DIODO EMISOR DE LUZ DE LAMPARA DE MATRICULA CON REFLECTOR Esta invención se relaciona en general con aparatos para iluminar placas de matricula usando una o más diodos emisores de luz en conjunto con un reflector. Los reglamentos del gobierno para iluminar las placas de matricula existen a nivel federal y en algunos casos a nivel estatal. Los reglamentos federales para iluminar las placas de matricula están expresados en Los Estándares de Seguridad Federales para Vehículos de Motor (FMVSS) . Estos estándares requieren una relación de intensidad de iluminación medidas en los dos puntos de prueba circular más altos y más bajos en la placa de matricula que no exceda 20:1. Adicionalmente, la iluminación mínima por cada punto de prueba debe ser por lo menos 0.75 Ft-c. Existen ocho puntos de prueba prescritos que son aproximadamente de 25.4 MI (una pulgada) de diámetro. Cuatro están localizados en centros que están separados 25.4 mm (una pulgada) de cada esquina. Los cuatro restantes están localizados a 25.4 mm (una pulgada) de la línea de centros longitudinal y a 25.4 mm (una pulgada) de los bordes superior e inferior. Una figura que ilustra la localización de estos puntos de prueba puede encontrarse en la Patente de lo Estados Unidos No. 5,067,057 de Stapel emitida el 19 de noviembre de 1191, la Figura 1 de esa patente se incorpora aquí para referencia. La iluminación
es sustancialmente uniforme si la relación de intensidad de iluminación está dentro del limite FMVSS antes descrito. Existe una variedad de soluciones a los requerimientos del gobierno. Muchas son elaboradas estructuras montadas cerca de la placa de matricula que tienen uno o más ensambles de lámpara. Estos ensambles en general dependen de lámparas incandescentes y/o filamentos como fuentes de luz. Defectos de tales fuentes de luz son vida útil finita, sensibilidad a la vibración y a los choques mecánicos asi como consumo de energía, calor generado y tamaño y peso. Los FMVSS requieren una distribución uniforme de luz que no es ni muy fuerte ni muy débil. Por tanto los ensambles de lámpara conocidos comúnmente requieren usar varias combinaciones de condensadores y/o lentes difusores en combinación con la fuente de luz para refractar la luz de manera que iluminará la placa de matricula uniformemente a través de toda la superficie de la placa. La adición de lentes y/o otros componentes ópticos pueden agregar costo y complejidad al ensamble de lámpara otros problemas para cumplir con los requerimientos del gobierno incluyen la necesidad de evitar que la luz escape del ensamble de lámpara en dirección hacia atrás. Algunos reglamentos de los estados en relación con la luz de los vehículos permiten solamente 50 mili candelas o menos de luz blanca que se puede emitir hacia atrás del vehículo. Muchas
de las lámparas de matricula producidas actualmente están pintadas desde un lado hacia atrás, o requieren una consola u otro elemento opaco entre la lámpara y la parte trasera del vehículo- para evitar que la luz blanca viaje en esa dirección. La presente invención resuelve uno o más de los problemas anteriores en una forma nueva y no obvia. En una forma la presente invención es un aparato para iluminar una placa de matricula sin lente. El aparato incluye un alojamiento y un reflector localizado dentro del alojamiento. El aparato además incluye un diodo emisor de luz localizado dentro del alojamiento. El diodo emisor de luz proyecta luz dirigida al reflector. El reflector tiene una geometría de superficie para redirigir la luz a través de una ventana en el alojamiento de manera que ilumina sustancialmente de manera uniforme la placa de matricula. En otra forma de la presente invención hay un aparato para iluminar la placa de matricula de un vehículo. El aparato incluye un diodo emisor de luz y un reflector de forma curva libre. El aparato incluye además un alojamiento que encierra sustancialmente al diodo y al reflector. El reflector en el alojamiento redirige la luz proyectada por el diodo a través de una ventana en el alojamiento hacia la placa de matricula.
