Elemento colimador de LED con un reflector semiparabólico.

Un dispositivo de iluminación de LED

- que comprende un elemento LED (3),

- que comprende un colimador (1) que emite la luz emitida por el elemento LED (3) a través de una abertura de colimador (5) de manera colimada,

- que comprende un reflector (7) que tiene una superficie reflectante cóncava semiparabólica (8), una cara irradiada (9), un punto focal (F) en la cara irradiada (9) y una cara de emisión (10) desde la cual se emite luz en una dirección de emisión del reflector (7) durante el funcionamiento y que forma un ángulo con la cara irradiada (9),

en el que el colimador (1) está diseñado y/o dispuesto de modo que la luz colimada procedente del colimador (1), según se observa en la dirección de emisión, es irradiada hacia la cara irradiada (9) ya sea completamente delante de o completamente detrás del punto focal (F), caracterizado porque la unidad que consiste en el elemento LED (3) y el colimador (1) está diseñada de manera asimétrica para producir un gradiente en cuanto a la distribución de brillo.

Elemento colimador de LED con un reflector semiparabólico

La Invención se refiere a un dispositivo de iluminación de LED, en particular para los faros de vehículos motorizados, en el que la luz emitida por un elemento LED es desviada casi en su totalidad por un reflector semiparabólico.

El desarrollo de elementos LED propiciará que, en el futuro cercano, haya elementos LED disponibles que tengan el suficiente brillo como para ser usados, por ejemplo, como faros delanteros de vehículos motorizados. Con relación a los faros para vehículos, generalmente se ha producido, en primer lugar, la denominada luz de carretera y, en segundo lugar, la luz de cruce. La luz de carretera proporciona la máxima iluminación posible del espacio de tráfico. Por otro lado, la luz de cruce proporciona un equilibrio entre la mejor iluminación posible desde la perspectiva del conductor del vehículo y el menor deslumbramiento posible para los vehículos que se acercan en sentido contrario. Con este fin, se ha desarrollado un patrón luminoso en el que no se irradia luz en un plano de emisión del faro por encima de una línea horizontal. Por lo tanto, el faro debe formar una zona de corte nítida con el fin de que los vehículos que se acercan en sentido contrario no queden deslumbrados en condiciones normales en una carretera recta. Sin embargo, puesto que un faro con la región directamente por debajo de la zona de corte iluminará el espacio de tráfico que abarca la mayor distancia desde el vehículo, la mayor intensidad del faro debe proporcionarse directamente en la zona de corte.

Por lo tanto, para su uso particular como faros de vehículos motorizados, un dispositivo de iluminación debe reunir dos propiedades esenciales: en primer lugar, la fuente de luz debe poder iluminar con gran intensidad un espacio que abarca una distancia de 75 m aproximadamente desde la fuente de luz y, en segundo lugar, debe formar una zona de corte nítida entre el espacio bien iluminado y el área no iluminada situada detrás del mismo. Una intensidad suficiente en el área bien iluminada está directamente relacionada con el brillo (luminancia) del elemento LED y con el rendimiento de los dispositivos ópticos que actúan conjuntamente con el mismo. Por otro lado, una zona de corte nítida es un requisito de diseño.

En los sistemas de lámparas halógenas y de xenón usados hasta la fecha, una zona de corte nítida se consigue normalmente mediante el uso de pantallas. Junto con reflectores y lentes de proyección, puede obtenerse de esta manera una zona de corte nítida. Aunque el uso de pantallas implica una pérdida de luz, ya que es absorbida o reflejada en la pantalla, esto no supone un problema al menos en los sistemas de lámparas de xenón, ya que producen un corriente de luz suficiente.

El los sistemas de lámparas que usan LED se está intentando resolver los problemas de intensidad, lo que incluye usar varios LED, superponer sus imágenes de iluminación e interceptar y desviar tanto como sea posible la luz emitida por los LED de una manera más o menos paralela hacia la dirección de emisión del dispositivo de iluminación. Una disposición de este tipo se conoce, por ejemplo, a partir del documento US 24/42212 A1. Según dicho documento, un LED está colocado en un sustrato de soporte. El sustrato de soporte, y con él el LED, están circunvalados por un reflector parabólico que se encuentra con el sustrato de soporte en un lado y que en el otro lado forma una cara de emisión de luz al estar separado del sustrato de soporte. Por tanto, el LED dispuesto sobre el sustrato de soporte está ubicado en un espacio entre el sustrato de soporte y el reflector parabólico. Está dispuesto de modo que la radiación de luz procedente del mismo se refleja casi en su totalidad en el reflector y gran paite de la misma es emitida como una radiación paralela a través de la cara de emisión de luz. Colocando el LED entre el punto focal del reflector parabólico y ese borde del reflector que se encuentra con el sustrato de soporte, puede obtenerse una zona de corte nítida en esta disposición.

El documento JP 51931 A muestra un faro para coches. El faro comprende tres fibras ópticas, cada una de las cuales tiene un extremo de emisión de luz. Comprende además tres reflectores que son iluminados por la luz emitida desde el extremo respectivo de las fibras ópticas. En algunas realizaciones, los extremos de emisión de luz de las fibras ópticas están dispuestos ligeramente por delante del foco de los reflectores que tienen una forma parabólica. En otras realizaciones, el foco está situado dentro de la superficie de emisión de los extremos de la fibra óptica. Con el fin de generar un patrón de distribución de luz, la pluralidad de reflectores parabólicos están instalados en una dirección longitudinal de manera adyacente. Por tanto, el patrón de distribución de luz se crea mediante la superposición de las proyecciones individuales de la pluralidad de reflectores.

