MX2014000980A - Acceso de montaje de techo/suspendido indirecto modular. - Google Patents

Acceso de montaje de techo/suspendido indirecto modular.

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MX2014000980A
MX2014000980A MX2014000980A MX2014000980A MX2014000980A MX 2014000980 A MX2014000980 A MX 2014000980A MX 2014000980 A MX2014000980 A MX 2014000980A MX 2014000980 A MX2014000980 A MX 2014000980A MX 2014000980 A MX2014000980 A MX 2014000980A
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reflector
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heat sink
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MX2014000980A
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Nathan Snell
James Michael Lay
Nick Nguyen
Patrick John O'flaherty
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Cree Inc
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Abstract

Un accesorio tipo lámpara fluorescente modular particularmente bienadaptado para uso con fuentes de luz en estado sólido; el accesorio comprende un reflector (102) que incluye carriles paralelos que corren a lo largo de su longitud, proporcionando un mecanismo de montaje y soporte estructural; un disipador de calor expuesto (500) está colocado cerca del reflector; la porción del disipador de calor mirando hacia el reflector funciona como una superficie de montaje para las fuentes de luz; el disipador de calor es hueco a través del centro en la dirección longitudinal; la porción hueca define un conducto a través del cual los conductores eléctricos pueden ser corridos para energizar emisores de luz; una o más fuentes de luz colocadas a lo largo de la superficie de montaje del disipador de calor emiten luz hacia el reflector en donde ésta se puede mezclar y/o formar antes de ser emitida desde la lámpara fluorescente como luz útil; tapas de extremo (110) están acomodadas en ambos extremos del reflector y el disipador de calor, permitiendo una fácil conexión de múltiples unidades en un arreglo en serie.

Description

ACCESORIO DE MONTAJE DE TECHO/SUSPENDIDO INDIRECTO MODULAR CAMPO DE LA INVENCION La invención se refiere a accesorios de iluminación tipo lámpara fluorescente y, de manera más particular, a accesorios tipo lámpara fluorescente que son muy convenientes para uso con fuentes de iluminación de estado sólido, tal como diodos de emisión de luz (LEDs) ANTECEDENTES DE LA INVENCION Los accesorios tipo lámpara fluorescente son ubicuos en espacios industriales y de oficinas comerciales a través del mundo. En muchos casos, estas lámparas fluorescentes alojan bulbos de luz fluorescente alargados que abarcan la longitud de la lámpara fluorescente. Las lámparas fluorescentes pueden ser montadas a los techos o suspendidas desde -los mismos. Con frecuencia, la lámpara fluorescente puede estar empotrada en el techo, con el lado posterior de la lámpara fluorescente sobresaliendo dentro del área del pleno encima del techo. Típicamente, los elementos de la lámpara fluorescente en el lado posterior disipan el calor generado por la fuente de luz dentro del pleno donde el aire puede ser circulado para facilitar el mecanismo de enfriamiento. La patente de los Estados Unidos No. 5,823,663 a Bell, et al. y la patente de los Estados Unidos no. 6,210,025 a Schmidt, et al. son ejemplos de accesorios estilo lámparas fluorescentes típicas.
De manera más reciente, con la llegada de las fuentes de iluminación en estado sólido eficientes, estas lámparas fluorescentes han sido utilizadas con LEDs, por ejemplo. Los LEDs son dispositivos en estado sólido que convierten energía eléctrica en luz y generalmente comprenden una o más regiones activas de material semiconductor interpuesto entre capas de semiconductor opuestamente dopadas. Cuando se aplica una polarización a través de las capas dopadas, huecos y electrones son inyectados dentro de la región activa donde se recombinan para generar luz. La luz es producida en la región activa y emitida desde las superficies del LED.
Los LEDs tienen ciertas características que los vuelven deseables para muchas aplicaciones de iluminación que previamente fueron el ámbito de luces incandescentes o fluorescentes. Las luces incandescentes son fuentes de luz muy ineficientes en energía con aproximadamente noventa por ciento de la electricidad que consumen siendo liberada como calor en lugar de luz. Los bulbos de luz fluorescentes son más eficientes en energía que los bulbos de luz incandescente por un factor de aproximadamente 10, pero siguen siendo relativamente ineficientes. Los LEDs en contraste, pueden emitir el mismo flujo luminoso como luces incandescentes y fluorescentes utilizando una fracción de la energía.
Además, los LEDs pueden tener una vida operativa significativamente más larga. Los bulbos de luz incandescentes tienen vidas relativamente cortas, con algunos teniendo una vida en el rango de aproximadamente 750-1000 horas. Los bulbos fluorescentes también pueden tener vidas más largas que los bulbos incandescentes tal como en el rango de aproximadamente 10,000-20,000 horas, pero proporcionan menos reproducción de color deseable. En comparación, los LEDs pueden tener vidas entre 50,000 y 70,000 horas. La eficiencia incrementada y la vida extendida de los LEDs son atractivas para muchos proveedores de iluminación y han tenido como resultado que sus luces LED sean utilizadas en lugar de la iluminación convencional en muchas aplicaciones diferentes. Se predice que mejoras adicionales tendrán como resultado una aceptación general en más y más aplicaciones de iluminación. Un incremento en la adopción de los LEDs en lugar de iluminación incandescente o fluorescente tendría como resultado una eficiencia de iluminación incrementada y un ahorro de energía significativo.
Se han desarrollado otros componentes o lámparas LED que comprenden un arreglo de múltiples empaques LED montados a un (PCB), substrato o sub-montaje. El arreglo de los empaques LED puede comprender grupos de empaques LED que emiten diferentes colores, y sistemas de reflector especular para reflejar luz emitida por los chips de LED. Algunos de estos componentes LED están acomodados para producir una combinación de luz blanca de la luz emitida por los diferentes chips LED.
