ES2197498T3 - Luces de multiples diodos electroluminiscentes. - Google Patents

Abstract

Luz de señalización para el tránsito ferroviario, que comprende una pluralidad de diodos electroluminiscentes (LED) (212; 312; 512) más que suficientes para producir una emisión de luz total adecuada para el uso previsto, siendo un número al menos suficiente de dichos diodos LED excitable al mismo tiempo para ser perceptibles, desplegándose la pluralidad de diodos LED en un conjunto (211; 316X) zonal en asociación con medios (116; 216; 316) de concentración de luz emitida de manera similar distribuidos de manera zonal, eficaces, junto con un dispositivo (225¿) de suministro de rendimiento lumínico total, para producir una luz de salida de dirección predominante y sustancialmente paralela, caracterizada por una lente (225¿) de rendimiento total provista de unas lentes (226; 326) secundarias adyacentes al borde para la visualización lateral del funcionamiento de la luz.

Description

Luces de múltiples diodos electroluminiscentes.

Campo de la invención

La presente invención se presenta específicamente en relación a las luces de señalización del tránsito ferroviario.

Antecedentes de la invención

Las luces de señalización del tránsito ferroviario requieren una intensidad de luz considerable y utilizan convenientemente lámparas con filamento de tungsteno, normalmente (al menos en Gran Bretaña) con un suministro de reserva frente al fallo del filamento de la lámpara o de la primera lámpara y con distintas líneas de luminosidad visibles para indicar el funcionamiento normal, y un fallo de este tipo dando como resultado recurrir al filamento/lámpara de reserva, respectivamente. Los requisitos y los costes de mantenimiento están relacionados con los primeros fallos del filamento/lámpara de tungsteno, y es un objeto de esta invención buscar una mejora a este respecto.

La publicación de patente alemana 25 42 220 A ha propuesto el uso de una luz láser para la señalización ferroviaria y de otras luces, o bien un láser único gaseoso con una lente condensadora o bien múltiples diodos láser con lentes condensadoras individuales.

Generalmente, se ha aceptado que los diodos electroluminiscentes (LED) semiconductores son inherentemente mucho más fiables que las lámparas con filamento de tungsteno, pero la intensidad luminosa posible es de una magnitud inferior en varios órdenes. De hecho, incluso las mejoras espectaculares en los diodos LED demostradas por los dispositivos únicos comercialmente disponibles con rendimientos lumínicos tan altos como quince candelas más o menos, no pueden compararse con las lámparas con filamento de tungsteno en términos de sustitución práctica directa de las luces de señalización ferroviaria, o de cualquier otra aplicación con requisitos similares. En relación a las luces de señalización ferroviaria, es un objeto particular de esta invención encontrar una solución que permita el uso práctico de los diodos LED.

El recurso bastante obvio de montar un número suficiente de diodos LED para producir una cantidad nominalmente adecuada de luz tras un vidrio de lámpara convencional, incluyendo el de tipo Fresnel, no es satisfactorio en la práctica, ya sea o no frente a un reflector. Simplemente, el estado iluminado no es lo suficientemente visible desde lejos, al menos en altas condiciones de luz ambiental. Tal como resultará evidente, se cree que esta situación es atribuible a la naturaleza inherente altamente difusa de la emisión luminosa desde los diodos LED y se ha superado en el presente documento imponiendo la direccionalidad deseada y eficaz.

Sumario de la invención

Según la presente invención, se proporciona una luz de señalización del tránsito ferroviario, que comprende una pluralidad de diodos electroluminiscentes (LED), más que suficientes para producir una emisión de luz total adecuada para el uso previsto, un número al menos suficiente de dichos diodos LED siendo excitables al mismo tiempo para ser perceptibles, estando desplegada la pluralidad de diodos LED en un conjunto zonal, en asociación con medios de concentración de luz emitida de manera similar, distribuidos de manera zonal, eficaces, junto con un dispositivo de suministro de rendimiento lumínico total, para producir una luz de salida de direccionalidad principal y sustancialmente paralela, caracterizada por una lente de salida total, que tiene una lente secundaria adyacente al borde para la visualización lateral del funcionamiento de la luz.

Preferiblemente, el número de diodos LED es suficiente, incluso tras un fallo de varios diodos LED, para producir una totalidad de emisiones de luz que sea adecuada para el uso previsto, el conjunto zonal, en combinación con los medios de concentración de luz emitida, constituye una fuente de luz eficaz y geométricamente distribuida para que la luz emitida tenga una direccionalidad sustancialmente paralela, y los medios de suministro de rendimiento lumínico incluyen un medio de ``vidrio'' de salida (que puede ser, en efecto, de material plástico transparente).

