ES2275997T3 - Faro con luces de señalilzacion y de circulacion para vehiculos ferroviarios. - Google Patents
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Abstract
Faro combinado con luces de señalización y de circulación para vehículos ferroviarios, que comprende unos primeros medios luminosos (12, 22, 28, 54, 74, 102) para irradiar luz de circulación de una primera luminosidad con una primera dirección de irradiación principal y varios segundos medios luminosos (18, 42, 60, 76, 108) configurados como diodos emisores de luz para irradiar luz de señalización con una segunda luminosidad más reducida con una segunda dirección de irradiación principal que se diferencia de la primera dirección de irradiación principal, estando dispuestos los segundos diodos emisores de luz (18, 42, 60, 76, 108) sobre una placa de circuito impreso (16, 36, 110) rodeando una abertura (38) en dicha placa de circuito impreso (16, 36, 110) y siendo irradiada la luz de circulación por los primeros medios luminosos (12, 22, 28, 54, 74, 86, 102) desde una zona de irradiación (38) de luz de circulación rodeada por los segundos medios luminosos (18, 42, 60, 76, 108), vista en la segunda dirección de irradiación principal, caracterizado porque dichos por lo menos unos primeros medios luminosos están configurados como diodo emisor de luz (12, 22, 28, 54, 74, 86, 102) y están provistos de una óptica (14, 24, 30, 56, 106), estando dispuesta la óptica (14, 24, 30, 56, 106) en una zona de la abertura (38) de la placa de circuito impreso (16, 36, 110), y porque están previstos unos medios para lograr durante el funcionamiento de la luz de señalización una irradiación de luz, en la zona de irradiación (38) de la luz de circulación en la segunda dirección de irradiación principal.
Description
Faro con luces de señalización y de circulación
para vehículos ferroviarios.
La presente invención se refiere a un faro
combinado con luces de señalización y de circulación para vehículos
ferroviarios, que comprende por lo menos unos primeros medios
luminosos para irradiar luz de circulación de una primera
luminosidad con una primera dirección de irradiación principal y
varios segundos medios luminosos configurados como diodos emisores
de luz para irradiar luz de señalización de una segunda luminosidad
más reducida con una segunda dirección de irradiación principal que
es diferente de la primera dirección de irradiación principal. Los
segundos diodos emisores de luz están dispuestos sobre una placa de
circuito impreso rodeando una abertura en dicha placa de circuito
impreso. La luz de circulación se irradia a través de los primeros
medios luminosos desde una zona de irradiación de luz de circulación
rodeada por los segundos medios luminosos, visto en la segunda
dirección de irradiación
principal.
principal.
En la patente US nº 5.685.637 se describe un
sistema luminoso que presenta una lámpara halógena y una estructura
anular equipada con LED y que presenta una placa de circuito
impreso. La lámpara halógena y los LED generan diferentes
luminosidades, o sea, irradian luz de diferentes longitudes de onda.
La lámpara halógena está dispuesta en la zona de un reflector del
sistema luminoso de tal modo que una dirección de irradiación
principal de la lámpara halógena y de la luz reflejada por el
reflector está orientada mirando a través de la estructura anular.
Las direcciones de irradiación de la estructura con la lámpara
halógena y los LED, que están dispuestos bajo unas lentes, así como
las de los LED son iguales, generando los LED una luz difusa para
iluminar una zona lo más grande posible.
En la patente US nº 6.414.801 se describe una
disposición de LED para un piloto de luz de día. En este caso, un
segundo reflector mucho más pequeño se coloca en un reflector
paraboloide. Este segundo reflector está recubierto de manera
reflectante en su lado convexo. Los LED están dispuestos tanto sobre
el lado convexo del segundo reflector como también dentro del
segundo reflector. Por medio de esta estructura se pretende mejorar
la evacuación del calor producido por los LED.
Por el documento de publicación europeo EP 1 195
311 A1 es conocido un piloto de señalización para un vehículo
ferroviario. El piloto de señalización presenta como medios
luminosos varios diodos luminosos. En el piloto de señalización
pueden estar presentes diodos luminosos de diferentes colores. Los
diodos luminosos pueden estar dispuestos alrededor de un rebajo
para un faro. El faro dispuesto en el rebajo puede ser, por ejemplo,
un faro de lentes con una lámpara de incandescencia halógena. Por
tanto, pueden combinarse espacialmente el faro para la luz de cruce
y el piloto de señalización.
Por la patente americana US 4.654.629 es
conocido un piloto de señalización para vehículos ferroviarios que
presenta varios diodos emisores de luz y en el que están previstas
lentes para conseguir un haz de luz con la característica de
irradiación deseada. Las lentes pueden estar configuradas como
lentes de Fresnel. Para lograr una dirección de irradiación
deseada, los diodos emisores de luz pueden estar dispuestos con
inclinación respecto de una dirección de irradiación deseada.
Por el modelo de utilidad alemán DE 296 12 300
U1 son conocidos pilotos de señalización para vehículos ferroviarios
que presentan diodos emisores de luz en calidad de medios
luminosos. Los diodos emisores de luz se montan sobre una placa de
circuito impreso y forman un circuito luminoso. En función del lugar
de utilización como luz de cabecera o luz de cola pueden utilizarse
diodos emisores de luz blanca, amarilla o roja.
Por el modelo de utilidad alemán DE 200 12 815
U1 se conoce un piloto de cola de tren con uso de LED, en el que
unos LED rojos y blancos están dispuestos de manera centrada detrás
de un disco de cubierta rojo. Los LED están dispuestos en un
inserto que puede montarse posteriormente en un piloto de cola del
tren en lugar de unos medios luminosos convencionales.
Con la invención se pretende crear un faro
combinado con luces de señalización y de circulación para vehículos
ferroviarios que garantice una imagen de señalización uniforme junto
con una elevada seguridad frente a fallos.
