ES2281644T3 - Superficie de iluminacion. - Google Patents

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Abstract

Una superficie de iluminación que, cuando se conecta a una fuente de potencia, emite luz en presencia de un objeto en contacto, o estrecha proximidad, con la superficie, superficie que comprende: una matriz de sensores (12) para detectar la presencia del objeto; una matriz de fuentes de luz (20), estando cada sensor asociado con al menos una fuente de luz, de forma que cuando uno de los mencionados sensores detecta la presencia del objeto, se ilumina su fuente de luz asociada; y un circuito (A-P) para controlar la iluminación de cada fuente de luz, de forma que esta permanezca iluminada durante un tiempo después de que su sensor asociado ha dejado de detectar la presencia del objeto; caracterizada porque cada uno de los sensores (12) está conectado, adicionalmente a su fuente de luz asociada, con al menos una fuente de luz adyacente (20) que se ilumina cuando el sensor detecta la presencia de un objeto, mediante lo que se provoca que un área de la superficie emita luz que se corresponde con, y es mayor que, la forma del objeto.

Description

Superficie de iluminación.
Campo técnico
La presente invención se refiere a una superficie de iluminación, que emite luz en presencia de un objeto en contacto, o estrecha proximidad, con la superficie.
Es conocido del uso de un baldosas emisoras de luz para formar un suelo, o para paneles del techo. También es conocido que la iluminación dada por tales paneles puede ser sensible al tacto. De acuerdo con una disposición conocida, esto se consigue proporcionando una capa de gel entre una fuente de luz y la superficie frontal del panel; cuando es presionada la capa de gel, pierde grosor en esa región y, por consiguiente, permite que pase más luz a la superficie frontal. Con el tiempo, el gel recupera un grosor uniforme, mediante lo que provoca que la luz emita de nuevo iluminación uniforme.
También es conocido señalar un trayecto a seguir, utilizando fuentes de luz individuales; semejante disposición es conocida, por ejemplo, en un avión para marcar el camino a las salidas de emergencia.
Cuando se utilizan como baldosas de suelo, sería ventajoso emitir luz no solo desde el área que está siendo tocada, sino también desde áreas adyacentes a esta, si el resto de la habitación está oscura, la luz puede escapar desde las áreas adyacentes para proporcionar iluminación para una persona que atraviese el suelo, por ejemplo un niño buscando el baño en mitad de la noche. También es deseable, por la misma razón, que la luz siga emitiéndose incluso después de que el pie de una persona ha sido levantado desde el suelo, de forma que el trayecto de la persona permanezca iluminado. Tal disposición puede ser también útil por razones de seguridad, para mostrar que una persona ha atravesado una parte del suelo, y donde ha ido esta persona.
El documento US-6 107 930 revela un teclado que incluye sensores de proximidad, que detecta la presencia de un humano y activa una fuente de luz que ilumina el teclado. La fuente de luz permanece iluminada durante un tiempo después de que hayan sido activados los sensores de proximidad.
El documento GB-2 313 194 revela una máquina de entretenimiento, que tiene un campo de juego que está dividido en segmentos, cada uno de los cuales está asociado con un sensor. Una antena en bucle que rodea el campo de juego, provoca un campo electromagnético que se extiende sobre el campo de juego, y que es detectado por los sensores. La mano de un humano en la vecindad de un segmento puede ser detectado por los sensores.
Revelación de la invención
De acuerdo con la presente invención, se proporciona una superficie de iluminación que, cuando está conectada a una fuente de alimentación, emite luz en presencia de un objeto en contacto, o en estrecha proximidad, con la superficie, superficie que comprende: un conjunto de sensores para detectar la presencia del objeto (que en muchas aplicaciones será un pie o una mano de una persona); un conjunto de fuentes de luz, estando cada sensor asociado con al menos una fuente de luz de forma que, cuando uno de los mencionados sensores detecta la presencia del objeto, es iluminada su fuente de luz asociada; y un circuito para controlar la iluminación de cada fuente de luz, de forma que esta permanece iluminada durante un tiempo después de que su sensor asociado ha dejado de detectar la presencia del objeto; donde cada una de las fuentes de luz está conectada con al menos un sensor adyacente, y es iluminada cuando el sensor adyacente detecta la presencia de un objeto, mediante lo que provoca que un área de la superficie emita luz que corresponde a, y sea mayor que, la forma del objeto.
