ES2332871T3 - Luminaria basada en la emision luminosa de diodos electroluminiscentes. - Google Patents
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Abstract
Luminaria que incluye una carcasa (1) que define un espacio interno que contiene al menos una fuente (2) de luz constituida por un diodo electroluminiscente (DEL) montado sobre un circuito impreso y medios (4) ópticos de guiado de la luz emitida por el DEL hacia el exterior de la carcasa, siendo dichos medios ópticos adecuados para concentrar la luz emitida por el DEL (2) en un haz y estando sujetos entre un elemento (10) de sujeción conectado a la carcasa (1) y el circuito (3) impreso, caracterizada porque el circuito (3) impreso está fijado a la carcasa.
Description
Luminaria basada en la emisión luminosa de
diodos electroluminiscentes.
La presente invención se refiere a una luminaria
que incluye una carcasa que define un espacio interno que contiene
al menos una fuente de luz constituida por un diodo
electroluminiscente (DEL) y medios ópticos de guiado de la luz
emitida por el DEL hacia el exterior de la carcasa, siendo dichos
medios ópticos adecuados para concentrar la luz emitida por el DEL
en un haz.
Se conoce una luminaria de este tipo del
documento WO 98/33007. Esta luminaria, diseñada para el alumbrado
de calles, aprovecha la luz emitida por DEL: los medios ópticos de
guiado utilizados garantizan, por una parte, la concentración de la
intensidad producida por el DEL en un haz y, por otra parte, el
direccionamiento del haz.
La característica de emisión de un DEL presenta
una forma particular. Los medios ópticos, que ponen en práctica los
principios de la óptica física, presentan una geometría que permite
rendimientos óptimos para una posición precisa y constante de los
medios ópticos con respecto a la característica de emisión del DEL.
Al estar destinada la luminaria a transportare y después a
instalarse, debe garantizarse la robustez del montaje de los medios
ópticos con respecto al soporte del DEL para que las luminarias
conserven las propiedades anunciadas por el fabricante.
En el documento WO 98/33007, el DEL está fijado
al interior de los medios ópticos que a su vez están fijados a la
carcasa. La realización de este montaje necesita manipulaciones
delicadas del DEL. Ahora bien, los DEL son muy sensibles a las
manipulaciones mecánicas: su vida útil y sus rendimientos luminosos
dependen del cuidado tenido en su manipulación, especialmente
durante su montaje en el interior de una luminaria según el párrafo
introductorio. El DEL presenta, entre otras cosas, una cúpula frágil
sobre la que no deben ejercerse tensiones importantes. Por tanto
debe evitarse un montaje delicado, como el propuesto por el
documento WO 98/33007. Además, este montaje necesita tiempo y es
costoso en operaciones automatizadas.
El documento EP 0 596 782 A da a conocer una
luminaria según el preámbulo de la reivindicación 1.
Un objeto de la invención es resolver en gran
medida el problema del montaje de los medios ópticos con respecto
al DEL, en el interior de la luminaria.
Una luminaria según el párrafo introductorio es
notable según la invención porque el DEL se monta sobre un soporte
conectado a la carcasa y porque los medios ópticos se sujetan entre
un elemento de sujeción conectado a la carcasa y el soporte del
DEL.
El montaje así realizado consiste en colocar los
medios ópticos sobre el soporte del DEL y en utilizar un elemento
de sujeción conectado a la carcasa para sujetarlos. Este montaje
presenta la ventaja de no exigir manipulaciones delicadas del DEL
que puede preinstalarse sobre su soporte, de ser rápido y de poder
automatizarse fácilmente.
