MX2011001685A

MX2011001685A - Dispositivos de led para la generacion de dispersion amplia de haz.

Info

Publication number: MX2011001685A
Application number: MX2011001685A
Authority: MX
Inventors: Ronald Holder; Greg Rhoads
Original assignee: Cooper Technologies Co
Priority date: 2008-08-14
Filing date: 2009-08-13
Publication date: 2011-08-17
Also published as: US20100039810A1; CN103459919B; US10400996B2; CN103459919A; US9297517B2; US20130258665A1; US20120224370A1; US20110115360A1; US10222030B2; US7854536B2; US8454205B2; US20160252234A1; EP2326870A4; US10976027B2; EP2326870A1; US20200003396A1; US8132942B2; US20190203912A1; BRPI0918716A2; WO2010019810A1

Abstract

Una fuente de luz se combina con un dispositivo óptico y un reflector. La luz que incide sobre el reflector se refleja con una sola reflexión. El reflector ocupa una porción de un ángulo sólido alrededor de la fuente de luz con exclusión del dispositivo óptico por lo menos con respecto a cualquier función óptica de luz. El reflector recibe directamente una segunda porción de luz. El dispositivo óptico ocupa sustancialmente toda la porción restante del ángulo sólido predeterminado para recibir directamente una primera porción de luz de la fuente de luz. Un haz reflejado desde el reflector se refleja en un patrón de reflexión predeterminado. La superficie interior y/o exterior del dispositivo óptico se forma para refractar o dirigir la luz que se transmite directamente en el dispositivo óptico de la fuente de luz de una primera porción de luz y/o reflejada en el dispositivo óptico desde el reflector del haz reflejado en un haz predeterminado.

Description

DISPOSITIVOS DE LED PARA LA GENERACION DE DISPERSION AMPLIA DE HAZ La presente solicitud está relacionada con j las solicitudes provisionales de patente estadounidense j con números de serie 61/088,812 presentada el 14 de agosto de 2008 y 61/122, 339 presentada el 12 de diciembre 2008,] las cuales se incorporan a la presente como referencia y de las cuales se reivindica prioridad de conformidad con 35 USC'H19.

Antecedentes de la invención ¡ Campo de la invención ; La invención se relaciona al campo de los aparatos y métodos para el uso de LEDs u otras fuentes de luz »¡ para generar patrones de iluminación de dos dimensiones de perfil de dispersión de ancho predeterminados sobre una superficie utilizando una fuente de luz que ha sido ópticamente "i modificada para proporcionar un haz de perfil de ancho correspondiente o un arreglo de múltiples fuentes de¡ luz i 1 modificadas. '' Descripción del estado de la técnica En la actualidad, los diodos emisores de luz (LED, por sus siglas en inglés) se están utilizando para aplicaciones ¡j de iluminación en general tales como alumbrado público, iluminación de garajes, estacionamientos y también muchas aplicaciones de interiores. Los LEDs han alcanzado valor.es de -i rendimiento por watt que superan casi a todas las fuentes tradicionales de luz, como HID (por sus siglas en inglés), fluorescentes compactas, incandescentes, etc. Sin embargo, aún son muy caros en lúmenes por dólar en comparaciórj con ? estas fuentes tradicionales de luz. Por lo tanto,; las eficiencias óptica, electrónica y térmica siguen siendo j disciplinas muy importantes para lograr productos que sean competitivos en costo con los mediós de iluminación tradicionales. Lo que se necesita es una solución de iluminación LED con eficiencia óptica competitiva o "i superior, y por lo tanto, con eficiencia energética mayor en comparación con estos sistemas de iluminación tradicionales.

El costo de inversión inicial de la iluminación LED es "¡ "i elevado cuando se compara con los medios de iluminación "l tradicionales utilizando el costo por lumen como la métrica.

Si bien esto puede cambiar con el tiempo, este elevado costo hace especial hincapié en la eficiencia de recolecci'ón y distribución del sistema óptico LED. Cuanto más eficient'é sea el sistema, mejor será la relación costo-beneficio contra los medios de iluminación tradicionales, tales como luces incandescentes, fluorescentes y de neón.

Una solución tradicional para la generación de grandes haces con LEDs es utilizar uno o más reflectores y/o lentes para recoger y entonces dispersar la energía LED a una forma de haz deseada, y proporcionar un arreglo angulado dichos LEDs montado en un aparato que tiene los LEDs y el dispositivo óptico apuntando en varios planos o ángulos. Convencionalmente, los patrones de iluminación de la luz de las calles están definidos en cinco categorías, los tipos I a V.

Otra técnica consiste en utilizar un reflector y/o lentes colimados y una hoja óptica, tal como los fabricados por Physical Devices Corporation para dispersar la energía en un haz deseado. Un reflector tiene una pérdida de superficie predeterminada basada en la técnica de metalización utilizada. Los lentes que no están cubiertos con capas antirrefle antes también tienen pérdidas de superficie asociados con ellos. El material de la hoja de Physical Devices Corporation cuenta con una pérdida de alrededor del ;;l 8 % .

Los lentes reflectores internos totales (TIR, por sus siglas en inglés), como la TIR (44) que se ilustra en la figura 13, han sido previamente utilizados para combinar la luz refractada (por ejemplo, el haz (52) a través de la i ;i corona (56) de la figura 13) con la luz totalmente reflejada ,i !ll internamente (por ejemplo, el haz (50) reflejado desde la j parte de la superficie (46) se coloca en el ángulo coriecto i con respecto a la luz incidente de una fuente de luz (1) que se refleja totalmente el balance de los rayos incidentes que se refractan a través de la superficie (46) y enviados en direcciones distintas de la dirección del haz deseada a ;Í través de la corona (56) . Además, inclusive en el caso dé los rayos que son nominalmente "totalmente reflejados internamente" desde la superficie (46), la reflexión interna, en realidad, no es total debido a las imperfecciones en la superficie óptica (46) y material óptico de los cuales son ? fabricados los lentes (44) para que una parte de estos rayos 1 TIR sean en realidad refractados a través de la superficie (46), tal como es representado por el rayo (48) . Por j otra parte, ningún rayo que sea reflejado en la superficie 1 (46) debe ser refractado por la superficie interior (58) de los lentes TIR (44) , disminuyendo asi aún más la fracción de luz que al final alcanza al haz deseado, ya que cada refracción y reflexión disminuye la intensidad de la luz hasta en un 8%, I dependiendo de las cualidades ópticas y pérdidas de figura. ¦i Un ejemplo de la técnica anterior que se acerca ¡a un i sistema de alta eficiencia es el dispositivo "Emisor-Latéral" vendido por Philips Lumileds Lighting Company. Sin embargo, la intención del dispositivo "Emisor-Lateral" es crear un haz con casi 90 grados de dispersión desde la linea central del patrón de radiación del LED en una distribución de intensidad que se acimutalmente simétrica. Tiene pérdidas internas de un 15% estimado y sólo proporciona perfiles de haz acimutalmente i simétricos, y no asimétrica o no acimutalmente asimétricos o haces dirigidos acimutalmente, es decir, los puntos d,e la gráfica isocandela en tres dimensiones es una superficie en "i revolución. Otro LED Lumiled, comúnmente llamado un ^ domo bajo, tiene una lente sobre el paquete LED para redirigir la luz, pero hay que señalar que tiene un radio de curvatura singular distinto en la superficie frontal y no pretende, ni es adecuado para generar una superficie lisa con patron s de dos dimensiones como es necesaria para la iluminación dé una "4 calle o estacionamiento. ~ Existen muchos sistemas diseñados que utilizan armazones para sostener sistemas ópticos (22) en ángulos con relación ? .'i I I al suelo para obtener los patrones de dispersión de haz én el suelo. A menudo, estos armazones son complejos y/o difíciles de montar. ,1 También existen varios sistemas que deslizar!' al Í dispositivo óptico fuera del centro en una dirección: que permite al haz moverse fuera del centro en la dire.cción opuesta de una línea central del sistema con el fin de sesgar ? los patrones de iluminación. ¡ Lo que se necesita es un dispositivo que genere un haz de ángulo amplio, haz de dispersión acimutalmente asimétrico, que se pueda crear con un método que permita al dise¡nador lograr una superficie lisa de dos dimensiones a ¡ una distancia, que puede ser un arreglo de LEDs montados ;todos sobre o en el mismo plano, y que no está sujeto aj las desventajas inherentes de la técnica anterior. '! Breve sumario de la invención , La modalidad ilustrada de la invención se dirige Ja un aparato para la iluminación de una superficie destino con un patrón predeterminado de luz, como una luz de ' calle!, un dispositivo de iluminación de una superficie recorridaj una iluminación interior, una iluminación de vehículos, aeronaves o marina, o cualquier otra aplicación de iluminación!. El ;i aparato incluye una fuente de luz para generar la luz que tiene un patrón de radiación predeterminado radiada en un ángulo sólido predeterminado. En una modalidad en ejemplo de la invención, la fuente de luz es un dispositivo emisor de luz (LED, por sus siglas en inglés) o más en general cualguiera de una pluralidad de paquetes LED conocidos actualmente o desarrollado en el futuro. El aparato incluye un reflector en el que la luz de la fuente de luz es incidente y que la luz incidente es reflejada por el reflector. La luz incidente puede ser reflejada por el reflector con una sola reflexión para formar un patrón de reflexión, por lo menos con respecto a la luz incidente que es directamente incidente en el reflector desde la fuente de luz. Se proporciona un dispositivo óptico que tiene una superficie interior y exterior, que suele ser, aunque no necesariamente una superficie refractante. El reflector ocupa í una porción del ángulo sólido predeterminado alrededor de la fuente de luz con exclusión del dispositivo óptico por lo menos con respecto a cualquier función , óptica. En otras palabras, el dispositivo óptico y el reflector se colocan alrededor de la fuente de luz, cada uno de forma exclusiva y reciben directamente la luz de la fuente de luz en su : zona correspondiente sin que la luz primero ópticamente toque al otro. El dispositivo óptico recibe directamente una primera porción de luz de la fuente de luz. El reflector ocupa substancialmente toda la porción restante del ángulo sólido predeterminado para recibir directamente una segunda porción de luz de la fuente de luz. Por lo tanto, sustancialmente toda la luz de la fuente de luz es directamente incidente ya sea en el dispositivo óptico o el reflector. Un haz reflejado desde el reflector incluye substancialmente toda la segunda porción de luz y se refleja en un patrón de reflexión predeterminado. La superficie interior y/o exterior del dispositivo óptico se forma para refractar y/o dirigir la luz que se transmite directamente en el dispositivo óptico desde la fuente de luz de la primera porción de luz y/o reflejada en el dispositivo óptico del reflector del haz reflejado en un haz predeterminado. El haz predeterminado es incidente en la superficie de la superficie destino para formar el patrón integrado predeterminado sobre la superficie destino.

