debido a las variaciones de producción en materia de longitud de onda o eficiencia, o debido a las variaciones en la eficiencia de conversión de fósforo en aquellos casos en los que se utilicen fósforos para crear diferentes componentes espectrales de la salida de luz. Estas eficiencias de conversión pueden variar debido a las diferencias en espesores de capa, o a las variaciones de la concentración de partículas de fósforo en la capa (o capas) de fósforo, o debido a las variaciones en la composición química del fósforo. En este caso, también se desea contar con la capacidad de regular el punto de color de un módulo de iluminación de estado sólido después de haber sido montado, de manera que el módulo cumpla los objetivos de punto de color. El documento WO-A-2007/102098 divulga este tipo de módulo LED.

Es bien sabido que los módulos pueden estar fabricados con cadenas de diodos emisores de luz (LED) rojos, verdes y azules, estando cada cadena unida a una fuente de corriente, y en donde puede ajustarse cada una de las fuentes de corriente para cambiar la salida de luz relativa de los LED emisores de rojo, verde y azul, de tal manera que se puedan producir diferentes tonos de blanco o de cualquier otro color. Algunos inconvenientes de este enfoque son que se requieren múltiples controladores, lo que incrementa el número de componentes necesarios y los costes, y que sólo se utiliza una parte de todos los LED a plena capacidad en un momento dado. Si, por ejemplo, se desea luz con una temperatura de color correlacionada alta, la cual posee un contenido de azul relativamente alto, se activan los LED azules a su potencia máxima, mientras que se activan los LED verdes y, específicamente, los LED rojos con una corriente muy por debajo de sus corrientes normales de operación. Sin embargo, si se requiere una salida de luz con una temperatura de color correlacionada baja, se activan los LED rojos a su potencia máxima, mientras que se activan los LED azules a una corriente mucho más baja que la normal. Por término medio, el número de LED que se requiere es más elevado que si el sistema se optimizara para un punto de color único.

Además, debido a las distintas condiciones de operación, la eficacia de los LED puede variar (debido al denominado declive (en inglés, droop) de corriente y temperatura) , lo que requiere más componentes electrónicos para predecir el color real de la salida de luz en relación con la generación de corriente de accionamiento. Normalmente esto se consigue mediante un microcontrolador, y muy a menudo se requieren mediciones adicionales de, por ejemplo, la temperatura de placa como entradas para los algoritmos programados en el microcontrolador. Este planteamiento presenta un inconveniente adicional, ya que los dispositivos experimentan un envejecimiento diferencial. Por ejemplo, los LED rojos pueden degradarse con mayor rapidez que los LED azules si se activan con una potencia más alta, o los LED azules pueden degradarse con mayor rapidez cuando el dispositivo se opera a temperaturas de color relativamente altas. Con respecto al envejecimiento diferencial la situación es incluso peor, ya que se sabe que el envejecimiento de los LED (la degradación de la salida de luz a la misma potencia de entrada con el paso del tiempo) puede variar en diferentes dispositivos.

Una solución para este problema consiste en usar una técnica, en la que se utilizan por lo menos tres sensores, teniendo cada uno de los sensores diferentes respuestas espectrales, y las señales de los tres sensores se miden y utilizan para obtener una estimación del punto de color real de la salida del módulo. A continuación, se utiliza esta medición para controlar las corrientes a través de las cadenas de LED rojos, verdes y azules utilizando un control de realimentación electrónico. Dicha técnica se denomina comúnmente una técnica de realimentación óptica. Entre los posibles inconvenientes de este enfoque figuran un número cada vez mayor de componentes y la necesidad de microcontroladores incorporados, lo cual evidentemente tiene como consecuencia costes adicionales y una mayor probabilidad de que se produzca un fallo electrónico.

Además de utilizar diodos emisores de luz rojos, verdes y azules en estos sistemas, también se pueden utilizar combinaciones de otros colores, como por ejemplo LED blancos o una combinación de LED blancos que posean diferentes temperaturas de color correlacionadas.

Un ejemplo de un sistema, en el que se utilizan LED blancos y rojos es el sistema producido por LED Lighting Fixtures (Carolina del Norte, Estados Unidos de América) , que fue adquirida recientemente por CREE (Carolina del Norte, Estados Unidos de América) . Este sistema consiste en un módulo de iluminación con luz descendente (down light) que cuenta con una cavidad de mezcla que utiliza LED amarillos en combinación con LED rojos para producir un color blanco cálido, y un sensor que se utiliza para medir la salida de luz relativa de los LED amarillos en comparación con los LED rojos y para mantener un color constante para la salida de luz de la luz descendente. Este sistema no está diseñado para cambiar el color de la salida de luz si así lo requiere el usuario del sistema, pero se puede ajustar el color mediante el ajuste de las condiciones de control en la fábrica.

