ES2289822T3 - Lampara de led. - Google Patents

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Abstract

Lámpara de LED que comprende una columna (1), un casquillo (2) de lámpara que está conectado a un extremo de dicha columna y un sustrato (3) que está conectado al otro extremo de dicha columna y que está dotado de un número de LED (4); caracterizada porque el sustrato comprende un poliedro regular de al menos cuatro caras, en el que las caras del poliedro están dotadas de al menos un LED que, durante el funcionamiento de la lámpara, presenta un flujo luminoso de al menos 5 lm, y en la que dicha columna está dotada de medios de disipación de calor que interconectan el sustrato y el casquillo de lámpara.

Description

Lámpara de led
La invención se refiere a una lámpara de LED que comprende una columna, un casquillo de lámpara que está conectado a un extremo de la columna y a un sustrato que está conectado al otro extremo de la columna y que está dotado de un número de LED.
Una lámpara de LED (diodo emisor de luz) de este tipo se conoce de la publicación de patente inglesa GB 2.239.306. Dicha publicación describe más particularmente una lámpara de LED que puede utilizarse de manera adecuada con fines decorativos. La lámpara conocida comprende una base tradicional con un casquillo BC o un casquillo de rosca continental, una columna que aloja la electrónica necesaria para hacer funcionar los LED, así como un sustrato que es simétrico de manera circular cuando se ve en la dirección del eje longitudinal de la lámpara, sustrato en el que están incorporados un número de LED individuales. Los colores generados por los diferentes LED durante el funcionamiento de la lámpara pueden ser distintos. Utilizando un control de tiempo de conmutación regulable, es posible generar efectos de iluminación específicos y patrones de iluminación con la lámpara conocida.
La lámpara conocida presenta un número de inconvenientes. Uno de estos inconvenientes es que la lámpara puede utilizarse sólo con fines de señalización, llamando la atención los LED de la lámpara a través de una frecuencia específica de destellos regulable. La lámpara conocida no puede garantizar iluminación uniforme y continua con un flujo luminoso alto. Además, la fabricación de la lámpara conocida es relativamente complicada. Esto es de aplicación en particular si la lámpara conocida debe dotarse de un gran número de LED.
Es un objetivo de la invención superar el inconveniente anteriormente mencionado. La invención pretende de manera más particular proporcionar una lámpara de LED que pueda fabricarse en serie de manera relativamente sencilla, y que pueda hacerse funcionar de modo que se obtenga iluminación continua, uniforme con un alto flujo luminoso.
Estos y otros objetivos de la invención se consiguen mediante una lámpara de LED del tipo mencionado en el párrafo inicial, que se caracteriza porque el sustrato comprende un poliedro regular de al menos cuatro caras, estando dotadas las caras del poliedro de al menos un LED que, durante el funcionamiento de la lámpara, presenta un flujo luminoso de al menos 5 lm, y la columna está dotada de medios de disipación de calor que interconectan el sustrato y el casquillo de lámpara.
La lámpara inventada permite conseguir iluminación de alta intensidad, uniforme y continua. Se ha descubierto que los LED que presentan un flujo luminoso de 5 lm o superior pueden utilizarse de manera eficaz sólo si la lámpara comprende medios de disipación de calor. Las lámparas incandescentes tradicionales sólo pueden sustituirse por lámparas de LED que están dotadas de LED que presentan tal flujo luminoso alto. Un aspecto particular de la invención reside en que los medios de disipación de calor extraen el calor, generado durante el funcionamiento de la lámpara, desde el sustrato a través de la columna hasta el casquillo de lámpara y la red eléctrica conectada a la misma.
El uso de un sustrato que está compuesto de un poliedro regular de al menos cuatro caras permite conseguir la iluminación uniforme que se pretende. El poliedro regular se conecta a la columna, preferiblemente, a través de un vértice. Sin embargo, el poliedro puede en principio conectarse a la columna en el centro de una de las caras. La mayor uniformidad en la iluminación se obtiene si cada una de las caras está dotada del mismo número de LED del mismo tipo.
En experimentos que conducen a la presente invención, se ha descubierto que pueden conseguirse resultados favorables con poliedros en la forma de un octaedro (poliedro regular de ocho caras) y dodecaedro (poliedro regular de doce caras). Se consiguen, sin embargo, mejores resultados con sustratos en la forma de un hexaedro (poliedro de seis caras, cubo). En la práctica se ha descubierto que ya puede obtenerse una buena uniformidad en la distribución de la luz utilizando sustratos en la forma de un tetraedro (poliedro regular de cuatro caras, pirámide). En una realización alternativa el sustrato comprende un cuerpo en tres dimensiones como una esfera o un elipsoide, o un casquete de esfera o de un elipsoide.
