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.
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.
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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