Los sensores pueden ser sensores de proximidad, por ejemplo basados en la capacidad del espacio que hay sobre la superficie, o sensores de contacto, por ejemplo simples conmutadores, que son cerrados mediante una presión predeterminada aplicada a la superficie. Ambos tipos de sensores son bien conocidos, y por consiguiente no se requiera mayor descripción.
La superficie de iluminación es preferentemente un conjunto de circuitos, comprendiendo cada circuito al menos un sensor, y al menos una fuente de luz. Cada circuito incluye preferentemente un solo circuito, y al menos una fuente de luz. Cuanto mayor es el número de fuentes de luz que están controladas por cada sensor, mayor será la definición del área iluminada; por otra parte, el uso de dos o más fuentes de luz para cada sensor reduce (en comparación con una fuente de luz por sensor) el coste y la complejidad de iluminar el área. Para simplificar el funcionamiento de la superficie, cada circuito tiene su propia fuente de alimentación y controla su propia fuente, o fuentes, de luz; semejante disposición prescinde del uso de un procesador central para controlar la iluminación de la superficie; el uso de un semejante procesador central incrementa mucho la complejidad de la instalación de una superficie de iluminación, puesto que necesita que se proporcione líneas de datos a cada fuente de luz, para controlar su funcionamiento.
Como se ha mencionado arriba, el área de la superficie que emite luz es mayor que la forma del objeto en contacto, o estrecha proximidad, con la superficie. Esto puede conseguirse mediante conectar circuitos adyacentes juntos de tal forma que, cuando el sensor de un circuito (el "circuito detector") detecta la presencia del objeto, se provoca que sea iluminada la fuente de luz de, al menos, un circuito adyacente. Preferentemente, la fuente de luz del circuito adyacente es iluminada después de un retardo seguido a la iluminación de la fuente de luz la superficie detectora, mediante lo que se proporciona el efecto de que la superficie que emite luz en la presencia del objeto se está extendiendo.
Cuando se retira el objeto respecto del contacto, o proximidad, con la superficie, las fuentes de luz de los circuitos relevantes dejan de estar iluminadas; se prefiere las fuentes de luz de los circuitos adyacentes dejen de estar iluminadas antes que las fuentes de luz del circuito detector, mediante lo que se proporciona al efecto de que el área de la superficie que emite luz se encoge, cuando el objeto deja de tocar, o de estar adyacente a, la superficie.
Preferentemente, cada circuito detector es excitable desde una fuente de alimentación, cuando su sensor detecta la presencia de un objeto en contacto, o estrecha proximidad, con la superficie, mediante lo que se activa la fuente de luz de tal circuito; en una realización preferida, la corriente procedente del circuito detector puede escapar a circuitos adyacentes, mediante lo que activa la fuente de luz del circuito adyacente.
Se prefiere que cada circuito incluya un transistor que tenga un terminal de base, un terminal emisor y un terminal colector, siendo la disposición de tal forma que la fuente de luz es iluminada cuando el transistor se vuelve conductor; cuando el sensor detecta la presencia de un objeto, preferentemente es cambiado el potencial de base, mediante lo que permite que la corriente fluya, y así activa también la fuente de luz para que emita luz.
Cada circuito está preferentemente conectado a la base del transistor de un circuito adyacente, mediante lo que el potencial procedente de un circuito detector puede ser aplicado a la base del circuito adyacente, haciendo de ese modo conductor al transistor del circuito adyacente, y por lo tanto haciendo que sea activada la fuente de luz del circuito adyacente. Preferente, la conexión entre cada circuito y la base del transistor del circuito adyacente, es por vía una resistencia, de forma que el potencial aplicado a la base del transistor de un circuito adyacente, es menor que el potencial aplicado a la base del transistor del circuito detector. Con tal disposición, cuando el potencial se fuga de la base del transistor después de la retirada del objeto, la fuente de luz de la superficie adyacente, es apagada antes que la fuente de luz del circuito detector.
