ES2353502T3 - Linterna de bolsillo de led mejorada. - Google Patents
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Abstract
Módulo (20) que tiene una dirección hacia adelante de propagación de la luz para una linterna LED que tiene un cuerpo de linterna que contiene una fuente de energía, comprende: un alojamiento (6) apto para ser acoplado al cuerpo de la linterna; una fuente de luz LED (3) acoplada a la fuente de energía; un disipador de calor (2) acoplado al alojamiento (6) y acoplado de modo térmico y mecánico a la fuente de luz LED (3); y un único reflector (5) acoplado al alojamiento (6) y que tiene un eje óptico, la fuente de luz LED (3) estando colocada por el disipador de calor (2) sobre el eje óptico o cerca del mismo y estando acoplada ópticamente al reflector (5), el reflector (5) reflejando la luz emitida por la fuente de luz LED (3) en la dirección hacia adelante, la fuente de luz (3) dirigida hacia el reflector (5) en una dirección hacia atrás inversa de a la dirección hacia adelante, el único reflector (5) recogiendo prácticamente toda la luz producida por la fuente de luz LED (3) y que refleja la luz recogida en el sentido hacia adelante; en el cual el módulo (20) está dispuesto y concebido para estar acoplado funcionalmente como unidad al cuerpo y a la fuente de energía de la linterna.
Description
Linterna de bolsillo de LED mejorada.
La invención se relaciona con el campo de
dispositivos de iluminación portátiles hechos de bolsillo y en
particular con linternas LED.
Los requisitos mínimos para una linterna común
son: una fuente de energía, normalmente una pila o pilas, una
fuente de iluminación, por lo general una lámpara incandescente, o
más recientemente un LED o una serie de LEDS, medios para conectar
o desconectar la energía, y un estuche o alojamiento. Las linternas
LED son ventajosas por que normalmente tienen la duración de
lámpara y de batería más larga, debido en gran parte a su consumo
inferior de electricidad y a temperaturas inferiores de
funcionamiento en comparación con unidades incandescentes. Las
mejores linternas diseñadas LED tienen la misma o una mayor
intensidad de iluminación que unidades comparables incandescentes
que funcionan con la misma o mayor potencia.
Sin embargo, las linternas LED han demostrado
normalmente intensidad de rayo inferior que linternas convencionales
incandescentes. Accionando linternas típicas LED se genera un rayo
amplio, desenfocado, o un pequeño punto en el centro de intensidad
más alta con un amplio resplandor de luz de intensidad inferior
rodeando el punto del centro. Los factores de iluminación de
intensidad, la forma del rayo y la distribución del rayo son
controlados sobre todo por la configuración de los componentes, no
por el diseñador.
La patente US 6.502.952 B1 describe una luz
que emite un conjunto de diodos emisores de luz que comprende una
fuente de luz, un reflector y una cabeza que tiene una cubierta de
lentes. La fuente de luz emite así la luz en una dirección hacia
adelante, donde debido a la concepción del resplandor se produce una
cantidad específica de luz de dispersión, de modo que hay varias
pérdidas de la luz producida por la fuente de luz LED.
Lo que es necesario es un diseño que enfoque o
concentre el amplio modelo de energía del LED en un rayo, cuya forma
e intensidad se controlen totalmente en el momento de la concepción
por la opción de los contornos superficiales de su reflector y no
estén limitados por la configuración.
La invención es un módulo, o una disposición de
componentes, para una linterna LED que tiene un cuerpo de linterna
que incluye una fuente alimentación incluyendo: un alojamiento
adaptado para estar acoplado al cuerpo de linterna; una fuente de
luz LED acoplada a la fuente de alimentación; un disipador de calor
acoplado al alojamiento, que calienta el disipador termal y
mecánicamente acoplado a la fuente de luz LED; y un reflector
acoplado al alojamiento y teniendo un eje óptico. La fuente de
iluminación LED está colocada por el disipador de calor sobre o
cerca del eje óptico y se acopla ópticamente al reflector. El
reflector refleja la luz de la fuente de luz LED en dirección hacia
adelante. El módulo está dispuesto y configurado para ser
operativamente acoplado como una sola unidad al cuerpo de linterna
y la fuente de alimentación. La superficie de reflector se adapta a
otra forma distinta de la cónica para proporcionar un rayo reflejado
de un modelo de distribución personalizado de alimentación del
LED.