Según la invención, se ha previsto para ello un
faro combinado con luces de señalización y de circulación para
vehículos ferroviarios, que comprende por lo menos unos primeros
medios luminosos para irradiar luz de circulación de una primera
luminosidad con una primera dirección de irradiación principal y
varios segundos medios luminosos configurados como diodos emisores
de luz para irradiar luz de señalización de una segunda luminosidad
más pequeña con una segunda dirección de irradiación principal que
es diferente de la primera dirección de irradiación principal. Los
segundos diodos emisores de luz están dispuestos sobre una placa de
circuito impreso rodeando una abertura en dicha placa de circuito
impreso. La luz de circulación se irradia a través de los primeros
medios luminosos desde una zona de irradiación de luz de circulación
rodeada por los segundos medios luminosos, visto en la segunda
dirección de irradiación principal. Dichos por lo menos unos
primeros medios luminosos están configurados como diodo emisor de
luz y están provistos de una óptica que está dispuesta en una zona
de la abertura de la placa de circuito impreso. Están previstos
medios para lograr una irradiación de luz durante el funcionamiento
de la luz de señalización en la zona de irradiación de la luz de
circulación en la segunda dirección de irradiación principal.
De esta manera, durante el funcionamiento de la
luz de señalización en un faro combinado con luces de señalización
y de circulación puede conseguirse una buena imagen de señalización
con una superficie de luz de señalización uniformemente iluminada,
usualmente un disco de señalización. Especialmente, durante el
funcionamiento de la luz de señalización, se evita la zona oscura
existente en los faros combinados con luces de señalización y de
circulación convencionales, la cual es provocada porque los medios
luminosos para el funcionamiento de la luz de circulación irradian
luz en una dirección distinta de la que es necesaria para el
funcionamiento de la luz de señalización. Por ejemplo, pueden
utilizarse espejos abatibles, reflectores u ópticas de
transiluminación para conseguir la irradiación de luz deseada
durante el funcionamiento de la luz de señalización.
Debido a la disposición de la óptica en la
abertura de la placa de circuito impreso, la zona de irradiación de
la luz de circulación está definida por la abertura de la placa
conductora, así como por la óptica convenientemente montada en la
abertura. En total, por medio de estas medidas se puede conseguir
una estructura compacta del faro combinado con luces de señalización
y de circulación.
En un perfeccionamiento de la invención, el por
lo menos un primer diodo emisor de luz está dispuesto de manera
desplazable y/o pivotante con relación a los segundos diodos
emisores de luz.
De esta forma, durante el funcionamiento de la
luz de señalización puede conseguirse una modificación de la
dirección de irradiación del primer diodo emisor de luz previsto
para la luz de circulación. Para el funcionamiento de la luz de
señalización se reduce convenientemente la intensidad de la
corriente con la que se hace funcionar el primer diodo emisor de
luz para conseguir una densidad luminosa uniforme en toda la
abertura de salida de la luz.
En un perfeccionamiento de la invención, en la
zona del primer diodo emisor de luz está previsto un tercer diodo
emisor de luz para irradiar luz de señalización paralela a la
segunda dirección de irradiación principal en la zona de irradiación
de la luz de circulación.
Asimismo, por medio de esta medida se asegura
que, durante el funcionamiento de la luz de señalización, se
produzca una salida de luz desde la zona de irradiación de la luz de
circulación en la segunda dirección de irradiación principal, de
modo que esté garantizada una imagen de señalización uniforme. Por
ejemplo, es posible un funcionamiento simultáneo de la luz de
señalización y de la luz de circulación. Para la disposición del
tercer diodo emisor de luz ha de prestarse atención a que, durante
el funcionamiento de la luz de circulación, no se produzca ninguna
zona de sombra del primer diodo emisor de luz ni, por tanto, se
origine un perjuicio de la luz de circulación irradiada.
En un perfeccionamiento de la invención, los
segundos diodos emisores de luz están dispuestos concéntricamente,
estando dispuestos varios diodos emisores de luz en el borde
exterior bajo un ángulo con respecto a la segunda dirección de
irradiación principal o estando previstos medios tales como espejos,
barras conductoras de luz u otras ópticas para irradiar luz bajo el
ángulo deseado.
Por medio de esta medida se puede conseguir una
iluminación bajo determinados ángulos requeridos en el
funcionamiento de la luz de señalización, por ejemplo una
posibilidad de reconocer el disco de señalización bajo un ángulo de
+/- 45º con respecto a la dirección de circulación.
En un perfeccionamiento de la invención están
previstos unos medios para hacer funcionar los diodos emisores de
luz con intensidades de corriente variables.
Debido al funcionamiento con intensidades de
corriente variables se pueden usar los diodos emisores de luz para
diferentes funciones de luz, por ejemplo luz de señalización, luz de
cruce y luz de circulación.
En el perfeccionamiento de la invención, los
segundos diodos emisores de luz presentan diodos emisores de luz que
irradian luz de color.
Por tanto, pueden materializarse, por ejemplo,
luces de señalización diferentes. Esto es especialmente sensato
cuando deba utilizarse una luz de señalización como piloto delantero
o trasero en función de la dirección de circulación del vehículo
ferroviario.
En un perfeccionamiento de la invención, durante
el funcionamiento de la luz de señalización o la luz de circulación
con luz blanca están conectados adicionalmente diodos emisores de
luz roja y/o luz verde.
Por ejemplo, durante el funcionamiento de la luz
de señalización o durante el funcionamiento de la luz de circulación
con luz blanca se pueden añadir especialmente proporciones
espectrales rojas con las cuales pueden mejorarse la posibilidad de
reconocer las señales retrorreflejas. En general, pueden modificarse
el lugar del color de la luz irradiada y adaptarse éste a requisitos
especiales.
