WO2017105167A1 - Diseño de un pcb para luminarias led de alta potencia acopladas a vehiculos power spot - Google Patents
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- WO2017105167A1 WO2017105167A1 PCT/MX2015/000172 MX2015000172W WO2017105167A1 WO 2017105167 A1 WO2017105167 A1 WO 2017105167A1 MX 2015000172 W MX2015000172 W MX 2015000172W WO 2017105167 A1 WO2017105167 A1 WO 2017105167A1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
- F21S2/00—Systems of lighting devices, not provided for in main groups F21S4/00 - F21S10/00 or F21S19/00, e.g. of modular construction
Definitions
- the invention falls within the technical field of electronics more particularly, which uses LED spot type luminaires.
- Within the field of electronics are the design of auxiliary PCB cards in LED spotlight models for all-terrain vehicles.
- the resulting shape of said transparent cover and signal device is a curved and elongated piece, just like its internal parts, and extends over the front and side perimeter of the rear-view mirror, which implies a variety of problems,
- US6280068 contains a partition that divides its interior into two cameras, one that houses a light emitter for a backward turn signal and another that houses a light emitter to emit a forward turn signal, but both cameras share the same transparent cover and form A single module or device.
- the current technique of the invention WO2009090285A1 by providing a multi-signal rear-view mirror assembly based on including at least two independent light modules under construction, but associated so that a first one emits a first light signal to turn forward and sideways and a second light module emits a second light signal of rotation backwards in a synchronized manner with the first, thus avoiding the problems caused by the large curvature light modules used in the state of the art to carry out the emission of light in the three commented directions, among which are those referring to the manufacture and assembly of the curved parts that compose them, as well as the difficulty of standardization when using them in different rearview mirror assemblies, since a large part of mirror assemblies Rear-view mirror of different vehicles have the same or very similar structural parts such as the frame or portions of the frame covering the main moon thereof, one or both light modules of the rearview mirror assembly proposed by the invention can be standardized for a plurality of said rearview mirror assemblies of different vehicles.
- PCT / MX2007 / 000012 PCT / MX2008 / 000004; of which I present an improvement substantial in this document. All of them are identified because they have different types of frames or housings and square or polar arrangements of LEDs, square or polar arrangements of LEDs, which, when mounted on electronic cards, can form modules, use various designs of reflective surfaces of the light emitted by LEDs have optical systems, lenses or different types of reflectors to distribute the light more broadly, heat diffusers and temperature regulators are also used and although they fulfill their mission they are usually too large and expensive.
- all the technology described above suffers from adequate and economical heat dissipation which irreversibly damages the life of the LEDs.
- the means used for the distribution of the light emitted by the LEDs are in most cases lenses, reflectors that are the same for each LED, so that the light does not have a uniform distribution in the road.
- the generic architecture of a procedure for the manufacture of a lighting system that uses LED technology is structured in common parts: There is an electronic motherboard or PCB where the LEDs and other electronic components that the LEDs need for their LEDs are attached. power and control.
- the electronic motherboard is assembled in a plastic or aluminum housing that supports and aids the tightness and protection of the electronic motherboard, the LEDs and the other elements inside the luminaire.
- a transparent or translucent closure is used to protect and cover the LEDs in the area where they emit light while allowing the light emitted by the LEDs to exit the product producing the desired lighting effect.
- the diffuse reflection on the mentioned components results in them absorbing part of the light emitted by the LEDs, and therefore the light emission of the system is not 100% of the light emitted by the LEDs but in a typical application
- the light transmittance is 70%.
- the present invention WO 2012177113 A1 refers to a luminaire that works with high ieds with integrated color camcorder characterized in that it has a frame made entirely of aluminum that acts as a heat sink, this can support one, two, three, four or more aluminum PCB tablets with Ieds, depending on the luminous flux that is required for each application, high power Ieds are mounted on them in arrangements of 14, 28 or more.
- the high-power Ieds luminaire has a power source that receives the power supply and conditions it to directly feed the Ieds tablets, which also have a sealed polycarbonate lens that protects them while amplifies and directs the light generated by them; finally the luminaire of Ieds.
- It has an integrated color security video camera, which is connected to a Video Server that converts the analog signal of the camera into a digital signal, assigns it an IP and encrypts the information that will later be transmitted through an Ethernet local network with PLC (Power Line Communications) technology through the luminaire's power supply line.
- PLC Power Line Communications
- the present invention WO 2010133719 A1 describes a Module for lighting with LED-like diodes as a light source, comprising a core, consisting of a central, hollow and open-ended profile for cooling, around which it incorporates LED-type diodes aligned to along it forming rows around it.