La "objeto" que provocó la iluminación de la superficie puede no solo ser un objeto inanimado, sino también una persona; cuando se utiliza como un suelo, se puede hacer que la superficie se ilumine caminando a su través.
La ventaja de la presente invención es que el área de la superficie de iluminación que emite luz, es mayor que el área del objeto; puesto que el objeto bloqueará la luz procedente de la superficie en contacto con objeto, tal disposición incrementa el nivel de iluminación proporcionado por la superficie. Esto es ventajoso cuando la superficie de iluminación se utiliza para iluminar el paso de un caminante a través de la habitación, y con efectos decorativos.
Las fuentes de luz seguirán emitiendo luz incluso después de que el objeto ha sido retirado; esto de nuevo incrementa el nivel de iluminación proporcionado por la superficie de iluminación, y su efecto decorativo. Adicionalmente, puede utilizarse con propósitos de seguridad para mostrar, por ejemplo, la travesía de alguien que ha atravesado una habitación.
Es posible conectar la totalidad, o parte, de las fuentes de luz a un microprocesador, de forma que estas pueden estar iluminadas antes de que una persona camine a través de la superficie, para marcar un trayecto través de la superficie. Sin embargo, hacerlo requiere circuitos conductores entre el microprocesador y las fuentes de luz, que incrementan la complejidad del sistema, pero es una posible como característica adicional de la presente invención, si se considera que el efecto merece la pena a la vista de la complejidad adicional.
Breve descripción de los dibujos
Se describirá ahora, solo a modo de ejemplo, dos realizaciones de una superficie de iluminación, acordes con la presente invención, con referencia a los dibujos anexos, en los cuales:
la figura 1 muestra una matriz de circuitos, que forman una superficie de iluminación acorde con la presente invención;
la figura 2 muestra los mismos circuitos que la figura 1, pero a escala aumentada;
la figura 3 es una vista en sección parcial, esquemática, de un panel que tiene una superficie acorde con la presente invención; y
la figura 4 muestra otro conjunto de circuitos, que forman una superficie de iluminación acorde con la presente invención.
Descripción del mejor modo de funcionamiento
En referencia inicialmente a la figura 2, se muestra una matriz de circuitos 10, todos idénticos. A la vista de esto, se mostrará solo los componentes del circuito (circuito G) en la esquina el lado superior izquierdo de la figura 2.
\newpage
El circuito comprende un conmutador 12, conectado entre una fuente de potencia 14 (por ejemplo unos 12 V, de forma que el suelo no transporte un potencial elevado, lo que podría ser peligroso) y el terminal de base 16 de un transistor 18 Darlington NPN. El circuito incluye además un diodo emisor de luz (LED) 20, conectado entre el transistor 18 y la fuente de potencial 14; se incluye una resistencia 22, entre la fuente de potencial 14 y el diodo emisor de luz 20. Un condensador 24 está conectado en paralelo con el conmutador 12, y una resistencia 26 está conectada en serie entre el conmutador 12 y el terminal de base 16. Líneas 28 conectan circuitos adyacentes 10, por vía de resistencias 30. Se introduce una conexión 32, entre líneas 28 de cada circuito y la resistencia 26, de forma que puede aplicarse potencial desde la línea 28, por vía de la resistencia 26, al terminal de base 16 del transistor 18.
El emisor del transistor 18 está conectado con una fuente de potencial negativo o más generalmente, a tierra.
El transistor 18 es conductor solo por encima de un potencial umbral aplicado a la base 16. Cuando el conmutador 12 está abierto (como se muestra), el potencial aplicado a la base 16 del transistor 18 está por debajo del umbral, y por consiguiente no puede fluir corriente a través del transistor, y por tanto el LED 20 permanece no iluminado. En esta condición se cargará el condensador 24. Cuando el conmutador 12 está cerrado, es aplicado un potencial desde el terminal 14 a la base 16, por vía de la resistencia 26, que conduzca el transistor 18 y, así, que pase corriente a través del LED, que emite luz. Al mismo tiempo, se descarga el condensador 24.