Al menos para las luces de señalización del tránsito ferroviario, está prevista la excitación simultánea de diez diodos LED, incluso más de un centenar, al menos 40, normalmente de 50 a 80 o más. Puede utilizarse un número mínimo de diodos LED en exceso por encima del número nominalmente adecuado para el uso previsto, según el índice conocido de rendimiento y de fallos de los diodos LED en cuestión y de los intervalos de sustitución/mantenimiento objetivos, pero convenientemente se utilizan más y según la detección de un número intermedio de fallos, particularmente del 2%, quizás del 5% - 10% o más, a la redundancia y detección deseada más abajo. Preferiblemente, la detección viene acompañada de indicación.

Una geometría apropiada para un conjunto de este tipo de diodos LED es generalmente cóncava, particularmente siguiendo la(s) curvatura(s) prescrita(s), parabólica, o aproximándose a la misma, como los componentes del subconjunto adyacente de menor curvatura(s) o sustancialmente plana. Generalmente, una disposición apropiada correspondiente de los medios de concentración de luz puede seguir la geometría del conjunto de diodos LED, como los múltiples elementos de lentes condensadoras que podrían corresponder con los subconjuntos apropiados de dicho conjunto, y que pueden servir para enfocarse en una posición, que tiene una similitud funcional útil con el ``vidrio'' de salida convencional y con el filamento de la lámpara de tungsteno, en o cerca del foco para los dispositivos de lentes Fresnel.

De hecho, tras la comparación con una lámpara de tungsteno, la combinación del conjunto de diodos LED y de los elementos de lentes condensadoras de luz puede hacerse funcionar de la misma manera que una fuente luminosa distribuida de manera zonal concentrada por enfoque, de manera que toda o la mayor parte de la luz de salida fuese como si se emitiera directamente desde una lámpara de tungsteno en dicha posición, pareciéndose de manera efectiva a una lámpara de tungsteno con un reflector que enfoca en el filamento de la lámpara en lugar de producir al menos otra reflexión distinta, tal vez un haz paralelo, particularmente para evitar que los problemas de calentamiento vuelvan a centrarse en la lámpara de tungsteno. Si se desea ir al menos en una dirección que simule tal perpendicularidad además de otra emisión de luz reflejada de una disposición de reflector y de lámpara con filamento de tungsteno, dichos elementos de lentes condensadoras apropiadas podrían ser de una naturaleza compuesta, con partes medias o interiores adyacentes al borde que producen luz sustancialmente enfocada en una posición y con partes exteriores que producen luz de haz sustancialmente paralelo, o viceversa.

Sin embargo, para la combinación del conjunto de diodos LED y de los medios de concentración de luz, es técnicamente factible la producción de un haz de luz principalmente paralelo, preferiblemente divergente en menos de aproximadamente 2º ó 3º, y dichos elementos de lentes podrían ser progresivamente distintos dirigiéndose hacia fuera para un conjunto generalmente cóncavo. Un haz de luz sustancial o completamente paralelo de este tipo puede simplificar los requisitos de la lente de salida, tal como se ha expuesto en primer lugar, enfocando la posición para la luz dirigida sustancial o completamente hacia delante desde tal posición, particularmente un punto o una línea. Combinar parcialmente la posición enfocada y parcialmente la luz dirigida de otro modo podría facilitar el uso de los sistemas existentes de ``vidrio'' de salida, de decir, como para las unidades de lámpara de tungsteno.

Aunque, prima facie, puede esperarse que existan ventajas de fabricación y adquisición al utilizar elementos de lentes condensadoras sustancialmente idénticos y/o subconjuntos de diodos LED en configuraciones geométricas generalmente correspondientes, representados por substratos individuales apropiadamente configurados que llevan lo mismo, los elementos de lentes y su substrato transparente configurado, podrían moldearse como una unidad integral que permitiera una producción simple, incluso para partes de elementos de lentes compuestos y/o distintos, es decir, únicamente con algunos incrementos en los costes iniciales de mecanización, tal vez un incremento no muy grande dado el impacto del diseño asistido por ordenador y las técnicas de mecanización controladas por ordenador. De hecho, las geometrías del conjunto de LED y de los substratos de los elementos de lentes podrían diferir para ayudar, al menos, en el montaje de los diodos LED en bancos/árboles de los mismos, dentro de lo que es compensable por la diferenciación de los elementos de lentes, lo que podría incluir (para este u otro fin) características varifocales (en lugar de simplemente las características bifocales anteriormente indicadas).

La conexión de los diodos LED en múltiples bancos/árboles de los mismos en relación paralela/en serie apropiada para la corriente eléctrica de control, facilita la conexión e interconexión adicionales, incluyendo cualquier grado de redundancia y selección alternativa para el funcionamiento activo, automáticamente al detectar uno o más fallos prescritos de diodos LED o bloques/árboles de los mismos.