- the basic PCB boards in which the diodes are, are connected to additional perpendicular PCB boards of profile ends to interconnect and / or power them with an external cable. At the ends there are two heat dissipating elements and for fixing the module optionally equipped with holes and with a fin structure.
- a primary optical system, an optional secondary one and a closing cover, optionally equipped with optical or diffuser surfaces as a tertiary optical system, are incorporated.
- the invention WO 2009091233 A1 refers to a luminaire that works with high power Ieds characterized in that it has a frame made entirely of aluminum that acts as a heat sink in its structure, and that has two rails on which two, four or more pairs of aluminum heatsink modules are inserted according to the power requirements, on which the high power LED PCB tablets are mounted in arrangements of 28 or more, which can turn inside the rails of the structure to face sideways according to the lighting needs and also dissipate the heat generated to extend the life of the LEDs.
- the high-power LED luminaire has a power source that receives the power supply and conditions it to power the LED tablets directly, which also have a sealed polycarbonate lens that protects them while amplifies and directs the light generated by them; Finally, the high-power LED luminaire has a flat polycarbonate cover and a coupling arm to the adjustable lighting post that allows the lamp to be turned forward or backward to adjust to different lighting requirements.
- FIG. 1 Front view, showing copper plate for heat conduction Fig. 2.
- PCB isometric view showing LEDs, LED protectors, wiring pads, slots for lens clamping and heatsink.
- Fig. 4. PCB, top view, showing LEDs, wiring pads, lens holder slots and heatsink.
- the present invention is related to a printed circuit board or PCB coupled to a heat sink more particularly, to its design and inclusion of luminaires for control and monitoring.
- the device is a machined aluminum base with threaded holes at different points for 7 coupling a PCB in a sealing cylinder, its conformation is established so that it accommodates heat transfer and comprises, LED protectors and fixing grooves. Its use is focused for the electronic sector specifically, that of LED spot lighting systems.
- the invention frames a system a plurality of high power LEDs and is distinguished by its light weight for application in small scale motors. The use of this platform reduces economic losses, guarantees savings in replacement of luminaires ensuring better performance.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Arrangement Of Elements, Cooling, Sealing, Or The Like Of Lighting Devices (AREA)
- Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
- Fastening Of Light Sources Or Lamp Holders (AREA)
Abstract
La invención se encuadra en el campo de la electrónica más específicamente describe un PCB montado sobre motores, disipador y carcasa de un vehículo todo terreno se caracteriza por una pluralidad de LEDs, ranuras y protectores LED. La intensidad, rastreo y posicionamiento de las luminarias son monitoreados y controlados mediante una aplicación móvil. La invención es específica para motores de baja escala es decir, ligeros.
Description
DISEÑO DE UN PCB PARA LUMINARIAS LED DE ALTA POTENCIA ACOPLADAS A VEHÍCULOS POWER SPOT
CAMPO TÉCNICO
La invención se encuadra en el campo técnico de ia electrónica más particularmente, la que utiliza luminarias LED tipo spot. Dentro del campo de la electrónica se encuentran el diseño de tarjetas PCB auxiliar en modelos de luminarias LED tipo spot para vehículos todo terreno.
ANTECEDENTES Se conocen en el mercado y por varios documentos de patente, conjuntos de espejo retrovisor con señal de giro incorporada que emiten dicha señal en tres direcciones adelante, el costado y detrás. Para producir estas tres direcciones de emisión de una misma señal, estos retrovisores tienen un único módulo luminoso que emite a través de una ventana cerrada por una cubierta transparente externa que se extiende desde la parte frontal, opuesta a la luna principal, hasta el extremo más alejado de la carrocería, donde presentan un saliente, desnivel o una forma que permite emitir la luz hacia atrás.
La forma resultante de dicha cubierta transparente y dispositivo de señal, es una pieza curva y alargada, igual que sus piezas internas, y se extiende sobre el perímetro frontal y lateral del retrovisor, lo que implica una variedad de problemas,
Es importante disponer de luces testigo de funcionamiento cerca de la luna o espejo, dichos testigos indican el estado de sistemas periféricos de detección o intercomunicación que implican mirar atrás en dicho espejo, dicha luz testigo facilita la localización de la luna o espejo respectivo.
Uno de tales conjuntos de espejo retrovisor que incorporan un único módulo luminoso curvo se halla descrito en la patente US6280068, el cual contiene un
tabique que divide su interior en dos cámaras, una que aloja un emisor de luz para una señal de giro hacia atrás y otra que aloja un emisor de luz para emitir una señal de giro hacia delante, pero ambas cámaras comparten una misma cubierta transparente y forman un solo módulo o dispositivo.