En un modo de realización de la invención, los
medios ópticos se sujetan de manera elástica entre el elemento de
sujeción conectado a la carcasa y el soporte del DEL mediante medios
de sujeción elástica. Dichos medios de sujeción elástica ejercen
entonces una presión sobre los medios ópticos con ayuda del elemento
de sujeción conectado a la carcasa. Por consiguiente, los medios
ópticos ejercen una presión sobre el soporte del DEL. Por tanto,
las holguras mecánicas que pueden existir entre el elemento de
sujeción conectado a la carcasa y los medios ópticos y entre los
medios ópticos y el soporte del DEL se corrigen y esto impide los
movimientos relativos de los medios ópticos con respecto al soporte
del DEL. Ventajosamente las formas de los medios ópticos y la del
soporte del DEL están adaptadas de manera que, a presión, el
contacto entre los medios ópticos y el soporte del DEL participa
para garantizar una posición precisa y constante proporcionando
rendimientos óptimos al conjunto. En una puesta en práctica
preferida de la invención, los medios de sujeción elástica de los
medios ópticos se realizan mediante un bloque de material elástico
colocado de manera que se comprime entre el elemento de sujeción
conectado a la carcasa y los medios ópticos. Dicho material elástico
puede pertenecer especialmente a todos los tipos de espumas. Esta
solución presenta la ventaja de ser sencilla de poner en práctica y
de permitir controlar la intensidad de la presión ejercida por los
medios ópticos sobre el soporte del DEL mediante la elección de las
características del material elástico usado.
En una puesta en práctica ventajosa de la
invención, se coloca un material de coeficiente de adherencia bajo
entre los medios ópticos y el elemento de sujeción conectado a la
carcasa. Este material realiza el contacto entre los medios ópticos
y, o bien el elemento de sujeción de los medios ópticos, o bien los
medios de sujeción elástica. El efecto de este material de
coeficiente de adherencia bajo, que puede ser polietileno, es el de
facilitar los movimientos relativos de translación a nivel del
contacto entre los medios ópticos y, o bien el elemento de sujeción
conectado a la carcasa, o bien los medios de sujeción elástica.
Movimientos de translación del elemento de sujeción conectado a la
carcasa o de los medios de sujeción elástica, con respecto a la
carcasa sobre la que está fijado el soporte del DEL, pueden en
efecto arrastrar a los medios ópticos que, en ese caso, se
desplazan de su posición de rendimientos óptimos con respecto a la
característica de emisión del DEL. Estos movimientos de
translación, que dan como resultado deslizamientos a nivel de los
contactos entre objetos, pueden ser el resultado de una tensión
mecánica exterior como la de diferencias de dilataciones térmicas
entre materiales diferentes. En efecto, en este entorno en el que
se encuentran objetos realizados con materiales diferentes y en el
que la temperatura experimenta grandes variaciones, las diferencias
de dilataciones son fuentes de movimientos relativos entre dichos
objetos, movimientos que pueden no ser despreciables.
En un modo de realización ventajoso de la
invención, el elemento de sujeción conectado a la carcasa está
conectado a la carcasa mediante medios de pegado. Esta solución
permite evitar el uso de tornillos.
Los tornillos son de uso habitual en el campo de
las luminarias pero presentan problemas desde el punto de vista de
las diferencias de dilatación cuando los materiales fijados son
diferentes, lo que es generalmente el caso para una luminaria según
el párrafo introductivo. Una ventaja complementaria es la de
permitir una miniaturización más importante de la luminaria que con
tornillos, porque el empleo de medios de pegado requiere una cierta
superficie pero no ocupa más espacio material importante.
En un modo de realización particular de la
invención, los medios de pegado son bandas adhesivas.
En un modo de realización particularmente
ventajoso de la invención, el elemento de sujeción conectado a la
carcasa es una placa que transmite la luz. Esta disposición se
adopta ventajosamente cuando la placa que transmite la luz está
superpuesta a los medios ópticos ya que, en ese caso, cumple dos
funciones: proteger los medios ópticos, generalmente frágiles, y
sujetar dichos medios ópticos.
La invención se comprenderá mejor a la luz de la
descripción siguiente de algunos modos de realización, realizada a
modo de de ejemplo y con respecto a los dibujos adjuntos, en los
que:
- la figura 1 es una sección que representa un
ejemplo de luminaria según la invención,
- la figura 2 es una vista en perspectiva en
despiece ordenado de otro ejemplo de luminaria que pone en práctica
la invención,
- la figura 3 es una vista parcial desde arriba
de una realización mejorada de la luminaria de la figura 2,
- la figura 4 es una vista en perspectiva de una
pieza de ajuste de holguras mecánicas puesta en práctica en un modo
particular de realización de la invención del tipo de las figuras 2
y 3.