La alternativa práctica implica simplemente la detección del cambio de corriente y/o tensión que resultan del fallo de uno o más diodos LED predeterminados, y la indicación de un fallo de este tipo.

Otras realizaciones muy prácticas de esta invención se presentan partiendo de la simulación de lámparas con filamento de tungsteno, básicamente en favor de producir directamente un haz de luz que tenga alta direccionalidad casi paralela, preferible y principalmente sólo con pocos grados de divergencia, para lo que se han utilizado hasta aproximadamente 5º para prototipos y se sugiere sin limitación frente a otras divergencias que se han encontrado prácticas.

Las geometrías apropiadas para el conjunto de diodos LED y para los medios de concentración de luz pueden tener curvaturas más pequeñas; de hecho, pueden ser sustancialmente planas en términos del substrato(s) u otra(s) lámina(s) portadora(s) para los diodos LED y para los múltiples elementos de lentes condensadoras, o como configuración global de los medios moldeados de múltiples elementos de lentes. Un conjunto sustancialmente coplanar de elementos de lentes condensadoras convexoplanas sustancialmente idénticos, tendrá, de manera eficaz, focos sustancialmente coplanares en o cerca al plano focal en el que puede colocarse el conjunto de LED. En una realización, existe correspondencia entre subgrupos de diodos LED y los elementos de lentes condensadoras individuales, es decir, en lugar de una correspondencia de uno a uno entre los diodos LED y los elementos de lentes condensadoras (que es factible, pero probablemente menos ventajoso que la primera preferencia de dos o más diodos LED por subgrupo).

En una primera realización del prototipo, los subgrupos de tres diodos LED de un diámetro de pocos milímetros se dispusieron próximos en agujeros de montaje con centros en una línea centrada con respecto a un elemento de lente condensadora convexoplana respectivo, que tiene un diámetro de aproximadamente 20 milímetros y una longitud focal de aproximadamente 100 milímetros. Se observó la presencia de anillos de luminosidad utilizando tales subgrupos de diodos LED y elementos de lentes condensadoras, y la luminosidad total se ajustó fácilmente cambiando selectivamente la población de subgrupos seleccionados, específicamente sin cargar uno de las tres posibles posiciones en línea de los diodos LED. Aunque una selección de este tipo debería calcularse matemáticamente con un análisis de luminosidad zonal suficientemente detallado, la selección mediante pruebas y errores se considera práctica.

Alternativas para las poblaciones y disposiciones de subgrupos de diodos LED incluyen líneas orientadas de manera distinta y números de posiciones de LED con o sin un LED central, posiciones para los diodos LED en vértices o esquinas de triángulos teóricos (no necesariamente equiláteros), rectángulos (no necesariamente cuadrados), y polígonos (no necesariamente regulares). Otras alternativas incluyen la colocación frente o detrás de puntos focales reales de simples lentes condensadoras al menos hasta que coincidan los espacios de interceptación de las líneas focales con la distribución de los diodos LED para los subgrupos correspondientes de diodos LED y los elementos de lentes condensadoras, o incluso la variación de la curvatura o de la forma periférica de los elementos de lentes condensadoras para producir un área focal pequeña pero distribuida en lugar de un único punto focal.

En un conjunto de aproximadamente 100 diodos LED, particularmente en subgrupos lineales de tres, tal como se ha indicado anteriormente, con elementos de lentes condensadoras de base circular en relación escalonada, concentrada, fue interesante descubrir que la difusión general de la luz emitida por los diodos LED era tal, que la pérdida de luz desde un LED en un subgrupo dio como resultado una pérdida inferior a un tercio de emisión de luz desde ese elemento de lente condensadora correspondiente.

Un conjunto concreto particular de elementos de lentes condensadoras es generalmente hexagonal con uno o más elementos de lentes en filas sucesivas hacia dentro desde cualquier lado. Un conjunto hexagonal regular con cinco posiciones de los elementos de lentes por lado conduce a 61 posiciones en total, de las que una quedó inutilizada por razones relacionadas al (a los) fallo(s) de detección del (de los) LED.

La detección apropiada puede realizarse con un recurso de este tipo tal simple como dividir la totalidad de diodos LED en grupos iguales, cada uno asociado con sus propios circuitos de detección de corriente con los grupos conectados en paralelo con respecto a los circuitos de detección total. La relación de las poblaciones de estos grupos con la totalidad de diodos LED puede ser tal, que la pérdida de luz desde todo un grupo deje una luz total emitida por encima de un estándar de rendimiento lumínico/de luminosidad mínimo relevante. La interrelación entre estos grupos y los anteriores subgrupos puede realizarse fácilmente, de manera que incluso la pérdida de luz desde todo un grupo de diodos LED no dará como resultado la pérdida de más de un LED en subgrupo alguno, preferiblemente, dos grupos adyacentes perderán menos de un LED entre ellos, o de otro modo según se desee o prefiera.