El módulo además comprende un circuito dispuesto
en el alojamiento para proporcionar energía de la fuente de
alimentación a la fuente de luz LED. Una tarjeta de circuito está
dispuesta en el alojamiento sobre el cual se monta el circuito y se
acopla al reflector y/o al alojamiento.
En la realización ilustrada, el módulo está
dispuesto y configurado para ser operativamente acoplado como una
sola unidad en un cuerpo de linterna convencional y en una fuente de
alimentación. La fuente de iluminación LED se coloca por el
disipador de calor delante del reflector como se define en dirección
hacia adelante.
El disipador de calor puede proporcionar un
contacto eléctrico de la fuente de alimentación a la fuente de luz
LED y comprende al menos una aleta térmica para disipar el calor y
para colocar la fuente de luz LED con respecto al reflector. En el
modo ilustrado el disipador de calor está termalmente acoplado al
reflector y/o al alojamiento.
En otra realización ilustrada la fuente de luz
LED es axialmente móvil a lo largo del eje óptico. El disipador de
calor lleva la fuente de luz LED y es móvil axialmente a lo largo
del eje óptico.
La realización ilustrada usa un contacto
eléctrico aislado entre la fuente de luz LED y la fuente de
alimentación, que es un circuito impreso flexible.
El circuito comprende un circuito de control de
LED que controla la corriente a la fuente de luz LED y también puede
prevenir sobre la sobreactivación de la fuente de luz LED.
El módulo o componentes además comprenden un
único interruptor para conectar/desconectar el dispositivo. En otra
realización, se proporciona un primer interruptor para conectar el
dispositivo o desconectarlo y un segundo interruptor es localizado
en la tapa de cola o la sección de la linterna que también puede
controlar el estado de conexión/desconexión de la linterna.
La figura 1 es una vista despiezada en
perspectiva de un módulo de linterna LED de la invención.
La figura 2 es una vista transversal lateral del
módulo de la figura 1 tomado por líneas de sección
2-2 de la figura 3.
La figura 3 es una vista en plano frontal del
extremo del módulo a través del cual se transmite la luz.
La invención y sus varias realizaciones pueden
ser ahora mejor entendidas pasando a la siguiente descripción
detallada de las realizaciones preferentes que son presentadas como
ejemplos ilustrados de la invención definida en las
reivindicaciones. Se entiende expresamente que la invención como se
define según las reivindicaciones puede ser más amplia que las
realizaciones ilustradas y descritas a continuación.
La invención concierne a la utilización de
diodos emisores de luz (LED) en una linterna, que normalmente
comprenderá un cuerpo de linterna, una fuente de alimentación,
botones de control o interruptores y un módulo de iluminación 20, o
componentes dispuestos y colocados en el cuerpo de linterna de modo
similar a sus posiciones respectivas en el módulo mostrado. En la
descripción siguiente en aras de la simplicidad, sólo el módulo de
iluminación 20, o sus distintos componentes equivalentes, será
descrito, pero debe ser entendido que el alcance de la invención
incluye todos los elementos de una linterna convencional,
incluyendo, pero no limitado a un cuerpo de linterna, una fuente de
alimentación, botones de control o interruptores, que además no
serán descritos. La invención prevé la recogida eficaz y la
distribución de luz que emana de un LED 3 o una serie de LEDS 3. La
invención además incluye la gestión térmica y puede incluir el
control electrónico del(los) LED (s) 3.