El problema en el que se basa la invención se
resuelve también por medio de un faro combinado con luces de
señalización y de circulación para vehículos ferroviarios, que
comprende por lo menos unos primeros medios luminosos para irradiar
luz de circulación de una primera luminosidad con una primera
dirección de irradiación principal y varios segundos medios
luminosos configurados como diodos emisores de luz para irradiar luz
de señalización de una segunda luminosidad más reducida con una
segunda dirección de irradiación principal que es diferente de la
primera dirección de irradiación principal, en cuyo faro dichos por
lo menos unos primeros medios luminosos están configurados como
diodo emisor de luz, provistos de una óptica y dispuestos en una
carcasa común junto con los segundos diodos emisores de luz.
De esta manera, se puede materializar un faro
combinado con luces de señalización y de circulación muy compacto.
Los faros combinados con luces de señalización y de circulación
convencionales usan para la irradiación de luz de circulación
lámparas de incandescencia halógenas que generan considerables
cantidades de calor durante el funcionamiento. Los diodos emisores
de luz, especialmente los diodos luminosos blancos, admiten un
funcionamiento a plena corriente y, por tanto, con plena
luminosidad tan sólo hasta aproximadamente 40ºC. Si los diodos
emisores de luz se hacen funcionar a más altas temperaturas con su
potencia nominal, la vida útil desciende drásticamente. Por tanto,
usualmente, las lámparas de incandescencia halógenas se disponen en
una carcasa propia refrigerada. El coste de refrigeración es
considerable en tales faros combinados con luces de señalización y
de circulación. Por medio de la disposición de los diodos luminosos
según la invención para el funcionamiento de la luz de circulación y
de la luz de señalización se crea un faro combinado con luces de
señalización y de circulación que tiene una estructura claramente
simplificada con respecto al estado de la técnica. Sin medidas de
refrigeración costosas se logra una elevada vida útil de los diodos
luminosos utilizados.
Otras características y ventajas de la invención
se pondrán de manifiesto a partir de las reivindicaciones y de la
siguiente descripción de formas de realización preferidas de la
invención en relación con los dibujos, en los que:
la figura 1 muestra una vista frontal de un faro
combinado con luces de señalización y de circulación según la
invención de conformidad con una primera forma de realización,
la figura 2 muestra una vista frontal de un faro
combinado con luces de señalización y de circulación conforme a una
segunda forma de realización,
la figura 3 muestra una vista en sección lateral
de un faro combinado con luces de señalización y de circulación
según la irradiación de conformidad con una tercera forma de
realización,
la figura 4 muestra una vista en sección lateral
de un faro combinado con luces de señalización y de circulación
según la tercera forma de realización mejorada,
la figura 5 muestra una vista en sección lateral
de un faro combinado con luces de señalización y de circulación
según una cuarta forma de realización,
la figura 6 muestra una vista en sección lateral
de un faro combinado con luces de señalización y de circulación
según una quinta forma de realización de la invención,
la figura 7 muestra una vista en sección lateral
de un faro según la invención de conformidad con una sexta forma de
realización de la invención,
la figura 8 muestra una vista en sección lateral
de un faro según la invención de conformidad con una séptima forma
de realización,
la figura 9 muestra una vista en sección lateral
de un faro según la invención de conformidad con una octava forma
de realización,
la figura 10 muestra una distribución de la
luminosidad de un diodo luminoso del faro de la figura 9 y
la figura 11 muestra una distribución espectral
de un diodo luminoso adicional del faro de la figura 10.
La vista frontal de la figura 1 muestra un faro
combinado 10 con luces de señalización y de circulación que
presenta un primer diodo emisor de luz 12 para irradiar luz de
circulación, el cual está dispuesto detrás de una óptica secundaria
14 y, por tanto, está representado en la figura 1 únicamente de
manera insinuada con línea de trazos. El primer diodo emisor de luz
12 es un denominado LED de alta potencia que irradia luz blanca y
está provisto de una óptica principal. Por medio de la óptica
secundaria se consigue una irradiación de la luz de circulación en
una primera dirección de irradiación principal deseada. En vehículos
ferroviarios, ésta es usualmente un ángulo de 5,5º hacia abajo
respecto de un eje longitudinal del vehículo ferroviario. La óptica
secundaria 14 puede estar configurada como lente convexa o
planoconvexa, como óptica de forma libre o como óptica de Fresnel.
Cuando se emplea una óptica de Fresnel, es recomendable el uso de
una denominada óptica de microestructura, dado que tales ópticas de
microestructura pueden realizarse más delgadas que otras ópticas y,
por tanto, tienen propiedades más favorables con respecto a la
absorción de luz interior.
Para conseguir el ángulo de irradiación deseado,
el primer LED 12 puede desplazarse hacia arriba con respecto a un
eje óptico de la óptica secundaria 14. Alternativamente, puede
inclinarse la óptica secundaria 14, debiendo entonces bascularse
también simultáneamente el primer LED 12 para que siga estando
dispuesto sobre el eje óptico de la óptica secundaria 14. Por medio
del desplazamiento del primer LED 12 hacia arriba, hacia abajo,
hacia la derecha o hacia la izquierda puede conseguirse la
orientación deseada del haz de luz de circulación irradiado.
La óptica secundaria 14 define una abertura de
salida de luz para la luz de circulación. La abertura de salida de
luz está dispuesta en una placa de circuito impreso 16 que está
configurada en forma circular y sobre la cual están dispuestos
varios segundos diodos emisores de luz 18 en círculos concéntricos.
Los segundos diodos emisores de luz 18 están configurados como
diodos luminosos que irradian luz blanca y están previstos para la
irradiación de luz de señalización. Debido a la menor luminosidad
requerida durante el funcionamiento de la luz de señalización, como
segundos diodos emisores de luz 18 no deben estar previstos los
denominados LED de alta potencia. En vehículos ferroviarios se
requiere generalmente durante el funcionamiento de la luz de
señalización un disco de señalización uniformemente iluminado con un
diámetro de 170 mm. Por tanto, las dimensiones de la
placa de circuito impreso 16 están en el intervalo de un diámetro de
170 mm para materializar las dimensiones requeridas del disco de
señalización. La dirección de irradiación principal de los segundos
LED 18 es paralela a un eje longitudinal de un vehículo ferroviario.