Una característica ineludible de los haces de luz de salida ligeramente divergente, principalmente casi paralela, es que los estados iluminados no serán perceptibles fuera de los haces, en el lado de una luz de aviso. Esto se soluciona con una lente de salida total que tiene una lente secundaria adyacente al borde para visualizar los laterales del funcionamiento de la luz, que puede ser una parte de o una conexión en un ``vidrio'' de haz de salida que, al menos, es de una naturaleza difusa, incluso la naturaleza de la dirección de la luz de los laterales en un borde de un ``vidrio'' de este tipo.

La implicación del uso sin difusión de la luz de salida se considera preferente, al menos para el gran rendimiento lumínico necesario de las lámparas de aviso/señalización ferroviaria, pero no necesariamente limitativa, con respecto a otras aplicaciones que se han encontrado factibles.

En este caso, los diodos LED apropiados pueden producir señales de luz verde, ámbar y roja directamente, es decir, a través de un ``vidrio'' claro. Sin embargo, es igualmente factible el uso de diodos LED sustancialmente de ``luz blanca'' de alta intensidad y el uso de ``vidrios'' adecuadamente coloreados, o de filtros de coloración específica.

Al menos con haces divergentes bien enfocados, hasta no más de aproximadamente el 5%, preferiblemente del 2% aproximadamente, ventajosos para el uso en la señalización ferroviaria, un aspecto adicional de esta invención reside en proporcionar la comunicación de información inteligible por modulación del haz de luz de la señalización como tal, al menos para una presentación visual y/o de audio de un mensaje de ``parada'' junto con un estado de ``parada'' de la luz de señalización. Un mensaje de parada de este tipo podría ser de un tipo estándar previamente registrado, y pueden existir otros mensajes para acompañar cualquier estado de luz de señalización, ya sea transmitidos continuamente, ya sea iniciados mediante una presencia real detectada de un tren que se acerca o mediante espera, en base al tiempo de aproximación programado. Mensajes especiales adicionales son transmitidos con la misma facilidad, o bien llamados desde un repertorio de mensajes previamente registrados destinados para adecuarse a varias circunstancias, o los correspondientes para utilizar con un micrófono. Por tanto, los motores y las cabinas necesitarán equiparse con un transductor de detección sensible a la luz y con medios apropiados de desmodulación para producir señales de transmisión para una presentación visual y/o un altavoz de audio (o auriculares), dispositivo que puede ser de una naturaleza simple y económica.

Un dispositivo de comunicación modulada por haz de luz de señalización es muy apropiado para su uso junto con un dispositivo de comunicación adicional. Se considera que la conveniencia y ventaja en un dispositivo adicional de este tipo también es de tipo de haz de luz modulado, incluso donde, como se ha previsto de manera particular, el medio de iluminación de la señal está asociado con una célula transductora de luz distinta, para una comunicación de intervalo corto al menos con un tren parado bastante cerca de las luces de señalización, ya que se adaptarían a cualquier circunstancia especial, incluyendo el suministro de información a transmitir a los pasajeros de un tren de pasajeros. La separación de la disponibilidad de las características de la comunicación adicional y mencionada en primer lugar se obtiene fácilmente, respecto a la última, que sólo se habilita después de que el tren esté tan cerca de las señales, que su transductor de luz relacionado esté fuera del haz de luz relevante, tanto si el transductor asociado con la locomotora está o no compartido con el dispositivo de comunicación adicional, que es factible, tal vez ventajoso. De hecho, los dos sistemas de comunicación pueden ser tan iguales o de tipo tan similar como para compartir los medios de modulación transmisión y/o desmodulación recepción. Además, una comunicación adicional preferida de este tipo se prolonga fácilmente para iniciar y mantener la comunicación de datos, si la telemetría desde el tren o la información adicional hacia el tren y sus sistemas informáticos y/o de telemetría etc. controlan, adicionalmente, siempre si se ha iniciado o no la comunicación, o únicamente lo hacen si el tren reduce la velocidad o si se detiene.

Breve descripción de los dibujos

A continuación se describirá, a título de ejemplo, la puesta en práctica específica con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La figura 1 muestra una configuración para una luz de señalización;

la figura 2 muestra una configuración para una primera realización;

la figura 3 indica las disposiciones útiles de los elementos de lentes condensadora y LED;

la figura 4 es un diagrama esquemático de la detección de fallos y del cableado;

la figura 5 es un diagrama esquemático alternativo del cableado; y

la figura 6 es un diagrama de bloques esquemático para el(los) dispositivo(s) de comunicaciones moduladas por luz.

