ES2293027T3 - Dispositivo emisor de luz, en especial dispositivo emisor de luz para señales de trafico construido con diodos luminiscentes. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo emisor de luz, en especial un dispositivo emisor de luz para señales de tráfico, construido con diodos luminiscentes (= LEDs) (30), que posee las siguientes características: (a) el dispositivo emisor de luz posee al menos una placa (102) en la que está conectada en serie una gran cantidad de LEDs (30), (b) la placa (102) de LEDs puede ser conectada, sin conversión de tensiones y sin modulación por impulsos, esencialmente a una tensión (103) de red de al menos 110V, (c) la placa de LEDs puede ser conectada a la tensión de red a través de un dispositivo (106) de limitación de la corriente, (d) se prevé un dispositivo (R4, D, T1) para suprimir la luminiscencia final de los LEDs.
Description
Dispositivo emisor de luz, en especial
dispositivo emisor de luz para señales de tráfico construido con
diodos luminiscentes.
El objeto del invento es un dispositivo emisor
de luz, en especial un dispositivo emisor de luz para señales de
tráfico, construido con diodos luminiscentes (= LEDs), que posee las
siguientes características:
- (a)
- el dispositivo emisor de luz posee al menos una placa en la que está conectada en serie una gran cantidad de LEDs,
- (b)
- la placa de LEDs puede ser conectada sin conversión de tensiones y sin modulación por impulsos, esencialmente a una tensión de red de al menos 110V,
- (c)
- la placa de LEDs puede ser conectada a la tensión de red a través de un dispositivo de limitación de la corriente,
- (d)
- se prevé un dispositivo para suprimir la luminiscencia final de los LEDs.
Un dispositivo emisor de luz de esta clase con
las características (a), (b), (c) es conocido a través del documento
WO 01 01 385. Este dispositivo emisor de luz no posee un dispositivo
para suprimir la luminiscencia final de los LEDs según la
característica (d).
En el dispositivo emisor de luz según el invento
está optimada la fuente de alimentación con corriente desde el
punto de vista de los costes de fabricación, de la fiabilidad y del
espacio necesario.
La placa de LEDs y el circuito de limitación de
la corriente se conectan con preferencia a la tensión de red a
través de un circuito de rectificación. El circuito de rectificación
puede ser realizado en especial con un diodo o con una conexión en
puente de diodos.
Con preferencia, al menos una capacidad está
conectada en paralelo con la tensión de red rectificada y con la
placa de LEDs con dispositivo de limitación de la corriente. Con
ello se consigue, que los LEDs funcionen aproximadamente con
corriente continua. En el funcionamiento con corriente continua se
puede mantener la intensidad nominal especificada por el
fabricante. La función de almacenamiento de la capacidad conectada
en paralelo también puede ser obtenida con una inductividad
conectada en serie.
La luminiscencia final de los LEDs se puede
producir a consecuencia de la carga almacenada en la capacidad
mencionada, cuando esta se disipa a través de los LEDs después de
desconectar la tensión de red. La luminiscencia final es
especialmente molesta en el caso de dispositivos emisores de luz
intermitentes. La supresión de la luminiscencia final garantiza,
que, después de desconectar la tensión de red, la carga almacenada
en la capacidad no se disipe a través de los LEDs. Con ello se
garantiza, que, después de la desconexión de la tensión de red, el
dispositivo emisor de luz ya no emite luz.
La supresión de la luminiscencia final posee con
preferencia un diodo polarizado en el sentido de flujo entre el
circuito de rectificación y la capacidad mencionada. La placa de
LEDs está conectada al ánodo de este diodo. En serie con la placa
de LEDs se halla un interruptor electrónico con al menos una entrada
de mando, estando conectada al menos una entrada de mando del
interruptor electrónico con la tensión de red. El diodo garantiza,
que, después de la desconexión de la tensión de red, no puede fluir
corriente hacia la entrada de mando del interruptor electrónico y
que la entrada de mando mencionada del interruptor electrónico sea
desconectada del potencial de esta capacidad. El interruptor
electrónico interrumpe con ello el flujo de corriente a través de
la placa de LEDs.
El interruptor electrónico posee con preferencia
un transistor, cuyo colector está conectado a través de la placa de
LEDs con el potencial del ánodo del diodo antes mencionado, cuyo
emisor está conectado con el potencial de la tensión de red opuesta
a aquel y cuya base está conectado con el potencial de la tensión
de red. Dado que después de la desconexión de la tensión de red ya
no está aplicado un potencial a la base del transistor, bloquea
este el flujo de corriente a través de los LEDs.
En el dispositivo emisor de luz se prevé con
preferencia al menos un componente, que ejerce una función tanto en
el dispositivo de limitación de la corriente, como también en la
supresión de la luminiscencia final. Esto se aclarará
adicionalmente con un ejemplo de ejecución, que se describirá más
abajo. Con ello es posible construir el dispositivo emisor de luz
de una manera más barata, más compacta y más fiable.
Con preferencia se dispone en paralelo con la
capacidad al menos una resistencia. La resistencia descarga la
capacidad, cuando se desconecta la tensión de red, con lo que se
impide la luminiscencia final de los LEDs. Con preferencia, entre
la capacidad y la entrada del dispositivo de limitación de la
corriente está conectado al menos un diodo. El diodo garantiza,
que, después de la desconexión de la tensión de red, ya no pueda
fluir corriente hacia la excitación del dispositivo de limitación
de la corriente y que la excitación del dispositivo de limitación
de la corriente sea separada del potencial de la capacidad. Esto
también impide la luminiscencia final de los LEDs.
Con preferencia se conecta al menos una
capacidad en paralelo con los LEDs de la placa de LEDs, estando
conectada al menos una capacidad con cada LED. Con ello se puede
evitar, que los eventuales picos de tensión deterioren los LEDs.