En una modalidad, el patrón de radiación predeterminado de la fuente de luz es sustancialmente hemisférico y el ángulo sólido subtendido por el reflector con respecto a la fuente de luz es menos de 2 p estereorradianes . En otras palabras, el reflector sólo envuelve una porción del hemisferio, para que algo de la luz sea irradiada fuera del aparato sin tocar el reflector. Por lo tanto, puede entenderse que el reflector no se forma como una superficie completa de revolución como un dispositivo óptico cnvencional TIR o un reflector de concha, pero se extenderá acimutalmente sólo parte del trayecto alrededor de la fuente de luz.

Por ejemplo, se puede visualizar a la fuente de luz como colocada en un plano de referencia imaginario con el reflector subtendiendo un ángulo acimutal de varios rangos desde menos de 360° a más de 0° en el plano de referencia imaginario en relación con la fuente de luz, tales como: menos de 360°, aproximadamente 315° ± 15° de tal forma que el patrón predeterminado de la luz sobre la superficie destino tiene una dispersión de haz acimutal en la superficie destino de aproximadamente 45° ± 15°; aproximadamente 300° ± 15° de tal forma que el patrón predeterminado de la luz sobre la superficie destino tiene una dispersión del haz acimutal en la superficie destino de aproximadamente 60° ± 15°; aproximadamente 270° ± 15° de tal forma que el patrón predeterminado de la luz sobre la superficie destino tiene un haz acimutal extendido en la superficie destino de aproximadamente 90° ± 15°, aproximadamente 240° ± 15° dé tal forma que el patrón predeterminado de la luz sobre la superficie destino tiene una dispersión de haz acimutal en la superficie destino de aproximadamente 120° ± 15°, aproximadamente 180° ± 15° de tal forma que el patrón predeterminado de la luz sobre la superficie destino tiene una dispersión de haz acimutal en la superficie destino de aproximadamente 180° ± 15°; ó aproximadamente 90° ± 15° de tal forma que el patrón predeterminado de la luz sobre la superficie destino tiene un haz acimutal que se extiende J sobre la superficie destino aproximadamente 270° ± 15°. | ¦i En una modalidad, la fuente de luz y el reflector se colocan dentro del dispositivo óptico. En otra modalidad, el reflector y en los dispositivos ópticos formar conjuntamente un alojamiento alrededor de la fuente de luz, cada' uno i ocupando su propia porción de la concha envolvente'. El reflector puede estar parcialmente alojado en el dispositivo óptico y tiene una superficie que sustituye a una parte ¡tile la superficie interior del dispositivo óptico. 1 En otra modalidad, el dispositivo óptico '! está espacialmente configurado con respecto a la fuente de! luz ¦i para recibir directamente sustancialmente toda la luz en el patrón de radiación predeterminado de la fuente de,,i luz J distinto de aquella porción directamente incidente en el es absorbida o mal dirigida, como resultado de ' las propiedades ópticas imperfectas del dispositivo óptico y del reflector es dirigida por el dispositivo óptico dentrci del haz predeterminado. i i En una modalidad, la fuente de luz, dispositivo óptico y I reflector comprenden un dispositivo de iluminación. Erí una modalidad, una pluralidad de dispositivos de iluminación comprende una pluralidad de arreglos dispuestos en el aparato para producir de manera aditiva el haz colectivo 1 predeterminado que ilumina la superficie destino con el "¡ ? patrón predeterminado de luz.

? Por ejemplo, la fuente de luz tiene un eje principal en torno al cual se define el patrón de radiación predeterminado. La intensidad de la luz del patrón predeterminado se define en función de un ángulo acimutal y ángulo polar con respecto al eje principal de la fuentie de luz. El reflector se coloca con respecto a la fuente dej luz, 1 tiene una superficie curva y tiene un perfil con forma que se selecciona para controlar sustancialmente por lo menos una de las dependencias del ángulo acimutal o polar de la intensidad de luz del patrón predeterminado. En otra modalidad!, el ? dispositivo óptico se coloca con respecto a la fuente de luz para que se seleccione la forma del interior y/o superficies externas del dispositivo óptico para controlar substancialmente por lo menos una de las dependencias1 del ángulo acimutal o polar de la intensidad de luz del patrón i ? predeterminado. Cuando el dispositivo óptico se utiliza '¡ para controlar por lo menos una de las dependencias del ángulo acimutal o polar de la intensidad de luz del patrón i predeterminado, el reflector se usa para controlar ? sustancialmente la otra de las dependencias del ángulo acimutal o polar de la intensidad de luz del patrón predeterminado. Por lo tanto, el reflector y el dispositivo "i óptico se puede conformar para que cada uno o colectivamente controlen cualquiera de la dependencias del ángulo acimutal o polar de la intensidad de luz del patrón predeterminado o ambas en cualquier combinación deseada. ¡ En una modalidad ilustrada, la superficie exterior del dispositivo óptico esta conformada para tener una superficie lisa resistente a la acumulación o retención de pólvo, suciedad, escombros o cualquier material ópticamente ocluyente del ambiente. i j En una modalidad, el reflector comprende un primer reflector de superficie, mientras que en otra modalidad el reflector comprende un segundo reflector de superficie.

En una modalidad, el dispositivo óptico tiene superficies receptoras definidas en el mismo y en donde el reflector es un reflector montado en y orientado en relación a la fuente de luz mediante las superficies receptoras del dispositivo óptico. Las superficies receptoras del dispositivo óptico y del reflector tienen porciones mutuamente alineadas o en forma entrelazadas las cualeé son marcadas con calor o fijadas juntas cuando se ensamblan.