Descripción específica de las realizaciones ilustradas

En la figura 1, se muestra un conjunto 111 generalmente cóncavo de diodos LED 112 con rayos de luz en líneas discontinuas a través de una disposición 115 de concentración de luz generalmente cóncava de elementos 16 de lentes condensadoras, mostrados ambos enfocando la luz a una posición 121 y pasando la luz en relación de solapamiento con respecto al sistema 125 de lente de salida mostrado específicamente como de tipo 126A, 126B de doble lente Fresnel convexa a través y fuera del cual los rayos de luz son continuos. Aunque los rayos de luz están destinados para ser útiles, la situación real de la luz altamente difusa desde los diodos LED 112 es difícil de ilustrar, y una concepción viable puede ser como una difusión de luz entre los diodos LED 112 y los elementos 116 de lentes, concentrando generalmente estos últimos la mayor parte si no toda la luz emitida a la posición 121.

Los diodos LED 112 se muestran transportados en un substrato 113 generalmente cóncavo, que no debería ser transparente y puede ser reflector de la luz en el interior de su concavidad, y/o periféricamente alrededor separándose del sistema 115 de lente condensadora. Los diodos LED 112 pueden estar conectados en bancos o árboles y/o en substratos individuales (no mostrados), que podrían ajustarse en facetas en la concavidad del substrato 113 total o en múltiples variantes similares a un bastidor, con conexiones eléctricas a través hacia la parte posterior generalmente convexa del substrato 113.

Los elementos 116 de lentes se muestran transportados en un substrato 117 transparente generalmente cóncavo, que puede tener facetas 118 planas en su concavidad y también otra superficie en facetas o ligeramente convexa. El conjunto (116, 117) podría estar integralmente moldeado como una unidad a partir de material transparente, probablemente plástico, de un índice refractario apropiado; y los elementos 116 de lentes pueden ser de simples formas convexas o de formas compuestas más complejas, al menos con partes superiores aplanadas como las implicadas para el paso de la luz no enfocada, o de otro modo, para la salida del haz sustancialmente paralelo (no mostrado).

Si los substratos 113 y 117 son cóncavos únicamente a través del plano de los dibujos, la posición 121 será una línea. Si los substratos 113 y 117 son cóncavos también a través del plano del dibujo, la posición 121 puede tener una longitud inferior, en el límite será un punto. Tales substratos individuales de LED en banco/árbol podrían tener una correspondencia de uno a uno con los elementos 116 de lentes condensadoras.

En la figura 2, se muestra un conjunto 211 planar sustancialmente plano de diodos LED 212 con rayos de luz en líneas discontinuas a través de una disposición 215 de concentración de luz sustancialmente paralela de elementos 216 de lentes condensadoras ambos mostrados (en base similar simplificada a la figura 1) produciendo luz con haz sustancialmente paralelo y pasando la luz en relación de solapamiento ligeramente divergente a y a través de un dispositivo 225 de ``vidrio'' de salida mostrado sustancialmente plano.

Los diodos LED 212 se muestran transportados en una lámina, placa o substrato 213 sustancialmente planos, que no son transparentes, incluso preferiblemente reflectores de la luz frente a los elementos 216 de lentes condensadoras, que podrían estar en una correspondencia de uno a uno con los diodos LED 212, véanse las líneas continuas de la figura 2, o con subgrupos de los mismos, véanse las líneas discontinuas de la figura 2 y las posiciones de montaje de los diodos LED como en tripletes en línea en 312A, B, C en la figura 3, tal como se realizó en un prototipo mediante agujeros de montaje ligeramente iguales en una placa de metal brillante 313 (visible en superposición). Los elementos 216 de lentes se muestran transportados en una lámina, placa o substrato 217 planos, que podrían ser transparente o, y tal vez preferiblemente, reflectores de la luz frente a los diodos LED 212, véase la posición 316A de montaje del elemento de lente correspondiente a uno de los tripletes 312A, B, C de las posiciones de los diodos LED en la figura 3, tal como se realizó en un prototipo mediante agujeros de montaje de lentes dispuestos de manera próxima (la mayoría indicados por centros 316X en contacto con aquellos 312B centrales de las posiciones de los diodos LED en una placa 317 de metal brillante, para presentar elementos individuales de lentes convexoplanas con sus bases planas coplanares con la superficie interior de la placa (216, 217, en la figura 2). Las alternativas prácticas preferidas para la producción de volumen están siendo desarrolladas como una placa de circuito impreso para la portadora 217 de diodos LED y como una placa compuesta de lentes condensadoras de luz moldeada de material plástico transparente de índice refractario apropiado para las formaciones de elementos de lentes integrales.