Son posibles formas de ejecución en las que se conecta una capacidad
con cada uno de los LEDs o también formas de ejecución en las que
una capacidad esta conectada en paralelo con grupos de LEDs o
incluso con todos los LEDs. Dado que los LEDS poseen una tensión de
ataque en el margen de unos pocos voltios, era hasta ahora usual -
en
el caso de desear la conexión a una tensión de red - prever una conversión de tensiones, de manera típica, con un transformador.
el caso de desear la conexión a una tensión de red - prever una conversión de tensiones, de manera típica, con un transformador.
Los transformadores son, comparados con la
mayoría de los componentes para circuitos, voluminosos y pesados.
Además, hasta ahora era usual, que el circuito de alimentación con
corriente de una disposición de LEDs se dispusiera separada en el
espacio de la disposición de LEDs. Finalmente, la tarjeta impresa,
que soporta una gran cantidad de LEDs, se fijaba hasta ahora
usualmente por ejemplo con tornillos al dispositivo en el que el
dispositivo emisor de luz debía cumplir su misión.
El dispositivo emisor de luz posee con
preferencia las siguientes características:
- (a)
- un cuerpo soporte, que posee una zona de montaje para la sujeción del dispositivo emisor de luz y de los componentes de un circuito,
- (b)
- una tarjeta impresa o una disposición de modo de Sándwich de tarjetas impresas, estando montados los LEDs y los componentes de un circuito, que permite la conexión, sin conversión de tensiones, del dispositivo emisor de luz a una tensión de red de al menos 110 V, en la tarjeta impresa o en la disposición a modo de Sándwich de tarjetas impresas.
Este dispositivo emisor de luz se caracteriza
porque se puede fabricar de una manera especialmente racional y
barata y, en especial, se puede alojar sin problemas en el
dispositivo en el que deba cumplir su misión. La alimentación con
corriente sin conversión de tensiones conduce a una construcción
ligera y pequeña con un riesgo reducido de fallos.
Si, como es preferido, la zona de montaje del
cuerpo soporte se puede acoplar con una base roscada usual o con un
a base de enchufe usual o con una base de bayoneta usual, como las
que son usuales en especial para las lámparas de incandescencia,
resulta especialmente sencillo el montaje del dispositivo emisor de
luz en el dispositivo en el que deba cumplir su misión. Además, se
dispone de una "solución de adaptación " perfecta, es decir de
la posibilidad de la sustitución sin problemas de la lámpara de
incandescencia utilizada hasta ahora con un dispositivo emisor de
luz según el invento.
Con "tensión de red" se entiende con
preferencia una tensión de red doméstica. En numerosos países, la
tensión de red doméstica es de 230 V o de 110 V. Sin embargo, el
dispositivo emisor de luz según el invento también puede ser
diseñado para una tensión de red, que sea superior a la tensión de
red doméstica usual, por ejemplo cuando las instalaciones de
señales de tráfico trabajan con una tensión de red más alta.
El concepto "dispositivo emisor de luz para
señales de tráfico" debe abarcar todos los dispositivos emisores
de luz con los que se transmite una información en el tráfico. De
manera concreta se mencionan en primer lugar los semáforos de
tráfico viarios, utilizándolos también en un sentido más amplio en
especial en las señales de tráfico luminosas, los indicadores
luminosos, los símbolos luminosos tales como símbolos de flechas y
otras muchas análogas. Los dispositivos emisores de luz para
señales de tráfico según el invento pueden ser previstos en
especial en el tráfico viario, en el tráfico sobre carriles (por
ejemplo señales en tramos de vías), en el tráfico naval y en el
tráfico aéreo (por ejemplo aeropuertos). En especial se destaca la
posibilidad de su utilización en las balizas de las pistas de
aterrizaje de aeropuertos, en las que se trata, por un lado, de un
dispositivo emisor de luz para señales de tráfico en un sentido
amplio (información del piloto de los límites de la pista de
aterrizaje), pero, por otro, también de una iluminación. El
dispositivo emisor de luz según el invento puede ser utilizado en
especial, rebasando el ámbito mencionado de las señales de tráfico,
en la totalidad del sector de tráfico. El dispositivo emisor de luz
según el invento puede ser utilizado, rebasando es aspecto, en la
totalidad del sector de iluminación. En especial se menciona la
iluminación viaria, la iluminación de garajes, la iluminación de
edificios, la iluminación de oficinas y la iluminación de
viviendas.
viviendas.
En relación con los dispositivos emisores de
luz, cuyo funcionamiento se basa en el principio de las lámparas de
incandescencia, los dispositivos emisores de luz de LEDs se
caracterizan por una vida útil mucho mayor y por un consumo de
corriente mucho menor. Esta vida útil muy superior conduce, en
especial en los dispositivos emisores de luz para tráfico, a un
ahorro de considerables costes de mantenimiento y de la frecuente
sustitución de las lámparas de incandescencia.
Los LEDs se posicionan con preferencia, desde el
punto de vista de su distancia a la zona de montaje del cuerpo
soporte, de tal modo, que su emisión de luz sea ampliamente
equivalente a la luz de una lámpara de incandescencia reflejada por
el reflector de un semáforo de tráfico usual.
Un semáforo de tráfico usual comprende una
encima de otra una fuente de luz para señales verde, una fuente de
luz para señales amarilla y una fuente de luz para señales roja.
Usualmente se prevé para cada una de estas fuentes una lámpara de
incandescencia blanca, que coopera con un reflector. La luz emitida
hacia delante por el reflector sale al exterior a través de un
cristal coloreado (verde o amarillo o rojo). El dispositivo emisor
de luz según el invento para señales de tráfico puede ser
configurado de tal modo, que su campo de LEDs sea equivalente a la
forma de ejecución actual con lámpara de incandescencia y reflector.