En otra más de la modalidad ilustrada espacio hemisférico en el que se dirige el haz predeterminado se define en un medio hemisferio frontal y un medio hemisferio posterior. El reflector se coloca en relación con la fuente de luz, curvado y provisto con un perfil tal que la mayoría de la energía de la luz en el patrón de radiación predeterminado es dirigida por el reflector y/o el dispositivo óptico en la mitad frontal del hemisferio. Cabe señalar que la asimetría frontal-posterior es una modalidad y otras asimetrías son pertinentes a esta invención.

La breve descripción anterior es ante todo una definición estructural de las diversas modalidades de la invención. Sin embargo, las modalidades de la invención también puede ser funcionalmente definidas. Las modalidades ilustradas de la invención incluyen un aparato para iluminación de una superficie destino con un patrón predeterminado de luz que comprende una fuente de luz que genera luz que tiene un patrón de radiación predeterminado radiado en un ángulo sólido predeterminado que tiene una primera y segunda zona, y medios del reflector en los que la luz de la fuente de luz es directamente incidente. Los medios de reflector reflejan la luz directamente incidente con una sola reflexión para formar un haz reflejado predeterminado. Medios ópticos refractan o dirigen substancialmente toda la luz directamente transmitida desde la fuente de luz en la primera zona del ángulo sólido predeterminado del patrón de radiación en un haz refractado/dirigido. Sustancialmente toda la luz en la. segunda zona, que comprende toda la porción 1 restante del ángulo sólido del patrón de radiación o el patrón de radiación entero, es directamente incidente en los medios de reflector desde la fuente a la luz y se refleja en los medios de reflector en el haz reflejado predeterminado. Los medios ópticos refractan o dirigen el haz reflejado predeterminado desde el reflector para formar un haz compuesto de los haces refractados/dirigidos y reflejados. Un haz compuesto cuando incide sobre la superficie destino constituye el patrón predeterminado en la superficie destino.

En otras palabras, en una modalidad en ejemplo de la invención, la fuente de luz tiene un patrón de radiacióiji que j se encuentra total o sustancialraente interceptado ya sea por el dispositivo óptico o el reflector y entonces la' luz reflejada por el reflector también es dirigida a través del ¦i dispositivo óptico en un haz compuesto. Sin embargo', se deberá entender expresamente que el alcance de la invención incluye modalidades en las que la fuente de luz tien|e un patrón de radiación que es sólo parcialmente interceptado ya sea por el dispositivo óptico o el reflector. \ Como se describe anteriormente, las modalidades de la I invención incluyen medios ópticos y medios de reflector que forman el haz compuesto con una dispersión acimutal para que el patrón predeterminado de luz en la superficie destino tenga una dispersión de haz acimutal en la superficie destino de aproximadamente 45° ± 15°, 60° ± 15°, 90° ± 15°, 120° ± ¦i 15°, aproximadamente 180° ± 15°, es decir, aproximadamente "l 270° ± 15°. La linea de error de ± 15 ° ha sido descritaj como una modalidad ilustrada, pero se deberá entender que otras ;i magnitudes para la linea de error para esta medida podrían ser sustituidas de manera equivalente sin alejarse del alcance de la invención.

Como se describe en las modalidades anteriores, la fuente de luz y los medios de reflector se colocan dentro de los medios ópticos. i Una modalidad incluye un medio óptico que está espacialmente configurado con respecto a la fuente de luz para directamente recibir de manera substancial toda la luz en el patrón de radiación predeterminado de la fuente de luz que no sea esa porción directamente incidente en los medios de reflector, cuya porción se refleja en una superficie interior de los medios ópticos, de modo que substancialmente toda la luz en el patrón de radiación predeterminado, que no es absorbida o mal dirigida como resultado de las propiedades ópticas imperfectas del dispositivo óptico y el reflector, se dirige por los medios ópticos en el haz predeterminado.

En una modalidad, la fuente de luz, medios ópticos y los medios de reflector incluyen un dispositivo de iluminación, y además comprenden una pluralidad de dispositivos de iluminación y un portador, los dispositivos de iluminación dispuestos en el portador forman una gran variedad de dispositivos de iluminación para producir en adición un haz colectivo predeterminado que ilumina la superficie destino con el patrón predeterminado de luz.

En otra modalidad, el aparato además comprende un accesorio en el que se dispone por lo menos un arreglo.

En aún otra modalidad, el aparato además comprendé una pluralidad de arreglos dispuestos en el accesorio .\ para producir en adición el haz colectivo predeterminado; que ilumina la superficie destino con el patrón predeterminado de luz . ; Más aún otra modalidad, la fuente de luz tiene un eje principal en torno al cual se define el patrón de radiación predeterminado. La intensidad de la luz del patrón predeterminado se define en función de un ángulo acimutal y el ángulo polar con respecto al eje principal de la fuen,te de luz. Los medios de reflector sustancialmente controlan al menos una de as dependencias del ángulo acimutal o polár de la intensidad de luz del patrón predeterminado. ÷j En otra modalidad, los medios ópticos sustancialmente ¦;i controlan al menos una de las dependencias del ángulo acimutal o polar de la intensidad de luz del pátrón predeterminado. En este caso también es posible que- los medios de reflector sustancialmente controlen la otra dé las ? dependencias del ángulo acimutal o polar de la intensidad de luz del patrón predeterminado que no está sustancialmente controlada por los medios ópticos.

En una modalidad, los medios ópticos incluyen i una superficie exterior conformada para tener una superficie ¡ lisa resistente a la acumulación o recolección de polvo, suciédad, escombros o cualquier material ópticamente ocluyente del ambiente.

En muchas modalidades en ejemplo de la invención,; los i medios de reflector comprenden un primer reflector de superficie, pero un segundo reflector de superficie también esta incluido en el alcance de la invención.

Las modalidades ilustrada también incluye un método para proporcionar un aparato que se utiliza con una fuente de luz con un determinado patrón de radiación radiado en un ájigulo i sólido predeterminado y se utiliza para iluminar ¡ una superficie destino con un patrón compuesto predeterminado de luz que comprende los pasos de proporcionar una reflector en el que la luz de la fuente de luz es incidente y que la luz incidente es reflejada por el reflector con una sola reflexión para formar un patrón de reflexión; proporcionar un j dispositivo óptico que tiene una superficie interior y exterior; y colocar el reflector en o cerca del dispositivo óptico en una configuración alineada para ocupar una porción del ángulo sólido predeterminado alrededor de la fuente de luz con exclusión del dispositivo óptico por lo menos con respecto a cualquier función óptica para recibir directamente una segunda porción de luz de la fuente de luz; el dispositivo óptico ocupa sustancialmente toda la porción restante del ángulo sólido predeterminado para recibir directamente una primera porción de luz de la fuente de,¡ luz, j un haz reflejado desde el reflector incluyendo substancialmente toda la segunda porción de luz y se refleja un patrón de reflexión predeterminado, la superficie interior i y/o exterior del dispositivo óptico esta formada í para refractar o dirigir la luz que se transmite directamente en el dispositivo óptico desde la fuente de luz de la pri imera porción de la luz y/o reflejada en el dispositivo óptico i desde el reflector desde el haz reflejado hasta un haz predeterminado, que cuando se incide sobre la superficie destino constituye el patrón compuesto predeterminado dé luz sobre la superficie destino. ! En la modalidad en donde la fuente de luz tiene un eje principal en torno al cual se define el patrón de radiación predeterminado, y donde la intensidad de la luz del patrón i predeterminado está definida en función de un ángulo acimutal y ángulo polar con respecto al eje principal de la fuente de luz, los medios de reflector incluyen una superficie reflectante que tiene una pluralidad de sub-superficies con diferentes curvaturas en las direcciones acimutal y polar, y en donde cada una de las sub-superficies sustancialmente controla una de las dependencias del ángulo acimutal o polar de la intensidad de luz del patrón predeterminado o ambas!.

Mientras que el aparato y método han sido o van a ser descritos por el bien de la fluidez gramatical con explicaciones funcionales, se deberá entender que las reivindicaciones, a menos que se formule expresamente en virtud de 35 USC 112 , o deben interpretarse necesariamente como limitadas en modo alguno por la construcción de las limitaciones "medios" o "pasos", pero que debe darse todo el alcance del significado y los equivalentes de la definición establecida por las reivindicaciones en virtud de la doctrina judicial de los equivalentes, y en el caso de que las reivindicaciones sean expresamente formuladas en virtud de 35 USC 112 que se conceda plena equivalencia legal en virtud de 35 USC 112. La invención podrá visualizar mejor atendiendo ahora a los dibujos siguientes en donde elementos similares son referenciados por números similares.