Al menos para los diodos LED subagrupados en tripletes 312A, B, C en línea para los elementos de lentes condensadoras correspondientes como en 316A, y el haz de luz de salida total de, al menos, principalmente de baja divergencia desde otro paralelo, hasta aproximadamente 5º, se ha encontrado útil separar los diodos LED de los elementos de lentes en más de las longitudes focales de los últimos, hasta 120 milímetros o más para longitudes focales de 100 milímetros. La compensación total para los efectos ópticos no deseados, tales como efectos de anillos relativamente oscuros y/o claros individualmente desde los elementos 216 de lentes condensadoras y/o que alcanzan efectos ópticos mejorados, podría implicar el uso selectivo de otros subagrupamientos de diodos LED 212, incluyendo algunos reducidos a dobletes (simplemente por omisión(es) de uno de los diodos LED en 312A, B, C o por otra separación, espaciado intermedio como en 316B); y/o de otras orientaciones de los tripletes en línea de diodos LED que incluyen, pero no se limitan a, cierta perpendicularidad, véase en 316C, (tal vez alternativamente), y/o siguiendo transversalmente a las direcciones radiales, véase en 316D, E; y/o otras disposiciones geométricas de subgrupos de diodos LED, en vértices/esquinas de triángulos, rectángulos, o polígonos con diodos LED centrales/medios equivalentes; y/o otras geometrías de distribución para los elementos 216 de lentes condensadoras y/o aquellos elementos en sí mismos, y/o formaciones ópticamente compuestas de elementos de lentes.

La geometría de distribución mostrada en la figura 3, es particularmente compacta como un conjunto hexagonal regular de los elementos 316 de lentes condensadoras mostrados en una portadora 317 convenientemente circular, véase la intercalación parcial de sucesivas ``filas'' con aumentos progresivos en una posición desde cada borde del conjunto. Con cinco posiciones de elementos de lentes por lado, el conjunto hexagonal de la figura 3 permite 61 de tales posiciones, permitiendo hasta 183 diodos LED para subgrupos completos de tripletes. Los números de posiciones de elementos de lentes por lado son, por supuesto, 37 posiciones de elementos de lentes y hasta 111 diodos LED.

A pesar de la fiabilidad inherente e infinitamente superior de los diodos LED en comparación con las lámparas con filamentos de tungsteno, la detección de los diodos LED averiados es deseable de una manera relativa al requisito/requerimiento de rendimiento lumínico mínimo. En la práctica, el dispositivo apropiado de detección de fallos es útil tanto para proporcionar redundancia de diodos LED, es decir, más de los necesarios para el rendimiento mínimo, como para considerar y beneficiarse de la naturaleza difusa de la emisión de luz de los diodos LED, por ejemplo, que un prototipo, como en la figura 3 mostró una pérdida de luz muy inferior a un tercio, desde un elemento 316 de lente condensadora para el que uno de sus tripletes correspondientes de diodos LED 312A, B, C no se estaba encendido, realmente sólo una pérdida de luz del 20%.

La figura 4 muestra la totalidad de diodos LED dividida en seis grupos 411- 416 iguales conectados individualmente en brazos 421-426 paralelos de un circuito 410 paralelo/en serie, teniendo cada grupo (411-416) y brazo (421-426) un circuito 431-436 de control de corriente asociado, y teniendo todo el circuito 140 un suministro 441 de corriente directa, ramas 442 capacitivas paralelas y ramas 443/444 de luz de aviso/resistencia, y un control total resistivo a través de una resistencia 445 y un detector/fuente 446 de CA. Cada grupo 411 - 416 de diodos LED no contiene más de un LED de cada subgrupo (312A, B, C) relacionado de elementos de lentes, preferiblemente filas adyacentes al mismo.

Para una luz que tenga un 20% sobre el requisito de diodos LED respecto al rendimiento lumínico total mínimo requerido, el dispositivo de la figura 4 permitiría la pérdida de un grupo/brazo completo de diodos LED y todavía estaría por encima de dicho mínimo. Por tanto, la indicación de fallos debería limitarse o graduarse respecto a la pérdida de un grupo/brazo completo de este tipo, o hasta que el número de diodos LED individuales distribuidos de otro modo, tal vez primeras o segundas indicaciones para uno, o un número bajo de fallos de diodos LED y otras para un número superior y/o todo el grupo/brazo.

El dispositivo inventivo de la misma cubre la necesidad para la observación de rango estrecho del estado de la luz fuera de un haz de este tipo a pesar del predominio del rendimiento lumínico total principal de baja divergencia. Un dispositivo 226 adicional o parcial al ``vidrio'' 225' de salida total se indica en la figura 2 para dirigir/desviar parte de una luz de salida mucho más lateralmente, como un dispositivo 226 adicional/parcial de la lente sectorial exterior, convenientemente en/sobre un ``vidrio'' 225' convexo de salida, tal como se muestra en la figura 2, en la posición 326 en la figura 3.