Una realización favorable de la lámpara de LED se caracteriza porque la lámpara también está dotada de una envoltura (semi)transparente. Esta envoltura puede fabricarse de vidrio, pero preferiblemente se fabrica de una resina sintética. La envoltura sirve como una protección mecánica para los LED. Además, la envolvente puede contribuir a obtener la iluminación uniforme que puede obtenerse con la lámpara.
Una realización interesante adicional de la lámpara de LED se caracteriza porque los medios de disipación de calor comprenden una conexión metálica entre el sustrato y el casquillo de lámpara. Se ha descubierto que una conexión de este tipo, que puede consistir preferiblemente en una capa de cobre, disipa adecuadamente el calor desde el sustrato hasta el casquillo de lámpara. En principio, la columna puede consistir en su totalidad en un material conductor de calor, por ejemplo un metal tal como cobre o una aleación de cobre. En este caso, debe garantizarse que la electrónica presente en la columna esté aislada eléctricamente de manera adecuada de la columna metálica. Preferiblemente, el sustrato también está fabricado de un metal, tal como cobre o una aleación de cobre.
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Otra realización más de la lámpara de LED se caracteriza porque se incorporan medios en la columna, que se utilizan para generar un flujo de aire en la lámpara. Tales medios, preferiblemente en la forma de un ventilador, pueden utilizarse, durante el funcionamiento de la lámpara, para generar refrigeración por aire forzado. En combinación con los medios de disipación de calor, esta medida permite obtener una buena disipación de calor adicional desde la columna y el sustrato.
Una realización adicional de la lámpara de LED inventada se caracteriza porque las caras del poliedro están dotadas de una disposición de LED, que comprende preferiblemente al menos un LED verde, al menos uno rojo y al menos uno azul o al menos un LED verde, al menos uno rojo, al menos uno amarillo y al menos uno azul o al menos un LED blanco. En virtud de la forma del sustrato, una disposición de LED de este tipo puede proporcionarse fácilmente, a menudo como una disposición de LED separada, sobre las caras del sustrato. Esto es de aplicación en particular cuando las caras del sustrato poliédrico son sustancialmente planas. Una disposición de LED de este tipo comprende generalmente un número de LED que se prevén sobre una placa de circuito impreso (PCB, Printed Circuit Board) plana. En la práctica, dichos LED no pueden fijarse fácilmente a un sustrato que no está plano. Si se utilizan LED con un flujo luminoso alto (5 lm o superior), entonces tradicionalmente se utiliza un denominado PCB de núcleo metálico. Un PCB de este tipo presenta una conducción de calor relativamente alta. Proporcionando estos PCB sobre el sustrato (preferiblemente metal) mediante un adhesivo conductor de calor, se obtiene una disipación de calor muy buena desde las disposiciones de LED hasta la columna.
Utilizando una o más combinaciones de LED de los colores verde, rojo y azul o verde, rojo, amarillo y azul para cada cara de sustrato, puede obtenerse una lámpara de LED que emite luz blanca. Tales combinaciones de LED compuestas de tres LED diferentes se prevén preferiblemente con un sistema óptico secundario, en el que los colores anteriormente mencionados se mezclan para obtener luz blanca. Otra realización interesante de la lámpara de LED se caracteriza porque la lámpara está dotada de medios para cambiar el flujo luminoso de los LED. Si la columna está dotada de la electrónica adecuada para este fin, entonces esta medida permite obtener una lámpara de LED atenuable. La función de atenuación se activa preferiblemente mediante un anillo de regulación que se une a la columna en la ubicación del casquillo de lámpara. Es obvio que, si se utiliza una envoltura en la lámpara, el anillo de regulación debe situarse fuera de la envoltura.
Una realización interesante adicional de la lámpara de LED inventada se caracteriza porque la lámpara está dotada de medios para variar mutuamente el flujo luminoso de los LED previstos en las diversas caras del sustrato. La electrónica necesaria para esta función se incorpora en la columna de la lámpara. Utilizando esta medida, es posible cambiar la distribución de luz espacial de la lámpara de LED. Si se utilizan LED de diferentes colores, es también posible regular el color y la distribución de color de la lámpara de LED. La distribución del color y/o distribución de luz se regula preferiblemente mediante un anillo de regulación, que está conectado a la columna en la ubicación del casquillo de lámpara. Es obvio que, si se utiliza una envoltura en la lámpara, el anillo de regulación debe situarse fuera de la envoltura.
Éstos y otros aspectos de la invención serán evidentes a partir de y se aclararán con referencia a la(s) realización(es)
descrita(s) en lo sucesivo.