Breve descripción de los dibujos La figura 1 corresponde a una vista lateral de una modalidad en ejemplo de la invención.

La figura 2 corresponde a una vista en sección transversal de la modalidad de la invención de la figura 1 tomada a través de las lineas de la sección A-A. ! La figura 3 corresponde una vista en sección transversal de la modalidad de la invención de la figura 1 tomada a través de las lineas de la sección B-B.

La figura 4 corresponde a una vista isométrica rotaba de la modalidad de la invención de la figura 1.

La figura 5 corresponde a una vista ampliada en sección transversal de la sección A-A como se muestra en la figura 2.

La figura 6 corresponde a una gráfica generada por computadora de una superficie bidimensional que representa una típica gráfica iso-pie-candela de la modalidad dé¡ las figuras 1 a 5.

La figura 7 corresponde a una vista superior en perspectiva de una segunda modalidad de la invención se mostrada en una vista en explosión.

La figura 8 corresponde a una vista en perspectiva "j inferior de la segunda modalidad de la invención de la figura 7 mostrada en una vista en explosión.

La figura 9a corresponde a una vista superior en sección transversal de una modalidad de la invención para proporcionar un haz de dispersión acimutal de aproximadamente 120° como se observa a través de las líneas de sección dé C-C ::l de la figura 9b.

La figura 9b corresponde a una vista lateral de la modalidad de la invención de figura 9a con las estructuras subyacentes representadas en lineas punteadas.

La figura 10a corresponde a una vista superior en sección transversal de una modalidad de la invención para proporcionar un haz de dispersión acimutal de aproximadamente 180° como se observa a través de las lineas de sección de A-A de la figura 10b. i La figura 10b corresponde a una vista lateral de la modalidad de la invención de figura 10a con las estructuras ;i subyacentes representadas en lineas punteadas. "¦ ¡I La figura lia corresponde a una vista superior en sección transversal de una modalidad de la invención ¡para ? proporcionar un haz de dispersión acimutal de aproximadamente 270° como se observa a través de las lineas de sección dé B-B de la figura 11b. :' La figura 11b corresponde a una vista lateral dé la modalidad de la invención de figura lia con las estructuras subyacentes representadas en lineas punteadas. i La figura 12 corresponde a una vista esquemática de una huella de construcción en el que luminarias de ha¿ de dispersión acimutal se proporcionan en varias posiciones^ del perfil de construcción para proporcionar patronesj de iluminación de piso de aproximadamente 270°, 180° y 90°! con diversas modalidades de la invención. ? La figura 13 corresponde a una vista lateral en sección transversal de un dispositivo óptico TIR del estado de la técnica.

La figura 14 corresponde a una vista en perspectiva de una luminaria que utiliza los dispositivos de la invención.

La figura 15 corresponde a una vista en perspectiva de un arreglo montado usando los dispositivos de la invención.

La figura 16 corresponde a un diagrama de flujo que muestra el montaje del dispositivo incluyendo la fuentíe de luz, reflector y dispositivo óptico en un arreglo y luminaria .

Varias modalidades de la invención podrán ser mejor entendidas atendiendo a la siguiente descripción detallada de las modalidades ilustradas en ejemplo de la invención definida en el reivindicaciones. Queda expresamente entendido que la invención tal como se define en las reivindicaciones puede ser más amplia que las modalidades ilustradas que se describen a continuación.

Descripción detallada de las modalidades de la invención La figura 1 ilustra una vista de planta lateral de un dispositivo (10) que corresponde a una primera modalidad de la invención. El dispositivo (10) comprende un LED (diodo emisor de luz) o un paquete de LED, la base del paquete (1) que sólo se puede observar en la vista de la figura 1 y una base (6) a una superficie óptica (11) del dispositivo óptico (22), la superficie exterior (11) la cual se muestra en la j figura 1 como generalmente hemisférica. La superficie exterior (11) lisa del dispositivo óptico (22) reduce al mínimo la cantidad de polvo, suciedad o residuos que tiende a presentar, se adhieren o no adherirse al dispositivo óptico (22) , de modo que cuando el dispositivo (10) se utiliza como una fuente de luz expuesta en una luminaria, tiende a arrojar material de soporte ambiental que de otra manera obscurece o reduce la transmisibilidad óptica de la superficie exterior (11) del dispositivo óptico (22) en el tiempo. Por lo tanto, se deberá entender que, si bien la modalidad de la figura 1 muestra una superficie exterior (11) substancialmente semiesférica, está dentro del alcance de la invención que la superficie exterior (11) podría contar con otras formas tridimensionales lisas que tienen cualidades selectivas de refracción según el diseño.

La figura 2 corresponde a una vista en sección transversal de la modalidad de la invención de la figura 1 vista a través de las líneas de la sección A-A. La figura 2 muestra un dispositivo (10) óptico ; (22) en una vista lateral en sección transversal como se ve en la sección A-A de la figura 1 con una superficie reflectante (3) de un reflector o espejo de 18 (en lo sucesivo "reflector") } situado en el interior del espacio entre el paquete dé LED (1) y el dispositivo óptico (22) definido por la superficie i interior (4) del dispositivo óptico (22). Considerando qüe un "espejo" es en general entendido como un dispositivo óptico con una superficie reflectante reflectante o alimunizada, o película como se utiliza en la descripción deberá entenderse que incluye un totalmente reflejante de manera interior, una rejill'a de ¦I1 reflexión o cualquier otro tipo de dispositivo óptico! que i refleja la luz en su totalidad o en parte. Un domo (14)' del •? paquete de LED (1) se dispone en la cavidad o espacio definido por la superficie interior (4) del dispositivo óptico (22). Hay un espacio de aire para que la superficie interior (4) del dispositivo óptico (22) sea una superficie refractante que se coloca alrededor del domo (14) del pagúete de LED (1). Al modificar la superficie interior (4)„| del dispositivo óptico (22), el conjunto de rayos del chipi del LED o fuente (12) puede ser modificado para dar cabida á los ::! I requisitos del sistema definidos por el usuario, que pueden ;;j variar de una aplicación a otra, además de la superficie i reflectante (3) del reflector (16) puede ser selectivamente "i curvada y dimensionada para proporcionar un conjunto de rayos con los parámetros de control según lo dictado por el patrón de iluminación necesario en última instancia sobré la superficie destino. La vista lateral en sección transversal de la figura 2 muestra el reflector (16) curvado en el eje longitudinal o en función del ángulo polar y también curvado acimutalmente como mejor se muestra en la vista superior de sección transversal de la figura 3. En la modalidad ilustrada la superficie reflectante (3) es un primer reflector de superficie, es decir, la superficie interior del reflector (16) esta provista con la capa reflectiva, aunque el uso de un segundo reflector de superficie está incluido en el alcance de la invención.

La figura 3 muestra una modalidad de la invención donde la superficie interior (4) del dispositivo óptico (22) está dispuesta radialmente sobre la linea central del domo (14) del paquete de LED (1) . Las configuraciones fuera de centro del dispositivo óptico (22) con respecto a la linea central del patrón de radiación del paquete de LED (1) también se contemplan dentro del alcance de opciones de diseño posibles de la invención. La superficie (4) del dispositivo óptico (22) que está ocluida por la superficie reflectante (3) de la fuente de luz (12) pueden presentar cualquier forma necesaria para el montaje de los elementos principales de la invención. En la modalidad de las figuras 1 a 5, la porción de la superficie (4) ocluida por el reflector (16) está conformada para proporcionar una superficie de apoyo y de registro ; para apoyar y alinear el reflector (16) en la posición correcta y la orientación angular con respecto a la fuente de luz | (12) para obtener el patrón de radiación neto diseñado- del dispositivo (10) . ;; Por ejemplo, en esta modalidad la superficie (4) tiene ¦1 una ranura (4a) define adentro como se muestra en la figikra 5 en el que un poste integralmente se extiende desdé el reflector (16) se coloca en el montaje. Unas bridas de ;i localización (5) como se observan mejor en la figura :.¡4 se extienden desde la superficie (4) para proporcionar unaj guia de varios puntos de la porción curvada inferior del reflector (16) . Unos pasadores laterales (5a) se extienden desde la superficie (4) para encajar en muescas correspondientes j i definidas en los bordes frontales inferiores de refléctor (16) como se ve en las figuras 4 y 5. Muchos diferentes esquemas de montaje y de alineación puede ser utilizados 1 para ¡'l el montaje de reflector (16) en el dispositivo óptico ..j 22) .