Por el contrario, como ya se ha explicado, la dirección de
irradiación principal de la luz de circulación está inclinada en
5,5º hacia
abajo.
abajo.
Para evitar un lugar oscuro en el centro del
disco de señalización durante el funcionamiento de la luz de
señalización, cuyo lugar oscuro, debido a la dirección de
irradiación principal inclinada del primer LED 12 al considerarla
en la dirección longitudinal del vehículo, se presentaría incluso
aunque estuviera conectada la luz de circulación están previstos en
el faro combinado 10 con luces de señalización y de circulación unos
medios para lograr durante el funcionamiento de la luz de
señalización - en la zona de irradiación de la luz de circulación
que está definida por la óptica secundaria 14 - una irradiación de
luz en la segunda dirección de irradiación principal que discurre
paralela a la dirección longitudinal del vehículo ferroviario. Como
se ha explicado detalladamente con ayuda de la figura 4, se desplaza
para ello el primer LED 12 con relación a la óptica secundaria 14
durante el funcionamiento de la luz de señalización. No obstante,
sería posible también, por ejemplo, hacer bascular la óptica
secundaria 14 junto con el LED 12 o prever espejos o lentes
abatibles para modificar la dirección de irradiación principal del
LED 12 y de la óptica secundaria 14. Como quiera que se asegura
durante el funcionamiento de la luz de señalización que salga luz
también de la zona de irradiación de luz de circulación - definida
por la óptica secundaria 14 - en la segunda dirección de irradiación
principal, se puede garantizar que el disco de señalización
completo del faro 10 esté iluminado. Asimismo, ajustando una a otra
las luminosidades del primer LED 12 y de los segundos LED 18 puede
provocarse una iluminación uniforme del disco de señalización.
La representación de la figura 2 muestra un faro
combinado 20 con luces de señalización y de circulación conforme a
una segunda forma de realización preferida de la invención. A
diferencia del faro 10 de la figura 1, el faro 20 presenta dos
primeros LED 22 para la irradiación de luz de circulación. Cada uno
de los primeros LED 22 lleva asociada una óptica secundaria propia
24, los cuales se solapan parcialmente, de modo que resulte una
zona de salida de la luz de circulación con forma de ocho en vista
en planta. Al igual que en el faro 10 de la figura 1, en el faro 20
están previstos unos medios para conseguir también una iluminación
uniforme del disco de señalización definido por el faro 20 durante
el funcionamiento de la luz de señalización.
La representación de la figura 3 muestra una
vista en sección lateral de un faro combinado con luces de
señalización y de circulación según una tercera forma de
realización de la invención. Dentro de una carcasa 26 está dispuesto
un LED 28 para irradiar luz de circulación. El primer LED 28 está
configurado como un LED blanco de alta potencia y está fijado en la
zona de la pared trasera de la carcasa 26. El LED 28 está provisto
de una óptica primaria que está configurada en el caso representado
como una caperuza en forma de cúpula. El primer LED 28 lleva
asociada una óptica secundaria 30. Un eje óptico de la óptica
secundaria 30 está indicado por medio de una línea de trazos y
puntos 32 y representa simultáneamente el eje central de la carcasa
26. La óptica secundaria 30 está dispuesta, por medio de un
distanciador 34 en una placa de circuito impreso 36, que está a su
vez fijada de nuevo a las paredes laterales de la carcasa 26. La
placa de circuito impreso 36 presenta una abertura central circular
38 que define una zona de salida de luz de circulación del faro
representado. La luz irradiada por el primer LED 28 atraviesa la
óptica secundaria 30 y pasa por la abertura central 38 para
abandonar finalmente la carcasa del faro a través de un disco de
cubierta 40. Como está indicado en la representación de la figura
3, la luz de circulación sale del faro con una inclinación de
aproximadamente un ángulo \alpha hacia abajo con respecto al eje
central 32. Esto se consigue porque el primer LED 28 no está
dispuesto sobre el eje central 32, que coincide con el eje óptico
de la óptica secundaria 30, sino que está desplazado hacia arriba
con respecto a éste.
En un lado delantero de la placa de circuito
impreso 36 alejado del primer LED 28 están dispuestos varios
segundos LED 42. Los segundos LED 42 irradian luz blanca con una
dirección de irradiación principal que es paralela al eje central
32. Los segundos diodos luminosos 42 están dispuestos en círculos
concéntricos alrededor de la abertura central 38. En la zona de
borde exterior de la placa de circuito impreso 36 están dispuestos
unos diodos luminosos adicionales 44 o 46, cuya dirección de
irradiación de luz está inclinada hacia arriba o hacia abajo con
respecto al eje central 32. En el diodo luminoso 44 dispuesto abajo
en la representación de la figura 3, se consigue una dirección de
irradiación inclinada hacia arriba con respecto al eje central 32
porque la placa de circuito impreso 36 está acodada en la zona de
borde y el LED 44 está fijado sobre esta zona inclinada de la placa
de circuito impreso 36.
En el caso del LED 46 representado arriba en la
figura 3 se consigue una dirección de irradiación inclinada hacia
abajo con respecto al eje central 32 porque el LED 46 está dispuesto
en un extremo de una barra conductora de luz 48 que está acodada en
su desarrollo para provocar una salida de luz inclinada hacia abajo
en su extremo alejado de la placa de circuito impreso 36. Mediante
el LED 44 dispuesto inclinado y el LED 46 con la barra conductora
de luz 48 acodada puede conseguirse una irradiación de luz en un
intervalo de +/- 45º con respecto al eje central 32. En la
representación de la figura 3 se conseguiría con los LED 44 y 46 una
irradiación de luz de alrededor de +/- 45º en un plano vertical. No
obstante, se pretende usualmente una dirección de irradiación de luz
de +/- 45º con respecto al eje central 32 en un plano horizontal.