Una realización preferente de la invención
comprende un módulo de iluminación 20 que incorpora los LEDS 3, un
circuito conductor LED, un disipador de calor 2, medios para
transferir la corriente del circuito al LED 3 a través del
disipador de calor 2, un alojamiento 1, 6 para alinear los distintos
componentes en una alineación óptica preferente y medios para
transferir la energía de las pilas de la linterna y el interruptor
en el circuito de excitación de LED (no mostrado) que está montado
sobre la placa de circuito 7. La realización preferente está
efectuada y configurada para permitir que el módulo 20 pueda ser
reajustado retroactivamente o insertado en cuerpos de linterna
convencionales ya fabricados, sustituyendo así una lámpara
convencional incandescente y reflector, así como pudiendo ser
utilizado como un módulo 20 para una linterna recién fabricada, o
componentes dispuestos de modo similar.
La invención mostrada en las Figuras 1 y 2 es
una linterna LED sumamente eficaz con una fuente de alimentación,
al menos un LED 3, un reflector 5, un disipador de calor 2 para
montar el(los) LED(s) 3 sobre el reflector 5, un
circuito de excitación (no mostrado) para convertir la energía en la
pila al voltaje y corriente deseadas para hacer funcionar
el(los) LED (s) 3 y al menos un mecanismo de conmutación o
control (no mostrado) acoplado al circuito. El circuito de
excitación y el mecanismo de conmutación o el control son
convencionales y además no serán especificados, pero incluirán
todos los circuitos de excitación conocidos, mecanismos o mandos de
conmutación conocidos o inventados más tarde. Las particularidades
de los circuitos de excitación, mecanismos de conmutación o botones
de control no son materia de la invención y varios circuitos de
excitación conocidos, mecanismos de conmutación o mandos usados con
LEDS pueden ser empleados igualmente.
El LED 3 se monta en un disipador de calor 2 que
está hecho de un material conductor de calor que proporciona la
gestión térmica o el control de temperatura para el LED 3. Este
disipador de calor 2 también coloca el LED 3 sobre el reflector 5
con la dirección primaria de luz del LED 3 girada hacia el reflector
5 como se muestra en la vista despiezada en perspectiva de la
figura 1 y el lado montado de la vista transversal lateral
ensamblada de la figura 2. El reflector 5 entonces refleja la luz
por el frontal del módulo de iluminación 20 en la dirección hacia
adelante de la linterna. El modo de realización ilustrado muestra el
LED 3 girado y apuntando al reflector 5 en una dirección inversa a
la dirección de propagación hacia adelante del rayo del módulo 20.
El reflector 5 realiza dos tareas ópticas muy importantes. La
primera tarea es la de rodear el LED y recoger prácticamente toda
la energía irradiada del mismo. La segunda función es reflejar la
energía así recogida en un rayo del propósito del diseñador. En su
forma más simple el reflector 5 presentaría una forma parabólica
para reflejar toda la energía en un rayo estrecho y de alta
intensidad. Es, sin embargo, propósito de la invención permitir la
libertad en la concepción de la forma del rayo permitiendo que la
forma superficial del reflector pueda ser manipulada para crear un
rayo de prácticamente cualquier perfil, incorporando así casi toda
la energía de LED 3 en un rayo preferido o hecho personalizado. Ya
que casi el 100 por ciento de la energía de LED 3 es
"capturada" por el reflector 5, un rayo adaptado será casi tan
eficaz como sea posible.