En los dibujos:
la figura 1 es una vista de una primera realización de la lámpara de LED inventada,
la figura 2 es una vista de una segunda realización de la lámpara de LED inventada,
la figura 3 es una vista en sección, esquemática de dos tipos de LED para su uso en la lámpara de LED inventada,
la figura 4 muestra un ejemplo de una posible aplicación de la lámpara de LED inventada.
Se observa que partes iguales en las diferentes figuras se indican por números de referencia iguales.
La figura 1 muestra una primera realización de la lámpara de diodos emisores de luz (lámpara de LED) inventada. Esta lámpara comprende una columna (1) hueca, tubular, que está conectada por un extremo a un casquillo (2) de lámpara. El otro extremo de la columna (1) está conectado a un sustrato (3), que está dotado de un número de LED (4). El espacio dentro de la columna (1) hueca aloja la electrónica necesaria para controlar los LED (4). Durante el funcionamiento de la lámpara, estos LED generan un flujo luminoso de 5 lm o superior. La lámpara está dotada adicionalmente de una envoltura (5) de una resina sintética, que envuelve la columna (1) del dispositivo y el sustrato (3). Se hace hincapié en que a pesar de la presencia de la envoltura (5), se consigue el efecto de la actual invención en la lámpara de LED.
En el ejemplo descrito en el presente documento, el sustrato (3) presenta la forma de una pirámide regular con cuatro caras planas y está conectado a la columna (1) del dispositivo a través de un vértice de la pirámide. La cara exterior del sustrato (3) se fabrica de un metal o una aleación metálica, permitiendo de ese modo una buena conducción de calor desde los LED (4) hasta la columna (1). En el presente caso, dicha superficie exterior del sustrato está fabricada de una aleación de cobre. Cada una de las caras de la pirámide está dotada de un número (cinco o seis) de LED (4), que están fijados a las caras mediante un adhesivo conductor de calor. En este ejemplo, se utilizan LED simples del mismo tipo, que tienen sólo un punto de luz por LED (normalmente denominado como un LED monochip). En consecuencia, la lámpara de LED mostrada es monocromática.
La cara exterior de la columna (1) de la lámpara de LED está fabricada de un metal o una aleación metálica. Esto permite lograr una buena conducción de calor desde el sustrato (3) hasta el casquillo (2) (metálico) de lámpara. En el ejemplo presente, se utiliza una aleación de cobre para la columna. El uso de los medios de disipación de calor anteriormente mencionados permite utilizar LED con el flujo luminoso relativamente alto sin problemas térmicos en una lámpara de LED del tipo anteriormente descrito.
La lámpara de LED mostrada en la figura 1 comprende también medios (no mostrados) para generar un flujo de aire en la lámpara. Estos medios consisten en un ventilador que se incorpora en la columna (1), ventilador que genera un flujo de aire durante el funcionamiento de la lámpara. Este flujo de aire abandona la columna (1) a través de orificios (6) previstos en la columna, y vuelve a introducirse en la columna a través de los orificios (7) previstos en la columna. Conformando y situando adecuadamente los orificios (6), el flujo de aire se dirige pasando por un número sustancial de LED presentes en el sustrato (3). En virtud de los mismos, se obtiene una disipación de calor mejorada desde el sustrato y los LED.
La figura 2 muestra una segunda realización de la lámpara de LED inventada. Como la primera realización, esta realización comprende una columna (1), un casquillo (2) metálico de lámpara, un sustrato (3) metálico con LED (4), una envoltura (5) (no necesaria), así como orificios (6) de salida y orificios (7) de entrada para un flujo de aire generado mediante la refrigeración por aire forzado.
En el ejemplo descrito con respecto a la figura 2, el sustrato (3) tiene forma de cubo con seis caras planas, y está conectado a la columna (1) a través de un vértice del cubo. El sustrato (3) está fabricado de un metal o una aleación metálica, permitiendo conseguir de ese modo una buena conducción de calor desde los LED (4) hasta la columna. En el presente caso, el sustrato está fabricado de una aleación de cobre. Cada una de las caras de la pirámide está dotada de un número (ocho o nueve) de LED (4), que están fijados a las caras mediante un adhesivo conductor de calor. En este ejemplo, se utilizan LED multichip, presentando cada uno tres puntos de luz (verde, rojo y azul) por LED o cuatro puntos de luz (verde, rojo, amarillo y azul) por LED. Estos colores se mezclan para obtener luz blanca en el sistema óptico secundario de cada uno de los LED. En consecuencia, durante el funcionamiento de la lámpara de LED mostrada, se obtiene luz blanca.
