ES2281649T3 - Sistema de iluminacion. - Google Patents
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Abstract
Sistema de iluminación de carreteras situado en postes (5) o en una barrera de impacto en el lateral (3) de una ruta (1) de tráfico que comprende una fuente (13) de luz, - el sistema de iluminación comprende adicionalmente una superficie (11) reflectante formada por una multiplicidad de segmentos (21N, 21E, 21 S, 21W) de reflector dispuestos alrededor de un eje (18) óptico central, caracterizado porque la superficie (11) reflectante está dirigida en la dirección de conducción en dicho lateral (3) de la ruta (1) de tráfico; y - cada uno de los segmentos (21N, 21E, 21 S, 21W) de reflector se conforma de manera parabólica y tiene un eje óptico de segmento paralelo al eje (18) óptico central, mientras que cada segmento (21N, 21E, 21S, 21W) reflector se sitúa de tal manera que el eje óptico de segmento intersecta sustancialmente con un borde de la fuente (13) de luz.
Description
Sistema de iluminación.
La descripción se refiere a un sistema de
iluminación de carreteras según el preámbulo de la reivindicación
1.
En la técnica luminaria, el control de energía
reflejada se ha llevado a cabo de diversas maneras utilizando
diversos tipos de fuentes de luz combinadas con diversas formas de
superficies reflectantes (parabólicas). En el diseño de automóviles
hay una tendencia de hacer más aerodinámica la forma del vehículo
con el fin de satisfacer los requisitos de alta velocidad en
combinación con el consumo de combustible eficaz. Tal tendencia da
como resultado la inclinación en las caras frontales de los
automóviles hacia el plano horizontal que exige por consiguiente
adaptar la forma y la altura de los faros delanteros. Como otra
tendencia, las lámparas pequeñas de haluro de metal han atraído la
atención como fuentes de luz para tales faros delanteros.
Para la aplicación de lámparas en faros
delanteros de vehículos, los requisitos para los modelos de luces
de cruce de automóvil se han dejado a un lado (por ejemplo para un
experto en la técnica se conocen como E/ECE/324 y E/ECE/TRANS505).
Estos requisitos legales prescriben, entre otros, la creación de un
denominado corte relativamente brusco entre el área iluminada y el
área de deslumbramiento del haz de luz emitido por el faro delantero
del vehículo medido a una cierta distancia del vehículo. De hecho,
los requisitos prescriben regiones/puntos justo por encima y por
debajo de dicho corte. Para la reducción eficaz del deslumbramiento
la fuente de luz y el reflector tienen que configurase en
combinación.
En la técnica se conocen sistemas de iluminación
del tipo mencionado en el párrafo de apertura. Un faro delantero de
vehículo que comprende un sistema de iluminación de este tipo se
conoce de la patente de los EE.UU. 5 361 193. El faro delantero de
vehículo conocido comprende como fuente de luz una bombilla de
descarga que genera un arco dispuesto a lo largo de un eje óptico y
comprende una superficie reflectante que comprende tres sectores
reflectantes dispuestos alrededor del eje óptico. Los sectores
reflectantes consisten en dos sectores paraboloides de revolución y
un sector adicional conformado especialmente formado como una
colección de líneas intersectantes obtenidas mediante el corte de
un paraboloide de revolución imaginario.
Una desventaja del sistema de iluminación
conocido es que el corte entre el área de iluminación y el área de
deslumbramiento de las hojas del haz de luz no es tan brusco como se
desearía.
El documento
US-A-5580156 muestra un sistema de
iluminación de carreteras según el preámbulo de la reivindicación
1.
Es un objeto de la invención eliminar la
desventaja anterior completa o parcialmente. Según la invención, un
sistema de iluminación del tipo mencionado en el párrafo de apertura
está caracterizado para este fin por la parte caracterizadora de la
reivindicación 1.
Mediante la aplicación de una fuente de luz que
emite luz sobre un ángulo como mucho de 180º, la luz de la fuente
de luz se emite sólo en una dirección hacia delante. Para visualizar
la manera en la que la luz se emite mediante la fuente de luz, se
proyecta un plano imaginario perpendicular al eje óptico central del
sistema de iluminación. Este plano imaginario intersecta el eje
óptico central en la ubicación del punto de enfoque de un reflector
imaginario formado por los segmentos de reflector conformados
parabólicamente en una situación en la que los ejes ópticos de los
segmentos de reflector coincidirían con el eje óptico central. En la
situación descrita, la ventana de emisión de la fuente de luz se
ubica en el plano imaginario y la luz se emite sólo desde la
ventana de emisión en un lateral del plano imaginario. No se emite
ninguna luz mediante la fuente de luz en el reverso del plano
imaginario. Según la invención, la luz de la fuente de luz se emite
sólo en la dirección hacia delante y se refleja por los segmentos
de reflector conformados parabólicamente que están situados de tal
manera que el eje óptico de segmento intersecta sustancialmente un
borde de la fuente de luz. Ninguna luz se dirige en la dirección
hacia atrás y se refleja mediante las partes más centrales de los
segmentos de reflector conformados parabólicamente. Los inventores
han tenido la perspicacia de que mediante la aplicación de una
fuente de luz que emite luz sólo en la mitad de un hemisferio en
combinación con la situación de cada segmento de reflector de tal
manera que el eje óptico de segmento intersecta sustancialmente un
borde de la fuente de luz, se obtiene un corte brusco entre el área
iluminada y el área de deslumbramiento del haz de luz emitido por
el sistema de
iluminación.
iluminación.
