MXPA99010081A - Ensamble de luz fluorescente de fosforo excitado por diodos emisores de luz. - Google Patents

Abstract

La presente invencion proporciona un ensamble de iluminacion que tiene una cubierta. Una fuente de energia electrica se transmite desde el exterior hacia adentro de la cubierta. Una serie de diodos emisores de luz estan montados dentro de la cubierta y son de suficiente longitud de onda para la excitacion de fosforo receptivo hasta una region ultravioleta del espectro electromagnetico. Se proporcionan medios para convertir la energia electrica en un voltaje conocido para ser utilizado por los diodos emisores de luz. Se proporciona una superficie transparente que emite luz. Un recubrimiento de material fosforoso excitable por ultravioleta se pone sobre el vidrio y en el interior de la cubierta, cuando el recubrimiento fosforoso se excita por medio de la luz emitida por los diodos, se produce un espectro de luz visible al ojo a traves de la superficie transparente.

Description

ENSAMBLE DE LUZ FLUORESCENTE DE FÓSFORO EXCITADO POR DIODOS EMISORES DE LUZ , DESCRIPCION Antecedentes y campo de la invención La presente invención incorpora una serie de diodos emisores de luz los cuales transmiten una región 10 ultravioleta del espectro electromagnético a una cama de fósforo para proporcionar una fuente de luz fluorescente.

La invención se refiere al campo de la iluminación fluorescente que se excita por medio de diodos 15 emisores de luz. En la tecnología de la iluminación artificial se ha utilizado un filamento metálico, tal como tungsteno contenido dentro de un tubo de vidrio cerrado en el que se hace un vacio. Una corriente eléctrica se pasa a través 20 del filamento y el metal empieza a brillar a blanco caliente debido a la resistencia del tungsteno a que fluyan los electrones en la corriente eléctrica. Este concepto produce una taza de conversión de energía sumamente baja de la electricidad utilizada para proporcionar luz visible 25 debido a las grandes pérdidas de calor y el rango de vida relativamente corto del filamento de tungsteno. No obstante, esta tecnología de luz incandescente ha sido comercialmente exitosa durante bastante tiempo. A finales de los treintas, la tecnología de luz fluorescente produjo ahorros de energía considerables contra la requerida en sistemas incandescentes. La lámpara fluorescente típica es un dispositivo de descarga eléctrica que utiliza un arco de vapor de mercurio a baja presión para generar una fuente de energía de ultravioleta. Esta energía se absorbe por medio de un recubrimiento de fósforo en la parte interna de un tubo de vidrio y la sustancia luminiscente convierte la energía ultravioleta en una longitud de onda visible de un color particular. El proceso por medio del cual la sustancia luminiscente absorbe la radiación ultravioleta y se desexcita admitiendo radiación visible normalmente se denomina fluorescencia. Las longitudes de onda de la luz generada son determinadas por la composición de la sustancia luminiscente y tal composición y determinación de la sustancia luminiscente y cálculo para obtener la longitud de onda deseada y, a su vez, el color de luz logrado, se conocen bien para las personas con conocimientos medios en la materia y no es parte de esta invención, por se. Por ejemplo, la sustancia luminiscente puede ser un fluoruro de lantano, gadolinio o itrio activados por erbio o tulio y sensibilizado por cualquier iterbio. Estas sustancias luminiscentes