Adicionalmente a aplicar potencial al transistor 18 de su propio circuito, G, el potencial desde el terminal 18 es aplicado a los cuatro circuitos adyacentes C, F, H y K (véase la figura 1), por vía del conmutador 12 del circuito G y las conexiones 32, las líneas 28 y las resistencias 30 (solo se muestra completo el circuito K en la figura 2, y por ese motivo la siguiente descripción hará referencia concreta el circuito K pero, como estará claro a partir de la figura 1, lo mismo aplicará también a cada circuito adyacente). El potencial es aplicado por vía de la conexión 32 y la resistencia 26 de cada uno de tales circuitos adyacentes, al terminal base del transistor 18 circuito. El potencial aplicado a la base 16, es suficiente para provocar que el transistor 18 conduzca y, por tanto, que el LED de circuito adyacente K emita luz.
Debido a la presencia de las resistencias 30, el potencial aplicado a la base 16 del circuito K será menor que el aplicado a la base 16 de circuito G (asumiendo que el conmutador 12 del circuito K permanece abierto). Adicionalmente, costará más tiempo al terminal base 16 del circuito K, alcanzar el potencial umbral, debido a la necesidad de descargar parcialmente el condensador 24 del circuito K, con el suministro de corriente procedente del circuito G. Así, el LED 20 el circuito K empieza a emitir luz algo después que el LED del circuito G.
Si el conmutador 12 del circuito K estuviera cerrado, entonces el potencial en la base 16 sería el mismo en el circuito K que en el circuito G. Sin embargo, asumiendo que el conmutador 12 del circuito K no está cerrado, la iluminación del LED 20 del circuito K después del LED 20 del circuito G, proporciona al aspecto del ensanchamiento del área iluminada, con el tiempo. Cuando el conmutador 12 del circuito G está abierto, el potencial aplicado a las bases 16 de los circuitos G y K cae y, cuando alcanzan sus valores umbral, los transistores 18 de estos dos circuitos dejan de ser conductores. Debido a que el potencial en la base 16 del circuito K es menor que en la base G, el transistor 18 del circuito K deja de conducir antes que el circuito G (asumiendo que el conmutador 12 del circuito K nunca está cerrado). Esto produce la impresión de que el área iluminada se encoge, y se desvanece desde el borde hacia dentro.
El potencial en la base 16 se reduce como resultado de la carga del condensador 24, y la fuga del potencial a través de otros circuitos en la red. La duración de la reducción del potencial en la base 16, hasta su valor umbral, dependerá del valor de las resistencias 26 y 30, y de la capacidad del condensador 24.
En referencia ahora la figura 1, si el conmutador 12 del circuito G estuviera cerrado, el potencial desde la fuente 14 se aplicaría por vía de una sola resistencia 30, a los circuitos C, F, H y K, provocando de ese modo que los LED de tales circuitos emitan luz. Ahora se conectara el terminal 14 por vía de dos resistencias 30, a los circuitos B, D, E, J, L y O. Dependiendo del valor de las resistencias 30 y 26, eso puede ser suficiente para provocar que los transistores 18 de tales circuitos conduzcan y, así, que sus LEDs emitan luz.
En una realización preferida, los valores de los diversos componentes son los siguientes:
resistencia 22: 330 ohmios
resistencia 26: 4 700 ohmios
resistencia 30: 10 a 30 mega ohmios
condensador 24: 220 nF
valor umbral de la base 16: 1,5 voltios
En la figura 3 se muestra esquemáticamente una vista, en sección parcial, de un panel que tiene una superficie acorde con la presente invención. El panel incluye una lámina rígida del forro 40, que soporta los circuitos 10 de las figuras 1 y 2, mostrados esquemáticamente por el número de referencia 42 en la figura 3. Se muestran también los conmutadores 12 de los circuitos de las figuras 1 en 2, y pueden encerrarse mediante la aplicación de una ligera presión sobre estos. La capa superior del panel está formada por una lámina flexible 42, de plástico 44 transparente o translúcido. Cuando una persona pisa sobre el panel, la capa superior 44 comprime inmediatamente los conmutadores bajo la presión del pie, mediante lo que cierra los conmutadores 12 e ilumina los LEDs de los circuitos asociados 10. Después de un intervalo, el área del panel 38 que está iluminada por los LEDs se extiende a circuitos adyacentes 10, de la forma descrita arriba. Cuando la persona levanta el pie, el LED de cada circuito permanecerá iluminado hasta que el voltaje umbral del terminal de base 16 de cada circuito, cae por debajo del valor umbral. Esto ocurrirá para los circuitos 10 cuyos conmutadores 12 no se estén cerrados, antes de ocurrir en los circuitos cuyos conmutadores 12 que están cerrados, lo que proporcionará el efecto del área del panel iluminado encogiéndose en el tiempo. El área del panel 38 que está iluminada por los LEDs corresponderá, en general, a la forma del pie de la persona (u otro objeto presionando contra la lámina 44), aunque por supuesto será mayor debido a la activación de los circuitos adyacentes, como se ha descrito arriba. La resolución de la superficie dependerá del número de LEDs por unidad de área, que será típicamente de 1 000 por metro cuadrado, o más.