En la descripción y reivindicaciones de esta
invención el término segmentos de reflector "conformados
parabólicamente" también incluye segmentos de reflector
facetados.
Una realización preferida del sistema de
iluminación según la invención se caracteriza porque la fuente de
luz se sitúa sustancialmente por debajo a un plano horizontal que
incluye el eje óptico central. La luz emitida por una fuente de luz
según esta realización de la invención puede después de la reflexión
sobre un segmento reflector ocasionar un haz de luz paralelo al eje
óptico central (éste es el caso para una parte de la fuente de luz
que coincide con el eje central) o un haz de luz que finalmente
intersecta el plano horizontal (la luz se dirige hacia abajo a una
superficie de la carretera) pero no puede ocasionar luz en el área
de deslumbramiento por encima del corte.
Otra realización preferida del sistema de
iluminación según la invención se caracteriza porque un borde de la
fuente de luz coincide sustancialmente con el eje óptico central. En
esta realización la fuente de luz se sitúa por debajo de un plano
horizontal que incluye al eje óptico central mientras que un borde
de la fuente de luz se tiende en el plano horizontal. La luz
emitida por una fuente de luz según esta realización de la
invención después de la reflexión en un segmento de reflector puede
ocasionar un haz de luz paralelo al eje óptico central o a un haz
de luz que finalmente intersecta el plano horizontal (la luz se
dirige hacia abajo) pero no ocasiona luz en el área de
deslumbramiento por encima del corte.
Una realización preferida del sistema de
iluminación según la invención se caracteriza porque los segmentos
de reflector opuestos se sitúan de tal manera que los ejes ópticos
de los segmentos de reflector coinciden entre sí.
Otra realización preferida de la realización del
sistema de iluminación según la invención se caracteriza porque el
número de segmentos de reflector es divisible entre cuatro.
Preferiblemente, el número de segmentos de reflector es cuatro,
ocho o doce.
Una realización preferida del sistema de
iluminación según la invención se caracteriza porque los segmentos
de reflector reflejan luz según la reflexión interna total. La
reflectividad de un reflector que funciona según el principio de
reflexión interna total (TIR) es más eficaz porque no se pierde nada
de luz durante la reflexión en comparación con un reflector en el
que la reflexión se provoca mediante la reflexión contra un metal
reflectante o una capa de tipo metal reflectante en un sustrato.
Preferiblemente, la fuente de luz es un diodo
emisor de luz (LED) o es una ventana de salida de una fibra óptica
o un haz de fibras ópticas. La luz de tales fuentes de luz se emite
generalmente sobre un ángulo de como mucho 180º, la distribución de
intensidad puede, a modo de ejemplo, ser lambertiana alrededor del
eje central de la superficie reflectante. Los LED y fibras ópticas
emiten luz sólo en la mitad de un hemisferio, mientras que la
distribución de luz de otras fuentes de luz con una bobina o un arco
es, en general, una forma de tipo toroide.
La invención se explicará ahora en más detalle
en referencia a un número de realizaciones y un dibujo, en el
que:
la figura 1 muestra una vista en perspectiva de
una parte de una carretera de tráfico dotada de una realización del
sistema de iluminación según la invención;
la figura 2A muestra una sección transversal en
el plano XZ de una fuente de luz situada en una superficie
reflectante conformada parabólicamente;
la figura 2B muestra una sección transversal en
el plano YZ de la fuente de luz situada en una superficie
reflectante conformada parabólicamente de la figura 2A;
la figura 3A muestra un vista frontal del
sistema de iluminación según la invención en la que la superficie
reflectante comprende dos segmentos de reflector conformados
parabólicamente;
la figura 3B muestra una vista frontal del
sistema de iluminación según la invención en la que la superficie
reflectante comprende dos segmentos de reflector conformados
parabólicamente adicionales;
la figura 3C muestra un vista frontal del
sistema de iluminación según la invención en la que la superficie
reflectante comprende cuatro segmentos de reflector conformados
parabólicamente, y
la figura 4 muestra una vista frontal de una
realización alternativa del sistema de iluminación según la
invención en la que la superficie reflectante comprende ocho
segmentos de reflector conformados parabólicamente.