Los LED 44 y 46 se disponen para ello desplazados en 90º alrededor
del eje central 32 con respecto a la representación de la figura 3,
tal como está indicado en la figura 3 con ayuda de un LED adicional
46 con barra conductora de luz 48.
Durante el funcionamiento de la luz de
señalización no se hace funcionar el primer LED 28 de modo que en sí
y de por sí se produciría un agujero oscuro en el disco de
señalización en la zona de salida de la luz de circulación que está
definida por la abertura 38. Para evitar esto está previsto un
tercer diodo 50 emisor de luz que esta dispuesto inmediatamente
adyacente al primer LED 28 en la pared trasera de la carcasa 26.
Como puede apreciarse en la representación de la figura 3, el tercer
LED 50 está dispuesto desplazado hacia abajo con respecto al eje
central 32 que coincide con el eje óptico de la óptica secundaria
30. Esto es necesario por motivos de espacio de construcción, ya
que el primer LED 28 no está tan distanciado del eje óptico que
haga posible la disposición del tercer LED 50 sobre el eje óptico de
la óptica secundaria 30. No obstante, para conseguir una
irradiación de luz a través del tercer LED 50 paralela al eje
central 32, el tercer LED 50 esta dispuesto inclinado hacia abajo
en un ángulo \beta con respecto al eje central 32. El ángulo
\beta depende de la distancia del tercer LED 50 al eje óptico, de
la distancia del tercer LED 50 a la óptica secundaria 30 y de la
desviación angular de la luz en la óptica secundaria 30. Por tanto,
junto con la óptica secundaria 30 se consigue una salida de luz,
paralela al eje central 32, desde la óptica secundaria 30 y el faro.
Por consiguiente, con el funcionamiento del tercer LED 50 durante el
funcionamiento de la luz de señalización se evita un agujero oscuro
en el centro del disco de señalización. Asimismo, el tercer LED 50
está configurado como un LED de alta potencia para luz blanca a fin
de poder facilitar la misma densidad de luz a la altura de la placa
de circuito impreso 36 que los segundos LED 42, 44 y 46. Para
asegurar una iluminación uniforme del disco de señalización, se
ajustan una a otra la corriente de funcionamiento del tercer LED 50
y la corriente de funcionamiento de los segundos LED 42, 44, 46.
En la vista en sección lateral de la figura 4
está representado un faro comparable con la figura 3, pero mejorado.
En la disposición de la figura 3 se genera ciertamente un disco de
señalización iluminado de manera uniforme, pero pueden producirse
máximos de luminosidad por encima del eje central 32 que pueden ser
molestos para el conductor de un vehículo en la función "luz
blanca de señalización de cruce", en particular al utilizar el
faro como piloto superior. Para evitar tales máximos de luminosidad
por encima del eje central 32 durante el funcionamiento del tercer
LED 50, está dispuesto un disco de dispersión 51 delante del tercer
LED 50, visto en la dirección de irradiación. En este caso, el
disco de dispersión 51 no está dispuesto directamente delante del
tercer LED 50, sino ligeramente desplazado hacia abajo con respecto
a éste. La disposición del disco de dispersión 51 se elige de tal
modo que, por un lado, no se impida la marcha de los rayos del
primer LED 28, de modo que no se produzca ninguna zona de sombras
durante el funcionamiento de la luz de circulación. Por otro lado,
el disco de dispersión 51 se dispone de tal modo que se supriman de
manera fiable los máximos de luminosidad que proceden del tercer LED
50 y que están por encima del eje central 32. En este caso, la
posición del disco de dispersión 51 puede modificarse con respecto
a su distancia al tercer LED 50 y en relación con su ángulo con
respecto al tercer LED 50. El disco de dispersión 51 puede estar
configurado como un disco de dispersión de acanaladuras que está
provisto de acanaladuras verticales. No obstante, es posible también
realizar el disco de dispersión 51 en la técnica de microprismas.
En este caso, los elementos de dispersión del disco de dispersión 51
pueden disponerse sobre un lado del disco de dispersión 51 alejado
del tercer diodo luminoso 50.
La representación de la figura 5 muestra un faro
52 con luces de señalización y de circulación según otra forma de
realización de la invención. Asimismo, en el faro 52 está dispuesto
en una pared trasera de una carcasa de faro un primer LED 54 para
irradiar luz de circulación que atraviesa una óptica secundaria 56.
El primer LED 54 está desplazado hacia arriba con respecto a un eje
óptico 58 de la óptica secundaria 56 para lograr una dirección de
irradiación principal inclinada hacia abajo. Además, el faro 52 está
provisto de segundos LED 60 que provocan una irradiación de luz de
señalización paralela al eje óptico 58. El eje óptico 58 coincide
con un eje central del faro 52 que en un vehículo ferroviario se
orientaría en dirección paralela a su eje longitudinal. Los
segundos LED 60 están dispuestos sobre una placa de circuito impreso
que presenta una abertura central para la definición de la zona de
salida de la luz de circulación.