Las estrategias alternativas de detección de fallos incluyen el primer funcionamiento normal, únicamente con parte de la totalidad de diodos LED 212 encendidos, uno de los grupos 411-416 como un sustituto implantado después de que otro de los grupos 411-416, u otro número predeterminado de diodos LED 212, falle. De hecho, cualquier posición de LED posible no utilizada en búsqueda de múltiplos en y de grupos/brazos 411-416/421-426 podría utilizarse adicional o alternativamente para indicar fallos, en dicho u otro dispositivo adicional o parcial de ``vidrio'' de salida para los laterales u otra visualización.

Volviendo a la figura 5, el suministro y cableado alternativos de diodos LED 512 están indicados en dos tonos y un tono, ya que se han encontrado apropiados para el rendimiento lumínico deseado desde una provisión de posiciones de LED de este tipo, tal como se ha indicado primero en la figura 3. El cableado está indicado completamente en paralelo para todos y cada uno de los diodos LED, véase entre las líneas 551, 552 de tensión que atraviesan todo el conjunto y las ramas de la misma para cada LED. Los dos tonos 512D de diodos LED se muestran únicamente en las tres filas del medio, específicamente en los extremos de las mismas, a continuación hacia dentro alternando con un tono. El aviso del exceso de cualquiera que sea la amplitud deseada de fallo tolerable de los diodos LED, viene indicado por los circuitos 555 de medición de la corriente, normalmente un medio 556 detector/de ajuste del valor umbral mínimo excedido, y medios 557 de cableado operativos con la pérdida de rendimiento 558 desde el último (556).

Con referencia a la figura 6, el control 611 de las señales para los medios 613 de control de las lámparas de diodos LED se muestra con un modulador 614 interpuesto delante de los diodos LED 612 de la lámpara, tal como para superponer mensaje(s) estándar desde la fuente 615 previamente registrada como modulación del haz de lámpara. En la locomotora/tren, el medio 621 de fotodetección ha modulado la información modulada recuperada desde su salida 622 por el desmodulador 623, para la representación visual en 624 y/o la reproducción de audio en auriculares 625 o altavoces. Se observa un dispositivo mínimo en términos de mensaje(s) estándar previamente registrado(s) como un mensaje de que el tren debe detenerse, que viene acompañado de una señal de luz roja, bien continuamente o en respuesta a cualquier detección/descubrimiento de que se acerca el tren asociado con la vía normal y/o la espera de que un tren se acerca relacionada temporalmente como entrada o parte del control 611 de las señales. Por supuesto, pueden existir otros mensajes estándar, por ejemplo el tren que pasa sin riesgo, que viene acompañado de la señal de luz verde o cualquier otro.

El dispositivo también se muestra mediante un control 631 adicional para mensaje(s) 632 especial(es), también previamente registrado, tal vez registrado en bucle o suministrado de otro modo en 633 según y cuando sea necesario, o seleccionado de un repertorio de registros previos en 632; en cualquier caso, alternativa o adicionalmente suministrado al modulador 614, y deliberadamente desmodulado y visualmente disponible en la cabina de la locomotora en la pantalla 624 y/o audiblemente por el altavoz 625.

El dispositivo de comunicaciones moduladas/desmoduladas por luz adicional se muestra por medio de células 635 y 636 detectoras/emisoras de luz, asociadas con las señales y con la locomotora respectivamente. La célula 636 de luz asociada con la locomotora, puede ser la misma que la incorporación de las funciones del fotodetector 621, al menos si no es incompatible con el intervalo de comunicaciones previsto, mucho más corto para estos dispositivos que utilizan células 635 y 636 de luz, normalmente cerca de las señales en cuestión, y utilizables al menos cuando un tren se ha parado por una señal de luz roja.

La comunicación bidireccional por voz preferida está indicada mediante el medio 637C, T, R de control de desmodulación de recepción y modulación de transmisión asociado con las señales 638C, T, R asociadas con la locomotora, cada una con un micrófono 641S, E adicional asociado y un altavoz 642S, E, dispositivos que pueden realizarse convenientemente en un microteléfono similar a un teléfono, incluyendo el de tipo de manos libres, al menos en la locomotora y tal como se da a entender por el dibujo respecto a la participación del altavoz 625. Los dispositivos de registro están indicados adicionalmente en 643S, E tanto en la posición de las señales y la cabina de la locomotora, para la denominada ``caja negra'' y otro fin.