A fin de generar un color de salida deseado, en ocasiones es necesario mezclar colores de luz que son más fácilmente producidos utilizando sistemas de semiconductor común. De interés particular es la generación de luz blanca para uso en aplicaciones de iluminación diarias. Los LEDs convencionales no pueden generar luz blanca desde sus capas activas; ésta debe ser producida a partir de una combinación de otros colores. Por ejemplo, LEDs de emisión azules han sido utilizados para generar luz blanca rodeando el LED azul con un fósforo amarillo, polímero o tinte, con un fósforo típico siendo cerio-dopado itrio aluminio granate (Ce:YAG). El material de fósforo circundante "subconvierte" parte de la luz azul, cambiándola a luz amarilla. Parte de la luz azul pasa a través del fósforo sin ser modificada mientras que una porción sustancial de la luz es subconvertida a amarillo. El LED emite tanto luz azul como amarilla, la cual se combina para producir luz blanca.
En otro enfoque conocido, la luz de un LED de emisión violeta o ultravioleta ha sido convertida a luz blanca rodeando el LED con fósforo multicolor o tintes. De hecho, muchas otras combinaciones de color han sido utilizadas para generar luz blanca.
Algunos diseños recientes han incorporado un esquema de iluminación indirecta en el cual los LEDs u otras fuentes son dirigidas en una dirección diferente a la dirección de emisión pretendida. Esto se puede realizar para fomentar que la luz interactúe con elementos internos, tales como difusores, por ejemplo. Un ejemplo de un accesorio indirecto se puede encontrar en la patente de los Estados Unidos No. 7, 722,220 a Van de Ven que es cedida comúnmente con la presente solicitud.
Las aplicaciones modernas de iluminación con frecuencia requieren LEDs de alta potencia para brillantez incrementada. LEDs de alta potencia pueden arrastrar corrientes grandes, generando cantidades significativas de calor que deben ser manejadas. Muchos sistemas utilizan disipadores de calor que deben estar en buen contacto térmico con las fuentes de luz que generan calor. Accesorios tipo lámpara, fluorescente generalmente disipan el calor desde el lado posterior del accesorio que se extiende dentro del pleno. Esto puede presentar retos a medida que disminuye el espacio del pleno en estructuras modernas. Además, la temperatura en el área del pleno con frecuencia está varios grados más caliente que la temperatura ambiental debajo del techo, haciendo más difícil que el calor escape dentro del ambiente del pleno.
BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION Una modalidad de un ensamble de iluminación comprende los siguientes elementos. Un disipador de calor alargado está formado para definir un conducto que corre longitudinalmente a través del interior del disipador de calor. Un reflector está cerca del disipador de calor, el reflector comprende una superficie que mira al disipador de calor y una superficie posterior. El disipador de calor y el reflector se pueden montar a una primera tapa de extremo.
Una modalidad de un ensamble de iluminación modular comprende los siguientes elementos. Al menos una unidad de iluminación tiene la capacidad para estar conectada a unidades de iluminación adicionales en un arreglo en serie extremo-a-extremo. Cada unidad de iluminación comprende un disipador de calor alargado, un reflector cerca del disipador de calor, una primera tapa de extremo, y una segunda tapa de extremo. El disipador de calor y el reflector están montados entre la primera tapa de extremo y la segunda tapa de extremo .
Una modalidad de un ensamble de iluminación comprende los siguientes elementos. Un disipador de calor alargado comprende una superficie de montaje. El disipador de calor está formado para definir un conducto que corre longitudinalmente a través del interior del disipador de calor. Los emisores de luz están en dicha superficie de montaje. Un conductor eléctrico que corre a través del conducto del disipador de calor puede proporcionar energía a dichos emisores de luz. Un reflector comprende una superficie que mira hacia los emisores de luz. Primera y segunda tapas de extremo comprenden estructuras de montaje de manera que el disipador de calor y el reflector se montan entre la primera y segunda tapas de extremo, la primera tapa de extremo aloja circuitos electrónicos para energizar dichos emisores de luz.
BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La figura 1 es una vista en perspectiva de un ensamble de iluminación de acuerdo con una modalidad de la presente invención .
La figura 2 es una vista en perspectiva de una porción de corte de un ensamble de iluminación de acuerdo con una modalidad de la presente invención.
La figura 3 es una vista en perspectiva de una porción de un ensamble de iluminación de acuerdo con una modalidad de la presente invención.
La figura 4 es otra vista en perspectiva de una porción de corte de un ensamble de iluminación de acuerdo con una modalidad de la presente invención.
La figura 5a es una vista en perspectiva de una porción en sección transversal de un disipador de calor que puede ser utilizado en un ensamble de iluminación de acuerdo con una modalidad de la presente invención.
La figura 5b es una vista en sección transversal de un disipador de calor que puede ser utilizado en un ensamble de iluminación de acuerdo con una modalidad de la presente invención.
La figura 6 es una vista en perspectiva de una porción de extremo de un disipador de calor que puede ser utilizado en un ensamble de iluminación de acuerdo con una modalidad de la presente invención.
Las figuras 7a-c son vistas planas superiores de porciones de varias tiras de luz que pueden ser utilizadas en ensambles de iluminación de acuerdo con modalidades de la presente invención.
La figura 8 es una vista en perspectiva de una tapa de extremo que puede ser utilizada en un ensamble de iluminación de acuerdo con una modalidad de la presente invención.
La figura 9 es una vista en perspectiva de un ensamble de iluminación modular de acuerdo con una modalidad de la presente invención.
La figura 10a es una vista en sección transversal de un reflector que se puede utilizar en ensambles de iluminación de acuerdo con modalidades de la presente invención.
La figura 10b es una vista de acercamiento de una porción de un reflector que puede ser utilizado en ensambles de iluminación de acuerdo con modalidades de la presente invención.