La configuración mecánica del disipador de calor
2 es un compromiso entre la oclusión de la luz que vuelve del
reflector 5 y la provisión de la transferencia de calor para
el(los) LED(s) 3. La gestión térmica apropiada
aumenta la vida y condiciones de funcionamiento disponibles para
el(los) LED(s) 3. Cuanta más extensión material y
física del disipador de calor 2 se presenta, más interferencia hay
con la luz reflejada del reflector 5, aunque se produzca más
conducción de calor. El disipador de calor 2 está configurado para
proveer un estrecho contacto térmico directo con el LED 3 por un
centro 24 que encapsula o rodea la base o las superficies no
emisoras de luz del conjunto que comprende el LED 3, y la rápida
conducción de calor del LED 3 mediante al menos una aleta de
radiación térmica radial 22 que sirve para la colocación del LED 3
sobre el eje óptico de módulo 20. La(s)
aleta(s)
22 están cada una terminadas en brazos flexibles integrales y posiblemente curvos 26, que también sirven para conducir y extender el calor del LED 3. Los brazos 26 están encajados elásticamente o presionados al cuello 1, que sirve como el extremo delantero del módulo 20 y también sostiene una cara de placa frontal transparente 28 mostrada en la figura 2 para cerrar herméticamente el interior del módulo 20 del ambiente. El cuello 1 normalmente presenta también características de conductividad térmica y sirve como un disipador de calor para transferir y extender el calor del LED 3 al resto de módulo 20 y al ambiente. Como se muestra en la figura 2, el cuello 1 está apoyado directamente contra el reflector 5 y el alojamiento 6 como se describe debajo, que también puede ser termo-conductor y actuar como un disipador de calor.
22 están cada una terminadas en brazos flexibles integrales y posiblemente curvos 26, que también sirven para conducir y extender el calor del LED 3. Los brazos 26 están encajados elásticamente o presionados al cuello 1, que sirve como el extremo delantero del módulo 20 y también sostiene una cara de placa frontal transparente 28 mostrada en la figura 2 para cerrar herméticamente el interior del módulo 20 del ambiente. El cuello 1 normalmente presenta también características de conductividad térmica y sirve como un disipador de calor para transferir y extender el calor del LED 3 al resto de módulo 20 y al ambiente. Como se muestra en la figura 2, el cuello 1 está apoyado directamente contra el reflector 5 y el alojamiento 6 como se describe debajo, que también puede ser termo-conductor y actuar como un disipador de calor.
La placa de circuito opcional 7 que también
lleva el sistema de circuitos de alimentación y de control (no
mostrado) que se necesita para hacer funcionar LED 3 y suministra la
corriente al LED 3 recibe la corriente de la fuente de alimentación
(no mostrada) vía contactos sobre la placa de circuito 7 o en el
modo de realización ilustrado por un contacto de resorte 10 que
está soldado a la placa de circuito 7 o que se soporta
compresivamente contra una tarjeta de circuito impreso 7. La placa
de circuito 7 está fijada a una pluralidad de posiciones 38
definidas en el alojamiento 6, una de las cuales se muestra en la
vista de la figura 2 o simplemente puede estar conectada a un poste
axial 40 que se extiende desde la superficie trasera del reflector
5. La conexión eléctrica al LED 3 desde la fuente de alimentación y
mandos o interruptores se proporciona también por el disipador de
calor 2, que es electroconductor como el alojamiento 6. Normalmente
el disipador de calor 2 y el alojamiento 6 serán acoplados de una
manera convencional por el cuerpo de la linterna o por una conexión
separada eléctrica a la base de la fuente de alimentación. La
corriente o energía necesaria para hacer funcionar el LED 3 se
suministra mediante cables aislados o, según el modo de realización
mostrado en las Figuras 1 y 2, por un circuito flexible plano 4. El
circuito flexible 4 es conducido por un corte 30 definido en el
reflector 5 y acoplado eléctricamente al sistema de circuitos de
alimentación y de control sobre la placa de circuito 7 detrás del
reflector 5. El circuito flexible 4 puede comprender al menos dos
cables aislados y proveer tanto la alimentación eléctrica al LED 3
como su retorno de masa. O bien, se puede proporcionar el retorno
de masa mediante cables aislados o en el modo de realización
ilustrado por los cuerpos conductores del disipador de calor 2 y
del alojamiento 6. El circuito de iluminación, ya sea como un
circuito integrado o como de componentes eléctricos discretamente
colocados por separado, están concebidos para proporcionar una
corriente predeterminada al LED 3, cuya corriente puede ser
proporcional a la corriente de entrada o puede proporcionar una
corriente estable al LED 3 independientemente de la corriente de
entrada de la fuente de alimentación. O bien la corriente al LED 3
puede ser determinada por el usuario o determinada electrónicamente
por una combinación de mandos. El circuito conductor va como mínimo
a controlar la corriente al(los) LEDS 3 y puede impedir la
sobreactivación del(los) LEDS 3.