Sumario Un módulo de iluminación incluye una ventana de salida de luz, por lo menos una pared lateral que define una cavidad y una placa de montaje, por lo menos una fuente de luz y por lo menos un reflectante que se encuentra dentro de la cavidad. La ventana de salida de luz puede ser una de las paredes laterales en una configuración de emisión lateral. Se puede cambiar la distribución espectral de la luz que sale de la ventana de salida de luz mediante la manipulación de la posición relativa de la pared lateral con respecto al reflectante o reflectantes que se encuentran dentro de la cavidad.

Breve descripción de los dibujos En la figura 1A, se ilustra una vista en perspectiva de un módulo cilíndrico emisor de luz superior.

En la figura 1B, se ilustra esquemáticamente el funcionamiento de un módulo emisor de luz.

En la figura 2, se ilustra una vista en perspectiva de un módulo cilíndrico emisor de luz lateral.

En la figura 3A, se ilustra una vista en perspectiva de un módulo lineal emisor de luz superior.

En la figura 3B, se ilustra una vista en perspectiva de un módulo lineal emisor de luz lateral.

En las figuras 4A, 4B y 4C, se ilustran vistas en perspectiva del módulo emisor de luz superior cilíndrico de la figura 1 con la ventana superior retirada en diversas configuraciones.

En la figura 5, se ilustra una vista en perspectiva explosionada del módulo emisor de luz superior cilíndrico de la figura 1.

En la figura 6, se ilustra una vista en perspectiva explosionada del módulo emisor de luz lateral cilíndrico de la figura 2.

En la figura 7, se ilustra una vista en perspectiva explosionada del módulo lineal emisor de luz superior de la figura 3A.

En la figura 8, se ilustra una vista en perspectiva explosionada del módulo lineal emisor de luz lateral... [Seguir leyendo]

1. Módulo de iluminación (100) , que comprende:

una placa de montaje (209, 359) con por lo menos un emisor de luz semiconductor (152, 252) acoplado a la placa de montaje;

por lo menos una pared lateral (206, 360) acoplada a la placa de montaje y que rodea a dicho por lo menos un emisor de luz semiconductor, en el que dicha por lo menos una pared lateral está segmentada en un primer grupo de subsecciones y un segundo grupo de subsecciones, en el que un primer grupo de subsecciones comprende un área de material de conversión de longitud de onda;

una pared superior reflectante (204, 354) acoplada a dicha por lo menos una pared lateral (202, 307) , en la que la placa de montaje, dicha por lo menos una pared lateral, y la pared superior reflectante definen una cavidad que contiene dicho por lo menos un emisor de luz semiconductor y siendo emitida luz desde la cavidad a través de dicha por lo menos una pared lateral; y

un elemento reflectante (220, 370) contenido dentro de la cavidad, en el que por lo menos uno de entre el elemento reflectante y dicha por lo menos una pared lateral puede moverse con respecto al otro para ubicar el elemento reflectante en una primera posición, de tal manera que la luz procedente de dicho por lo menos un emisor de luz semiconductor sea bloqueada para evitar que incida sobre el área de material de conversión de longitud de onda e incida sobre el segundo grupo de subsecciones, y para ubicar el elemento reflectante en una segunda posición, de tal manera que la luz procedente de dicho por lo menos un emisor de luz semiconductor incida sobre el área de material de conversión de longitud de onda y sea bloqueada para evitar que incida sobre el segundo grupo de subsecciones.

2. Módulo de iluminación según la reivindicación 1, en el que dicha por lo menos una pared lateral (360) incluye una pluralidad de paredes laterales que presentan una sección transversal rectangular, siendo emitida la luz desde la cavidad a través de una de la pluralidad de paredes laterales que es una ventana (352) .

3. Módulo de iluminación según la reivindicación 2, que además comprende una pluralidad de áreas de material de conversión de longitud de onda en una de entre la pluralidad de paredes laterales y una pluralidad de elementos reflectantes asociados con la pluralidad de áreas de material de conversión de longitud de onda; en el que la pluralidad de elementos reflectantes puede moverse con respecto a la pluralidad de áreas de material de conversión de longitud de onda, con el fin de ubicar la pluralidad de elementos reflectantes para bloquear la luz procedente de dicho por lo menos un emisor de luz semiconductor y evitar que incida sobre la pluralidad de áreas de material de conversión de longitud de onda y con el fin de ubicar la pluralidad de elementos reflectantes, de tal manera que la luz procedente de dicho por lo menos un emisor de luz semiconductor incida sobre la pluralidad de áreas de material de conversión de longitud de onda.

4. Módulo de iluminación según la reivindicación 3, que además comprende una segunda pluralidad de áreas de materiales de conversión de longitud de onda sobre la pared superior reflectante y una segunda pluralidad de elementos reflectantes asociados con la segunda pluralidad de áreas de material de conversión de longitud de onda, en el que la segunda pluralidad de elementos reflectantes puede moverse con respecto a la segunda pluralidad de áreas de material de conversión de longitud de onda, con el fin de ubicar la segunda pluralidad de elementos reflectantes para bloquear la luz procedente de dicho por lo menos un emisor de luz semiconductor y evitar que incida sobre la segunda pluralidad de áreas de material de conversión de longitud de onda y con el fin de ubicar la segunda pluralidad de elementos reflectantes, de tal manera que la luz procedente de dicho por lo menos un emisor de luz semiconductor incida sobre la segunda pluralidad de áreas de material de conversión de longitud de onda.