Una modalidad alternativa se muestra en la segunda modalidad de las figuras 7 a 11b, que de ninguna manera limita el rango de diseños equivalentes. En la figura 4 el paquete de LEE) (1) es removido de manera vertical de la cavidad en el dispositivo óptico (22) para mostrar el detalle interior del i dispositivo óptico (22). La base de brida (6), se muestra en las figuras 1 a 5 es una característica opcional del dispositivo óptico (22) que se utiliza para la orientación de montaje rotacional o de indexacion angular.

En una modalidad alternativa, el reflector (16) puede ser sustituido por una porción curvada o un perfil especial de la superficie interior (4), que se ha metalizado o formado de otra manera o tratado para formar una superficie reflectante en lugar del reflector (16) separado para la luz de la zona (2). La luz de zona (1) y (2) se describe más adelante con mayor detalle.

La figura 5 muestra los rayos (7), (8), (9) y (13) en muestra radiando desde la fuente de luz LED (12) y propagándose a través del dispositivo óptico (22) . Los rayos (7) y (8) representan el conjunto de rayos que irradian desde la fuente en una primera zona o ángulo sólidos (zona 1) y refractan directamente desde o través de las superficies (4) y (11) del dispositivo óptico (22) . Los rayos (9) y 1 (13) directamente incidentes representan el conjunto de rayos que se irradian desde la fuente de luz (12) (por ejemplo, LED) en una segunda zona o ángulo sólido (zona 2), se reflejan n la superficie reflectante (3) del reflector (16) con una sola reflexión y entonces se refractan desde o a través de las superficies (4) y (11) del dispositivo óptico (22). El dispositivo óptico (22) y el reflector (16) están espacial y angularmente orientados en relación al patrón de radiación de la fuente de luz (12) de tal manera que prácticamente toda la luz de la fuente de luz (12) se recoge de la zona (¡1) y refractada directamente por las superficies (4) y/ó (11) ó recogidos en la zona (2) y reflejados por el reflector (16) en las superficies de refracción (4) y/ó (11) para unirse al conjunto de rayos (7) y (8) en el patrón de iluminación correspondiente del dispositivo óptico (22). Por lo tanto, substancialmente la totalidad de la luz se recoge désele la fuente de luz (12) y se distribuye en el haz del dispositivo óptico (22). El término "sustancialmente" se entiende en este contexto en el sentido de toda la luz irradiada afuera del domo (14) de la fuente de luz LED (12) en el patrón de radiación diseñado o Lambertian destinado menos de una fracción de luz inherentemente perdida debido a 1 los dispositivos óptico imperfectos o fuentes de luz imperfectas a menudo debido a la refracción imperfecta, reflexión o pequeña imprecisión en geometría óptica o pérdidas de figura.

La figura 6 representa el patrón de iluminación iso pie-candela del dispositivo (10) de la modalidad de las figuras 1 ? a 5. El (los) montaje (s) óptico (s) (10) se coloca (n) sobire la superficie iluminada, como una calle, muy probablemente como un arreglo o una pluralidad de arreglos de estos dispositivos (10) montados en una luminaria o accesorio. El patrón de iluminación se muestra por la mayoría de la energía que irradia del dispositivo (10) que cae en el lado de la calle de la superficie y una cantidad menor que cae en el lado de la acera definida por la línea horizontal artificial (18) . La variación de las superficies (3), (4) y/ó (11) en las figuras 1 a 5 permite al diseñador óptico variar o formar la distribución de energía resultante (20) del dispositivo de acuerdo con las especificaciones de diseño, por ejemplo, uno de los varios patrones cumplen con las normas IES inclüidos los patrones de iluminación de calles de tipo I a V.

El montaje (10) del dispositivo óptico (22) puede ser adicionalmente modificado por una porción curvada o formada de la superficie interior (4) para redirigirla a una porción seleccionada de la superficie exterior (11) del dispositivo óptico (22) para un requisito del sistema definido por el usuario como puede ser deseado en una aplicación determinada. Por ejemplo, a menudo es el caso de que la luz en o cerca del eje vertical (17) del paquete de LED (1) (como se muestra en la figura 5) debe ser redirigido a un ángulo diferente con respecto al eje (17), es decir, fuera del haz central hacia la periferia o hacia una dirección acimutal seleccionada. En tal caso, la superficie interior (4) tendrá entonces una forma alterada en su región de corona adyacente o próxima al eje (17) para refractar la luz del eje central del paquete LED (1) en la dirección o direcciones acimutales y polares 'i deseadas. Por ejemplo, la superficie interior (4) se puede formar de manera que la luz incidente en una porción de la superficie (4) que yace en un lado de una plano vertical i imaginario que incluye al eje (17) se dirige al lado opuesto del plano vertical imaginario. ! Se deberá entender expresamente que el ejemplo ilustrado efectos ópticos alcanzables a partir de modificaciones de la I superficie interior (4) solo o en combinación con j las modificaciones correlacionadas de la superficie exterior! (11) del dispositivo óptico (22) . Existe una variedad de controles de diseño independientes disponibles para el diseñador en el dispositivo (10) de las modalidades ilustradas. Además dé los controles de diseño que se mencionan más adelante, se deberá entender que la elección de materiales para los elementos ópticos está expresamente contemplado como otro contrcjl de diseño, que de ninguna manera agota el rango posible de los controles de diseño que pueden ser manipulado. La superficie exterior (11) del dispositivo óptico (22) puede ser selectivamente formada para controlar en forma independiente ya sea la distribución angular acimutal o polares de la luz que se refracta o distribuye a través de la superficie i Del mismo modo, la superficie interior (4) del dispositivo ¦i óptico (22) puede ser selectivamente formada para controlar en forma independiente ya sea la distribución angular acimutal o polares de la luz que se refracta o distribuye a través de la superficie (4). Aún más, la superficie (3)' del reflector (16) puede ser selectivamente formada :¡ para ¦i controlar en forma independiente ya sea la distribución angular acimutal o polares de la luz que se refleja a través de la superficie (3) . Cada uno de estas seis entradas de diseño o parámetros pueden ser controlados de forma selectiva "i con independencia de los demás. Mientras que enjj las modalidades ilustradas las superficies (3), (4) y (11) ;j cada uno con selectivamente formadas para controlar tant ?o la distribución angular acimutal y polar de luz de la superficie j correspondiente, se puede controlar sólo un aspecto angular ? de la distribución de luz desde la superficie hasta la i1 exclusión de una o ambas de las otras superficies.! Por ejemplo, se ha expresamente contemplado que se encuéntra ] dentro del alcance de la invención que la distribución acimutal de la porción refractada o la porción de la zoná (1) 1 del haz puede ser total o sustancialmente controlada sólo por la superficie exterior (11), mientras que la distribución polar de la porción de la zona (1) del haz puede ser total o sustancialmente controlada sólo por la superficie interior (4) o viceversa. También se contempla que la dispersión acimutal y la cantidad del haz de iluminación derivada de la í luz de la zona (2) se puede controlar con respecto a la luz de la zona (2) mediante la curvatura y el perfil del reflector (16) y su distancia de la fuente de luz (12). De manera similar, el reflector (16) puede ser usado para controlar total o sustancialmente la distribución acimutal o polar del haz reflejado o controlar ambas distribuciones 1 acimutal y polar del haz reflejado.