En otra forma de la presente invención hay un aparato para iluminar la placa de matricula de un vehículo el aparato incluye una pluralidad de diodos emisores de luz montados en un sustrato. El aparato además incluye una pluralidad de segmentos reflectores, cada segmento reflector corresponde a uno de la pluralidad de diodos emisores de luz. El aparato también incluye un alojamiento que encierra sustancialmente a la pluralidad de diodos emisores de luz y a la pluralidad de segmentos reflectores. Cada segmento reflector redirige la luz proyectada por el correspondiente diodo de la pluralidad de diodos emisores de luz a través de una ventana en el alojamiento hacia la placa de matricula. Aún en otra forma de la presente invención hay un aparato para iluminar la placa de matricula de un vehículo. El aparato incluye un diodo emisor de luz que proyecta luz dirigida sustancialmente lejos del vehículo y un alojamiento que encierra sustancialmente al diodo emisor de luz. El aparato incluye además medios sin lente dentro del alojamiento para prevenir sustancialmente que la luz del diodo escape del alojamiento en una dirección hacia atrás y para redirigir la luz a través de una ventana en el alojamiento hacia la placa de matricula. Dn objeto de la presente invención es proporcionar un único diseño de diodo emisor de luz para lámpara de placa de matricula.
Objetivos relacionados y ventajas de la presente invención serán aparentes de la descripción siguiente. BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS La Fig. 1 es una vista trasera fragmentada de una forma de la presente invención montada sobre una placa de matricula de un vehículo. La Fig. 2 es una vista lateral a lo largo de las líneas 2-2 de la Fig. 1. La Fig. 3 es una vista en perspectiva de la forma preferida del aparato de la presente invención. La Fig. 4 es una vista explosiva del aparato de la
Fig. 3. - La Fig. 5 es una vista en perspectiva amplificada de una porción del alojamiento de la Fig. 4. La Fig. 6 es una vista en perspectiva amplificada de la porción de reflector del alojamiento de la Fig. 4. Las Figs. 7A a 7C son vistas superior, inferior y lateral de la porción de reflector del alojamiento de la Fig. 6. La Fig. 8 es una vista en perspectiva amplificada de la ménsula de montaje de la Fig. 4. Para los propósitos de promover y entender los principios de la invención, se haré referencia ahora a las modalidades ilustradas en los dibujos y se usará lenguaje específico para describir las mismas. No obstante deberá
entenderse que no se intenta ninguna limitación al alcance de la invención, tales alteraciones y modificaciones adicionales en el dispositivo ilustrado y tales aplicaciones adicionales de los principios de la invención como se ilustra en ellos están contemplados como si se le ocurrieran a alguien conocedor de la técnica a la que la invención se refiere. En referencia con las Figs. 1 y 2 se ilustra una forma de la presente invención. En referencia con la Fig. 1, el aparato 10 para iluminar la superficie frontal 14 de una placa de matricula 12 incluye un alojamiento. La placa de matricula 12 está pegada a un vehículo (no se ilustra) en cualquiera de una variedad de formas conocidas por alguien ordinariamente conocedor de la técnica, tal como una ménsula de montaje. Por ejemplo, el alojamiento 20 puede incluir un miembro de unión que une al aparato 10 directamente al vehículo o a una ménsula montada en el vehículo. El alojamiento 20 está preferentemente centrado alrededor de la línea de centros longitudinal de la placa de matricula 12. En referencia con la Fig. 2 se ilustran más detalles del interior del alojamiento 20 del aparato 10. El alojamiento 20 encierra las partes funcionales del aparato 20 y al menos protege parcialmente las partes del ambiente. El alojamiento 20 encierra a un tablero de circuito u otro sustrato 26 que contiene uno o más diodos emisores de luz ("DELs") 28. El sustrato 26 es un tablero de circuito u otro