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION Modalidades de la presente invención proporcionan un accesorio tipo lámpara fluorescente modular que es particularmente conveniente para uso con fuentes de luz en estado sólido, tal como LEDs. El accesorio comprende un reflector que tiene una superficie sobre un lado y una superficie posterior sobre el lado opuesto. La superficie posterior incluye carriles paralelos que corren a lo largo de la longitud del reflector, proporcionando un mecanismo de montaje asi como soporte estructural al reflector. Para facilitar la disipación de energía térmica no deseada lejos de las fuentes de luz, se coloca un disipador de calor cerca de la superficie del reflector. La porción del disipador de calor que mira al reflector funciona como una superficie de montaje para las fuentes de luz, creando una trayectoria térmica eficiente desde las fuentes al ambiente. El disipador de calor, el cual está expuesto al ambiente del entorno, es hueco a través del centro en la dirección longitudinal. La porción hueca define un conducto a través del cual se pueden hacer correr conductores eléctricos (por ejemplo, alambres) para energizar los emisores de luz. Uno o más emisores de luz colocados a lo largo de la superficie de montaje del disipador de calor emiten luz hacia el reflector donde ésta se puede mezclar y/o formar antes de ser emitida desde la lámpara fluorescente como luz útil. Tapas de extremo están acomodadas en ambos extremos del reflector y el disipador de calor. Una de las tapas de extremo aloja circuitos electrónicos para energizar los emisores de luz. Las tapas de extremo pueden ser construidas para permitir la fácil conexión de múltiples unidades en un arreglo serial.
La figura 1 es una vista en perspectiva de un ensamble de iluminación 100 de acuerdo con una modalidad de la presente invención. El ensamble de iluminación 100 es particularmente bien conveniente para uso como un accesorio para emisores de luz de estado sólido, tal como LEDs o láseres de emisión superficial con cavidad vertical (VCSELs) , por ejemplo. Sin embargo, también se pueden utilizar otros tipos de fuentes de luz. Un reflector 102 está colocado cerca de un disipador de calor alargado 104, ambos descritos a detalle aquí. El reflector 102 comprende una superficie 106 que mira hacia el disipador de calor 104 y una superficie posterior 108 (mostrada en la figura 2) en el lado opuesto. La primera y segunda tapas de extremo 110, 112 están acomodadas en ambos extremos del reflector 102 y el disipador de calor 104 para mantener la distancia entre los dos elementos y proporcionar el soporte estructural para el ensamble 100.
En esta modalidad del ensamble de iluminación 100, el disipador de calor 104 está expuesto al ambiente del entorno. Esta estructura es conveniente por varios motivos. Por ejemplo, la temperatura del aire en una habitación residencial o comercial típica es mucho más fría que el aire que está encima del accesorio (o el techo si el accesorio está montado encima del plano del techo) . El aire debajo del accesorio es más frío debido a que el ambiente del entorno debe ser cómodo para los ocupantes; mientras que en el espacio que está encima del accesorio, temperaturas de aire más frías son mucho menos importantes. De manera adicional, el aire ambiental normalmente se hace circular, ya sea por ocupantes que se mueven a través de la habitación o por aire acondicionado. El movimiento del aire a través de la habitación ayuda a romper la capa límite, facilitando la disipación térmica del disipador de calor 104. También, en modalidades montadas en techo, una configuración del disipador de calor del lado de la habitación evita la instalación no apropiada del aislamiento encima del disipador de calor tal como es posible con las aplicaciones de iluminación de estado sólido típicas en donde el disipador de calor está colocado en el lado del techo. Esta protección contra la instalación inapropiada puede eliminar el peligro de incendio potencial.
La figura 2 es una vista en perspectiva de una porción de corte del ensamble de iluminación 100. El reflector 102 y el disipador de calor 104 están montados a la superficie interior de la primera tapa de extremo 110. En esta modalidad particular, estos elementos son montados utilizando un mecanismo de unión por presión que proporciona tiempo y costo de ensamble reducidos. También se pueden utilizar otros medios de montaje, tales como pasadores, tornillos, adhesivos, etc. La primera tapa de extremo 110 mantiene la separación deseada entre el reflector 102 y el disipador de calor 104. El disipador de calor 104 comprende una superficie de montaje 202 sobre la cual se pueden montar emisores de luz (por ejemplo, LEDs) . La superficie de montaje 202 mira hacia la superficie 106 del reflector 102. Los emisores pueden ser montados de manera que emitan luz hacia la superficie 106, o una cierta porción de la misma. La luz emitida entonces es reflejada fuera de la superficie 106 y hacia el ambiente como luz útil.
El reflector 102 puede ser construido en muchos materiales. En una modalidad, el reflector 102 comprende un material que permite al reflector 102 ser extruido para una producción eficiente, efectiva en costo. Algunos materiales aceptables incluyen policarbonatos, tal como Makrolon 6265X o FR6901 (comercialmente disponible de Bayer) o BFL4000 o BFL2000 (comercialmente disponible de Sabic) . También se pueden utilizar muchos otros materiales para construir el reflector 102. Utilizando un proceso de extrusión para fabricación, el reflector 102 es fácilmente escalable para acomodar ensambles de iluminación de diversa longitud.
La superficie 106 puede estar diseñada para tener varias formas diferentes para ejecutar funciones ópticas particulares, tales como el mezclado de color y la formación de haz, por ejemplo. La luz emitida puede rebotar de una o más superficies, incluyendo la superficie 106. Esto tiene el efecto de desasociar la luz emitida de su ángulo de emisión inicial. La uniformidad típicamente mejora con un creciente número de rebotes, pero cada rebote tiene una pérdida óptica asociada. En algunas modalidades, se puede utilizar un mecanismo de difusión intermedio (por ejemplo, difusores formados y lentes texturizados ) para mezclar los diversos colores de luz.
La superficie 106 debiera ser altamente reflectante en los rangos de longitud de onda de los emisores de luz. En algunas modalidades, la superficie 106 puede ser 93% reflectante o más. En otras modalidades puede ser al menos 95% reflectante o al menos 97% reflectante.