5. Módulo de iluminación según la reivindicación 3, en el que la pluralidad de elementos reflectantes se mueven linealmente con respecto a la pluralidad de áreas de material de conversión de longitud de onda.

6. Módulo de iluminación según la reivindicación 3, en el que dicha por lo menos una de la pluralidad de áreas de material de conversión de longitud de onda contiene un material de fósforo.

7. Módulo de iluminación según la reivindicación 3, en el que la ventana (352) comprende por lo menos un material de conversión de longitud de onda.

8. Módulo de iluminación (100) , que comprende:

una placa de montaje (209, 359) con por lo menos un emisor de luz semiconductor (152, 252) acoplado a la placa de montaje;

una pluralidad de paredes laterales (206, 360) acopladas a la placa de montaje y que rodea a dicho por lo menos un emisor de luz semiconductor, siendo una de la pluralidad de paredes laterales una ventana translúcida (352) ; una pared superior reflectante (204, 354) acoplada a la pluralidad de paredes laterales, en la que la placa de montaje, la pluralidad de paredes laterales y la pared superior reflectante definen una cavidad que contiene dicho por lo menos un emisor de luz semiconductor y siendo emitida la luz desde la cavidad a través de la ventana translúcida;

una pluralidad de áreas de conversión de longitud de onda dentro de la cavidad;

una pluralidad de elementos reflectantes móviles (220, 370) dentro de la cavidad,

en el que la pluralidad de elementos reflectantes móviles se pueden mover para ubicar los elementos reflectantes, con el fin de bloquear la luz procedente de dicho por lo menos un emisor de luz semiconductor y evitar que incida sobre la pluralidad de áreas de conversión de longitud de onda y para ubicar los elementos reflectantes, de tal manera que la luz procedente de dicho por lo menos un emisor de luz semiconductor incida sobre las áreas de material de conversión de longitud de onda.

9. Módulo de iluminación según la reivindicación 8, en el que una parte de la pluralidad de áreas de conversión de longitud de onda dentro de la cavidad se encuentran en la pared superior reflectante y otra parte de la pluralidad de áreas de conversión de longitud de onda dentro de la cavidad se encuentran en una de la pluralidad de paredes laterales.

10. Módulo de iluminación según la reivindicación 8, en el que la pluralidad de elementos reflectantes se mueven linealmente con respecto a la pluralidad de áreas de conversión de longitud de onda.

11. Módulo de iluminación según la reivindicación 8, en el que la pluralidad de áreas de conversión de longitud de onda contienen un material de fósforo.

12. Módulo de iluminación según la reivindicación 8, en el que la pluralidad de áreas de conversión de longitud de onda contienen por lo menos uno de entre un material de fósforo amarillo, un material de fósforo verde o un material 30 de fósforo rojo.

13. Módulo de iluminación según la reivindicación 8, en el que la ventana translúcida comprende por lo menos un material de conversión de longitud de onda.

14. Módulo de iluminación (100) , que comprende:

una placa de montaje (168, 309) con por lo menos un emisor de luz semiconductor (152) acoplado a la placa de montaje;

por lo menos una pared lateral (107, 307) acoplada a la placa de montaje y que rodea a dicho por lo menos un emisor de luz semiconductor, en el que dicha por lo menos una pared lateral está segmentada en por lo menos dos grupos de subsecciones, en el que un primer grupo de subsecciones comprende una primera cantidad de área con un primer material de conversión de longitud de onda, y en el que un segundo grupo de subsecciones comprende una segunda cantidad de área con un segundo material de conversión de longitud de onda;

una pared superior translúcida (102, 302) acoplada a dicha por lo menos una pared lateral, en la que la placa de montaje, dicha por lo menos una pared lateral y la pared superior translúcida definen una cavidad (110) que contiene dicho por lo menos un emisor de luz semiconductor y siendo emitida la luz desde la cavidad a través de la pared superior translúcida; y

un elemento reflectante (156, 320) contenido dentro de la cavidad, en el que por lo menos uno de entre el elemento reflectante y dicha por lo menos una pared lateral puede moverse con respecto al otro, de tal manera que, en una primera posición, el elemento reflectante bloquee sustancialmente toda la luz procedente de dicho por lo menos un emisor de luz semiconductor y evite que incida sobre la primera cantidad de área del primer

material de conversión de longitud de onda, y en una segunda posición, el elemento reflectante bloquee sustancialmente toda la luz procedente de dicho por lo menos un emisor de luz semiconductor y evite que incida sobre la segunda cantidad de área del segundo material de conversión de longitud de onda, presentando la luz emitida desde el módulo de iluminación en la primera posición una temperatura de color correlacionada de aproximadamente 4.000 Kelvin, y presentando la luz emitida desde el módulo de iluminación en la segunda 60 posición una temperatura de color correlacionada de aproximadamente 2.700 Kelvin.