dispositivo diseñado para sujetar componentes electrónicos y dirigir energía eléctrica del cableado del vehículo a los diodos emisores de luz 28. Los diodos emisores de luz 28 emiten luz que preferentemente se dirige sustancialmente lejos del vehículo. La luz de los diodos emisores de luz 28 es interceptada sustancialmente por el reflector o reflectores 22. El reflector 22 sirve para redirigir la luz de los diodos emisores de luz a través de una ventana sustancialmente transparente 30 hacia la superficie frontal 14 de la placa de matricula 12 en una manera sustancialmente uniforme . La ventana sustancialmente transparente 30 del alojamiento 20 sirve para proteger los componentes interiores del aparato 10 del ambiente exterior polvoso y sucio. Adicionalmente, un material de encapsulado .32 se usa para sellar los diodos emisores de luz 28 y el sustrato 26, protegiendo así al sustrato 26 y a los diodos emisores de luz 28 de la humedad y previniendo la corrosión. Por ejemplo, el material de encapsulado 32 puede ser una resina epóxica tal como la resina epóxica descrita en la Patente de los Estados Unidos No. 5,528,474 de Roney y colaboradores, emitida el 18 de junio de 1996 y cedida al cesionario de la presente solicitud, que se incorpora en la presente para referencia. Sin embargo, una lámpara pequeña con pocos diodos emisores de luz no produce mucho consumo de energía, por tanto la
capacidad de transferencia de calor del material descrito en la Patente de los Estados Unidos No. 5 , 528 , 474 de Roney y colaboradores, no será siempre necesario. En la modalidad comercial preferida actual discutida adelante el material de encapsulado es de preferencia el adhesivo Trigger Cure 4 -20476 fabricado por Dymax Corporation of Torrington, Connecticut, que es un material de dos partes que cura en una hora y puede ser curado por luz ultravioleta en pocos segundos. La curabilidad ultravioleta de este material permite el procesamiento rápido de las partes en una linea de ensamble. Se llena un pozo alrededor del sustrato o tablero de circuito con el material, y después _la pieza es colocada en una máquina curadora pequeña, en donde se expone a la longitud de onda e intensidad de luz correcta. La parte viaja a través de la máquina en un minuto o dos, después de lo cual va a la siguiente etapa en el proceso de ensamble. Sin embargo, si se usa un gran número de diodos emisores de luz u otras fuentes de luz, las características de transferencia de calor del material descrito en la Patente de los Estados Unidos No. 5 , 528 , 474 de Roney y colaboradores, puede ser necesario . Numerosas alternativas para varios elementos de las formas de la invención descrita en la presente están contempladas dentro del alcance de la invención algunas de estas variaciones serán descritas a continuación.
La luz que ilumina la placa de matricula deberá ser luz blanca. Se contempla una variedad de diodos emisores de ¦ luz para el uso en la producción de luz blanca. En una forma de la presente invención los diodos emisores de luz contienen dos o más microplaquetas para emitir diferentes colores de luz que, cuando se combinan, producen luz blanca como se describe en la Patente de los Estados Unidos No. 5,803,579 de Trumbull y colaboradores emitida el 8 de septiembre de 1998 que se incorpora aquí para referencia. En otra forma de la presente invención los diodos emisores de luz producen luz blanca emitiendo luz de longitud de onda azul o ultravioleta de la microplaqueta del diodo emisor de luz y combinando esa luz con luz producida a través de interacciones con fósforos en el lente del diodo emisor de luz como se describe en la Patente Estadounidense No. 6,069,440 de Shimizu y colaboradores emitida el 30 de mayo de 2000 que se incorpora aquí para referencia. En aún otra forma de la presente invención el diodo emisor de luz produce luz blanca emitiendo dos o más longitudes de onda de un solo microplaqueta del diodo emisor de luz que se combinan entre sí como se describe en la Patente de los Estados Unidos No. 6, 163, 038 de Chen y colaboradores emitida el 19 de diciembre de 2000 que se incorpora aquí para referencia. Adicionalmente la luz blanca puede ser producida haciendo que el reflector mezcle luz de diferentes longitudes de onda entre sí. Por ejemplo, si se
agrupan diodos emisores de luz rojo, verde y azul y se emite la luz hacia un reflector diseñado adecuadamente el reflector mezclara la luz produciendo asi luz blanca, y redirigirá la luz hacia la placa de matricula en una forma sustancialmente uniforme. La forma del reflector puede incluir uno o más elementos planos y/o uno o más elementos curvos. Los elementos curvos contemplados dentro del alcance de la invención incluyen pero no están limitados a, varias secciones cónicas. El reflector o reflectores de la presente invención pueden ser reflectores parabólicos o reflectores con segmentos de parábolas (o elipsoides u otras secciones cónicas) . Debe entenderse que el reflector puede ser uno de forma curva libre y no necesita ser uno de sección cónica. También debe entenderse que el reflector puede ser liso, es decir, que cuando el reflector es visto por un observador el reflector parece ser de una pieza. Aún. cuando el reflector puede ser de forma libre aún asi puede, parecer de una pieza. Alternativamente, el reflector puede ser en facetas, es decir cuando el reflector es visto por un observador, el reflector parece ser de muchas piezas o segmentos, pero los segmentos individuales pueden ser planos o curvos. Como se discutirá adelante en mayor detalle en la modalidad comercial preferida actual el reflector incluye tres elementos o segmentos la