Para conseguir por medio del primer LED 54 una
salida de luz de la zona de salida de la luz de circulación
paralela al eje óptico 58 o al eje central del faro 52 durante el
funcionamiento de la luz de señalización, el primer LED 54 está
dispuesto de manera desplazable en la pared trasera del faro 52. Por
ejemplo, el LED 54 está dispuesto sobre un carro guiado por colisa
que puede desplazarse hacia abajo en la representación de la figura
5. Por tanto, el primer LED 54 puede desplazarse hacia abajo hasta
que el eje óptico de su óptica principal coincida con el eje óptico
58 de la óptica secundaria 56. En esta posición desplazada, que está
indicada en la representación de la figura 5 con una línea de
trazos, se irradia luz desde el LED 54 con una dirección de
irradiación principal que es paralela al eje óptico 58. Para lograr
la misma luminosidad en la zona de salida de la luz de circulación
durante el funcionamiento de la luz de señalización que la emitida
por los segundos diodos luminosos 60, se hace que, simultáneamente
con el desplazamiento del primer LED 54 hacia abajo en dirección al
eje óptico 58, se reduzca su corriente de funcionamiento. Se realiza
un desplazamiento del primer LED 54 por medio de un imán elevador
62 que está dispuesto en la pared trasera de la carcasa del faro
52. El imán elevador 62 se controla por medio de un aparato de
control 68 que asume también el control de la corriente de
funcionamiento del LED 54 y de los LED 60.
Para conseguir una posibilidad de reconocimiento
del disco de señalización iluminado por medio del segundo LED 60
bajo un ángulo de +/- 45º con respecto al eje longitudinal central
58 de la carcasa en un plano horizontal, está azogada una
superficie interior 64 de la pared lateral periférica de la carcasa
52 del faro. Se reflejan así los rayos de luz irradiados por los
segundos LED 60 en dirección a la superficie 64 y se irradian éstos
a través del disco de cubierta 66.
Otro faro 70 según la invención está
representado en la vista en sección lateral de la figura 6. El faro
70 está constituido de manera similar al faro ilustrado en la
figura 5 y en la figura 1 y el primer LED 74 puede desplazarse en
la pared trasera de la carcasa del faro para conseguir una
irradiación de luz bajo diferentes ángulos. El faro 70 está
previsto para vehículos ferroviarios configurados de manera
aerodinámica. Debido a la configuración frontal aerodinámica de tal
vehículo ferroviario, un disco de cubierta 72 debe estar dispuesto
fuertemente inclinado con respecto a una dirección vertical del
vehículo. Como resultado de la forma de la carcasa así obtenida a
modo de cilindro circular oblicuamente cortado, el primer diodo
luminoso 74 y los segundos diodos luminosos 76 de la placa de
circuito impreso están distanciados sustancialmente más del disco de
cubierta 72 que en el caso de las formas de realización explicadas
anteriormente. Por tanto, ya no se puede conseguir una irradiación
de luz bajo un ángulo de +/- 45º con respecto a un eje longitudinal
central del faro 70 por medio de medidas adoptadas en la zona de la
placa de circuito impreso sobre la que están dispuestos los segundos
diodos 76, ya que la luz irradiada desde estos segundos diodos
luminosos bajo un ángulo de +/- 45º con respecto al eje
longitudinal central sería ensombrecida por las paredes laterales de
la casa situadas, en la dirección de irradiación, delante de la
placa de circuito impreso. Por tanto, para lograr una irradiación de
luz en el intervalo angular requerido, unos diodos luminosos
adicionales 78 están dispuestos inmediatamente detrás del disco de
cubierta inclinado 72. Estos segundos LED adicionales 78 están
inclinados con respecto al eje longitudinal central del faro 70
para asegurar la irradiación de luz requerida en dirección
horizontal dentro de un intervalo angular de +/- 45º con respecto al
eje longitudinal central.
Otra forma de realización de un faro con luces
de señalización y de circulación según la invención está
representada en la figura 7 en una vista en sección. Dentro de una
carcasa 80 de faro, que está provista de un sistema de aireación 82
y un sistema de purga de aire 84, está dispuesto un LED blanco 86 de
alta potencia. El LED 86 presenta, por ejemplo, una potencia de 5
vatios y se alimenta con energía eléctrica por medio de una fuente
de corriente constante. El LED 86 está dispuesto sobre el eje óptico
y con una separación igual a la distancia focal de una lente de
Fresnel 88. Mediante la disposición del LED 86 y de la lente de
Fresnel 88 se enfoca la luz irradiada por el LED 86 en un lóbulo
principal que sirve como luz de circulación. Visto en la dirección
de irradiación, detrás de la lente de Fresnel 88 está dispuesto un
disco de dispersión 90 que va a su vez seguido por un disco de
cubierta 92. Por medio del disco de dispersión 90, un lóbulo
secundario es desacoplado del lóbulo principal de la luz irradiada
por el LED 86 y enfocada por la lente de Fresnel 88. Mientras el
lóbulo principal sale, por ejemplo, con una inclinación de 5,5º
hacia abajo con respecto al eje longitudinal central, el lóbulo
secundario desacoplado por medio del disco de dispersión 90 cuida de
que, en la dirección del eje longitudinal central, no se produzca
ninguna mancha oscura en el disco de señalización del faro combinado
con luces de señalización y de circulación según la invención. El
disco de cubierta 92 asume solamente funciones de protección y
cubierta, para lo cual cierra la carcasa 80, visto en la dirección
de circulación.
El LED 86 está montado dentro de la carcasa 80
sobre una placa de circuito impreso en la que se encuentra también
la electrónica de control necesaria para el LED 86. La placa de
circuito impreso está a su vez montada sobre un cuerpo de
refrigeración 94 que cuida de la evacuación de calor necesaria.
Dentro de la carcasa 80 pueden disponerse LED adicionales para
conseguir una imagen de señalización satisfactoria durante el
funcionamiento de la luz de señalización.
Otra forma de realización de un faro con luces
de señalización y de circulación según la invención está
representada en la vista en sección lateral de la figura 8. El faro
combinado con luces de señalización y de circulación representado en
la figura 8 está constituido de forma básicamente comparable al faro
representado en la figura 3. Dentro de una carcasa 100 del faro
está dispuesto un LED blanco 102 de alta potencia que está provisto
de un cuerpo de refrigeración y desplazado hacia arriba con respecto
a un eje central 104 del faro. Junto con una óptica secundaria 106
resulta una dirección de irradiación principal dirigida hacia abajo
del LED 102 de alta potencia, que se usa como luz de circulación.