Según el invento se comprobó, que es importante el posicionado
óptimo desde el punto de vista de la distancia de la zona de
montaje del cuerpo soporte (lo que al mismo tiempo también significa
un posicionado óptimo del cristal de cierre). Cuando el campo de
LEDs está demasiado alejado del cristal de cierre se alcanza una
intensidad de luz inferior a la óptima. Cuando el campo de LEDs se
posiciona demasiado cerca del cristal de cierre, no se obtiene la
homogeneidad óptima de la emisión de luz para la señal de
tráfico.
En el dispositivo emisor de luz según invento,
el cuerpo soporte se compone con preferencia, con excepción de las
piezas de la zona de montaje (en especial aquellas, que sirven para
la aportación de corriente) de material plástico. Un cuerpo soporte
de material plástico se puede fabricar sin problemas y de manera
barata con las formas más diversas. Es frecuente, que el cuerpo
soporte posea la forma de un tronco de cono, hallándose la zona de
montaje en el extremo con el diámetro más pequeño del cuerpo
soporte, mientras que la tarjeta impresa, respectivamente la
disposición a modo de Sándwich de las tarjetas impresas se halla en
el extremo con el diámetro más grande del cuerpo soporte. Como es
obvio, aquí no se trata de una forma geométrica exacta de un tronco
de cono; el cuerpo soporte crea más bien la transición entre la zona
final con la superficie más pequeña de la sección transversal (=
zona de montaje) y la zona final con la superficie más grande de la
sección transversal (= zona de emisión de luz con LEDs). En
numerosos casos y, por lo tanto, con preferencia posee el cuerpo
soporte una configuración con sección transversal esencialmente
circular, variando normalmente la sección transversal al avanzar en
la dirección longitudinal del cuerpo soporte. Cuando el dispositivo
emisor de luz según el invento se prevé para un semáforo de
tráfico, la tarjeta impresa o la disposición de tarjetas impresas
posee con preferencia, vista en planta, un diámetro, que equivale
esencialmente al diámetro final delantero del reflector de un
semáforo de tráfico usual. El diámetro final delantero del reflector
de una semáforo de tráfico usual es, por ejemplo en Alemania, de
200 mm o de 300 mm en el caso de semáforos de tráfico grandes. Con
las tarjetas impresas, respectivamente disposiciones de tarjetas
impresas con un tamaño esencialmente tan grande se aprovecha de
manera óptima la superficie de emisión de luz disponible y se
obtiene una homogeneidad óptima de la emisión de luz.
Con preferencia, el cuerpo soporte está
provisto, delante de los LEDs, con una placa de cierre permeable a
la luz. La placa de cierre puede ser prevista para un cierre
protector, por ejemplo contra humedad y suciedad. Sin embargo,
también se puede utilizar la placa de cierre para modificar
ópticamente la emisión de luz de los LEDs, por ejemplo para el
enfoque, para generar rayos de luz esencialmente paralelos o como
disco de dispersión.
El cuerpo soporte posee con preferencia un
anillo de apoyo para el asiento en una zona de sufridera de un
dispositivo en el que deba ser montado el dispositivo emisor de luz.
Con ello se obtiene una estabilización adicional de la posición del
dispositivo emisor de luz en el estado montado, de manera, que, para
la fijación de la posición, no se depende únicamente de la sujeción
en el zócalo.
El cuerpo soporte posee con preferencia una zona
variable en longitud con cuyo ajuste se puede regular el
posicionado de los LEDs con relación a la zona de montaje del
cuerpo soporte. Más arriba ya se mencionó, que puede ser ventajoso
posicionar los LEDs en un determinado punto referido a la dirección
longitudinal del eje de la dirección de emisión de luz (en
especial, posicionarlos de tal modo, que la emisión de luz de los
LEDs sea ampliamente equivalente a la luz reflejada por el reflector
de una lámpara de incandescencia de un semáforo de tráfico usual).
Para poder ajustar de una manera sencilla el deseado posicionado
favorable de los LEDs se prevé la zona variable en longitud
mencionada. La zona variable en longitud se puede realizar en
especial con una zona construida telescópicamente.
La cantidad de LEDs conectados en serie en una
placa se puede elegir tan grande, que la suma de las tensiones de
paso de estos LEDs se halle en la proximidad de la tensión de red o
de la parte derivada de esta tensión de red; con ello se puede
reducir la pérdida de potencia en otras partes del circuito. Al
funcionar los LEDs sin modulación por impulso con corriente
continua es posible mantener la intensidad nominal en los LEDs
especificada por el fabricante. Con ello se garantiza, que la vida
útil mínima especificada por el fabricante de los LEDs no sea
mermada por la modulación por impulsos.
La tensión Zener del correspondiente diodo Zener
puede ser calculada de tal modo, que sea mayor que la tensión de
paso de los LEDs con los que está conectado en antiparalelo el diodo
Zener. En el caso de una interrupción del flujo de corriente a
través de los LEDs, se garantiza el flujo de corriente hacia los
restantes LEDs de la placa de LEDs. Con esta clase de conexión se
consigue, que, por ejemplo en el caso de un LED defectuoso o de una
soldadura defectuosa, sigan luciendo los LEDs no conectados en
antiparalelo por el diodo Zener. Cuando un diodo Zener está
conectado en antiparalelo con varios LEDs conectados a su vez en
serie, se puede utilizar en el cálculo mencionado más arriba la
suma de las tensiones de paso de los LEDs correspondientes. Con
preferencia, un diodo Zener puentea al menos dos LEDs, con mayor
preferencia al menos tres LEDs y con especial preferencia al menos
cuatro LEDs; de manera especialmente preferida se puentean tres a
ocho LEDs.