tienen un espectro de excitación que se extiende desde aproximadamente 9000 hasta 10,400A. También pueden utilizarse oxisulfuros de lantano, gadolinio o itrio y activados por erbio o tulio y posteriormente también sensibilizados por iterbio. Las sustancias luminiscentes S pueden recubrirse sobre la porción de la cubierta transparente, preferentemente vidrio, del ensamble de iluminación de varias maneras. Puede suspenderse en un aglutinante conveniente y puede pintarse sobre la superficie o pueden crecerse cristales de la sustancia 0 luminiscente sobre tal superficie para contacto final con los cristales de los diodos emisores de luz y los cristales pueden ser rectificados y pulidos sobre una cara y pegarse en conjunto con cemento transparente, o algo similar. Hay muchas ventajas y desventajas para la S iluminación fluorescente basada en mercurio. Primero, las ventajas incluyen mayor eficacia en lumen que la iluminación incandescente y un rango de vida promedio superior en más de 10 a 20 veces. Asi, la tecnología fluorescente disminuye el número de lámparas utilizadas 0 para un periodo de tiempo dado y la mano de obra asociada con el reemplazo de la bombilla incandescente. Reciprocamente, las desventajas de la iluminación fluorescente incluyen conversión de energía a luz menor a la ideal (realmente se transforma en luz visible sólo 5 aproximadamente el 23% del total de la potencia en vatios de la lámpara, en una lámpara fluorescente normal), la necesidad de componentes eléctricos pesados y costosos para iniciar y regular el arco dentro de la lámpara y la presencia de mercurio y la presencia de gases de tierras raras (normalmente argón, criptón, neón, o una mezcla de éstos) en el desecho de la lámpara que son potencialmente dañinos al medio ambiente. El solicitante esta consciente de las siguientes patentes en el estado de la técnica que se relacionan generalmente con la materia de la presente invención: Patente de los Estados Unidos Poseedor de la de América No. patente 3,529,200 Potter et al 3,591,941 Jaffe 3,593,055 Geusic et al 3,659,136 Grodkiewicz 3, 774, 086 Vincent 4,035,686 Fleming 4,385,343 Plumly 4,473,834 Soclof 4, 847,508 okubu 5, 020,252 De Boef 3,251,392 McManigal 5,276,591 Hagerty 5,365,411 Rycroft 5,452,190 Priesemuth 640,792 Smith et al 653,523 Roberts c: La presente invención está orientada a superar los problemas asociados con el estado de la técnica, como se describió anteriormente. 5 La presente invención proporciona un ensamble de iluminación que tiene una cubierta. Una fuente de energia eléctrica se transmite desde el exterior hacia adentro de ^ la cubierta. Una serie de diodos emisores de luz se monta 10 dentro de la cubierta y de suficiente salida en longitud de onda para la excitación del fósforo receptivo hasta una región ultravioleta del espectro electromagnético. Se proporcionan medios de transformación de energia eléctrica para convertir la energia eléctrica en un voltaje adecuado 15 para ser utilizado por los diodos emisores de luz. Se ^ proporciona una superficie transparente emisora de luz que tiene una área superficial interior y qué puede formar parte de la cubierta. Se coloca un recubrimiento de material de fósforo excitable por ultravioleta sobre el 20 vidrio e interior de la cubierta con lo que, cuando el recubrimiento de fósforo se excita por medio de la luz emitida proveniente de los diodos, se produce un espectro de luz visible al ojo a través de la superficie transparente.