La figura 1 presenta una sección de una
luminaria según un modo de realización ventajoso de la invención.
Esta figura sólo es indicativa de un modo de realización.
Esta luminaria incluye una carcasa 1 que
contiene una fuente de luz constituida por un diodo 2
electroluminiscente (DEL) montado sobre un soporte 3 fijado a la
carcasa 1. El soporte 3 del DEL es un circuito impreso y la fijación
de dicho soporte 3 a la carcasa 1 se realiza mediante medios de
pegado. El uso de medios de pegado, por ejemplo una banda adhesiva,
presenta la ventaja de participar en una evacuación correcta del
calor. En efecto, los medios de pegado presentan buenas propiedades
de conducción térmica y permiten tener una superficie de contacto
máxima entre el soporte 3 y la carcasa 1. En el ejemplo de
realización descrito aquí, el soporte 3 es plano pero eso no
excluye otras geometrías del soporte 3.
Los medios ópticos comprenden aquí un colimador
4 constituido en masa por un material que transmite la luz y
resistente a la temperatura, por ejemplo poli(metacrilato de
metilo) (PMMA). Los medios ópticos son en este caso un colimador 4
"macizo" pero también pueden estar constituidos, por ejemplo,
por un reflector hueco cónico. El colimador 4 presenta una
superficie 5 lateral con simetría de revolución de base parabólica o
cónica, una superficie 6 frontal en este caso plana y una
superficie que forma una base 7, geométricamente opuesta a la
superficie 6 frontal. En este caso la base 7 es plana pero esta
característica no excluye otras geometrías. La superficie 5 lateral
del colimador 4 permite a la luz emitida por el DEL 2 concentrarse
en un haz. En este caso, el haz obtenido es un haz directivo de luz
constituido por rayos paralelos. Este haz de luz sale del colimador
4 por la superficie 6 frontal y la dirección de dicho haz es
perpendicular al plano definido por esta superficie 6 frontal. La
característica de emisión del sistema que comprende el DEL 2 y el
colimador 4 presenta por tanto una dirección de emisión máxima que
es, en este ejemplo, perpendicular al plano definido por la
superficie 6 frontal del colimador 4.
El colimador 4 presenta, además, en su base 7,
una cavidad 8 prevista para alojar el DEL 2. El colimador 4 está
colocado por encima del DEL 2. Al ser el DEL sensible a las
presiones que pueden ejercerse sobre su cúpula 9, los contactos que
pueden existir entre el DEL 2 y el colimador 4 se minimizan mediante
sobredimensionamiento de las cotas de la cavidad 8 y el colimador 4
descansa por su base 7 sobre el soporte 3 en el que está montado el
DEL 2.
Los rendimientos luminosos óptimos del colimador
4, es decir, el control de la estructura del haz y de su potencia,
se obtienen para una posición precisa del colimador 4 con respecto a
la característica de emisión del DEL 2. En este caso, un
desplazamiento lateral por translación de la base 7 del colimador 4
con respecto al DEL 2 superior al 4% del diámetro del DEL conlleva
una pérdida de eficacia superior al 10%. Las holguras sobre las
cotas de la base 7 del colimador 4 así como sobre las cotas de la
cavidad 8 se calculan en este caso para que las translaciones
laterales del colimador 4 con respecto al DEL 2 sean de amplitud
suficientemente pequeña como para garantizar buenos rendimientos
luminosos a la salida del colimador 4. Estas cotas también tienen
en cuenta la necesidad de no imponer tensiones laterales importantes
al DEL 2.