Varios segundos LED 108 están dispuestos rodeando un rebajo central
de una placa de circuito impreso 110 en un lado delantero de dicha
placa de circuito impreso 110 y se usan durante el funcionamiento
de la luz de señalización. El LED blanco 102 de alta potencia está
dispuesto distanciado de un lado trasero de la placa de circuito
impreso 110 en una pared trasera de la carcasa 100 del faro. Debido
a la distancia que guarda el LED blanco 102 de alta potencia con
respecto a la abertura central de la placa de circuito impreso 110
y debido al ángulo de irradiación relativamente amplio del LED
blanco 102 de alta potencia, una porción de la luz emitida por el
LED 102 de alta potencia no pasaría a través de la óptica
secundaria 106 y la abertura central de la placa de circuito impreso
110, sino que iluminaría secciones del lado trasero de la placa de
circuito impreso 110 que rodean la abertura central. Por tanto, esta
porción de la luz se perdería para su aprovechamiento como luz de
circulación. En consecuencia, el LED blanco 102 de alta potencia
está dispuesto dentro de un reflector 112 que cuida de que
sustancialmente toda la luz que es emitida por el LED blanco 102 de
alta potencia, se dirija a la óptica secundaria 106 y, por tanto,
pueda utilizarse como luz de circulación.
No obstante, para garantizar el disco de
señalización blanco corriente requerido, el reflector 112 puede
estar conformado de modo que una parte de la luz emitida por el LED
blanco 102 de alta potencia salga paralela al eje central 104. Por
tanto, se asegura que, considerando a lo largo del eje central 104,
se genere un disco de señalización uniformemente iluminado durante
el funcionamiento de la luz de señalización o durante el
funcionamiento de luz de circulación y luz de señalización
combinadas, cuyo disco no presente ninguna zona oscurecida en el
rebajo central de la placa de circuito impreso 110.
Otra forma de realización de un faro con luces
de señalización y de circulación según la invención está
representada en la vista en sección lateral de la figura 9. El faro
según la invención representado en la figura 9 está constituido de
manera comparable con el faro representado en la figura 8 y está
provisto, con respecto a éste, solamente de un LED adicional 114.
El LED 114 está dispuesto dentro del reflector 112, pero desplazado
con respecto al LED 102 de alta potencia. El LED adicional 114, que
emite también luz blanca, está dispuesto dentro del reflector 112
de modo que la luz emitida desde él salga principalmente paralela al
eje central 104 después de pasar por la óptica secundaria 106. Por
tanto, el LED adicional 114 cuida de manera fiable de que no se
origine ninguna zona oscura en la zona del rebajo central de la
placa de circuito impreso 110 durante el funcionamiento de la luz
de señalización, sino que se cree un disco de señalización
uniformemente iluminado.
Como puede apreciarse en la representación de la
figura 9, el LED 114 adicional está configurado en forma
extremadamente plana y está constituido como un denominado LED
emisor lateral. Estos denominados LED emisores laterales emiten luz
a través de un intervalo angular muy grande, y en el diagrama de la
figura 10 está representado un ejemplo de distribución de
luminosidad del LED 114 en porcentaje referido al ángulo sólido.
Puede apreciarse que el LED 114, a pesar de su forma de
construcción muy plana, emite luz bajo un ángulo de +/- 110º. Por
tanto, durante el funcionamiento de la luz de señalización puede
cuidarse de que la óptica secundaria 106 se ilumine uniformemente,
de modo que se materialice un disco de señalización uniformemente
iluminado. No obstante, debido a su forma de construcción
extremadamente plana, el LED adicional 114 no perturba la marcha de
los rayos del LED 102 de alta potencia o sólo lo hace de manera
insustancial, con lo que no aparecen proyecciones de sombras en la
luz de circulación. En lugar de un único LED adicional 114, pueden
disponerse también varios LED emisores laterales en el reflector
112 en tanto que éstos no perturben la irradiación de la luz de
circulación a través del LED blanco 102 de alta potencia o sólo lo
hagan de manera insustancial. En la forma de realización
representada en la figura 9, el LED adicional 114 está desplazado
hacia abajo con respecto al eje central 104 y, desplazado hacia
delante en la dirección de irradiación con respecto al LED blanco
102 de alta potencia, está dispuesto sobre la pared interior del
reflector 112. Un cuerpo de refrigeración del LED adicional 114 está
situado en un lado trasero del reflector 112.
Cuando en el faro combinado con luces de
señalización y de circulación según la invención está conectada
solamente la luz de circulación, en el ejemplo del faro de la
figura 9 solamente el LED blanco 102 de alta potencia, se emite
solamente una luminosidad pequeña en la dirección del eje central
104, de modo que el faro ya no es reconocido como luz de
señalización, en la dirección del eje central 104, por ejemplo con
un diámetro requerido de 170 mm. Para garantizar esto, durante el
funcionamiento de la luz de circulación se conectan también los
segundos LED 108. Adicionalmente, cuando se utiliza el faro según la
invención como piloto superior en un vehículo ferroviario, los
segundos LED 108 pueden emitir durante el funcionamiento de la luz
de circulación, es decir, junto con el LED blanco 102 de alta
potencia, más luz de la que es en sí y de por sí necesaria para la
función de "luz de señalización blanca". Durante el
funcionamiento de la luz de señalización se hacen funcionar entonces
los segundos LED 108 con la luminosidad nominal.