La superficie 106 puede comprender muchos materiales diferentes. Para muchas aplicaciones de iluminación en interiores, es deseable presentar una fuente de luz suave, uniforme sin brillo desagradable, franjas de color, o manchas calientes. Por lo tanto, la superficie 106 puede comprender un reflector blanco de difusión tal como un material de polietilentereftalato microcelular (MCPET) o un material Dupont/ hiteOptics , por ejemplo. También se pueden utilizar otros materiales reflectantes de difusión blanca.
Los recubrimientos reflectantes de difusión tienen la capacidad inherente de mezclar luz de fuentes de luz de estado sólido que tienen diferente espectro (es decir, diferentes colores). Estos recubrimientos son particularmente convenientes para diseños de múltiples fuentes donde dos espectros diferentes son mezclados para producir un punto de color de salida deseado. Por ejemplo, los LEDs que emiten luz azul pueden ser utilizados en combinación con otras fuentes de luz, por ejemplo, luz amarilla para producir una salida de luz blanca. Un recubrimiento reflectante de difusión puede eliminar la necesidad de esquemas de mezclado de color espaciales adicionales que pueden introducir elementos de pérdida en el sistema; aunque, en algunas modalidades, puede ser deseable utilizar una superficie de difusión en combinación con otros elementos difusivos. En algunas modalidades, la superficie puede ser recubierta con un material de fósforo que convierte la longitud de onda de al menos parte de la luz desde los diodos de emisión de luz para lograr una salida de luz del punto de color deseado.
Al utilizar un material reflectante blanco de difusión para la superficie 106 y al colocar las fuentes de luz para emitir luz primero hacia la superficie 106 se logran varios objetivos de diseño. Por ejemplo, la superficie 106 ejecuta una función de mezclado de color, doblando efectivamente la distancia de mezclado e incrementando en gran medida el área de superficie de la fuente. Adicionalmente, la luminancia de superficie es modificada de fuentes de punto incómodo brillantes a una reflexión de difusión más suave, más grande. Un material blanco de difusión también proporciona una apariencia luminosa uniforme en la salida. Los gradientes de luminancia de superficie áspera (relaciones max/min de 10:1 o mayor) que típicamente requerirían un esfuerzo significativo y difusores pesados para mejorar en una óptica de vista directa tradicional se pueden manejar con difusores mucho menos agresivos (y pérdida de luz inferior) logrando relaciones max/min de 5:1, 3:1 o incluso 2:1.
La superficie 106 puede comprender materiales diferentes a los reflectores de difusión. En otras modalidades, la superficie 106 puede comprender un material reflectante especular o un material gue es parcialmente reflectante difuso y parcialmente reflectante especular. En algunas modalidades, puede ser deseable utilizar un material especular en un área y un material difuso en otra área. Por ejemplo, un material semi-especular puede ser utilizado en la región central con un material de difusión utilizado en las regiones laterales para proporcionar una reflexión más direccional a los costados. Son posibles muchas combinaciones.
La superficie posterior del reflector 108 comprende carriles alargados 204 que corren longitudinalmente a lo largo del reflector 102. Los carriles 204 ejecutan funciones duales importantes. Estos proporcionan un mecanismo a través del cual el ensamble 100 puede ser montado a una superficie externa, tal como un techo. Al mismo tiempo, los carriles 204 también proporcionan soporte estructural, evitando la flexión longitudinal a lo largo de la longitud del ensamble 100 que permite que se utilicen componentes de reflector más largos. Los carriles 204 pueden comprender características en las superficies interior y exterior, tal como bridas interiores 208 y bridas exteriores 210. Las bridas 208, 210 se pueden conectar en interfaz con elementos externos, tal como estructuras de montaje, por ejemplo, y pueden asumir muchas formas diferentes dependiendo del diseño de las estructuras utilizadas para el montaje. Los carriles 204 también pueden comprender muchas otras características necesarias para el montaje u otros propósitos.
En esta modalidad particular, una ménsula de montaje en forma de U 206 está conectada a la brida interior 208. Las bridas exteriores 210 pueden ser utilizadas para alternar configuraciones de montaje aquí analizadas. La ménsula de montaje 206 se conecta de manera removible a los carriles 204 utilizando unión por presión o mecanismos de unión por deslizamiento, por ejemplo. La ménsula de montaje 206 se puede utilizar para montar el ensamble de luz 100 a una superficie, tal como un techo, cuando el ensamble es montado por suspensión. La ménsula de montaje 206 puede ser hecha de metal, plástico, u otros materiales que son lo suficientemente fuertes para soportar el peso del ensamble 100.
La figura 3 es otra vista en perspectiva de una porción del ensamble de iluminación 100. En esta modalidad, el reflector 102 está conectado a la tapa de extremo 110 con una interfaz de unión a presión 302. El disipador de calor 104 (no se muestra en la figura 3) también se puede conectar a la tapa de extremo 110 con una interfaz de unión a presión. La tapa de extremo 110 puede comprender agujeros de acceso 304 para permitir que un conductor eléctrico sea alimentado hacia abajo desde un techo, por ejemplo, si el ensamble 100 va a ser energizado desde una fuente externa. El ensamble 100 también se puede energizar mediante una batería que puede ser almacenada dentro de la tapa de extremo 110, eliminando la necesidad de una fuente de energía extrema. La tapa de extremo 110 se puede construir como dos piezas separadas 110a, 110b que se pueden unir utilizando un mecanismo de unión a presión o tornillos, por ejemplo, de manera que la tapa de extremo se puede desensamblar para facilidad de acceso a los circuitos electrónicos alojados en el interior. En otras modalidades, las piezas de tapa de extremo 110a, 110b se pueden unir utilizando un adhesivo, por ejemplo. La tapa de extremo 110 también puede comprender una cubierta lateral removible 306 para proporcionar acceso a componentes internos .