Otro conjunto de espejo retrovisor con un único módulo luminoso curvo para emitir una señal de giro luminosa hacia delante, el costado y hacia atrás, aparece descrito en la solicitud de patente US2001010633A1 , que en su párrafo describe cómo su cubierta transmisora de luz 13 se encuentra fijada, por ejemplo por soldadura, por su borde periférico 14 al borde de la carcasa 12 de la unidad de iluminación. La dificultad de llevar a cabo dicha soldadura de piezas tan curvas ya se han mencionado anteriormente.
La técnica actual de la invención WO2009090285A1 , mediante la aportación de un conjunto retrovisor multiseñal basado en incluir al menos dos módulos luminosos independientes en construcción, pero asociados de manera que un primero de ellos emita una primera señal luminosa de giro hacia delante y el costado y un segundo módulo luminoso emita una segunda señal luminosa de giro hacia atrás de manera sincronizada con la primera, evitando así los problemas que provocan los módulos luminosos de gran curvatura utilizados en el estado de la técnica para llevar a cabo la emisión de luz en las tres direcciones comentadas, entre los que se encuentran los referidos a la fabricación y montaje de las piezas curvas que los componen, asf como la dificultad de estandarización a la hora de utilizarlos en conjuntos de espejo retrovisor diferentes, ya que una gran parte de conjuntos de espejo retrovisor de vehículos distintos tienen partes estructurales iguales o muy similares tales como el marco o porciones del marco que abarca a la luna principal de los mismos, pudiendo estandarizarse uno o ambos módulos luminosos del conjunto de espejo retrovisor propuesto por la invención para una pluralidad de dichos conjuntos de espejo retrovisor de vehículos distintos.
Algunos ejemplos de patentes de lámparas y luminarias que funcionan con leds son: WO 2008/085017 Al, WO 2008/100124 Al, WO 2008/136652 Al, WO 2009/091233, WO2006127785 A2, PCT/MX2007/000001 ,
PCT/MX2007/000012, PCT/MX2008/000004; de las cuales presento una mejora
sustancial en este documento. Todas ellas se identifican porque cuentan con diversos tipos de armazones o carcasas y arreglos cuadrados o polares de leds, arreglos cuadrados o polares de leds, mismos que al montarse en tarjetas electrónicas pueden formar módulos, utilizan diversos diseños de superficies reflectoras de la luz emitida por los leds, poseen sistemas ópticos, lentes o distintos tipos de reflectores para distribuir de manera más amplia la luz, difusores de calor y reguladores de temperatura también son usados y aunque cumplen su cometido suelen ser demasiado grandes y costosos. Sin embargo toda la tecnología antes descrita adolece de la disipación del calor adecuada y económica la cual daña de manera irreversible la vida útil de los leds. Además los medios usados para la distribución de la luz emitida por los leds son en la mayoría de los casos lentes, reflectores que son iguales para cada LED, por lo que la luz no tiene una distribución uniforme en la vialidad.
Además existe una necesidad primordial en el ahorro de energía, que con este sistema puede llegar a ser de hasta un 80% de ahorro comparando contra los actuales de vapor de sodio. Partiendo del hecho de que un gran porcentaje de nuestra energía eléctrica procede de la combustión de combustibles fósiles, se tiene la necesidad apremiante de reducir ésta para detener el efecto invernadero causante del calentamiento global en la actualidad.
Por otro lado, los diseños de luminarias para vehículo todo terreno necesitan de un PCB para su programación y movimiento. En la actualidad son conocidos diversos sistemas de iluminación que utilizan la tecnología LED para reducir el consumo de la fuente de alimentación frente a sistemas convencionales de iluminación que utilizan lámparas incandescentes, de descarga o lámparas fluorescentes.
La arquitectura genérica de un procedimiento para la fabricación de un sistema de iluminación que utiliza la tecnología LED está estructurada en partes comunes: Existe una placa base electrónica o PCB donde se encuentran acoplados los diodos LEDs y otros componentes electrónicos que los diodos LEDs necesitan para su alimentación y control. La placa base electrónica se ensambla en una carcasa de plástico o aluminio que hace de soporte y ayuda a la estanqueidad y protección de la placa base electrónica, los diodos LEDs y del
resto de elementos en el interior de la luminaria. A continuación se utiliza un cierre transparente o translúcido para proteger y cubrir los diodos LEDs por la zona donde emiten luz a la vez que permite que la luz emitida por los diodos LEDs salga del producto produciendo el efecto de iluminación deseado.