En la representación de la figura 11, el trazado
en línea continua de la curva muestra el espectro de un LED blanco
convencional de alta potencia, mientras que el trazado representado
en línea discontinua en el intervalo entre aproximadamente 600 y
700 nm muestra el espectro del LED 102 de alta potencia según la
invención. Fuera del intervalo entre 600 nm y 700 nm, el espectro
del LED 102 de alta potencia discurre de manera coincidente con la
curva de línea continua representada. Puede apreciarse en este caso
que, además del espectro normal de un LED blanco de alta potencia,
que está registrado con una línea continua, el espectro presenta
unos máximos secundarios 120, 122 a aproximadamente 600 nm, lo que
corresponde a un color de luz ámbar, así como a aproximadamente 640
nm, lo que corresponde a un color de luz rojo, indicándose estos
máximos secundarios en líneas discontinuas. Con respecto a diodos
luminosos blancos convencionales que presentan solamente porciones
rojas o ámbar mínimas en el espectro, puede mejorarse así netamente
la posibilidad de reconocer señales retrorreflejadas rojas y
amarillas durante el funcionamiento de la luz de circulación.
Esto resulta particularmente importante durante
el funcionamiento de la luz de circulación, ya que, si bien pueden
conectarse adicionalmente LED rojos durante el funcionamiento de la
luz de señalización, esto no es posible durante el funcionamiento
de la luz de circulación, ya que la luz emitida por el LED blanco
102 de alta potencia está inclinada con respecto al eje central 104
y, por tanto, con respecto a un eje de los LED rojos. Además, la
diferencia de luminosidad entre la luz emitida por el LED blanco 102
de alta potencia y la luz emitida por eventuales LED rojos es tan
grande que no podría generarse una corriente de luz suficiente por
parte de LED rojos. Finalmente, los LED rojos pueden actuar en
dirección axial como un aura roja del LED blanco de alta potencia y
pueden así confundirse desde ángulos determinados con una señal de
cola del tren. Por tanto, según la invención, el LED blanco 102 de
alta potencia se diseña de tal manera que presente porciones
espectrales apreciables a 600 nm y a 640 nm. Esto puede realizarse,
por ejemplo, por medio de LED de alta potencia que estén provistos
de por lo menos sendos chips verde, rojo y azul en una carcasa y en
los que pueda fijarse casi a voluntad y también ajustarse
individualmente el lugar de color de la respectiva luz emitida a
través de activaciones diferentes de los chips individuales.
Claims (9)
1. Faro combinado con luces de señalización y
de circulación para vehículos ferroviarios, que comprende unos
primeros medios luminosos (12, 22, 28, 54, 74, 102) para irradiar
luz de circulación de una primera luminosidad con una primera
dirección de irradiación principal y varios segundos medios
luminosos (18, 42, 60, 76, 108) configurados como diodos emisores
de luz para irradiar luz de señalización con una segunda luminosidad
más reducida con una segunda dirección de irradiación principal que
se diferencia de la primera dirección de irradiación principal,
estando dispuestos los segundos diodos emisores de luz (18, 42, 60,
76, 108) sobre una placa de circuito impreso (16, 36, 110) rodeando
una abertura (38) en dicha placa de circuito impreso (16, 36, 110) y
siendo irradiada la luz de circulación por los primeros medios
luminosos (12, 22, 28, 54, 74, 86, 102) desde una zona de
irradiación (38) de luz de circulación rodeada por los segundos
medios luminosos (18, 42, 60, 76, 108), vista en la segunda
dirección de irradiación principal, caracterizado porque
dichos por lo menos unos primeros medios luminosos están
configurados como diodo emisor de luz (12, 22, 28, 54, 74, 86, 102)
y están provistos de una óptica (14, 24, 30, 56, 106), estando
dispuesta la óptica (14, 24, 30, 56, 106) en una zona de la abertura
(38) de la placa de circuito impreso (16, 36, 110), y porque están
previstos unos medios para lograr durante el funcionamiento de la
luz de señalización una irradiación de luz, en la zona de
irradiación (38) de la luz de circulación en la segunda dirección de
irradiación principal.
2. Faro combinado con luces de señalización y
de circulación según la reivindicación 1, caracterizado
porque dicho por lo menos un primer diodo emisor de luz (54, 74)
está dispuesto de manera desplazable y/o pivotante con relación a
los segundos diodos emisores de luz (60, 76).
3. Faro combinado con luces de señalización y
de circulación según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado
porque en la zona del primer diodo emisor de luz (28) está previsto
un tercer diodo emisor de luz (50) para irradiar una luz de
señalización paralela a la segunda dirección de irradiación
principal en la zona de irradiación de la luz de circulación.
4. Faro combinado con luces de señalización y
de circulación según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque en la primera dirección de irradiación
principal, detrás de la óptica (88) del primer diodo emisor de luz
(86), está prevista una óptica de dispersión (90) para iluminar un
lóbulo secundario en la segunda dirección de irradiación
principal.
5. Faro combinado con luces de señalización y
de circulación según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque los segundos diodos emisores de luz (42)
están dispuestos concéntricamente, estando dispuestos en el borde
exterior varios diodos emisores de luz adicionales (44, 78) bajo un
ángulo con respecto a la segunda dirección de irradiación principal
y/o estando previstos unos medios (48, 64) para desviar la luz
irradiada.
6. Faro combinado con luces de señalización y
de circulación según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque están previstos unos medios (68) para
hacer funcionar los diodos emisores de luz con intensidades de
corriente variables.
7. Faro combinado con luces de señalización y
de circulación según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque los segundos diodos emisores de luz (18,
42, 60, 76, 108) y/o los diodos emisores de luz adicionales (44, 46,
78) presentan diodos emisores de luz que irradian luz de color.
8. Faro combinado con luces de señalización y
de circulación según la reivindicación 7, caracterizado
porque están conectados adicionalmente unos diodos emisores de luz
roja y/o verde durante el funcionamiento de la luz de señalización o
la luz de circulación con luz blanca.
9. Faro combinado con luces de señalización y
de circulación para vehículos ferroviarios según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dichos por
lo menos unos primeros medios luminosos están dispuestos junto con
los segundos diodos emisores de luz (18, 42, 60, 76, 108) en una
carcasa común (26, 52, 70, 80, 100).
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