La figura 3 también muestra un medio de montaje alterno para el ensamble 100. Pinzas colgantes 308 (mostradas en fantasma) pueden ser utilizadas para suspender el ensamble 100 desde un techo. Muchos edificios actualmente tienen este tipo de sistema de montaje colgante con accesorios de iluminación existentes ahí utilizados. Por lo tanto, el ensamble 100 fácilmente se puede adaptar para instalación en edificios que ya tienen un sistema de montaje. En esta modalidad particular, los carriles de reflector 204 están diseñados con bridas interiores y exteriores 208, 210. Las bridas interiores 208 están diseñadas para conectarse en interfaz con un mecanismo de montaje tal como la ménsula de montaje 206, por ejemplo. Bridas exteriores 210 están diseñadas para conectarse en interfaz con un mecanismo de montaje tal como pinzas colgantes 308, por ejemplo. Se entiende que el reflector 102 puede ser diseñado para acomodar muchas estructuras de montaje diferentes y no se debiera limitar a las modalidades ejemplares aqui mostradas.
La figura 4 es otra vista en perspectiva de una porción en corte del ensamble de iluminación 100. En esta modalidad, la ménsula de montaje 206 se engancha al lado inferior de la brida interior 208 tal como se muestra. La ménsula de montaje 206 puede estar conectada a la brida interior 208 en muchas otras formas también.
La figura 5a es una vista en perspectiva de una porción en sección transversal de un disipador de calor 500 que se puede utilizar en el ensamble de iluminación 100. En esta modalidad, el disipador de calor 500 está formado para definir dos conductos longitudinales paralelos 502 que corren a lo largo de toda la longitud del cuerpo del disipador de calor 504. Los conductos 502 están diseñados para acomodar alambres, cordones, cables u otros conductores eléctricos para proporcionar energía a emisores de luz (que no se muestran) . Los conductos 502 debieran ser lo suficientemente largos para llevar los cables de energía y señal necesarios. El disipador de calor 500 comprende una superficie de montaje plana 506 sobre la cual se pueden montar los emisores de luz. Los emisores se pueden montar directamente a la superficie de montaje 506, o se pueden colocar sobre una franja de luz que después es montada a la superficie de montaje 506 como se analiza con mayor detalle aquí.
La figura 5b es una vista en sección transversal del disipador de calor 500. Una franja de luz 508 se muestra colocada sobre la superficie de montaje 506. Tal como se analiza con más detalle aquí, la franja de luz 506 comprende uno o más emisores de luz 510 montados al mismo.
La figura 6 muestra una vista en perspectiva de una porción de extremo del disipador de calor 500. Un cable 602 se muestra pasando a través de uno de los conductos 502. La estructura hueca del disipador de calor proporciona ventajas sobre los diseños tradicionales del disipador de calor. Por ejemplo, el disipador de calor 500 requiere menos material para su construcción, reduciendo el peso y costo generales. El disipador de calor 500 también proporciona una forma cableada para el cableado de energía y señal necesario. Esta configuración elimina la necesidad de una forma cableada separada a lo largo de la longitud del ensamble, lo cual también reduce el material y los costos de fabricación. En esta modalidad, el cable 602 comprende un sistema de seis alambres que se utiliza para energizar y controlar los emisores de luz. El cable puede comprender varios tipos de adaptadores de conexión. Esta modalidad comprende conectores de cable cilindricos 604 para facilidad de conexión a otro ensamble adyacente en una configuración en serie extremo-a-extremo (es decir, cadena de margarita) , tal como se analiza con más detalle aquí. Son posibles muchos esquemas de conexión y cableado diferentes.
El disipador de calor 500 se puede construir utilizando muchos materiales térmicamente conductores diferentes. Por ejemplo, el disipador de calor 500 puede comprender un cuerpo de aluminio 504. De manera similar al reflector 102, el disipador de calor 500 puede ser extruido para una escalabilidad conveniente y producción efectiva en costo eficientes .
La superficie de montaje del disipador de calor 506 proporciona un área sustancialmente plana sobre la cual se pueden montar una o más fuentes de luz. En algunas modalidades, las fuentes de luz serán previamente montadas en franjas de luz. Las figuras 7a-c muestran una vista plana superior de porciones de varias franjas de luz 700, 720, 740 que se pueden utilizar para montar múltiples LEDs a la superficie de montaje 506. Aunque los LEDs son utilizados como las fuentes de luz en varias modalidades aquí descritas, se entiende que otras fuentes de luz, tal como diodos láser por ejemplo, pueden ser sustituidas como las fuentes de luz en otras modalidades de la presente invención.
Muchas aplicaciones industriales, comerciales y residenciales recurren a las fuentes de luz blanca. El ensamble de luz 100 puede comprender uno o más emisores que producen el mismo color de luz o diferentes colores de luz. En una modalidad, se utiliza una fuente multicolor para producir luz blanca. Varias combinaciones de luz a color producirán luz blanca. Por ejemplo, en la técnica se combina luz de un LED azul con luz amarilla de longitud de onda convertida (azul-convertida-amarilla o "BSY") para producir luz blanca con temperatura de color correlacionada (CCT) en el rango entre 5000K a 7000K (con frecuencia designado como "blanco frío") . Tanto la luz azul como BSY se pueden generar con un emisor de azul rodeando el emisor con fósforo que óptimamente responde a la luz azul. Cuando se excita, el fósforo emite luz amarilla que después se combina con la luz azul para hacerla blanca. En este esquema, debido a que la luz azul es emitida en un rango espectral angosto, ésta se denomina luz saturada. La luz BSY es emitida en un rango espectral mucho más amplio y, por lo tanto, se denomina luz no saturada.
Otro ejemplo de generar luz blanca con una fuente multicolor es combinar la luz de LEDs verde y rojo. Esquemas RGB también se pueden utilizar para generar varios colores de luz. En algunas aplicaciones, un emisor ámbar se agrega para una combinación RGBA. Las combinaciones previas son ejemplares; se entiende que muchas combinaciones de colores diferentes pueden ser utilizadas en modalidades de la presente invención. Varias de estas combinaciones de color posibles se analizan a detalle en la Patente de los Estados Unidos No. 7,213,940 a Van de Ven et al.