Una etiqueta 9, adherida a la placa frontal 28,
como mejor se ve en la vista en planta frontal de la figura 3, se
utiliza opcionalmente para ocultar las abrazaderas 8 que pasan por
los orificios perforados 32 delimitados en el alojamiento 6, los
orificios de mandrilado 34 delimitados en el reflector 5 y que se
atornillan en orificios roscados receptores 36 delimitados en el
disipador de calor 2. Las abrazaderas 8 unen los componentes de
módulo 20 juntos permitiendo el desmontaje para revisar en caso de
ser necesario. La etiqueta 9 también proporciona una superficie
exterior para la identificación gráfica.
El LED 3 se coloca de cara en al reflector 5. El
alojamiento 6 se utiliza en el modo de realización ilustrado para
proporcionar un medio para la alineación del reflector 5 y la
combinación del disipador de calor 2/ ensamblaje LED 3. En modos de
realización alternativos el alojamiento 6 podría ser el mismo cuerpo
de linterna, más que un módulo separado. Sin embargo, en el modo de
realización ilustrado los componentes del módulo 20 están formados
en un único conjunto que se utiliza como una unidad de iluminación
unitaria para conectar o atornillar a una linterna convencional,
substituyendo el reflector convencional, la lámpara incandescente y
la parte asociada de la cabeza de iluminación de la linterna. Así,
debe ser entendido que el alojamiento 6 está provisto de roscado
sobre sus partes traseras o sobre cualquier otra estructura de
acoplamiento que sea necesaria para poder conectarse fácilmente a
un cuerpo de linterna incandescente convencional en la manera
convencional. De este modo una linterna incandescente convencional
existente puede ser convertida en una linterna de larga duración,
linterna con LED brillante de larga duración por el usuario y
cuerpos de linterna preexistentes y bloques de alimentación
eléctrica convertidos por fabricantes en linternas LED sin ningunas
modificaciones de concepción o de fabricación.
El reflector 5 puede ser diseñado para proveer
una emisión un haz colimado 15, un haz convergente, o un haz
divergente como se desee. El reflector 5 puede ser una sección
cónica común o cualquier otra superficie perfilada. La superficie
reflectante del reflector 5 puede ser revestida, facetada,
presentando depresiones, o modificada de otra manera para
proporcionar un patrón deseado de haz o de calidad. Según la
invención se prevé que el reflector 5 rodea el LED 3 y recoge casi
toda su energía en su(s) superficie(s). Además la
invención describe las superficie(s) del reflector 5 capaces
de reflejar la energía en casi cualquier forma de haz deseable. La
energía recogida en su(s) superfi-
cie(s) puede ser destinada para proporcionar un rayo de un haz colimado, un haz con distribución uniforme, un haz con distribución no uniforme o un rayo de casi cualquier descripción. Esta capacidad es uno de los aspectos más importantes de la invención.
cie(s) puede ser destinada para proporcionar un rayo de un haz colimado, un haz con distribución uniforme, un haz con distribución no uniforme o un rayo de casi cualquier descripción. Esta capacidad es uno de los aspectos más importantes de la invención.