Colocar el colimador 4 sobre el soporte 3 del
DEL 2 permite, mediante las cotas realizadas sobre los diferentes
elementos, garantizar una primera colocación que se sujetará
mediante el elemento de sujeción conectado a la carcasa 1. Este
elemento de sujeción es, en este modo de realización, una placa 10
que transmite la luz: por tanto la placa 10 que transmite la luz se
superpone al colimador 4 comprimiendo un bloque 11 de material
elástico. La placa 10 está conectada a la carcasa 1 por una banda 12
adhesiva de doble cara. Por tanto, el colimador 4, instrumento
óptico frágil, está protegido por tanto, por la placa 10 que
transmite la luz de las agresiones exteriores que pueden dañarlo y
perjudicar a sus rendimientos ópticos. El uso de medios de pegado,
tales como la banda 12 adhesiva, también tiene la ventaja de
participar en la estanqueidad de la luminaria. Teniendo en cuenta
que la carcasa 1 y la placa 10 se realizan en principio con
materiales diferentes y por tanto se someten a diferencias de
dilatación, el uso de medios de pegado, tales como una banda 12
adhesiva, cuyas propiedades de resistencia al cizallamiento pueden
elegirse juiciosamente, también es una solución para permitir los
movimientos relativos de la carcasa 1 y de la placa 10.
En este ejemplo, el bloque 11 de material
elástico se fija sobre la superficie 6 frontal del colimador 4. El
material elástico puede elegirse entre todos los tipos de espuma, de
diferentes densidades y de diferentes formas en función de la
intensidad de la presión que se desea ejercer sobre el colimador 4
para mantenerlo en su sitio. En un ejemplo de realización, el
bloque 11 de material elástico estaba constituido por espuma
adhesiva de una sola cara de vinilo de 225 kg/m^{3} de densidad,
de 6 mm de espesor y de 3 mm de anchura. Numerosas variantes de la
invención son posibles con respecto a la sujeción elástica de los
medios ópticos así como la colocación de los medios de sujeción
elástica con respecto a los demás elementos de la luminaria: por
ejemplo puede considerarse la puesta en práctica de resortes;
colocar los medios de sujeción elástica entre el soporte del DEL y
una superficie que pertenece a la propia carcasa, que por tanto es
el elemento de sujeción conectado a la carcasa, también es una
solución posible de acuerdo con la invención.
Aquí, el colimador 4 está construido de manera
que presenta una eficacia óptima cuando el contacto del colimador 4
es plano con el soporte 3 del DEL 2. Romper el contacto plano entre
el colimador 4 y el soporte 3 del DEL 2 equivale a realizar un
movimiento de rotación con respecto a una familia de ejes
perpendicular a la dirección de emisión máxima de la característica
de emisión del sistema que comprende el DEL 2 y el colimador 4. En
el caso descrito aquí, una rotación del colimador de más de 3 con
respecto a uno de esos ejes genera una pérdida respecto a la
intensidad máxima del 10%. Estos movimientos de rotación sólo pueden
producirse si existe una holgura en una dirección próxima a la
dirección de emisión máxima de emisión del sistema que comprende el
DEL 2 y el colimador 4, entre los diversos elementos que son el
soporte 3 del DEL, el colimador 4 y la placa 10 que transmite la
luz. El material 11 elástico, medio de sujeción elástica, ejerce una
presión sobre el colimador cuyo contacto plano con el soporte 3 del
DEL está entonces forzado. Teniendo en cuenta que entonces la
sujeción elástica del colimador evita la presencia de estas
holguras, se impiden estas rotaciones.
Una cinta 13 de polietileno, material de
coeficiente de adherencia bajo, se inserta entre los medios de
sujeción elástica que son el bloque 11 de material elástico y los
medios ópticos que son el colimador 4 y permite movimientos de
translación debidos a las diferencias de dilatación entre los
diversos elementos construidos a partir de materiales diferentes.
En particular, la presión ejercida sobre el colimador 4 por el
bloque 11 de material elástico podría bloquear, en ausencia de este
material de coeficiente de adherencia bajo, dichos movimientos de
translación y por tanto generar un arrastre del colimador en los
movimientos de la placa 10 que transmite la luz y conectada a la
carcasa 1. La presencia de la cinta 13 de polietileno, material de
coeficiente de adherencia bajo, libera los movimientos de
translación del material 11 elástico con respecto al colimador 4 y
evita así los movimientos del colimador 4 con respecto al soporte 3
del DEL 2.
La carcasa 1 se realiza ventajosamente de
material conductor del calor, por ejemplo aluminio anodizado, y su
superficie externa presenta una superficie 14 ondulada. Durante su
funcionamiento, el DEL 2 emite calor. Ahora bien, los rendimientos
óptimos de un DEL en cuanto al flujo de luz principalmente,
necesitan una temperatura controlada: por tanto debe evacuarse el
calor emitido por el DEL 2. El material conductor del calor
permitirá evacuar el calor hacia el exterior y la superficie
ondulada aumenta la eficacia de este radiador.