Cuando se dijo en lo que antecede, que la placa
de LEDs está conectada a una tensión de red de al menos 110 V, no
quiere significar esto, que la placa de LEDs esté conectada
directamente a la tensión de red. Generalmente existen elementos de
conexión intercalados. La placa de LEDs y el dispositivo de
limitación de la corriente pueden estar conectados de manera
indirecta a la tensión de red de al menos 110 V. Los elementos de
conexión intercalados, por ejemplo divisores de tensión, pueden dar
lugar a que a la placa de LEDs y al dispositivo de limitación de la
corriente sólo esté aplicada una tensión de red parcial. La
posibilidad de una conexión indirecta también es válida para los
otros lugares de la presente solicitud, en los que se dice
"conectado".
El dispositivo de limitación de la corriente
posee con preferencia una resistencia. Se puede configurar el
circuito de tal modo, que en esta resistencia se disipe
esencialmente la diferencia entre la tensión de red y la tensión en
la placa de LEDs.
El dispositivo de limitación de la corriente
posee con preferencia un dispositivo de corriente fija. Con ello
se obtiene una amplia independencia de la corriente a través de los
LEDs y con ello de la intensidad de los LEDs de las oscilaciones de
la tensión de red. Además, se garantiza la vida útil óptima de los
LEDs.
El dispositivo de corriente fija posee con
preferencia una resistencia y un diodo conectados en serie con la
tensión de red, estando conectada la resistencia al mismo potencial
de la tensión de red que la placa de LEDs, mientras que el diodo
está conectado al potencial contrario de la tensión de red. El
dispositivo corriente fija posee, además, un transistor, a cuya
base está aplicado el potencial entre la resistencia y el diodo,
cuyo colector está conectado a través de la placa de LEDs al mismo
potencial de la tensión de red mencionado y cuyo emisor está
conectado a través de otra resistencia al potencial contrario de la
tensión de red. El diodo puede ser por ejemplo un diodo Zener
polarizado en el sentido de bloqueo, un diodo polarizado en el
sentido de flujo o un LED polarizado en el sentido de flujo. Con
ello se genera una tensión de referencia independiente de la
tensión de red. La suma de la tensión base-emisor y
de la tensión a través de la resistencia adicional conectada con el
emisor es en esta conexión idéntica a la tensión a través del diodo.
Dado que la tensión a través de la resistencia adicional conectada
con el emisor depende esencialmente de la corriente en la placa
de LEDs, se crea una corriente constante a través de la placa de
LEDs.
La corriente a través de la placa de LEDs puede
ser calculada con la fórmula siguiente:
I_{IED} =
(U_{D}-
U_{BE})/R_{E};
En ella significan:
- I_{LED}
- Corriente a través de la placa de LEDs
- U_{D}
- Corriente a través del diodo
- U_{BE}
- Tensión en el recorrido base-emisor del transistor
- R_{E}
- Valor de la resistencia adicional conectada al emisor.
La disposición de los LEDs y la fuente de
alimentación con corriente de los LEDs son redundantes a partir de
la entrada de red. Incluso con un fallo cualquiera de los LEDs o de
la fuente de alimentación con corriente de los LEDs siempre es
posible el funcionamiento del dispositivo emisor de luz con una
emisión de luz reducida. Debido a la construcción muy sencilla de
la fuente de alimentación con corriente según el invento, se puede
realizar la construcción redundante sin costes adicionales
esenciales y sin una necesidad esencial de espacio adicional. Se
destaca, que en un perfeccionamiento ventajoso del invento es
posible, de manera alternativa, que sólo se construya redundante
una parte de la disposición de LEDs y de la fuente de alimentación
con corriente, es decir, que la construcción redundante empieza
algo alejada de la entrada de red.
Los LEDs y la fuente de alimentación con
corriente de los LEDs se disponen con preferencia sobre una tarjeta
impresa o en una disposición a modo de Sándwich de tarjetas
impresas. También entran en consideración tarjetas impresas
flexibles.
Los LEDs de las placas de LEDs redundantes se
disponen con preferencia en la tarjeta impresa o en la disposición
a modo de Sándwich de tarjetas impresas de tal modo, que en el caso
de un fallo de una parte redundante se cree una emisión de luz tan
no homogénea, que el fallo pueda ser detectado por un observador.
Así por ejemplo, se puede disponer un primer grupo de LEDs sobre
una primera parte de la superficie de emisión de luz y un segundo
grupo de LEDs redundante sobre una segunda parte de la superficie de
emisión de luz, por ejemplo en dos semicircunferencias. Cada uno de
los dos grupos puede ser subdividido adicionalmente, de manera, que
se obtengan por ejemplo cuatro sectores circulares o cuatro franjas
en un cuadrado.
Más arriba ya se mencionó, que el diseño
redundante garantiza el funcionamiento del dispositivo emisor de
luz, si bien con una emisión de luz reducida, cuando se produce
cualquier fallo eléctrico. Esto tiene una importancia especialmente
grande precisamente en los dispositivos emisores de luz para señales
de tráfico.
Con una construcción adecuada, como la
mencionada más arriba como ejecución preferida, se puede utilizar
por medio de una simple sustitución un dispositivo emisor de luz
según el invento para señales de tráfico en lugar de una lámpara de
incandescencia. La construcción es con preferencia tal, que el
reflector de un semáforo usual permanece en el semáforo. También
puede permanecer en el semáforo el cristal de cierre coloreado
existente.
En los dispositivos emisores de luz según el
invento para señales de tráfico se prevén con preferencia LEDs de
colores, por ejemplo LEDs rojos para un segmento rojo del semáforo,
LEDs verdes para un segmento verde del semáforo y LEDs amarillos
para un segmento amarillo del semáforo. Por otro lado, en el invento
se puede trabajar con LEDs blancos y no sólo en los dispositivos
emisores de luz para señales de tráfico, sino también en especial
para alumbrado.