Se pueden hacer muchas alteraciones y
modificaciones por aquellos que tengan habilidad ordinaria en la
técnica sin alejarse del alcance de la invención como se
reivindica. Por ejemplo, el acoplamiento entre el cuello 1 y
disipador de calor 2 con el alojamiento 6 puede ser modificado de
modo que las abrazaderas 8 conecten el alojamiento 6 y el reflector
5 juntos, pero dejando el cuello 1 y el disipador de calor 2 libres
para poder girar y desplazarse longitudinalmente dentro o fuera
sobre un acoplamiento de tornillo macho/hembra entre el cuello 1 y
el alojamiento 6. De este modo, el LED 3 puede ser desplazado
longitudinalmente sobre el eje óptico del reflector 5 para
facilitar el enfoque o la conformación del haz, comúnmente llamados
"control de zoom"; como se conoce en la técnica, dependiendo de
las propiedades del reflector.
Claims (10)
1. Módulo (20) que tiene una dirección hacia
adelante de propagación de la luz para una linterna LED que tiene un
cuerpo de linterna que contiene una fuente de energía,
comprende:
- un alojamiento (6) apto para ser acoplado al cuerpo de la linterna;
- una fuente de luz LED (3) acoplada a la fuente de energía;
- un disipador de calor (2) acoplado al alojamiento (6) y acoplado de modo térmico y mecánico a la fuente de luz LED (3); y
- un único reflector (5) acoplado al alojamiento (6) y que tiene un eje óptico, la fuente de luz LED (3) estando colocada por el disipador de calor (2) sobre el eje óptico o cerca del mismo y estando acoplada ópticamente al reflector (5), el reflector (5) reflejando la luz emitida por la fuente de luz LED (3) en la dirección hacia adelante, la fuente de luz (3) dirigida hacia el reflector (5) en una dirección hacia atrás inversa de a la dirección hacia adelante, el único reflector (5) recogiendo prácticamente toda la luz producida por la fuente de luz LED (3) y que refleja la luz recogida en el sentido hacia adelante; en el cual el módulo (20) está dispuesto y concebido para estar acoplado funcionalmente como unidad al cuerpo y a la fuente de energía de la linterna.
2. Módulo según la reivindicación 1,
comprendiendo además una placa de circuito (7) dispuesta en el
alojamiento y sobre la cual está montado un circuito destinado a
abastecer la energía de la fuente de alimentación a la fuente de luz
LED.
3. Módulo según la reivindicación 2, en el cual
la placa de circuito (7) está acoplada al reflector (5) o en el
cual la placa de circuito (7) está acoplada al alojamiento (6).
4. Módulo según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el cual la fuente de luz LED (3)
está colocada por el disipador de calor (2) delante del reflector
(5) según la dirección hacia adelan-
te.
te.
5. Módulo según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el cual el disipador de calor (2)
proporciona un acoplamiento eléctrico de la fuente de energía a la
fuente de luz LED (3).
6. Módulo según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el cual el disipador de calor (2)
comprende por lo menos una aleta térmica (22) destinada a disipar el
calor y a colocar la fuente de luz LED (3) con relación al reflector
(5).
7. Módulo según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el cual el disipador de calor (2)
está acoplado térmicamente al reflector (5) y/o al alojamiento
(6).
8. Módulo según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el cual la fuente de luz LED (3) es
móvil axialmente a lo largo del eje óptico.
9. Módulo según la reivindicación 8, en el cual
el disipador de calor (2) lleva la fuente de luz LED (3) y es móvil
axialmente a lo largo del eje óptico.
10. Módulo según la reivindicación 1,
comprendiendo además un acoplamiento eléctrico aislado entre la
fuente de luz LED y la fuente de energía, en el cual el acoplamiento
eléctrico aislado (3) comprende un circuito flexible (7).
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
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| US477319P | 2003-06-10 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2353502T3 true ES2353502T3 (es) | 2011-03-02 |
Family
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|---|---|---|---|
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