La lámpara de LED según la figura 2 también está dotada de un anillo (8) de regulación para cambiar simultáneamente el flujo luminoso de los LED. Mediante este anillo de regulación, la lámpara puede por así decirlo atenuarse. La lámpara puede también estar dotada de un segundo anillo de regulación (no mostrado), mediante el que el flujo luminoso de los LED previstos en las diferentes caras del sustrato puede cambiarse entre sí. Esta medida permite regular la distribución de luz espacial de la lámpara. La lámpara puede también estar dotada de un anillo de regulación adicional (no mostrado), mediante el que el flujo luminoso de los tres puntos de luz de cada LED puede cambiarse entre sí. Esta medida permite cambiar el color de la luz emitida por la lámpara.
La figura 3 es una vista en sección, esquemática de tres tipos de LED (4) que pueden utilizarse adecuadamente en la lámpara de LED inventada. La figura 3-A muestra un LED que comprende LED monochip, que presentan cada uno sólo un punto (11) de luz por cada LED. Este punto (11) de luz está colocado sobre un denominado MC-PCB (12), que es responsable de una buena transferencia de calor. El punto (11) de luz está dotado de un sistema (13) óptico primario, mediante el que puede influirse en la característica de radiación del LED. El LED (4) también está dotado de dos conexiones (14) eléctricas. A través de estas conexiones, se suelda el LED al sustrato (3). Un adhesivo conductor de calor entre el MC-PCB (12) y el sustrato (3) es responsable de una buena disipación de calor desde el LED hasta el sustrato.
La figura 3-B muestra los denominados LED multichip, presentando cada uno tres puntos (11) de luz (verde, rojo y azul) por LED. Si fuera necesario, estos tres colores se mezclan para obtener luz blanca en el sistema (13) óptico primario de cada uno de los LED. Se obtiene un mejor mezclado de color para formar luz blanca si se prevé adicionalmente una óptica de mezclado secundaria por encima de los LED multichip. Esta situación se muestra en la figura 3-C. Estos LED multichip también comprenden un denominado MC-PCB (12) y conexiones (14).
Si se emplean LED (4) monochip de los colores verde, rojo y azul sobre el sustrato (3), es conveniente agrupar estos LED en tríos, y proporcionar un sistema (15) óptico secundario adicional por encima de los sistemas ópticos primarios. De esta manera se obtiene un buen mezclado de color de luz verde, roja y azul. Esta situación se muestra esquemáticamente en la figura 3-D.
La figura 4 muestra esquemáticamente una aplicación de una lámpara de LED, que requiere una distribución de luz asimétrica. La lámpara (20) de LED se utiliza como iluminación exterior y está situada sobre un soporte (21) que está fijado a la pared (22) de un edificio. El flujo luminoso necesario en la dirección de la pared es mucho más pequeño que en la dirección opuesta. La distribución de luz asimétrica necesaria para este fin puede regularse simplemente mediante una lámpara de LED tal como se describe con referencia a la figura 3.
La lámpara de LED según la invención puede fabricarse fácilmente y muestra, durante el funcionamiento de la lámpara, un flujo luminoso relativamente alto.

Claims (7)

1. Lámpara de LED que comprende una columna (1), un casquillo (2) de lámpara que está conectado a un extremo de dicha columna y un sustrato (3) que está conectado al otro extremo de dicha columna y que está dotado de un número de LED (4); caracterizada porque el sustrato comprende un poliedro regular de al menos cuatro caras, en el que las caras del poliedro están dotadas de al menos un LED que, durante el funcionamiento de la lámpara, presenta un flujo luminoso de al menos 5 lm, y en la que dicha columna está dotada de medios de disipación de calor que interconectan el sustrato y el casquillo de lámpara.
2. Lámpara de LED según la reivindicación 1, caracterizada porque la lámpara está dotada también de una envoltura (5) (semi)transparente.
3. Lámpara de LED según la reivindicación 1, caracterizada porque los medios de disipación de calor comprenden una conexión metálica entre el sustrato y el casquillo de lámpara.
4. Lámpara de LED según la reivindicación 1, caracterizada porque se incorporan medios (6) en dicha columna, que se utilizan para generar un flujo de aire en la lámpara.
5. Lámpara de LED según la reivindicación 1, caracterizada porque las caras del poliedro están dotadas de una disposición de LED, que preferiblemente comprende al menos un LED verde, al menos uno rojo y al menos uno azul o al menos un LED verde, al menos uno rojo, al menos uno amarillo y al menos uno azul o al menos un LED blanco.
6. Lámpara de LED según la reivindicación 1, caracterizada porque la lámpara está dotada de medios (8) para cambiar el flujo luminoso de los LED.
7. Lámpara de LED según la reivindicación 1, caracterizada porque la lámpara está dotada de medios para variar mutuamente el flujo luminoso de los LED previstos sobre las diversas caras del sustrato.
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