En el invento se trabaja con preferencia sin
circuito de impulsos, para que los LEDs funcionen con la tensión de
red.
Se destaca, que numerosas características del
invento también pueden ser realizadas en un dispositivo emisor de
luz no diseñado para la conexión a una tensión de red de 110 V,
sino por ejemplo para una tensión particular inferior a 110 CV, con
preferencia en el margen de 24 a 110 V.
El invento y las ejecuciones preferidas del
invento se describirán con detalle en lo que sigue por medio de
ejemplos de ejecución representados gráficamente. En el dibujo
muestran:
La figura 1, un dispositivo emisor de luz para
señales de tráfico en una vista lateral y en parte en sección.
La figura 2, en sección longitudinal una parte
de una ejecución alternativa de un dispositivo emisor de luz para
señales de tráfico.
La figura 3, en una sección longitudinal
parcial una parte de una ejecución alternativa de un dispositivo
emisor de luz para señales de tráfico.
La figura 4, un esquema de los LEDs y del
dispositivo de limitación de la corriente para los LEDs de un
dispositivo emisor de luz.
La figura 5, un esquema de los LEDs y del
dispositivo de limitación de la corriente para los LEDs en un
dispositivo emisor de luz, estando realizado el dispositivo de
limitación de la corriente con un dispositivo de corriente
fija.
En la figura 1 se representa en una sección
longitudinal, que contiene el eje 2 óptico, una parte de un segmento
de semáforo (bien el segmento verde del semáforo, bien el segmento
rojo del semáforo, bien el segmento amarillo del semáforo) y en
ella se representa la parte delantera de un reflector 4 y el cristal
6 de cierre coloreado delantero. En la parte trasera no seccionada
del reflector 4 posee el reflector 4 un casquillo roscado en el que
se rosca, en el caso de un segmento de semáforo convencional, una
lámpara de incandescencia. El reflector 4 está fijado con su zona
final delantera en una carcasa del segmento de semáforo
correspondiente. Como se representa en la figura 1 con la brida 8
delantera del reflector 4 y con los ejes 10 de los tornillos de
fijación.
La lámpara de incandescencia existente en un
segmento de semáforo, que funciona con una lámpara de
incandescencia, ha sido desenroscada y en su lugar se roscó en el
mismo zócalo dispositivo 20 emisor de luz para señales de tráfico
representado. El dispositivo 20 emisor de luz se ensancha en su
zona final delantera (arriba en la figura 1) hasta casi el diámetro
interior del reflector 4 en su zona final delantera. Aquí se
dispone en el dispositivo 20 emisor de luz un anillo 22 de goma
sujetado en una ranura corrida del dispositivo 20 emisor de luz. El
diámetro exterior del anillo 22 y su posicionado axial (eje 2 óptico
= eje longitudinal central del dispositivo 20 emisor de luz) se
compaginan de tal modo, que al roscar totalmente el dispositivo 20
emisor de luz en el zócalo roscado no representado, el anillo 22
asiente en una zona final trasera de su contorno exterior desde el
interior en el reflector 4, con lo que se estabiliza adicionalmente
el dispositivo emisor de luz. A través del casquillo roscado no
representado se conecta el dispositivo 20 emisor de luz como una
lámpara de incandescencia a una tensión de red de 110 V o de 230
V.
El dispositivo 20 emisor de luz posee en su zona
final delantera (arriba en la figura 1) una tarjeta 24 impresa, que
se extiende perpendicular al eje 2. La tarjeta 24 impresa posee un
diámetro exterior sólo ligeramente menor que el diámetro interior
más grande del reflector 4. En el lado delantero de la tarjeta
24impresa está dispuesta una gran cantidad de LEDs 30. En el dorso
de la tarjeta 24 impresa están montados componentes del circuito.
Más abajo se describirán todavía un ejemplo de ejecución de una
disposición de LEDs y de un circuito. En este punto sólo se indica,
que el circuito hace posible el funcionamiento de los LEDs 30 con
la tensión de red sin conversión de tensiones y sin modulación
por impulsos.
El dispositivo 20 emisor de luz para señales de
tráfico representado y descrito se compone, por lo tanto, de un
cuerpo 34 soporte con forma de seta - dicho de una manera basta - y
de la tarjeta 24 impresa mencionada con los LEDs 30 y los
componentes 32 del circuito montados en ella. El cuerpo 34 soporte
es con preferencia de material plástico y se fabrica con
preferencia por inyección. La zona final trasera del cuerpo 34
soporte con la rosca representa una zona de montaje para la
sujeción del dispositivo 20 emisor de luz; la zona final delantera
del cuerpo 34 soporte, en la que se sujeta la tarjeta 24 impresa,
representa la zona de emisión de luz del dispositivo 20 emisor de
luz.
Con una línea discontinua se esboza una placa 36
de cierre permeable a la luz del dispositivo 20 emisor de luz, que
puede prever de manera opcional.
\newpage
En la figura 2 se representa una alternativa en
la que en lugar de la tarjeta 24 impresa de la figura 1 se prevén
una tarjeta 24a impresa delantera y una tarjeta 24b impresa trasera.
Las tarjetas 24a y 24b impresas forman una disposición 38 de
tarjetas impresas a modo de Sándwich. La tarjeta 24a impresa
delantera soporta los LEDs 30 y los componentes 32a, que, desde el
punto de vista del circuito se deben posicionar lo más cerca
posible de los LEDs 30 (en especial los diodos Zener y los
condensadores. Véase más abajo la descripción de un circuito). La
tarjeta 24b impresa trasera soporta los restantes componentes 32b.