forma de cada elemento está hecha barriendo un arco elíptico a lo largo de una curva parabólica. Debe entenderse que está contemplado dentro del alcance de la presente invención que el reflector puede montarse en diferentes posiciones dentro del alojamiento para permitir la posibilidad de iluminar placas de matricula montadas en diferentes ángulos y distancias de la lámpara de matricula. También debe entenderse que está contemplado dentro del alcance de la invención que cada .diodo emisor de luz puede tener un segmento reflector correspondiente. Cuando el diodo emisor de luz es uno de una pluralidad de diodos emisores de luz de preferencia hay una pluralidad de segmentos reflectores, cada segmento reflector correspondiendo de preferencia a uno de la pluralidad de diodos emisores de luz. Los segmentos reflectores pueden ser cada uno un reflector individual. Alternativamente, también está contemplado dentro del alcance de la invención que algunos o todos los segmentos reflectores estén integralmente formados como parte de una reflector sustancialmente liso grande. Por ejemplo, como se discute más adelante en mayor detalle con respecto ._a la modalidad comercial preferida actual, el reflector puede incluir tres segmentos integrales, cada segmento redirigiendo la luz de uno de tres diodos emisores de luz correspondientes.
Debe entenderse además que esté dentro del alcance de la invención que el reflector pueda hacerse integral con el alojamiento o como una pie2a separada. En cualquiera de las dos posibilidades el reflector será sustancialmente opaco y evitara que la luz se escape hacia la parte trasera del vehículo. El reflector puede funcionar principalmente por reflexión regular o puede funcionar principalmente por reflexión difusa o puede funcionar por una combinación de ambas. El reflector, sin embargo, de preferencia funciona principalmente por reflexión regular. Invenciones anteriores superaron la desventaja de los bulbos incandescentes reemplazando el bulbo con muchos diodos emisores de luz. El uso de muchos diodos emisores de luz, sin embargo no fue necesariamente la solución óptica más eficiente del problema. Una desventaja del diodo emisor de luz es que, comparado con bulbos incandescentes, emiten menos luz total. La luz también es emitida en un cono bien definido. En vez de hacia una esfera completa como un bulbo incandescente. Mientras que para propagar la luz de los bulbos incandescentes hacia la placa de matricula, se pueden usar lentes con elementos ópticos propagantes, la menor cantidad de flujo luminoso del diodo emisor de luz debe ser controlada con más cuidado para usarse en su efecto máximo. El alto costo de los diodos emisores de luz especialmente los diodos emisores de luz blanca, sugiere que el sistema óptico
usado para dirigir la luz de los diodos emisores de luz necesita ser lo más eficiente posible. En muchas situaciones los reflectores son capaces de recoger más de la luz disponible de una fuente de luz dada y gracias a las herramientas de diseño asistidas por computadora disponibles ahora, los reflectores pueden diseñarse para dirigir la luz recogida hacia muy cercano a cualquier dirección o patrón deseados. Cuando se diseña adecuadamente, un reflector puede también iluminar la placa de matricula en una forma más suave, dándole una apariencia más placentera que el uso de lentes ópticos. Las formas antes descritas de la presente invención que usan un reflector pueden no requerir un elemento o elementos opacos. En su lugar, el reflector es un medio para recoger sustancialmente toda la luz viajando en una dirección hacia atrás y redirigiéndola hacia la placa de matricula. Similarmente el aparato de la presente invención, a través del uso de un reflector diseñado adecuadamente, puede evitar la necesidad de lentes condensadores y/o difusores como en general se requieren en sistemas de la técnica anterior. La ventana del alojamiento de la presente invención, no necesita ser un lente para distribuir la luz más uniformemente para satisfacer los FMVSS. La ventana del alojamiento está presente únicamente para proteger las partes funcionales del ambiente.