El circuito se proporcionará generalmente en forma de paneles o baldosas, que tengan conectores en sus bordes para conectar a paneles adyacentes, al efecto de formar las líneas 28 que conectan entre sí los circuitos 10, a través de toda la extensión de una superficie que es mayor que cada panel o baldosa individual.
El circuito de la figura 4 es en general similar al de las figuras 1 y 2, y se utilizará los mismos números de referencia en la figura 4, para aludir a los mismos componentes que se ha descrito en relación con las figuras 1 y 2, excepto que en la figura 4 se añadirá un apóstrofe (') después del número de referencia.
La diferencia principal entre el circuito de la figura 4 y los de las figuras 1 y 2, es que el transistor 18' es un transistor de tipo PNP, en lugar del transistor 18 de tipo o NPN utilizado en las figuras 1 y 2.
El funcionamiento del circuito de la figura 4 es el mismo que el de las figuras 1 y 2, excepto en lo que se detalla abajo. El transistor 18' es conductor solo por encima de un potencial umbral aplicado la base 16'. Cuando el conmutador 12' está abierto (como se muestra), el potencial aplicado a la base 16' del transistor 18', está por debajo del umbral y por consiguiente no puede fluir corriente a través del transistor, y por tanto el LED 20' permanece en apagado.
Cuando el conmutador 12' está cerrado, se aplica un potencial desde el terminal 14' a la base, por vía de la resistencia 26', que hace que el transistor 18' conduzca, y así que la corriente pase a través del LED, que emite luz. A la vez, se cargará el condensador 24'. Tan pronto como se abre el conmutador 12', el condensador 24' se descarga lentamente, provocando que el LED 20' permanezca iluminado hasta que el condensador 24' se descargue por debajo del potencial umbral del transistor 18'.
El potencial en la base 16' se reduce, como resultado de la descarga del condensador 24'. La duración de la reducción del potencial en la base 16' hasta su valor umbral, dependerá del valor de las resistencias 26' y 30', y de la capacidad del condensador 24'.
De la misma forma descrita en relación con las figuras 1 y 2, cuando el conmutador 12' de cualquier circuito de la figura 4 se cierra, los circuitos vecinos se iluminan también, pero esto tendrá lugar después de la iluminación en el circuito en el que se ha cerrado el conmutador. Análogamente, cuando el conmutador se abre, la iluminación de los circuitos vecinos (cuyos conmutadores están abiertos todo el tiempo) se desvanecerá primero.
Los valores de los componentes del circuito de la figura 4, son los mismos que los dados para el circuito de las figuras 1 y 2.
La ventaja principal del circuito de la figura 4 sobre los de las figuras 1 y 2, está en el hecho de que, cuando se activa primero, el LED 20 del circuito de las figuras 1 y 2 está iluminado hasta que el condensador 24 se carga. Por otra parte, cuando se activa primero el circuito de la figura 4, el LED 20' no se ilumina.

Claims (14)

1. Una superficie de iluminación que, cuando se conecta a una fuente de potencia, emite luz en presencia de un objeto en contacto, o estrecha proximidad, con la superficie, superficie que comprende:
una matriz de sensores (12) para detectar la presencia del objeto;
una matriz de fuentes de luz (20), estando cada sensor asociado con al menos una fuente de luz, de forma que cuando uno de los mencionados sensores detecta la presencia del objeto, se ilumina su fuente de luz asociada; y
un circuito (A-P) para controlar la iluminación de cada fuente de luz, de forma que esta permanezca iluminada durante un tiempo después de que su sensor asociado ha dejado de detectar la presencia del objeto;
caracterizada porque cada uno de los sensores (12) está conectado, adicionalmente a su fuente de luz asociada, con al menos una fuente de luz adyacente (20) que se ilumina cuando el sensor detecta la presencia de un objeto, mediante lo que se provoca que un área de la superficie emita luz que se corresponde con, y es mayor que, la forma del objeto.