El documento US 6.398.988 B1 da a conocer un LED conectado a un cono reflector para irradiar luz hacia una estructura de emisión de luz. La estructura de emisión de luz puede usarse como los faros traseros o las luces de dirección de los coches. Facetas de extracción permiten dirigir la luz.

Un objeto de la presente invención es mejorar la eficacia del dispositivo de iluminación de LED mencionado anteriormente para generar una zona de corte nítida.

Con el fin de conseguir este objeto, se propone un dispositivo de iluminación de LED, en particular para usarse en faros de vehículos motorizados, que comprende un elemento LED cuya luz es emitida de manera principalmente indirecta mediante reflexión. Dicho dispositivo de iluminación de LED comprende además un colimador que emite la

luz emitida por el elemento LED a través de una abertura de colimador de manera colimada, y también un reflector que presenta una superficie reflectante cóncava semlparabóllca, una cara irradiada, un punto focal en la cara irradiada y una cara de emisión desde la cual la luz se emite en una dirección de emisión del reflector y que forma un ángulo con la cara Irradiada. El colimador está diseñado y/o dispuesto de modo que la luz colimada procedente del colimador, vista en la dirección de emisión, se irradia hacia la cara irradiada o bien completamente delante de o bien completamente detrás del punto focal. Además, la unidad que consiste en el elemento LED y el colimador está diseñada de manera asimétrica con el fin de producir un gradiente en lo que respecta a la distribución del brillo.

A diferencia de un reflector, un colimador debe considerarse como una cara reflectante que esencialmente intercepta toda la luz del elemento LED no emitida en la dirección de emisión. Por lo tanto, el colimador está situado directamente adyacente al chip de LED. Para tener en cuenta las tolerancias durante la fabricación del chip de LED, el colimador puede estar a una corta distancia de ,5 mm aproximadamente desde el LED. Sin embargo, la distancia es incluso preferentemente inferior a ,5 mm, siendo particular y preferentemente inferior a ,25 mm aproximadamente.

La dirección de emisión de un elemento LED debe considerarse como la vertical con respecto al plano en que está dispuesto el chip del elemento LED.

El punto focal del reflector es el foco del mismo. La luz que se Irradia en dicho punto focal es siempre emitida en la misma dirección por el reflector, concretamente la dirección de emisión, independientemente de la dirección desde la que llega al reflector desde el punto focal, es decir, todos los rayos de luz irradiados hacia el reflector en el punto focal de la cara irradiada se emiten desde la cara de emisión de manera paralela.

El punto focal está ubicado en la cara irradiada del reflector en la que la radiación de luz se acopla hacia el reflector. Los bordes de la cara Irradiada se determinan esencialmente mediante la geometría del reflector. El reflector y la cara irradiada se encuentran en un borde trasero en la dirección de emisión.

En un borde delantero en la dirección de emisión, la cara Irradiada se encuentra con la cara de emisión. Normalmente coincide con una cara de abertura del reflector y generalmente es perpendicular a la cara irradiada y a la dirección de emisión del reflector.

En lo sucesivo, se supone que los elementos LED son LED de estado sólido inorgánicos ya que están actualmente disponibles con la suficiente intensidad. Sin embargo, pueden ser evidentemente otros elementos electroluminiscentes, por ejemplo diodos láser, otros elementos semiconductores de emisión de luz o LED orgánicos, siempre que tengan suficiente potencia. Por tanto, el término LED o elemento LED debe considerarse en este documento como un sinónimo... [Seguir leyendo]

1.- Un dispositivo de iluminación de LED

que comprende un elemento LED (3),

que comprende un colimador (1) que emite la luz emitida por el elemento LED (3) a través de una abertura de colimador (5) de manera colimada,

que comprende un reflector (7) que tiene una superficie reflectante cóncava semiparabólica (8), una cara irradiada (9), un punto focal (F) en la cara irradiada (9) y una cara de emisión (1) desde la cual se emite luz en una dirección de emisión del reflector (7) durante el funcionamiento y que forma un ángulo con la cara irradiada (9),

en el que el colimador (1) está diseñado y/o dispuesto de modo que la luz colimada procedente del colimador (1), según se observa en la dirección de emisión, es irradiada hacia la cara irradiada (9) ya sea completamente delante de o completamente detrás del punto focal (F), caracterizado porque la unidad que consiste en el elemento LED (3) y el colimador (1) está diseñada de manera asimétrica para producir un gradiente en cuanto a la distribución de brillo.

2.- Un dispositivo de iluminación de LED según la reivindicación 1, caracterizado porque el reflector (7) está curvado de manera bidimensional y tiene una línea focal (F) en la cara irradiada (9), y la luz es irradiada hacia la cara irradiada (9) ya sea completamente delante de o completamente detrás de la línea focal (F).

3.- Un dispositivo de iluminación de LED según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la abertura de colimador (5) está dispuesta en el plano irradiado (9) entre el punto focal (F) o la línea focal y un borde (11) de la cara irradiada (9).

4.- Un dispositivo de iluminación de LED según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la abertura de colimador (5) es redonda.

5.- Un dispositivo de iluminación de LED según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la abertura de colimador (5) es rectangular, en particular cuadrada.

6.- Un dispositivo de iluminación de LED según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque una pluralidad de elementos LED están dispuestos de manera adyacente entre sí e irradian conjuntamente hacia el reflector (7).

7 - Un dispositivo de iluminación de LED según la reivindicación 6, caracterizado por una pluralidad de colimadores, cada uno de los cuales tiene asignado un elemento LED o un grupo de elementos LED.

8.- Un sistema de faro, en particular para vehículos motorizados, que comprende un dispositivo de iluminación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.