Un estudio exhaustivo de los sistemas de iluminación que utilizan tecnología LEO permite determinar que una cantidad importante de la luz emitida por los diodos LEDs se refleja de forma difusa sobre los componentes más próximos a dichos diodos LEDs, véase por ejemplo la superficie de la placa base electrónica, la carcasa del sistema de iluminación, o incluso el cierre translúcido que protege los diodos LEDs frente agentes externos, etc.
La reflexión difusa sobre los citados componentes da lugar a que éstos absorban parte de la luz emitida por los diodos LEDs, y por tanto la emisión de luz del sistema no sea del 100 % de la luz emitida por los LEDs sino que en una aplicación típica la transmitancia de luz es del 70%.
Asimismo son conocidos procedimientos que permiten aumentar la transmitancia de luz en sistemas de iluminación con tecnología LED, los cuales suelen realizarse mediante la inclusión de piezas auxiliares de color blanco o metalizado con un nivel elevado de reflectancia colocadas sobre la PCB, estos procedimientos dan lugar a la inclusión de piezas adicionales que ocupan un espacio y tienen un coste de montaje y precio elevados.
Otros procedimientos conocidos consisten en encapsular los diodos LEDs y todos los componentes internos adyacentes a ellos con un material de color blanco que abarca los citados componentes internos sin tapar los diodos LED ni bloquear la zona por donde emiten la luz, en este caso estos procedimientos tienen el principal inconveniente de requerir una gran cantidad de material que tiene un elevado coste de adquisición, además se añade el inconveniente de que una vez encapsulados los diodos LEDs y los componentes internos, se impide la visualización de los anteriores elementos y se impide el acceso a su posible reparación en caso de fallo o avería, además de impedir la inclusión de nuevos componentes tales como ópticas secundarias en sucesivas etapas del proceso de fabricación, debido principalmente a la falta de superficies libres en el sistema de iluminación.
La presente invención WO 2012177113 A1 se refiere a una luminaria que funciona con ieds de alta con videocámara integrada a color caracterizada porque cuenta con un armazón fabricado totalmente en aluminio que actúa como disipador de calor, este puede soportar uno, dos, tres, cuatro o más tabletas PCB de aluminio con Ieds, dependiendo del flujo luminoso que se requiera para cada aplicación, sobre estas están montados los Ieds de alta potencia en arreglos de 14, 28 o más. La luminaria de Ieds de alta potencia cuenta con una fuente de poder que recibe la corriente de alimentación y la acondiciona para alimentar con corriente directa a las tabletas de Ieds, las cuales cuentan también con un lente de policarbonato sellado que las protege a la vez que amplifica y dirige la luz generada por las mismas; finalmente la luminaria de Ieds. Cuenta con una video cámara de seguridad integrada a color, que está conectada a un Video Server que convierte la señal analógica de la cámara en una señal digital, le asigna un IP y encripta la información que posteriormente se transmitirá por medio de una red local Ethernet con la tecnología PLC (Power Line Communications por sus siglas en inglés) por la línea de alimentación de electricidad de la luminaria.
La presente invención WO 2010133719 A1 , describe un Módulo para iluminación con diodos tipo led como fuente de luz, que comprende un núcleo, constituido por un perfil central, hueco y de extremos abiertos para refrigeración, a cuyo alrededor incorpora los diodos tipo LED alineados a lo largo del mismo formando filas a su alrededor. Las placas PCB básicas en que están los diodos, se conectan a placas PCB adicionales perpendiculares de extremos del perfil para interconectarlas y/o alimentarlas con un cable exterior. En los extremos hay dos elementos disipadores de calor y para la fijación del módulo opcionalmente dotado de orificios y con estructura de aletas. Sobre los diodos, de manera individual o por grupos, se incorpora un sistema óptico primario, uno secundario opcional y una cobertura de cierre, opcionalmente, dotada de superficies ópticas o difusoras a modo de sistema óptico terciario.
Finalmente, la invención WO 2009091233 A1, se refiere a una luminaria que funciona con Ieds de alta potencia caracterizada porque cuenta con un armazón fabricado totalmente en aluminio que actúa como disipador de calor en su
estructura, y que cuenta con dos carriles sobre el cual se insertan dos, cuatro o más pares de módulos disipadores de aluminio de acuerdo a las necesidades de potencia, sobre los que están montadas las tabletas PCB de leds de alta potencia en arreglos de 28 o más, los cuales pueden girar dentro de los carriles de la estructura para orientarse hacia los lados de acuerdo a las necesidades de iluminación y que además disipan el calor generado para alargar la vida de los leds. La luminaria de leds de alta potencia cuenta con una fuente de poder que recibe la corriente de alimentación y la acondiciona para alimentar con corriente directa a las tabletas de leds, las cuales cuentan también con un lente de policarbonato sellado que las protege a la vez que amplifica y dirige la luz generada por las mismas; finalmente la luminaria de leds de alta potencia cuenta con una cubierta plana de policarbonato y un brazo de acoplamiento al poste de alumbrado orientable que permite girar la lámpara hacia el frente o hacia atrás para ajustarse a diferentes requerimientos de iluminación.