Las franjas de iluminación 700, 720, 740 representan combinaciones LED posibles que tienen como resultado un espectro de salida que se puede mezclar para generar luz blanca. Cada franja de iluminación puede incluir los circuitos electrónicos e interconexiones necesarias para energizar los LEDs. En algunas modalidades, la franja de iluminación comprende un tablero de circuitos impresos con los LEDs montados e interconectados en la misma. La franja de iluminación 700 incluye agrupamientos 702 de LEDs discretos, con cada LED dentro del agrupamiento 702 separado por una distancia del siguiente LED, y cada agrupamiento 702 separado por una distancia del siguiente agrupamiento 702. Si los LEDs dentro de un agrupamiento están separados por una gran distancia unos de otros, los colores de las fuentes individuales se pueden volver visibles, ocasionando franjas de color no deseadas. En algunas modalidades, un rango de distancias aceptable para separar LEDs consecutivos dentro de un agrupamiento no es más que aproximadamente 8 mm.
El esquema mostrado en la figura 7a utiliza una serie de agrupamientos 702 que tiene dos LEDs azul-convertida-amarilla o ("BSY") y un solo LED rojo ("R") . Una vez mezclada de manera apropiada, la luz de salida resultante tendrá una apariencia de "blanco templado".
La franja de iluminación 720 incluye agrupamientos 722 de LEDs discretos. El esquema mostrado en la figura 7b utiliza una serie de agrupamientos 722 que tienen tres LEDs BSY y un solo LED rojo. Este esquema también producirá una salida blanca templada cuando se mezcla lo suficiente.
La franja de iluminación 740 incluye agrupamientos 742 de LEDs discretos. El esquema mostrado en la figura 7c utiliza una serie de agrupamientos 742 que tienen dos LEDs BSY y dos LEDs rojos. Este esquema también producirá una salida blanca templada cuando se mezcla lo suficiente.
Los esquemas de. iluminación mostrados en las figuras 7a-c pretenden ser ejemplares. Por lo tanto, se entiende que muchas combinaciones de LED diferentes pueden ser utilizadas en conjunto con técnicas de conversión conocidas para generar un color de luz de salida deseado.
La figura 8 es una vista en perspectiva de la primera tapa de extremo 110 del ensamble de iluminación 100. La tapa de extremo 110 se muestra con la cubierta lateral 306 retirada para exponer circuitos electrónicos 802 que están montados en un tablero 804. Los circuitos electrónicos 802 son utilizados para regular la energía a los emisores de luz y controlar la brillantez y color de la luz de salida. Los circuitos electrónicos 802 también pueden ejecutar muchas otras funciones. La cubierta lateral removible 306 (que no se muestra) proporciona acceso a los circuitos electrónicos 802, permitiendo una prueba completa durante y después del ensamble. Dicha prueba puede ser fácilmente implementada utilizando pasadores Pogo, por ejemplo. Una vez que la prueba termina, la cubierta lateral 306 puede ser reemplazada para proteger los circuitos electrónicos 802. Los agujeros 304 encima de la tapa de extremo 110 proporcionan acceso del lado superior adicional a los circuitos electrónicos para una conexión a una caja de empalme externa, por ejemplo. El tablero 804 es mantenido en su lugar dentro de la tapa de extremo 110 utilizando pestañas 806, aunque también se pueden utilizar otros medios tales como tornillos o adhesivo. Debido a que la primera tapa de extremo 110 aloja los circuitos electrónicos necesarios para energizar/controlar los emisores de luz, la segunda tapa de extremo 112 (que no se muestra en la figura 8) puede no contener algún componente electrónico, permitiendo un perfil más delgado. Sin embargo, en algunas modalidades, la segunda tapa de extremo 112 puede contener circuitos electrónicos adicionales, baterías, u otros componentes. La tapa de extremo 110 también incluye espacio para los conectores de cable 604, permitiendo que el ensamble de iluminación 100 sea fácilmente conectado a otro ensamble similar como se muestra aquí con referencia a la figura 9.
La figura 9 muestra una vista en perspectiva de un ensamble de iluminación modular 900 de acuerdo con una modalidad de la presente invención. Ensambles de luz individuales (tal como el ensamble 100) pueden ser conectados en una configuración en serie extremo-a-extremo (es decir, cadena de margarita) . Cada ensamble 100 incluye sus propios circuitos electrónicos 802 de manera que los ensambles individuales 100 pueden ser fácilmente removidos o agregados al ensamble modular 900 según sea necesario. Los ensambles 100 incluyen conectores, tales como el conector de cable 604 que permiten la conexión en serie. Las conexiones entre los ensambles 100 se hacen dentro de las tapas de extremo respectivas 110 para proteger las conexiones cableadas desde elementos exteriores. Primera y segunda tapas de extremo respectivas pueden comprender estructuras de unión a presión de manera que ensambles adyacentes 100 pueden ser fácilmente conectados, aunque se pueden utilizar otros medios para conectar ensambles adyacentes. En una modalidad, la segunda tapa de extremo comprende estructuras de unión a presión en dos superficies opuestas para facilitar la conexión de ensambles adyacentes 100. En otra modalidad, tanto la primera como la segunda tapas de extremo 110, 112 comprenden estructuras de unión a presión en dos lados.
El ensamble modular 900 comprende dos ensambles individuales 100 como se muestra. En esta modalidad particular, cada ensamble 100 tiene aproximadamente 8 pies (2.43 metros) de largo. Sin embargo, debido a que los componentes del reflector 102 y el disipador de calor 104 pueden ser fabricados por extrusión, los ensambles 100 fácilmente se pueden escalar a una longitud deseada. Por ejemplo, otros ensambles modulares podrían comprender unidades individuales que tienen longitudes de 2 pies, 4 pies, 6 pies (0.609, 1.21, 1.82 metros), etc. Adicionalmente, unidades individuales de diferentes longitudes se pueden combinar para construir un ensamble modular que tiene un tamaño particular. Por ejemplo, una unidad de 2 pies (0.609 metros) se puede conectar a una unidad de 8 pies (2.43 metros) para construir un ensamble modular de 10 pies (3.04 metros) . Esto es conveniente cuando se diseñan ensambles modulares para habitaciones que tienen dimensiones particulares. Por lo tanto, se entiende que los ensambles pueden tener muchas longitudes diferentes. Más de dos de los ensambles pueden estar conectados para proporcionar una serie más larga.