La figura 6 muestra adicionalmente la comunicación bidireccional de datos preferida mediante el medio 644C, T, R de control de transmisión y recepción asociado con las señales y controlado de manera similar desde 631, y 645C, T, R en la cabina de la locomotora, junto con memorias 646 y 647 de datos, respectivamente; y el módulo 648 de telemetría en la cabina de la locomotora.

Claims (22)

1. Luz de señalización para el tránsito ferroviario, que comprende una pluralidad de diodos electroluminiscentes (LED) (212; 312; 512) más que suficientes para producir una emisión de luz total adecuada para el uso previsto, siendo un número al menos suficiente de dichos diodos LED excitable al mismo tiempo para ser perceptibles, desplegándose la pluralidad de diodos LED en un conjunto (211; 316X) zonal en asociación con medios (116; 216; 316) de concentración de luz emitida de manera similar distribuidos de manera zonal, eficaces, junto con un dispositivo (225') de suministro de rendimiento lumínico total, para producir una luz de salida de dirección predominante y sustancialmente paralela, caracterizada por una lente (225') de rendimiento total provista de unas lentes (226; 326) secundarias adyacentes al borde para la visualización lateral del funcionamiento de la luz.

2. Luz de señalización según la reivindicación 1, en la que la combinación de los diodos LED (212; 312; 512), de los medios (215; 316) de concentración de luz y del dispositivo (225') de suministro de rendimiento lumínico total es tal, que dicha direccionalidad sustancialmente paralela implica menos del 5% aproximadamente de divergencia con respecto a una direccionalidad estrictamente paralela.

3. Luz de señalización según la reivindicación 2, en la que dicha combinación (212; 312; 512; 216; 316; 225') es tal, que dicha divergencia es menor de aproximadamente el 2%.

4. Luz de señalización según la reivindicación 1, 2 ó 3, que comprende al menos 40 diodos LED (212; 312; 512).

5. Luz de señalización según la reivindicación 4, que comprende entre aproximadamente 50 y 80 diodos LED (212; 312; 512).

6. Luz de señalización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende medios (431-436) para detectar un fallo de un número de diodos LED (212; 312; 512) inferior que afecta lo suficiente para el uso previsto.

7. Luz de señalización según la reivindicación 6, que comprende medios (446) que indican dicha detección.

8. Luz de señalización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que los diodos LED (212; 312) están conectados en serie dentro de grupos (411-416) conectados en paralelo y teniendo cada uno elementos de diodos LED distribuidos de manera zonal en dicho conjunto (111; 211; 312).

9. Luz de señalización según la reivindicación 8, en la que los grupos (411-416) pueden seleccionarse para la sustitución de un grupo (411-416) con fines de excitación, teniendo uno o más diodos LED averiados, por otro de los grupos (411-416).

10. Luz de señalización según la reivindicación 8 o la reivindicación 9, en la que los grupos (312A-C) secundarios de diodos LED localmente próximos tienen sus diodos LED en distintos grupos (411-416).

11. Luz de señalización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que los medios (215; 316) de concentración de luz comprenden un conjunto distribuido de manera zonal de múltiples elementos (216; 316A-C) de lentes condensadoras.

12. Luz de señalización según la reivindicación 11, en la que por lo menos alguno de dichos elementos (316) de lentes tienen correspondencia zonal con grupos secundarios asociados de dos o más diodos LED (312A-C) que están localmente próximos.

13. Luz de señalización según la reivindicación 12, en la que cada uno de dichos elementos de lentes está asociado con uno o más de dichos diodos LED (312; 512; 512D).

14. Luz de señalización según la reivindicación 12, en la que cada uno de dichos elementos (316) de lentes está asociado con uno, dos o tres de dichos diodos LED (312A-C).

15. Luz de señalización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el conjunto de diodos LED tiene una geometría cóncava.

16. Luz de señalización según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 15, en la que el conjunto de elementos de lentes tiene una geometría cóncava.

17. Luz de señalización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el conjunto de diodos LED (212; 312) tiene una geometría plana.

18. Luz de señalización según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 15 o la reivindicación 17, en la que el conjunto de los elementos (216; 316) de lentes tiene una geometría plana.

19. Luz de señalización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende medios (614) para modular el rendimiento lumínico según la información inteligible.

20. Sistema de luz de señalización, que comprende una luz de señalización según la reivindicación 19 y un medio (623) receptor de la información de tránsito para derivar dicha información.

21. Sistema de señalización según la reivindicación 20, en el que la luz de señalización tiene adicionalmente un medio (635) de recepción que coopera con el medio (636) adicional de transmisión de la información de tránsito para una comunicación modulada adicional de la información inteligible.

22. Sistema de señalización según la reivindicación 21, en el que los medios (637, 638) adicionales de recepción y transmisión se utilizan para otra aplicación distinta que la comunicación por luz modulada.