Sistemas conocidos generalmente tienen luz que choca directamente sobre la superficie frontal de la placa de matricula. En contraste, el aparato de la presente invención no tiene luz que choca directamente en la placa de matricula. Esto ayuda para alcanzar una iluminación sustancialmente uniforme. Las lámparas de matricula de la técnica previa muy comúnmente iluminan directamente la parte central superior de la placa. De esta forma las lámparas de matricula de la técnica previa son muy brillantes en la parte superior central de la placa comparado con los puntos de prueba de las esquinas inferiores externas. Esta dificultad se evita con el diseño de la presente invención. Dado que la lámpara de matricula de DEL de la presente invención está de preferencia montada sobre la linea de centro de la placa de matricula puede existir aún alguna disparidad en la intensidad de iluminación entre la parte superior central de la placa comparada con los puntos de prueba de las esquinas inferiores externas. Es, sin embargo menor que la encontrada en lámparas de matricula de la técnica anterior. Y puede reducirse aún más teniendo dos lámparas de matricula de la presente invención localizadas sobre la placa de matricula y separadas de la linea de centros o, alternativamente, localizadas en los extremos izquierdo y derecho de la placa de matricula. En referencia con las Figs. 3 a 8, la modalidad comercial preferida actual de la presente invención se
describirá, debiendo entenderse que las variaciones antes descritas y/o conocidas para aquellos conocedores de la técnica están contempladas dentro del alcance de la invención. El aparato 110 tiene un sustrato 126 que incluye tres diodos emisores de luz blanca 128a a c sustancialmente alineados a lo largo del eje longitudinal de la placa de matricula 112. En referencia con las Figs. 6 y 7, el reflector 122 es de preferencia liso y tiene tres segmentos 122a a c hechos por el barrido de un arco elíptico a lo largo de una curva parabólica. Cada uno de los segmentos 122a a c corresponden sustancialmente a y redirigen sustancialmente la luz desde uno de los tres diodos emisores de luz 128a a c (ver Fig. 4) los diodos emisores de luz 128a a c están apuntados sustancialmente en la parte de atrás del vehículo, los segmentos reflectores correspondientes 122a a c recogen la mayoría de la luz emitida por cada diodo emisor de luz 128a a c y la redirigen hacia delante hacia la superficie frontal 114 de la placa de matricula 112. Todo el alojamiento está unido al vehículo por una ménsula de montaje para su unión al vehículo (no ilustrado) y puede o no tener un conector 150 según se prefiera. La porción reflectora del alojamiento 122 está de preferencia unida sustancialmente a la porción transparente del alojamiento 120, de preferencia las porciones del alojamiento son pegadas o soldadas sónicamente entre sí la porción reflectora del alojamiento
122 es opaca, la superficie interior orientada hacia los diodos emisores de luz 128a a c están de preferencia aluminizadas o pintadas con pintura reflejante regular u otro capa reflejante conocida por aquellos conocedores de la técnica. La porción sustancialmente transparente del alojamiento 120 de preferencia es integral con el sustrato 126 (de preferencia en si misma integral con los diodos emisores de luz 128a a c) y la ventana 130 a través de la cual la luz es dirigida hacia la placa de matricula. La porción del alojamiento 120 es moldeada de preferencia de material sustancialmente transparente, de preferencia un tipo de plástico tan claro como el policarbonato o el acrilxco. El alojamiento reflector 122 puede moldearse en un color deseado preferido . Aún cuando la invención ha sido ilustrada y descrita en detalle en los dibujos y la descripción anterior, la misma debe de ser considerada ilustrativa y no restrictiva en carácter, entendiéndose que únicamente se ha mostrado y descrito la modalidad preferida y que todos los cambios y modificaciones que vengan dentro del espíritu de la invención se desean proteger. Debe entenderse que mientras el uso de la palabra preferible, preferentemente o preferido en la descripción indica que el accesorio asi descrito puede ser el más deseable, no obstante pueden no ser necesarios y las modalidades que no los incluyan pueden estar contempladas
dentro del alcance de la invención, que el alcance está definido únicamente por las reivindicaciones siguiente. Al leer las reivindicaciones se intenta que cuando se usen las palabras tales como "un", "uno", "al menos uno", "al menos una porción", no existe intención en limitar la reivindicación a solo un articulo a menos que se indique específicamente lo contrario en la reivindicación. Además cuando se use el lenguaje "al menos una porción" y/o "una porción" el artículo puede incluir una porción y/o el artículo completo a menos de que se indique específicamente lo contrario.