La figura 10a es una vista en sección transversal de otro reflector que puede ser utilizado en modalidades del ensamble de iluminación 100. En esta modalidad particular, el reflector 150 comprende dos materiales diferentes que tienen diferentes propiedades ópticas y estructurales y diferentes costos relativos. De manera similar al reflector 102, el reflector 150 comprende una superficie 152 y una superficie posterior 154. En una modalidad, el reflector 150 comprende un primer material base transmisor de luz 156 (por ejemplo, un policarbonato) el cual proporciona la estructura básica del dispositivo. Al menos una porción de la superficie 152 comprende un segundo material altamente reflectante 158. Los dos materiales 156, 158 pueden ser coextruidos para una fabricación más conveniente y efectiva en costo del reflector 150. Por ejemplo, un material a granel más económico puede ser utilizado como el material base 152, requiriendo una cantidad más pequeña del material reflectante más costoso 154 para fabricar el reflector 150.
El material base 156 proporciona el soporte estructural al reflector 150 y permite la transmisión a través de áreas de la superficie 152 donde el material reflectante 158 es muy delgado o no existe. Por ejemplo, el reflector 150 comprende ventanas transmisivas 160 donde hay poco a ningún material reflectante. La figura 10b es una vista de acercamiento de una porción del reflector 150 mostrando una ventana de ese tipo. Estas ventanas 160 permiten que la luz pase a través de las mismas, proporcionando luz hacia arriba (es decir, luz emitida desde la superficie posterior 154 del reflector 150). La cantidad de la luz hacia arriba generada por el reflector 150 puede ser modificada por la regulación del grosor del material reflectante 158 y/o el tamaño y frecuencia de las ventanas 160 a través de la superficie 152. Se pueden lograr efectos transmisivos y reflectantes deseados utilizando una distribución no uniforme del material reflectante 158 a través de la superficie 152.
Se entiende que modalidades aquí presentadas serán ejemplares. Modalidades de la presente invención pueden comprender cualquier combinación de características compatibles mostradas en las diversas figuras, y estas modalidades no debieran quedar limitadas a aquellas expresamente ilustradas y analizadas.
Aunque la presente invención se ha descrito a detalle con referencia a algunas configuraciones preferidas de la misma, son posibles otras versiones. Por lo tanto, el espíritu y alcance de la invención no debiera quedar limitado a las versiones antes descritas.

Claims (43)

NOVEDAD DE LA INVENCION Habiendo descrito la presente invención, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES
1. - Un ensamble de iluminación, que comprende: un disipador de calor alargado, dicho disipador de calor formado para definir un conducto que corre longitudinalmente a través del interior de dicho disipador de calor; un reflector cerca de dicho disipador de calor, dicho reflector comprende una superficie que mira a dicho disipador de calor y una superficie posterior; y una primera tapa de extremo, dicho disipador de calor y dicho reflector se pueden montar a dicha tapa de extremo.
2. - El ensamble de iluminación de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho reflector además comprende una superficie posterior que comprende primer y segundo carriles que corren longitudinalmente a lo largo de dicha superficie posterior, dicho primer y segundo carriles proporcionan soporte mecánico para dicho reflector.
3. - El ensamble de iluminación de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque dicho primer y segundo carriles comprenden una brida interior a lo largo de una superficie interior de dicho primer y segundo carriles.
4. - El ensamble de iluminación de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque dicha brida interior formada para cooperar con una ménsula de montaje en forma de U que se puede montar a un techo.
5. - El ensamble de iluminación de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque dicho primer y segundo carriles comprenden una brida exterior a lo largo de una superficie exterior de dicho primer y segundo carriles.
6.- El ensamble de iluminación de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque dicha brida exterior formada para cooperar con una pinzas de montaje que se extienden hacia abajo desde un techo.
7. - El ensamble de iluminación de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque dicha primera tapa de extremo aloja circuitos electrónicos para energizar los emisores de luz.
8. - El ensamble de iluminación de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque dichos circuitos electrónicos son accesibles para probar cuando dicha tapa de extremo está montada a dicho reflector y dicho disipador de calor .
9. - El ensamble de iluminación de conformidad con la reivindicación 1, que además comprende una segunda tapa de extremo, dicha primera y segunda tapas de extremo comprenden estructuras de unión a presión de manera que dicho disipador de calor y dicho reflector se pueden montar entre dichas tapas de extremo.
10.- El ensamble de iluminación de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque dicha sequnda tapa de extremo además comprende estructuras de montaje en ambos lados de manera que dicha segunda tapa de extremo se puede conectar a una tapa de extremo adicional o un reflector adicional en cualquier lado.
11.- El ensamble de iluminación de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho reflector comprende un material extruido que tiene reflectividad óptica alta .
12.- El ensamble de iluminación de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho disipador de calor comprende un material extruido que tiene conductividad térmica alta.
13. - El ensamble de iluminación de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho reflector comprende un material base y un material reflector.
14. - El ensamble de iluminación de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque dicho material reflectante está distribuido a través de dicha superficie de manera que dicho reflector comprende ventanas transmisivas que permiten que la luz pase a través de dicho reflector y fuera de dicha superficie posterior para proporcionar luz hacia arriba.
15.- El ensamble de iluminación de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque dicho material reflectante está distribuido de manera no uniforme a través de dicha superficie.