La figura 2 describe una puesta en práctica de
la invención en el interior de una luminaria que incluye varios DEL
para los cuales los medios ópticos se fijan según la invención. El
aumento del número de DEL impone un aumento del tamaño de la
luminaria y, debido a ello, los movimientos debidos a las
diferencias de dilatación entre materiales diferentes tienen por
tanto mayor amplitud. La invención encuentra en este caso una
aplicación particularmente interesante.
En una carcasa 20 se fija un soporte 21 que
presenta un cierto número de DEL 22. En cada uno de los DEL 22, un
colimador 23 se alinea y se coloca sobre el soporte 21. En una
puesta en práctica particular de la invención, también pueden
agruparse varios colimadores 23 en una única pieza colocada sobre el
soporte 21, estando los colimadores centrados cada uno sobre un DEL
22. Una placa 24 que transmite la luz está superpuesta al conjunto
de los colimadores 23 comprimiendo dos bandas 25a y 25b de material
elástico. La placa 24 está conectada a la carcasa 20 mediante dos
bandas 26a y 26b adhesivas de doble cara. Dos cintas 27a y 27b de
polietileno, material de coeficiente de adherencia bajo, están
insertadas entre los colimadores 23 y las bandas 25a y 25b de
material elástico y permiten movimientos de translación debidos a
las diferencias de dilatación entre los diversos elementos, que son
la placa 24 y la carcasa 20, construidos a partir de materiales
diferentes.
En este ejemplo, la puesta en práctica de varios
conjuntos constituidos por un DEL y por sus medios ópticos exige
que los rendimientos luminosos de cada uno de los conjuntos
constituidos por un DEL y por sus medios ópticos sean homogéneos.
Diferencias de rendimientos luminosos entre los diferentes conjuntos
perjudicarían la estética del resultado y/o su eficacia. Ahora
bien, la fijación en la posición óptima de los medios ópticos con
respecto a las características de emisión de los DEL es
particularmente importante para garantizar la homogeneidad de los
rendimientos luminosos de cada uno de los conjuntos constituidos por
un DEL y por sus medios ópticos. Garantizando una colocación óptima
e individual de los medios ópticos con respecto a la característica
de emisión de cada uno de los DEL, la invención permite considerar
alumbrados uniformes de diversas formas, basados en la emisión de
varios DEL.
Los colimadores 23 presentan, en este ejemplo,
una superficie 28 frontal rectangular y ampliada de manera que
sobrepasa la superficie estricta de salida del haz luminoso. Esta
superficie 28 frontal ampliada sirve de superficie de apoyo para
las dos bandas 25a y 25b de material elástico que están colocadas en
los lados 28a y 28b de la superficie 28 frontal de manera que no se
reduce el flujo luminoso.
Al ser su superficie 28 frontal rectangular, los
colimadores 23 no presentan simetría de revolución. Por motivos
estéticos podrá quererse impedir entonces una rotación con respecto
a un eje perpendicular al plano definido por la superficie 28
frontal de los colimadores 23. Esta rotación es incluso más
particularmente perjudicial cuando los medios ópticos no tienen
simetría de revolución con el fin de tener un haz de salida que
tampoco tiene simetría de revolución: dicha rotación afecta
entonces a las propiedades luminosas de la luminaria. Esta rotación
puede limitarse mediante salientes 29a y 29b practicados sobre la
carcasa 20. No obstante, en el modo de realización presentado en la
figura 2, teniendo en cuenta procedimientos industriales usados para
la fabricación de la carcasa, que en este caso es de aluminio
extrudido, es difícil controlar la holgura existente entre los
colimadores 23 y los salientes 29a y 29b. Entonces dicha rotación
sólo se limita de manera basta.