Atendiendo ahora la segunda modalidad de las figuras 7 a 12. Los mismos elementos son referidos por los mismos numerales de referencia e incorporan las mismas características y aspectos como se describe anteriormente. La modalidad ilustrada se denota por el solicitante : como "dispositivos ópticos sin forma" incorporados dentro' del dispositivo (10) de las figuras 7 a 11b, en combinación con cualquiera de una pluralidad de paquete (s) LED (1) comercialmente disponible ( s ) . Por el término "dispositivos ópticos sin forma" se refiere a un tipo de dispositivo óptico, donde se entiende que las superficies de refracción son de forma libre en su diseño y se caracterizan especialmente superficies de refracción que forman lóbulos definidos de manera positiva o negativamente en las superficies (4) y/ó (11) con respecto las porciones que rodean de las superficies ópticas. Por lo tanto, se deberá entender claramente que una "dispositivos ópticos sin forma" no es más que un tipo de dispositivo óptico que se puede emplear en las modalidades de la invención. En la modalidad ilustrada en las figuras 7 a 11b, los lóbulos están definidos de manera positiva en la superficie exterior (11) del dispositivo óptico (22) , mientras que la superficie interior (4) del dispositivo óptico (22) permanece sustancialmente hemisférica. Sin embargo, se contempla expresamente que las porciones de la superficie interior (4) también puede ser planas o lobuladas de manera suave para proporcionar superficies locales de refracción de forma selectiva, en adición de las cavidades lobuladas refractivas definidas en la superficie exterior (11).

Una de las formas en que puede ser definida la noción de lóbulos positivamente o negativamente se puede visualizar o definir si una superficie esférica imaginaria se coloca en contacto con una porción de una superficie de refracción, esa porción de la superficie de refracción se aleja sustancialmente de la superficie esférica definiría el lóbulo. El lóbulo se define de manera positiva si se define en la superficie (4) u (11) de manera que el material óptico del dispositivo óptico (22) se extiende en el volumen del lóbulo más allá de la superficie esférica imaginaria; o negativamente definido si se define en la superficie (4) u (11) de manera que un espacio vacio o de cavidad sea definido en el material óptico del dispositivo óptico (22) más allá de la superficie esférica imaginaria. Por lo tanto, se deberá entender que los lóbulos pueden estar formados localmente en o dentro de las superficies interiores o exteriores (4), (11) del dispositivo óptico (22) en distintos locaciones y se extienden en múltiples direcciones. El diseño de dispositivos J ópticos con lóbulos además se divulgóen la solicitud copendiente con no. De serie 11/711,218, presentada el 26 de febrero de 2007, cedida al mismo cesionario de la p'resente solicitud, dicha solicitud copendiente es incorporado al presente como referencia.

En la segunda modalidad, el reflector (16) es nuevamente alojado en su totalidad en el interior del dispositivo óptico (22) dentro de la cavidad definida por la superficie interior (4) . El reflector (16) está integralmente provisto de un reborde basal (24) que se extiende hacia atrás. El reborde basal (24) compagina de manera plana en un hombro (26) definido en la superficie (4), como se ve en la figura 8 que sirve tanto para orientar como posicionar el reflector; (16) en la configuración diseñada. En esta modalidad, no existe ninguna muesca en la corona del dispositivo óptico (22), ni existe ningún poset que se extienda desde el reflector (16) . El reborde (24) integralmente se extiende hacia atrás del reflector (16) a encajar fluidamente en el hombro (26) del dispositivo óptico (22) adyacente al poste de remache (30) . El poste de remache (30) es apostado con calor durante el montaje para ablandarse y deformarse sobre la superficie inferior del reborde (24) para formar de manera efectiva una cabeza de poste de remache que fija al reflector (16) en la posición y la orientación definida para ello por el reborde (24) y el hombro de acoplamiento (26) .

Las figuras 9 a 11b ilustran varias modalidades en donde se varia la extensión del haz del patrón de iluminación. La modalidad de las figuras 9a y 9b definen un dispositivo (10) del tipo que se muestra en las figuras 7 y 8 en el que la dispersión del haz acimutal producida por las superficies (4) y (11), y el reflector (16) incluye un ángulo acimutal de aproximadamente 120°. El ángulo de dispersión acimutal del patrón de iluminación en el suelo no tiene por qué ser exactamente 120°, ya que puede variar ± 15° o más de esa dispersión acimutal normal. En la vista superior de sección transversal de la figura 9a, como se ve a través de la sección C-C de la figura 9b, los bordes de dispersión dé haz imaginarios (32) se muestran extendidos desde el centro de la fuente de luz (12), en contacto con el extremo delantero de la superficie reflectante (3) del reflector (16) para formar el ángulo de dispersión, que se muestra del orden de 120°. Es evidente que el perfil del reflector (16) no tiene por qué '¦i ser uniforme en el eje vertical, de manera que mayor¡es o menores segmentos angulares de la zona (2) de la fuentle de luz (12) puedan incidir en la superficie reflectante (3);¡ La modalidad de las figuras 10a y 10b definen un dispositivo (10) del tipo que se muestra en las figuras y 8 en el que la dispersión del haz acimutal producida por las "i ? superficies (4) y (11) y reflector (16) incluyen un ángulo acimutal de aproximadamente 180°. Una vez más, la dispersión acimutal angular del patrón de iluminación en el suelo no j tiene por qué ser exactamente 180°, pero puede variar i 15° más de esa dispersión acimutal normal. En la vista superior de la sección transversal de la figura 10a como se .¡ve a través de la sección A-A de la figura 10b los bordéis de dispersión de haz imaginarios (32) se muestran extendidos desde el centro de la fuente de luz (12), en contacto con el extremo delantero de la superficie reflectante (3)'¡ del ? i reflector (16) para formar el ángulo de dispersión, que se muestra del orden de 180° ó, en la modalidad ilustradá, un poco por encima de 180°. En la aplicación esperada de una luminaria incluyendo el dispositivo (10), será montada en un poste o accesorio que se extiende a cierta distancia- del edificio al que se monta o, en el caso de una luz de calle, lejos del poste en la que la luminaria se monta. Por j esta J razón, el patrón de iluminación en el suelo o en la calle tiene una difusión acimutal con respecto al nadir de más de 180° para incluir una porción del patrón de iluminador! que se extiende atrás del edificio o la acera, como se muestra en el gráfico iso-pie-candela de la figura 6. ,;¡ i De la misma manera las otras modalidades como las de las figuras 9a, 9b, lia y 11b puede ser aumentada o disminuida de ¦j la dispersión angular acimutal diseñada nominal. Una vez-lmás, el perfil del reflector (16) no tiene por qué ser uniforme en el eje vertical, de manera que mayores o menores segmentos angulares de la zona (2) de la fuente de luz (12) p'üeden incidir en la superficie reflectante (3) y la dispersión del haz acimutal puede ser una función selectivamente seleccionada de la distancia vertical sobre la base! del j dispositivo óptico (22). ;'j ,1 La modalidad de las figuras lia y 11b define un dispositivo (10) del tipo que se muestra en las figuras 7 y 8 en la que la dispersión del haz acimutal producida,!1 por superficies (4) y (11) y el reflector (16) incluyen un ángulo acimutal de aproximadamente 270°. Una vez más, la dispe†sion acimutal angular del patrón de iluminación en el suel'jo no "J tiene por qué ser exactamente 270°, sino que puede variar ± 15° o más que la dispersión del haz acimutal. En la vista superior de la sección transversal de la figura lia como se ve a través de la sección B-B de la figura 11b los bordes de dispersión de haz imaginarios (32) se muestran extendidos desde el centro de la fuente de luz (12), en contacto cún el extremo delantero de la superficie reflectante (3)'; del reflector (16) para formar el ángulo de dispersión, qüe se muestra del orden de 270°. Una vez más, el perfil del reflector (16) no tiene por qué ser uniforme en el eje vertical, de manera que mayores o menores segmentos angulares de la zona (2) de la fuente de luz (12) pueden incidir en la superficie reflectante (3) y la dispersión del haz acimutal puede ser una función selectivamente seleccionada de la distancia vertical sobre la base del dispositivo óptico (22) .

En la modalidad ilustrada, el reflector (16) de las figuras 1 lia y 11b es un reflector en forma de silla con! una superficie cóncava dirigida hacia la fuente de luz . (12) definida a lo largo de su eje vertical como se ve en el perfil de puntos en la figura 11b y una superficie convexa dirigida hacia la fuente de luz (12) define a lo largo de su eje horizontal como se ve en la sección B-B de la figura lia.