16. - Un ensamble de iluminación modular, que comprende: al menos una unidad de iluminación con la capacidad para poderse conectar a unidades de iluminación adicionales en un arreglo en serie extremo-a-extremo, al menos dicha unidad de iluminación comprende: un disipador de calor alargado; un reflector cercano a dicho disipador de calor; y una primera tapa de extremo; y una segunda tapa de extremo; en donde dicho disipador de calor y dicho reflector son montados entre dicha primera tapa de extremo y dicha segunda tapa de extremo.
17. - El ensamble de iluminación modular de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque una pluralidad de dichas unidades de iluminación están conectadas en un arreglo en serie extremo-a-extremo.
18. - El ensamble de iluminación modular de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque cada una de dichas unidades de iluminación además comprende circuitos electrónicos dentro de dicha tapa de extremo para proporcionar energía a emisores de luz.
19. - El ensamble de iluminación modular de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque dichos circuitos electrónicos en cada una de dichas unidades de iluminación son accesibles para prueba cuando dichas unidades de iluminación son conectadas.
20. - El ensamble de iluminación modular de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque dicho reflector comprende: una superficie reflectante que mira hacia dicho disipador de calor y una superficie posterior que comprende primer y segundo carriles que corren longitudinalmente a lo largo de dicha superficie posterior.
21. - El ensamble de iluminación modular de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque dicho disipador de calor está formado para definir un conducto que corre longitudinalmente a través del interior de dicho disipador de calor de manera que dicho disipador de calor tiene la capacidad para alojar conductores eléctricos.
22.- El ensamble de iluminación modular de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque dicho primer y segundo carriles comprenden, cada uno, una brida interior a lo largo de una superficie interior de dicho primer y segundo carriles .
23.- El "ensamble de iluminación modular de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque dicha brida interior está formada para cooperar con una ménsula de montaje en forma de U que se puede montar a una superficie.
24. - El ensamble de iluminación modular de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque dicho primer y segundo carriles comprenden una brida exterior a lo largo de una superficie exterior de dicho primer y segundo carriles.
25. - El ensamble de iluminación modular de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque dicha brida exterior está formada para cooperar con pinzas de montaje que se extienden hacia abajo desde una superficie encima de dicho ensamble de iluminación.
26.- El ensamble de iluminación modular de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque dicha primera y segunda tapas de extremo comprenden estructuras de unión a presión de manera que dicho disipador de calor y dicho reflector están montados con una conexión de unión a presión entre dichas tapas de extremo.
27.- El ensamble de iluminación modular de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque dicho reflector comprende un material extruido que tiene reflectividad óptica alta.
28.- El ensamble de iluminación modular de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque dicho disipador de calor comprende un material extruido que tiene conductividad térmica alta.
29.- El ensamble de iluminación modular de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque dicha segunda tapa de extremo comprende estructuras de montaje en dos superficies opuestas.
30.- Un ensamble de iluminación, que comprende: un disipador de calor alargado que comprende una superficie de montaje, dicho disipador de calor formado para definir un conducto que corre longitudinalmente a través del interior de dicho disipador de calor; una pluralidad de emisores de luz en dicha superficie de montaje; un conductor eléctrico que corre a través de dicho conducto de disipador de calor para proporcionar energía a dichos emisores de luz; un reflector que comprende una superficie que mira hacia dichos emisores de luz; y primera y segunda tapas de extremo que comprenden estructuras de montaje de manera que dicho disipador de calor y dicho reflector se montan entre dicha primera y segunda tapas de extremo, dicha primera tapa de extremo aloja circuitos electrónicos para energizar dichos emisores de luz.
31. - El ensamble de iluminación de conformidad, con la reivindicación 30, caracterizado porque dicho reflector además comprende una superficie posterior que comprende primer y segundo carriles que corren longitudinalmente a lo largo de dicha superficie posterior, dicho primer y segundo carriles proporcionando soporte mecánico para dicho reflector.
32. - El ensamble de iluminación de conformidad con la reivindicación 31, caracterizado porque dicho primer y segundo carriles comprenden una brida interior a lo largo de una superficie interior de dicho primer y segundo carriles.
33. - El ensamble de iluminación de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque dicha brida interior está formada para cooperar con una ménsula de montaje en forma de U que se puede montar a un techo.
34. - El ensamble de iluminación de conformidad con la reivindicación 31, caracterizado porque dicho primer y segundo carriles comprenden una brida exterior a lo largo de una superficie exterior de dicho primer y segundo carriles.
35. - El ensamble de iluminación de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado porque dicha brida exterior está formada para cooperar con pinzas de montaje que se extienden hacia abajo desde un techo.
36. - El ensamble de iluminación de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porque dichos circuitos electrónicos son accesibles para prueba cuando dicha tapa de extremo está montada a dicho reflector y dicho disipador de calor .
37. - El ensamble de iluminación de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porque dicha segunda tapa de extremo además comprende estructuras de montaje en ambos lados de manera que dicha segunda tapa de extremo se puede conectar a una tapa de extremo adicional o un reflector adicional en cualquier lado.
38. - El ensamble de iluminación de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porque dicho reflector comprende un material extruido que tiene alta reflectividad óptica .
39. - El ensamble de iluminación de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porque dicho, disipador de calor comprende un material extruido que tiene alta conductividad térmica.
40. - El ensamble de iluminación de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porque dicha pluralidad de emisores de luz están enfocados a emitir hacia dicha superficie .
41. - El ensamble de iluminación de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porque al menos una porción de dicho reflector comprende un material reflectante y un material base.
42. - El ensamble de iluminación de conformidad con la reivindicación 41, caracterizado porque dicho material reflectante está distribuido a través de dicha superficie de manera que dicho reflector comprende ventanas transmisivas que permiten que la luz pase a través de dicho reflector y fuera de dicho reflector para proporcionar luz hacia arriba.
43. - El ensamble de iluminación de conformidad con la reivindicación 41, caracterizado porque dicho material reflectante está distribuido de manera no uniforme a través de dicho reflector.
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