BREVE DESCRIPCIÓN DE FIGURAS
Fig. 1. Vista frontal, mostrando placa de cobre para conducción de calor Fig. 2. PCB, vista isométrica mostrando LEDs, protectores Led, pads para cableado, ranuras para sujeción de lente y disipador.
Fig. 3. PCB, vista superior pistas antes de soldar componentes
Fig. 4. PCB, vista superior, mostrando LEDs, pads para cableado, ranuras para sujeción de lente y disipador.
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCIÓN
La presente invención se encuentra relacionada con una tarjeta de circuito impresa o PCB acoplada a un disipador de calor más particularmente, a su diseño e inclusión a luminarias para su control y monitoreo. El dispositivo es una base de aluminio maquinado con agujeros con rosca en distintos puntos para
7 acoplar un PCB en un cilindro de sellado, su conformación se encuentra establecida de modo que da cabida a la transferencia de calor y comprende, protectores LED y ranuras para fijación. Su uso se encuentra focalizado para el sector electrónico específicamente, el de los sistemas de iluminación LED tipo spot. La invención enmarca un sistema una pluralidad de LEDs de alta potencia y se distingue, por su peso ligero para Sa aplicación en motores de baja escala. La utilización de esta plataforma reduce perdidas económicas, garantiza el ahorro en remplazo de luminarias asegurando un mejor rendimiento.
Claims
1. La invención se compone por una tarjeta de circuito impresa o PCB para sistemas de iluminación tipo spot con una pluralidad de dispositivos LED que se caracteriza por su uso en motores de baja escala y una constitución presente en una placa de aluminio, protectores LED y ranuras para fijación.
2. Una placa de aluminio como en la reivindicación 1, que se distingue por un sellado que limita la entrada de agua y polvo al disipador.
3. Placa de aluminio como en la reivindicación 1 y 2, que se caracteriza por un volumen de 5 a 10 cm3.
4. Placa de aluminio como en la reivindicación 1 ,2 y 3, que se compone por una goma de sellado para la cobertura del disipador para la transferencia de calor hacia el sistema de luminarias LED tipo spot y se distingue por extender el tiempo de vida de las luminarias.
5. Una pluralidad de luminarias LED tipo spot como en la reivindicación 1, que se caracteriza por colimar la luz y se distingue por contener una pluralidad de protectores de agua y polvo.
6. Una pluralidad de ranuras de diámetro x para fijar el lente de las luminarias y un disipador de calor.
7. Motores como en la reivindicación 1, que delimita los grados de libertad de las luminarias en posición vertical y horizontal.
8. Motores como en la reivindicación 1 y 7, que se distinguen por no poseer escobillas para, evitar el roce con bovinas y prolongar el tiempo de vida del motor.
9. Motores como en la reivindicación 1 ,7 y 8, que poseen un brazo conectado al actuador del motor.
10. Motores como en las reivindicaciones 1, 7, 8 y 9 que se caracteriza por poseer dos actuadores, uno fijo y uno móvil.
11. Motores como en la reivindicación 1 , 7, 8, 9 y 10, que se distingue por un motor exterior de sujeción con un actuador conectado al brazo del motor interno.
12. Motores como en la reivindicación 1 , 7, 8, 9, 10 y 11 , que se fija al interior del brazo conectado al disipador con una base de sujeción al vehículo.
13. Motores como en la reivindicación 1 , 7, 8, 9, 10, 11 y 12 que se distinguen por ser de baja escala y ser de peso ligero para poder orientar las luminarias controladas por el PCB.
14. Motores como en la reivindicación 1 , 7, 8, 9, 10, 11, 12 y 13 que se controlan mediante una aplicación móvil para el rastreo y posicionamiento de las extremidades superiores del usuario.
15. PCB como en la reivindicación 1 , montado en motores, disipador, carcasa de un vehículo todo terreno que dirige las luminarias mediante una aplicación móvil, rastrea y dirige el posicionamiento e intensidad de la luminaria como en la reivindicación 14.
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