2. Una superficie de iluminación como la reivindicada en la reivindicación 1, que incluye una matriz de circuitos (A-P), comprendiendo cada circuito al menos un sensor (12), y al menos una fuente de luz (20).
3. Una superficie de iluminación con la reivindicada en la reivindicación 2, en la que cada circuito (A-P) tiene su propia fuente de alimentación (14), y no está bajo el control de un procesador central para la superficie.
4. Una fuente de iluminación como la reivindicada en la reivindicación 2 o en la reivindicación 3, en la que hay circuitos adyacentes (A-P) conectados de forma que, cuando el sensor (12) de un circuito (el "circuito detector") detecta la presencia del objeto en contacto con, o adyacente a, la superficie de tal circuito, al menos un circuito adyacente provoca que se ilumine su fuente de luz (20).
5. Una superficie de iluminación como la reivindicada en la reivindicación 4, en la que la fuente de luz (20) del mencionado, al menos, un circuito (A-P) se ilumina después de un retardo que sigue a la iluminación de la fuente de luz del mencionado circuito detector, mediante lo que se proporciona al efecto de que se extiende el área de la superficie que emite luz en presencia del objeto.
6. Una superficie de iluminación como la reivindicada en la reivindicación 4 o la 5, en la que la fuente de luz (20) del mencionado, al menos un, circuito adyacente (A-P) deja de estar iluminada antes que la fuente de luz del mencionado circuito detector, mediante lo que se proporciona al efecto de que el área de la superficie que emite luz, se encoge cuando el objeto dejar de tocar con, o estar adyacente a, la superficie.
7. Una superficie de iluminación como la reivindicada en cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, en la que cada circuito detector (A-P) es excitable desde una fuente de alimentación, cuando su sensor (12) detecta la presencia de un objeto en contacto, o estrecha proximidad, con la superficie, mediante lo que ilumina la fuente de luz (20) de tal circuito.
8. Una superficie de iluminación como la reivindicada en la reivindicación 7, en la que se fuga corriente desde el mencionado circuito detector (A-P), al menos a un circuito adyacente, mediante lo que excita la fuente de luz (20) del circuito adyacente.
9. Una fuente de iluminación como la reivindicada en cualquiera de las reivindicaciones 4 a 8, en la que cada circuito comprende un transistor (16) que tiene un terminal de base, en tal disposición que la fuente de luz (20) se ilumina cuando el transistor conduce y en la que, cuando el sensor (12) detecta el objeto, es modificado el potencial en el terminal de base, mediante lo que se provoca que el transistor conduzca.
10. Una superficie de iluminación como la reivindicada en la reivindicación 9, en la que cada circuito (A-P) está conectado a la base del transistor (16) de, al menos, un circuito adyacente, mediante lo que se aplica potencial desde un circuito detector al terminal de base del transistor del circuito adyacente, cambiando de ese modo el potencial del terminal de base del transistor del circuito adyacente, permitiendo que la corriente fluya a través del transistor del circuito adyacente, y provocando que se ilumine la fuente de luz (20) del circuito adyacente.
11. Una fuente de iluminación como la reivindicada en la reivindicación 10, en la que el circuito detector (A-P) está conectado a la base del transistor (16) de, al menos, un circuito adyacente, por vía de una resistencia (26), de forma que el potencial aplicado la base del transistor del, al menos un, circuito adyacente, es menor que el potencial aplicado a la base del transistor del circuito detector.
12. Una fuente de iluminación como la reivindicada en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en la que los sensores (12) son conmutadores que se cierran mediante el contacto del objeto con la superficie.
13. Una superficie de iluminación como la reivindicada en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en la forma de una baldosa de suelo o de pared.
14. Una superficie de iluminación como la reivindicada en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, conectada una fuente de alimentación.
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