En la figura 3 se presenta una vista parcial
desde arriba de una realización mejorada de la luminaria de la
figura 2, vista en la que las mismas referencias designan las mismas
partes que en la figura 2. La mejora consiste en limitar la
amplitud del movimiento en rotación de los colimadores 23 con
respecto a un eje perpendicular al plano definido por la superficie
28 frontal del colimador 23. Para ello, se insertan piezas 30
rígidas en las diferentes superficies 28 frontales de los
colimadores 23. Estas piezas 30 rígidas presentan cotas calculadas
de manera que existen holguras entre dichas piezas 30 rígidas y los
colimadores 23. En efecto, la presencia de las piezas 30 rígidas
debe permitir limitar la amplitud de la rotación de los colimadores
23 sin volver rígido el conjunto de los colimadores 23 que deben
permanecer cada uno independientes para no generar tensiones sobre
los DEL 22. En este ejemplo, la forma más adaptada para estas piezas
30 rígidas es una forma paralelepipédica que llena el espacio vacío
existente entre dos superficies 28 frontales de dos colimadores 23
pero esta forma no es exclusiva y puede ser de diversas clases de
manera que se adapta a la geometría de la luminaria y/o a la de los
medios ópticos. Dichas piezas 30 rígidas pueden ponerse en práctica
en combinación con la invención o de manera independiente de la
invención.
Dos resaltes 31a y 31b están situados
ventajosamente sobre cada una de las piezas 30 rígidas para servir
de tope a las bandas 25a y 25b de material elástico y a las cintas
26a y 26b de polietileno mostradas en la figura 2. Esto impide que
estos elementos recubran la parte de la superficie 28 frontal de los
colimadores 23 por la que sale el haz de luz. Dichos resaltes 31a y
31b pueden, en otro modo de realización, realizarse sobre la
superficie 28 frontal de los colimadores 23.
La figura 4 representa un ejemplo de modo de
realización particular de las piezas 30 rígidas. Dichas piezas 30
rígidas, paralelepipédicas, insertadas entre las diferentes
superficies 28 frontales de los colimadores 23 están en este caso
agrupadas por varias, dos por ejemplo, en una única pieza 33 de
ajuste de las holguras gracias a un elemento 32 de conexión que
forma un cuerpo con el conjunto de las dos piezas 30 rígidas
paralelepipédicas. Dicha pieza 33 de ajuste de las holguras puede,
por ejemplo, realizarse mediante moldeo de todo tipo de material
rígido. El moldeo es particularmente ventajoso ya que permite
realizar fácilmente los resaltes 31.
La forma particular de este ejemplo de pieza 33
de ajuste de las holguras permite limitar los movimientos de las
piezas 30 rígidas entre los colimadores 23 que podrían efectuarse en
el caso de piezas 30 rígidas independientes.
Claims (7)
1. Luminaria que incluye una carcasa (1) que
define un espacio interno que contiene al menos una fuente (2) de
luz constituida por un diodo electroluminiscente (DEL) montado sobre
un circuito impreso y medios (4) ópticos de guiado de la luz
emitida por el DEL hacia el exterior de la carcasa, siendo dichos
medios ópticos adecuados para concentrar la luz emitida por el DEL
(2) en un haz y estando sujetos entre un elemento (10) de sujeción
conectado a la carcasa (1) y el circuito (3) impreso,
caracterizada porque el circuito (3) impreso está fijado a
la carcasa.
2. Luminaria según la reivindicación 1,
caracterizada porque los medios ópticos se sujetan de manera
elástica entre el elemento de sujeción conectado a la carcasa y el
circuito impreso mediante medios (11) de sujeción elástica.
3. Luminaria según la reivindicación 2,
caracterizada porque los medios de sujeción elástica de los
medios ópticos se realizan mediante un bloque de material elástico
colocado de manera que se comprime entre el elemento de sujeción
conectado a la carcasa y los medios ópticos.
4. Luminaria según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque se coloca un
material (13) de coeficiente de adherencia bajo entre los medios
ópticos y el elemento de sujeción conectado a la carcasa.
5. Luminaria según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el elemento de
sujeción conectado a la carcasa está conectado a la carcasa
mediante medios (12) de pegado.
6. Luminaria según la reivindicación 5,
caracterizada porque los medios de pegado son bandas
adhesivas.
7. Luminaria según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque el elemento de
sujeción conectado a la carcasa es una placa que transmite la
luz.
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