De la misma manera como se ilustra en las figuras 9 a 11b, una forma de modalidad puede ser proporcionada de acuerdo con las enseñanzas de la invención para proporcionar un dispositivo (10) con una dispersión del haz acimutal del orden de 90° ± 15° o más o cualquier otra dispersión angular que pueda ser necesaria por la aplicación. :! La figura 12 ilustra una aplicación en la que tales dispositivos de dispersión de haz variados (10) se pueden emplear como ventaja. Se muestran la sombra de un edificio en forma de L (34) . En diferentes puntos del perímetro; del edificio o sombras de luces con dispersiones acimutales diferentes están obligados a proporcionar una iluminación del suelo eficiente y eficaz. Por ejemplo, en la esquina interior (36) un dispositivo (10) a 90° de manera eficiente puede iluminar la superficie del terreno colindante con un mínimo de desperdicio de energía de iluminación que se gasta en las paredes o porciones del techo que no necesitan iluminación . Las esquinas exteriores (38) y (40) emplean de manera i ventajosa un dispositivo (10) con una dispersión de 270 ¡para I cubrir las áreas de piso próximas a estos rincones] del ,;i edificio, una vez más con un mínimo de desperdicio de enérgía de iluminación que se produce en las paredes u otras superficies que no requieren iluminación. La posición (42) a lo largo de una larga pared plana del edificio (34), ¿onde puede haber una puerta o pasillo, está provista de manera ? ventajosa con un dispositivo (10) con una dispersión dé haz de 180°, nuevamente con un mínimo de desperdicio de energía ! ; ? de iluminación. Utilizando accesorios convencionales de iluminación de 360 ° en estos mismos puntos, la energía de cerca de dos fuentes de luz adicionales, en comparación con la modalidad de la figura 12, se desperdician por estar dirigidas sobre las superficies para las que la iluminación no es empleada de manera útil. El uso de accesorios de dirección o de angulación para lograr el patrón de distribución de la figura 12 es tan complejo o costoso que, en general, es poco práctico y no se hace ningún intento, para dirigir substancialmente toda la luz de las fuentes solo a las áreas donde se necesita. Por lo tanto, se puede apreciar que el número de LEDs incorporados en los arreglos (60) ó las luminarias (62) de la invención también puede ser variadas para que coincidan con la dispersión del haz para que la intensidad de la luz o energía en el suelo sea uniforme en cada modalidad. En otras palabras, la luz a 90° en la posición (36) puede tener un tercio del número de LEDs en el mismo que la luz a 270° en los puntos (38) y (40) y la mitad de muchos LEDs en él como la luz a 180° que se utiliza en la posición (42) . Los patrones de intensidad de la luz en el suelo desde cada uno de los puntos sería similar o igual, pero la energía estaría a cargo de las luminarias utilizadas en cada posición para que coincida con la aplicación eficiente con la que se tenia la intención dar servicio.

La posición (40) está ilustrada en una primera modalidad en el perfil sólido como tener un patrón idealizado de tres cuartos o 270° de planta circular. Un patrón opcional de i planta cuadrado se ilustra en lineas punteadas en la figura 12 para una dispositivo lobulado (10). En otras palabras, el dispositivo (10) utilizado en la posición (40) podría comprender un dispositivo óptico (22) que tiene tres lóbulos definidos en las superficies interior y/o exterior del dispositivo óptico (22) para proporcionar un patrón de planta cuadrado de tres esquinas ó 270°. Los lóbulos se pueden definir en la superficie interior (4) e incluyen un lóbulo en una línea central alineado con el reflector (16) y dos lóbulos laterales dispuestos simétricamente tendidos en una línea perpendicular a la línea central. Si bien la forma de la superficie interior (4) y el reflector (16) sería acimutalmente asimétrica, el dispositivo (10) tendría simetría del reflector a través del plano de la línea central.

La tabla 1 resume las dispersiones de haz arquitectónicas arriba descritas incluyendo otras, pero no agotan las modalidades en la invención que pueden ser empleadas . Ángulo aproximado subtendido Dispersión de haz acimutal por el espejo en grados aproximada o nominal en grados en la supe ficie destino Más de 0 Menos de 360 45 315 60 300 0 270 120 240 180 180 240 120 250 90 300 60 315 45 -;¦ 330 30 ejemplo de los arreglos (60) y luminarias (62) que incorpora los dispositivos (10) se muestra en las figuras 14 y 15. Una pluralidad de tales arreglos (60), cada uno provisto de una pluralidad de dispositivos (10) orientados están montados en un accesorio o luminaria (62) como se muestra en una modalidad de la figura 14. Pueden incluirse elementos convencionales adicionales de disipación de calor y térmicamente acoplados a una tarjeta de circuitos incluida en el arreglo (60) y las fuentes de luz (1) . En una modalidad de la invención, la pluralidad del dispositivos ópticos (22) quedan expuestos al medio ambiente para evitar cualquier pérdida o degradación de rendimiento óptico con el tiempo que pueda surgir del deterioro u ocultación por factores ambientales de cualquier cubierta protectora transparente.

Sin embargo, queda en el ámbito de la invención que' una cubierta, bisel u otra cubierta se pueden incluir. El sellado j y la impermeabilización de los dispositivos (10) cortio se describió anteriormente en relación con el conjunto de arreglos (60) permite la posibilidad de exposición a riésgos ambientales del dispositivo óptico (22) junto con el polvo, la suciedad y los escombros que se derraman de la formaj lisa de las superficies expuestas externas (11) del dispositivo óptico (22) . Entonces, la luminaria (62) a su vez, se acopla a un poste u otra estructura de montaje para funcionar:] como j una vía de luz o luz de la calle u otro tipo de dispositivo i I de iluminación de una superficie destino. j Un diagrama de flujo idealizado del montaje de luminaria (62) se ilustra en la figura 16. Los reflectores ' (16) proporcionados en el paso (66) se montan y se alinean en el paso (68) en el dispositivo óptico (22) provistos en eljpaso ? (64) . Las fuentes de luz (12) son proporcionadas en el paso (70) y alineadas a, montado sobre o en una tarjeta de i circuito impreso y eléctricamente correspondientes a los conductores y cableado en el paso (72) . Entonces,}' los dispositivos ópticos (22 ) /reflectores (16) del paso (68j) se alinean y montan en la tarjeta de circuito impreso en el.¡paso (74) para formar una arreglo (60) parcialmente completo.

Entonces, el arreglo (60) es terminado o sellado contrja la intemperie e integridad mecánica en el paso (76) . La arreglo (60) terminado se monta en, sobre y por cable en una luminaria (62) en el paso (78) .

Muchas alteraciones y modificaciones se pueden hacer por aquellos que tienen habilidad ordinaria en la materia sin salir del espíritu y el alcance de la invención. Por lo tanto, se deberá entender que las modalidades ilustradas anteriormente descritas han sido establecidas únicamente para fines de dar ejemplos y no deben ser consideradas como i limitación de la invención según lo definido por las siguientes reivindicaciones.

Por ejemplo, a pesar de que los elementos de.; una reivindicación figuren a continuación en una cierta combinación, debe ser expresamente entendido que la invención puede incluir otras combinaciones de menos, más o diferentes elementos, que se ha descritos anteriormente, incluso cuando inicialmente no se reivindican tales combinaciones. Una enseñanza de dos elementos que se combinan en una combinación reclamada además se deberá entender como también teniendo en cuenta una combinación reivindicada en la que los dos elementos no se combinan entre sí, pero se pueden usar solos o combinados en otras combinaciones. La supresión de cualquier elemento descrito de la invención está explícitamente contemplada dentro del ámbito de la invención.

Las palabras utilizadas en esta descripción para describir la invención y sus diferentes modalidades han de entenderse no sólo en el sentido de sus significados "i definidos en común, pero que incluyen por definición especial en esta estructura de descripción, material o actos fuera del alcance de los significados definidos en común. Asi, si un elemento puede ser entendido en el contexto de esta descripción como que incluye más de un significado, entonces su uso en una reivindicación debe entenderse como genérico a j todos los significados posibles con el apoyo dé la descripción y por la propia palabra.

*Las definiciones de las palabras o los elementos de las siguientes reivindicaciones, por lo tanto, se define en esta descripción para incluir no sólo la combinación de elementos que son establecidos literalmente, sino toda estructura equivalente, material o actos para realizar sustancialmente la misma función en forma sustancial de la misma manera para obtener esencialmente el mismo resultado. En este sentido, por consiguiente, se contempla que una sustitución equivalente a dos o más elementos se pueden hacer por cualquiera de los elementos de las reivindicaciones a ¦I continuación o que un solo elemento puede ser sustituido por dos o más elementos en una reivindicación. Aunque los elementos pueden haber sido descritos como actuando en ciertas combinaciones, e incluso reivindicando inicialmente como tal, se deberá entender expresamente que uno o más elementos de una combinación reivindicada en algunos casos pueden ser eliminados de la combinación y que la combinación reivindicada puede ser dirigida a un subcombinación o modificación de un subcombinación.