Por medio de conectores 40 de enchufe se conectan eléctricamente
entre sí las tarjetas 24a y 24b impresas.
La figura 3 representa una zona 42 variable en
longitud de un cuerpo soporte de un dispositivo 20 emisor de luz.
Una zona 44 trasera cilíndrica del cuerpo soporte penetra a modo de
una unión telescópica en una zona 46 delantera con un diámetro algo
mayor del cuerpo soporte. En la parte 44 trasera se fija una espiga
48, que sobresale radialmente hacia el exterior. La espiga 48
coopera con una ranura o un canal 50 con forma espiral análoga a
una rosca previsto en la parte 46 delantera cilíndrica con forma de
espiral análoga a una rosca. Cuando se giran las zonas 44 y 46 una
con relación a la otra, varía la longitud eficaz del cuerpo soporte,
medida en la dirección del eje 2. El ajuste entra la zona 46
delantera y la zona 44 trasera es tan estrecho, que una longitud
ajustada una vez no vuelve a variar por sí misma. Eventualmente se
puede prever entre las zonas 46 y 44 un anillo intermedio, que
incremente la fricción. La zona 42 variable en longitud en la parte
del cuerpo soporte es designada con 52 en la figura 1.
La figura 4 muestra esquemáticamente una
disposición de conexión según una forma de ejecución del
invento.
El bloque 114 muestra una unidad de conexión de
una forma de ejecución del dispositivo emisor de luz según el
invento, formada por la entrada 103 de red, el rectificador 108, el
circuito 106 de limitación de la corriente, el diodo DS, la placa
102 de LEDs, la capacidad C1, la capacidad CN+1 y la resistencia
R4.
Con el circuito 108 de rectificadores se
transforma una corriente alterna aplicada eventualmente a la entrada
de red en una corriente continua, aplicada por lo tanto entre los
puntos 118 y 110. En la presente forma de ejecución se utilizó, sin
excluir otras formas de ejecución, un rectificador en puente.
En el bloque 102 están conectados en serie LEDs
(LED 1 a LED N), estando conectados en antiparalelo los diodos
Zener (ZD 1 a ZD N), mientras que los condensadores C 2 a C N) están
conectados en paralelo. En el presente ejemplo de ejecución se
conectó, sin excluir otras formas de ejecución, cada LED (LED 1 a
LED N) en paralelo con un condensador (C 2 a C N) y cuatro LEDs
(LED 1 a LED N) se conectaron en antiparalelo con un diodo Zener
(ZD 1 a ZD N). La tensión de paso de los LEDs (LED 1 a LED N) es en
esta forma de ejecución de aproximadamente 3,5 V y se dispusieron
en serie 31 diodos. La tensión de paso de los diodos Zener (ZD 1 a
ZD N) es mayor que la suma de las tensiones de paso de los diodos
luminiscentes (LED 1 a LED N) puenteados de manera antiparalela.
Con ello se garantiza el flujo de corriente a través de los diodos
Zener (ZD 1 a ZD N) en el caso de que se produzca un fallo en los
diodos luminiscentes (LED 1 a LED N) puenteados de manera
antiparalela, en sus cables de alimentación o en sus puntos de
soldadura.
Los LEDs poseen de manera típica, según la
longitud de onda, una tensión de paso de 2 a 4 V y se eligen por
ejemplo con una intensidad nominal de 50 mA. La pérdida de potencia
máxima admisible de los diodos Zener tiene que ser al menos tan
grande como el producto de la tensión Zener y de la intensidad
nominal de los LEDs.
El diodo D se halla en el sentido de paso entre
el circuito 108 de rectificadores, es decir el potencial 108, y la
placa 102 de LEDs, es decir el potencial 104.
En el bloque 106 se representa el circuito de
limitación de la corriente de una forma de ejecución del
dispositivo emisor de luz. Se realiza con un transistor npn y con
las resistencias R1, R2 y R3. Las resistencias R1 y R2 están
conectadas enserie entre los potenciales 118 y 110. El transistor T1
está conectado con su base al potencial entre las resistencias R1 y
R2.
El emisor del transistor T1 está conectado al
potencial 110. El colector del transistor T1 está conectado al
potencial 104 a través de la resistencia R3 y la placa 102 de LEDs
formada por los LEDs LED 1 a LED N conectada en serie con ella. Por
medio de las resistencia R1 y R2 se ajusta la tensión de base, con
la que, debido a la característica del transistor, se determina la
corriente de colector. En la presente forma de ejecución, la
resistencia R1 es de aproximadamente 100 kOhm, la resistencia R2 de
aproximadamente 10 kOhm y la resistencia R3 de aproximadamente 100
Ohm. Como transistor se utiliza el tipo MPSA 42. El circuito de
limitación de la corriente también se puede construir por ejemplo
con un transistor MOS-FET. En los dos casos
descritos se obtiene la limitación de la corriente con la
resistencia R3. El transistor cumple la función del interruptor
electrónico.
El circuito descrito puede ser construido de
manera equivalente con un transistor pnp bipolar. En este caso se
conecta su emisor al potencial 104 del ánodo del diodo D, su
colector se conecta, a través de la placa 102 de LEDs, con el
potencial de red opuesto a él y su base se conecta al potencial de
la tensión de red.
La capacidad C1 está conectada en paralelo con
la placa 102 de LEDs entre los potenciales 118 y 110. El condensador
C1 sirve para alisar las semiondas de la tensión alterna
rectificada, de manera, que los LEDs son alimentados con una
corriente continua casi continua.