Descripción breve del dibujo El único dibujo, figura 1, es una vista en sección transversal horizontal esquemática, del ensamble de iluminación de la presente invención.

Descripción de las modalidades preferidas Ahora, con referencia a la figura 1, allí se muestra el ensamble de iluminación 100 de la presente invención. El ensamble 100 consiste de una cubierta exterior 101 que tiene miembros de pared laterales y paralelos extendiéndose verticalmente 101a y 101c que intersectan una superficie superior vertical plana o pared 101b la cual, a su vez, tiene una apertura 104 pasante para la recepción de lineas eléctricas convencionales 103a y 103b que se extienden hasta una fuente de energía eléctrica (no mostrada) . Las lineas eléctricas 103a, 103b se extienden hasta un transformador 106 para transformar la corriente eléctrica en un voltaje conocido y fácilmente calculable para utilizarse con los diodos emisores de luz de la presente invención.

La cubierta 101 también tiene un segundo extremo horizontal 10Id que mira hacia abajo y que termina en cada extremo por los respectivos miembros laterales de cubierta verticales 101a, 101c. Una cara emisora de luz lOld orientada en una o más direcciones para dirigir un haz o rayos de luz visibles a simple vista, seria típicamente transparente o, alternativamente, puede teñirse o colorearse, y se hace de vidrio, plástico u otra superficie lisa que tiene una superficie lisa 101d-l que mira hacia adentro sobre la cual se coloca la sustancia luminiscente para proporcionar el recubrimiento 102. "Transparente" como se utiliza aquí contempla una variedad de caras desde totalmente transparente hasta sombreado, teñido o coloreado, entendiéndose que la cantidad de transparencia es selectiva y depende de la cantidad de espectro de luz requerida para ser entregada a través de y por medio del ensamble. Inmediato al interior de la cubierta 101, entre el extremo superior 101b y el vidrio 101d-l, se encuentra un miembro de cubierta inferior 105 que se extiende firmemente entre los miembros laterales paralelos 101a, 101c. La cubierta inferior 105 asegura una serie de diodos individuales emisores de luz que emiten ultravioleta montados agrupadamente en ella e identificados en la figura 1 como 106a, 106b, 106c, 106d, 106e, 106f, 106g, 106h, 106i, 106j, 106k, 1061, y 106m. Pueden proporcionarse una o mas cubiertas inferiores 105 acompañadas de LEDs según el caso y lo dicte la necesidad. Los LEDs preferentemente incorporables dentro de v ' la presente invención se hacen por la Nichia American 5 Corporation y emiten radiación en la región ultravioleta del espectro electromagnético. El diodo preferido InGaN tendrá una longitud de onda de intensidad pico de aproximadamente 371nm y aproximadamente un ancho total a dispersión máxima media de aproximadamente 8.6 con una 10 salida dentro de 6nm de uno de los picos secundarios de salida de ultravioleta de un arco de mercurio hallado en .^ iluminación fluorescente actual o tradicional. Se cree que el rango de vida de este tipo de diodo es superior a aproximadamente 100,000 horas y proporcionará luminiscencia 15 satisfactoria sobre el recubrimiento de fósforo del vidrio u otra superficie lisa. El tipo de fósforo seleccionado para utilizarse en la presente invención y el recubrimiento y los medios utilizados para recubrir la superficie transparente son 20 bien conocidos dentro del conocimiento de los expertos en la materia en el campo de la iluminación fluorescente. Se sabe que la radiación de frecuencia de radio ultravioleta puede ser dañina para los humanos, y se apreciará que la protección de la radiación convencional 25 debe proporcionarse por medio de los componentes de la cubierta adecuados. Además, se apreciará que la presente invención proporciona una fuente de luz cuya intensidad puede lograrse fácilmente mediante la instalación de un circuito de reóstato, en contraposición al balastro y controles complicados que frecuentemente se requieren para 5 los sistemas de iluminación fluorescentes del estado de la técnica anterior. Es más, en vista de que los diodos emisores de luz son dispositivos de bajo voltaje muy eficaces, se adaptan fácilmente fuentes de energía solares y otras para su incorporación como la fuente de energía 10 eléctrica para utilizarse con la presente invención, así como los sistemas de respaldo de batería de corriente c: directa. Aunque la invención se ha descrito en términos de modalidades especificas las que se describe en detalle, 15 debe entenderse que esto sólo es por ilustración y que la invención necesariamente no se limita a ellas, puesto que las modalidades alternas y técnicas de operación se harán evidentes para las personas con conocimientos medios en la v. materia a la luz de la descripción. Por tanto, se 20 contemplan modificaciones las cuales pueden hacerse sin alejarse del alcance de la invención descrita.

Claims (3)

RESINDICACIONES

1. Un ensamble de iluminación caracterizado porque comprende: 5 (a) una cubierta; (b) una fuente de energia eléctrica transmitida dentro de la cubierta; (c) una serie de diodos emisores de luz montados dentro de la cubierta y de suficiente salida en longitud de 10 onda para la excitación de fósforo receptivo hasta una región ultravioleta del espectro electromagnético; (d) medios transformadores para convertir la energia en un voltaje adecuado para ser utilizado por una pluralidad de diodos emisores de luz; 15 (e) una superficie transparente emisora de luz que tiene una área superficial interior; y (f) un recubrimiento de fósforo excitable por r ultravioleta y colocado en el área superficial interior de la cubierta transparente, con lo cual cuando el 20 recubrimiento de fósforo se excita por medio de la luz emitida por los diodos, se produce un espectro de luz visible al ojo por el recubrimiento y a través de la superficie transparente.

2. El ensamble de conformidad con la 25 reivindicación 1, caracterizado además porque cada diodo tiene una longitud de onda de intensidad pico de 371nm y un ancho total a dispersión máxima media de aproximadamente 8.6.

3. El ensamble de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque cada salida del diodo no es menor a aproximadamente 6nm de un pico secundario de salida ultravioleta de un arco del mercurio fluorescente.