Las modificaciones no sustanciales de la materia reivindicada según sea visto por una persona de con habilidades ordinarias en la materia, conocido actualmente o desarrolladas más adelante, están expresamente contempladas como equivalente en el alcance de las reivindicaciones. Por lo tanto, las sustituciones obvias conocidos ahora o en un futuro por aquellos con conocimientos comunes en la materia están definidas dentro el ámbito de los elementos definidos.

Por lo tanto, las reivindicaciones se deberán entender como que incluye lo que está específicamente ilustrado y descrito anteriormente, lo que es conceptualmente equivalente, lo que puede ser sustituido y, obviamente, también lo incorpora en esencia la idea esencial de la invención .

Claims

REIVINDICACIONES 1. Un aparato para la iluminación de una superficie destino con un patrón compuesto predeterminado de luz que comprende: una fuente de luz genera la luz que tiene un patrón de radiación predeterminado radiado en un ángulo sólido predeterminado; un reflector en el que la luz de la fuente de luz es "¡ I incidente y que la luz incidente es reflejada por el reflector con una sola reflexión para formar un patrón de reflexión; y un dispositivo óptico que tiene una superficie interior y exterior, el reflector ocupa una porción del ángulo sólido predeterminado alrededor de la fuente de luz con exclusión del dispositivo óptico por lo menos con respecto a cualquier función óptica para recibir directamente una segunda porción de luz de la fuente de luz, el dispositivo óptico ocupa substancialmente toda la porción restante del ángulo sólido predeterminado para recibir directamente una primera porción de luz de la fuente de luz, un haz reflejado desde el reflector que incluye substancialmente toda la segunda porción de luz y se refleja en un patrón de reflexión predeterminado, la superficie interior o exterior del dispositivo óptico está formada para refractar o dirigir la luz, que se transmite directamente dentro el dispositivo óptico desde la fuente de luz desde la primera porción de luz y la refleja dentro el dispositivo óptico desde el reflector ? desde el haz reflejado en un haz predeterminado, que cuando i incide sobre la superficie destino forma el patrón compuesto predeterminado de la luz sobre la superficie destino; j en donde el dispositivo óptico está espacialíhente configurado con respecto a la fuente de luz para directamente recibir substancialmente toda la luz en el patrón de radiación predeterminado de la fuente de luz que no sea la poción directamente incidente en el reflector, cuya porción se refleja en la superficie interior del dispositivo óptico, i de modo que substancialmente toda la luz en el patrón de i radiación predeterminado, que no es absorbida o i mal direccionada como resultado de las propiedades ópticas imperfectas del dispositivo óptico y el reflector, "¡está i dirigida por el dispositivo óptico en el haz predeterminado . 2. El aparato de la reivindicación 1, en donde el patrón de radiación predeterminado de la fuente de luz¡ es sustancialmente hemisférico y en el ángulo sólido subtendido por el reflector con respecto a la fuente de luz es menor que ? 2 pi estereorradianes . j i 50 : 3. El aparato de la reivindicación 1, en donde el patrón ¦i imaginario en relación con la fuente de luz de menos de 360 grados . ; 4. El aparato de la reivindicación 3, en dond'je el reflector subtiende un ángulo acimutal en el planp de referencia imaginario en relación con la fuente de luz de aproximadamente 315 grados ± 15 grados de modo que el patrón j I compuesto predeterminado de la luz sobre la superficie subtiende un ángulo acimutal en el plano de referencia imaginario en relación con la fuente de luz:| de aproximadamente 270 grados ± 15 grados de modo que el patrón compuesto predeterminado de la luz sobre la superficie destino tiene una dispersión del haz acimutal eiji la superficie destino de aproximadamente 90 grados ± 15 grados. 7. El aparato de la reivindicación 3, en donde el reflector subtiende un ángulo acimutal en el plano de referencia imaginario en relación con la fuente de luz de aproximadamente 240 grados ± 15 grados de modo que el patrón compuesto predeterminado de la luz sobre la superficie destino tiene una dispersión del haz acimutal en la superficie destino de aproximadamente 120 grados ± 15 grádos. 8. El aparato de la reivindicación 3, en dond^ el reflector subtiende un ángulo acimutal en el plano de referencia imaginario en relación con la fuente de luz de ? aproximadamente 0 grados ± 15 grados de modo que el patrón compuesto predeterminado de la luz sobre la superficie destino tiene una dispersión del haz acimutal eri la superficie destino de aproximadamente 180 grados ± 15 grados. 9. El aparato de la reivindicación 3, en donde el reflector subtiende un ángulo acimutal en el plano de 1 "I referencia imaginario en relación con la fuente de luz de aproximadamente 90 grados ± 15 grados de modo que el p trón compuesto predeterminado de la luz sobre la superficie destino tiene una dispersión del haz acimutal en la superficie destino de aproximadamente 270 grados ± 15 grados. 10. El aparato de la reivindicación 1, en donde se colocan la fuente de luz y el reflector dentro! del i dispositivo óptico. | 11. El aparato de la reivindicación 1, en dondje la fuente de luz, el dispositivo óptico y el reflector comprenden un dispositivo de iluminación, y además comprende una pluralidad de dispositivos de iluminación y un portador, i los dispositivos de iluminación dispuestos en el prtador j para formar una gran variedad de dispositivos de iluminación.' para i producir en adición un haz colectivo predeterminado'! que j ilumina la superficie destino con el patrón compuesto j predeterminado de la luz. ':j I 12. El aparato de la reivindicación 11 más lejos1 que "i comprende un aparato en el que se dispone por lo menos un arreglo. ¡ 13. El aparato de la reivindicación 12, que además comprende una pluralidad de arreglos dispuestos en el aparato ;¡ para ;í producir en adición el haz colectivo predeterminado»! que ilumina la superficie destino con el patrón compuesto predeterminado de la luz. 14. El aparato de la reivindicación 1, en donde la fuente de luz tiene un eje principal en torno al cuál se define el patrón de radiación predeterminado, una intensidad de luz del patrón de radiación predeterminado que í está definida como una función de un ángulo acimutal y el ángulo polar con respecto al eje principal de la fuente de luz, en donde se coloca el reflector con respecto a la fuente de¡ luz, tiene una superficie curvada y tiene un perfil conformado que se seleccionan para controlar sustancialmente por lo menos de las dependencias de ángulo acimutal o polar de la intensidad de luz del patrón compuesto predeterminado. 1 15. El aparato de la reivindicación 1, en dond'e la fuente de luz tiene un eje principal en torno al cuál se define el patrón de radiación predeterminado, una intensidad *i de luz del patrón de radiación predeterminado que ..; está definida como una función de un ángulo acimutal y el áijigulo '? polar con respecto al eje principal de la fuente de luz, en donde el dispositivo óptico se coloca con respecto "a la fuente de luz, la forma de las superficies interior y "i ? exterior del dispositivo óptico se selecciona para controlar de forma sustancial por lo menos una de las dependencias del ángulo acimutal o polar de la intensidad de luz del patrón compuesto predeterminado. ! 16. El aparato de la reivindicación 15, en donde se coloca el reflector con respecto a la fuente de luz, tiene una superficie curvada y tiene un perfil conformado que se seleccionan para controlar sustancialmente la otra de las dependencias de ángulo acimutal o polar de la intensidad de luz del patrón compuesto predeterminado. 17. El aparato de la reivindicación 1, en donde el reflector comprende de un primer reflector de superficie. 18. El aparato de la reivindicación 1, en donde el I reflector comprende de un segundo reflector de superficie. 19. El aparato de la reivindicación 1, en donde el dispositivo óptico tiene superficies receptoras definidas en 'i el mismo y en donde el reflector es un reflector montado dentro y orientado en relación con la fuente de luz por las superficies receptoras del dispositivo óptico. 20. El aparato de la reivindicación 19, en donde las superficies receptoras del dispositivo óptico y el reflector tienen porciones de forma entrelazada que están marcadas con calor en conjunto durante el montaje.