La capacidad C N+1 está conectada en parealelo
con la placa 102 de LEDs entre los potenciales 118 y 110. Si el
circuito se conecta a la tensión de red, la capacidad C N+1
garantiza, que el divisor 12 de tensión dispuesto en la base del
transistor T1 sea alimentado entre las crestas de las semiondas
aproximadamente con la tensión de cresta. Con ello se garantiza,
que el transistor T1 sea conductor entre las crestas de las
semiondas y que puedan lucir los LEDs, ya que también son
alimentados con corriente por el condensador C1.
Para evitar la luminiscencia final después de la
desconexión de la tensión 103 de red se prevé en esta forma de
ejecución para el condensador C1 una resistencia R4 de descarga
conectada en paralelo y el diodo D separa el divisor de tensión de
la base del transistor T1 del potencial 104 del condensador C1, con
lo que el transistor bloquea el flujo de corriente a través de los
diodos.
Delante del rectificador se puede hallar en la
entrada de red un circuito opcional divisor de tensión, que haga
posible, que la unidad de emisión de luz pueda ser adaptada de
manera sencilla a diferentes tensiones de red.
El circuito representado en el bloque 116
equivale exactamente al circuito descrito en el bloque 114 y a
partir de la entrada de red se construye de manera redundante con
el circuito descrito más arriba.
El circuito representado en la figura 5 sólo se
diferencia del circuito representado en la figura 4 en los
siguientes aspectos:
En lugar de la resistencia R2 se prevé un diodo
Dref. Falta la resistencia R3. Como novedad se prevén una
resistencia R13 y una capacidad CD. La capacidad CD está conectada
en paralelo con el diodo Dref.
La forma de ejecución según la figura 5 posee
un dispositivo de corriente fija. La excitación se realiza con la
resistencia R1 y con el diodo Dref polarizado en el sentido de
flujo. En serie con la placa de LEDs se hallan el tramo
colector-emisor del transistor T1 npn bipolar y la
resistencia R13. La tensión de base del transistor T1 es derivada
del diodo Dref. La suma de la caída de tensión a través de la
resistencia R13 y la caída de tensión a través del tramo
base-emisor del transistor T1 equivale a la tensión
a través del diodo Dref. Dado que la caída de tensión en el diodo
Dref es ampliamente independiente de la tensión de red, la
corriente en la resistencia R13 es independiente de ella, con lo que
la corriente a través de los LEDs es ampliamente independiente de
la tensión de red. La resistencia R13 se debe dimensionar de tal
modo, que el cociente de la tensión en el diodo Dref menos la
tensión en la base del transistor T1 bipolar y del valor de la
resistencia R13 equivalga esencialmente a la intensidad nominal de
los LEDs. Un transistor T1 npn bipolar debe ser elegido de tal
modo, que se pueda aplicar al tramo colector-emisor
la tensión de red y que la corriente ajustada pueda fluir a través
de los LEDs a través del tramo colector-emisor. El
diodo Dref puede ser realizado con un diodo polarizado en el
sentido de flujo, respectivamente con un diodo Zener polarizado en
el sentido de bloqueo. El transistor T1 también puede ser un
transistor con efecto de campo. Para generar una corriente
constante también se puede utilizar un diodo de corriente constante.
El diodo Dref y la resistencia R1 también pueden ser sustituidos
con una fuente de tensión de referencia.
El transistor T1 desempeña en el circuito
descrito una función en el dispositivo de corriente fija y en la
supresión de la emisión final de luz.
El circuito descrito puede ser construido de
manera equivalente con un transistor pnp bipolar.
Claims (24)
1. Dispositivo emisor de luz, en especial un
dispositivo emisor de luz para señales de tráfico, construido con
diodos luminiscentes (= LEDs) (30), que posee las siguientes
características:
- (a)
- el dispositivo emisor de luz posee al menos una placa (102) en la que está conectada en serie una gran cantidad de LEDs (30),
- (b)
- la placa (102) de LEDs puede ser conectada, sin conversión de tensiones y sin modulación por impulsos, esencialmente a una tensión (103) de red de al menos 110V,
- (c)
- la placa de LEDs puede ser conectada a la tensión de red a través de un dispositivo (106) de limitación de la corriente,
- (d)
- se prevé un dispositivo (R4, D, T1) para suprimir la luminiscencia final de los LEDs.
2. Dispositivo emisor de luz según la
reivindicación 1, caracterizado porque en la placa (102) de
LEDs se prevén varios diodos (ZD) Zener conectado cada uno en
paralelo con al menos un LED (30) y polarizados en sentidos
opuestos.
3. Dispositivo emisor de luz según la
reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la placa de LEDs
y el dispositivo (106) de limitación de la corriente pueden ser
conectados a la tensión (103) de red a través de un circuito (108)
de rectificación.
4. Dispositivo emisor de luz según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la disposición
de los LEDs (30) y la alimentación con corriente de los LEDs (30) es
redundante desde la entrada de red.
5. Dispositivo emisor de luz según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por
- (a)
- un cuerpo (34) soporte, que posee una zona de montaje para la sujeción del dispositivo (20) emisor de luz en un zócalo con aportación de corriente y una zona de emisión de luz con LEDs (30),
- (b)
- una tarjeta impresa (24) o una disposición (24a, 24b) a modo de Sándwich de tarjetas impresas, estando montados los LEDs (30) y los componentes (32) de un circuito, que permite la conexión, sin conversión de tensiones, del dispositivo (20) emisor de luz a una tensión de red de al menos 110 V, en la tarjeta (24) impresa o en la disposición (24a, 24b) a modo de Sándwich de tarjetas impresas.
6. Dispositivo emisor de luz según la
reivindicación 5, caracterizado porque los LEDs (30) se
posicionan, desde el punto de vista de su separación con relación a
la zona de montaje del cuerpo (34) soporte, de tal modo, que su
emisión de luz sea ampliamente equivalente a la luz de una lámpara
de incandescencia usual reflejada por un reflector (4).
7. Dispositivo emisor de luz según la
reivindicación 5 o 6, caracterizado porque el cuerpo (34)
soporte es de material plástico con excepción de parte de la zona
de montaje.
8. Dispositivo emisor de luz según una de las
reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque el cuerpo (34)
soporte posee una configuración con sección transversal con forma
esencial de circunferencia.
9. Dispositivo emisor de luz según una de las
reivindicaciones 5 a 8, caracterizado porque la tarjeta
impresa o la disposición (24a, 24b) de tarjetas impresas posee,
vista en planta, un diámetro, que equivale esencialmente al
diámetro final delantero del reflector (4) de un semáfono de tráfico
usual.
10. Dispositivo emisor de luz según una de las
reivindicaciones 5 a 9, caracterizado porque la zona de
montaje está adaptada para un zócalo roscado o un zócalo de
enchufe o un zócalo de bayoneta usuales para una lámpara de
incandescencia.
11. Dispositivo emisor de luz según una de las
reivindicaciones 5 a 10, caracterizado porque el cuerpo
soporte está provisto, delante de los LEDs (30), de una placa (36)
de cierre permeable a la luz.
12. Dispositivo emisor de luz según una de las
reivindicaciones 5 a 11, caracterizado porque el cuerpo (34)
soporte posee un anillo (22) de asiento para el apoyo en una zona
de sufridera de un dispositivo en el que deba ser montado el
dispositivo (20) emisor de luz.
13. Dispositivo emisor de luz según una de las
reivindicaciones 5 a 12, caracterizado porque el cuerpo (34)
soporte posee una zona (42) variable en longitud con cuyo
desplazamiento se puede ajustar el posicionado de los LEDs (30) con
relación a la zona de montaje del cuerpo (34) soporte.
\newpage
14. Dispositivo emisor de luz según una de las
reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque el dispositivo
(106) de limitación de la corriente posee una resistencia (R3).
15. Dispositivo emisor de luz según una de las
reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque el dispositivo
(1065) de limitación de la corriente posee un dispositivo de
corriente fija.
16. Dispositivo emisor de luz según la
reivindicación 15, caracterizado porque el dispositivo (106)
de corriente fija comprende una resistencia (R1) y un diodo (Dref)
conectados en serie con la tensión (103) de red, estando conectada
la resistencia (R1) al mismo potencial (118) de la tensión (103) de
red que la placa (102) de LEDs, mientras que el diodo (Dref) está
conectado al potencial (110) opuesto a él de la tensión (103) de red
y porque comprende un transistor (T1) en cuya base está aplicado el
potencial entre la resistencia (R1) y el diodo (Dref) y cuyo
colector está conectado a través de la placa (102) de LEDs al
potencial (118) mencionado de la tensión (103) de red y cuyo emisor
está conectado a través de una resistencia (R13) adicional con el
potencial (110) opuesto a él de la tensión (103) de red.
17. Dispositivo emisor de luz según una de las
reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque al menos una
capacidad (C1) está conectada en paralelo con la placa (102) de LEDs
con el dispositivo (10&) de limitación de la corriente.
18. Dispositivo emisor de luz según la
reivindicación 17, caracterizado porque entre el circuito
(108) de rectificación y la capacidad (C1) se prevé un diodo (D)
polarizado en el sentido de flujo y porque en serie con la placa
(102) de LEDs conectada con el ánodo del diodo (D) se prevé un
interruptor (T1) electrónico con al menos una entrada de mando,
estando conectada la al menos una entrada de mando del interruptor
(T1) electrónico a la tensión (103) de red.
19. Dispositivo emisor de luz según la
reivindicación 18, caracterizado porque como interruptor
electrónico se prevé un transistor (T1), cuyo colector está
conectado, a través de la placa (102) de LEDs, con el ánodo del
diodo (D), cuyo emisor está conectado al potencial (110) de red
opuesto y cuya base está conectada al potencial (11() de la tensión
de red.
20. Dispositivo emisor de luz según una de las
reivindicaciones 1 a 19, caracterizado porque se prevé al
menos un componente (T1), que desempeñe una función tanto en el
dispositivo (106) de limitación de la corriente, como también en el
dispositivo ( R4, D, T1) para la supresión de la luminiscencia final
de los LEDs (20).
21. Dispositivo emisor de luz según una de las
reivindicaciones 17 a 20, caracterizado porque al menos una
resistencia (R4) está conectada en paralelo con la capacidad
(C1).
22. Dispositivo emisor de luz según una de las
reivindicaciones 1 a 21, caracterizado porque con los LEDs
(30) de la placa (102) de LEDs está conectada en paralelo al menos
una capacidad (C2 a CN), estando conectada cada capacidad (C2 a CN)
en paralelo con al menos un LED (30).
23. Dispositivo emisor de luz según una de las
reivindicaciones 4 a 22, caracterizado porque Los LEDs (30)
de las placas (102) de LEDs redundantes se disponen sobre una
tarjeta (24) impresa o sobre la disposición (24a, 24b) a modo de
Sándwich de tarjetas impresas de tal modo, que en el caso de un
fallo de una parte (114; 116) redundante se obtenga una emisión de
luz esencialmente homogénea.
24. Dispositivo emisor de luz según una de las
reivindicaciones 4 a 22, caracterizado porque los LEDs (30)
de las placas (102) de LEDs redundantes se disponen sobre una
tarjeta (24) impresa o sobre la disposición (24a, 24b) a modo de
Sándwich de tarjetas impresas de tal modo, que en el caso de un
fallo de una parte (114; 116) redundante se obtenga una emisión de
luz no homogénea, de tal modo que el fallo pueda ser detectado por
un observador.
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