Las figuras son puramente esquemáticas y no
están dibujadas a verdadera escala. Algunas dimensiones están
particularmente fuertemente exageradas por razones de claridad. A
los componentes equivalentes se les han proporcionado en las
figuras los mismos números de referencia en la medida de lo
posible.
La figura 1 muestra esquemáticamente una vista
en perspectiva de una parte de una carretera de tráfico dotada de
una realización del sistema de iluminación según la invención. En el
ejemplo de la figura 1, la carretera se divide en dos carriles 1,
1' cada uno con un arcén 3, 3' (césped) adyacente y que converge
hacia el horizonte 2. La dirección de desplazamiento de un vehículo
en uno de los carriles 1 se indica mediante una flecha grande. La
situación en la figura 1 se refiere a un sistema de carril derecho;
en un sistema de carril izquierdo, la situación es similar pero
reflejada a modo de espejo. El sistema de iluminación se proporciona
en postes 5, 5',… en los laterales de la carretera de tráfico, en
el ejemplo en los arcenes 3, 3' adyacentes a los carriles 1, 1' de
tráfico. Los postes 5, 5,… se muestran en uno de los carriles 3
solamente. En una realización alternativa del sistema de
iluminación los postes se proporcionan para iluminar el carril
opuesto. En una realización alternativa adicional el sistema de
iluminación se proporciona sobre una barrera de impacto.
Los postes 5, 5',… son de altura moderada
(normalmente de la misma altura que los faros delantero de un
vehículo). En funcionamiento, la luz se emite mediante el sistema
de iluminación en la dirección de conducción. En general, los
postes 5, 5',… dirigen la luz en la misma dirección que los faros
delanteros del vehículo (la dirección de la luz se indica como las
pequeñas flechas que emergen de cada uno de los postes 5, 5',…). Un
objetivo del sistema de iluminación según la invención es aumentar
la visibilidad de los objetos pequeños en la carretera. El sistema
de iluminación se configura de tal manera que la proyección de luz
en el carril opuesto se evita en buena parte, porque eso disminuirá
el contraste con el que los pequeños objetos son visibles en ese
carril. En principio, no se permite que la luz del sistema de
iluminación alcance el ojo del conductor en el carril opuesto. Esto
requiere un haz con un corte brusco cerca de la línea central de los
carriles 1, 1' de la carretera y para evitar la pérdida innecesaria
de luz o de contaminación de luz, también un corte brusco cerca del
horizonte 2.
La figura 2A muestra una sección transversal en
le plano XZ de una fuente de luz situada en una superficie 11
reflectante conformada parabólicamente. La figura 2B muestra una
sección transversal en el correspondiente plano YZ. El plano XY
forma el plano horizontal; la dirección Z es la dirección vertical;
la dirección X forma el eje 18 óptico central del sistema de
iluminación que coincide con la dirección en la que la luz se emite
mediante el sistema de iluminación. Con respecto al plano YZ, la
fuente 13 de luz se sitúa en el punto F focal (o de enfoque) de la
superficie 11 reflectante. En la situación de la figura 2A y 2B, un
borde superior de la fuente 13 de luz toca el plano XY horizontal
que incluye el eje 18 óptico central. Los rayos de luz que emergen
de la fuente de luz y reflejados por la superficie reflectante se
indican con flechas en la figura 2A. En la situación preferida, la
luz emitida por la fuente 13 de luz puede después de la reflexión en
la superficie 11 reflectante ocasionar un haz de luz paralelo al
eje 18 óptico central o un haz de luz que finalmente intersecta el
eje 18 óptico central y/o el plano XY horizontal. En tal situación,
la luz emitida por la fuente 13 de luz y reflejada por la
superficie 11 reflectante no puede contribuir al área de
deslumbramiento por encima del corte.
La superficie reflectante no forma una
superficie de reflector conformada parabólicamente continua sino que
está dividida en una multiplicidad de segmentos de reflector. La
figura 3A muestra muy esquemáticamente una vista frontal del
sistema de iluminación según la invención en el que la superficie
reflectante comprende dos segmentos 21N y 21 S de reflector
conformados parabólicamente. Para mayor claridad sólo se muestran
partes de los segmentos de reflector. El segmento de reflector con
número de referencia 21N se coloca enfrente del eje positivo Z y al
que se también hará referencia como el segmento 21N de reflector
"norte". El segmento de reflector con número de referencia 21S
se coloca enfrente del eje negativo Z y al que también se hará
referencia como el segmento 21S de reflector "sur". Los
segmentos 21N, 21S de reflector conformados parabólicamente norte y
sur se han situado de tal manera que el eje óptico de segmento
intersecta el borde superior de la fuente 13 de luz. Debido a que
dicho borde superior de la fuente 13 de luz se tiende en el eje Y,
el eje óptico de segmento para los segmentos de reflector norte y
sur coincide con el eje óptico central de la superficie reflectante.
Colocando los segmentos 21N, 21S de reflector norte y sur a lo
largo del borde superior de la fuente 13 de luz, se produce el
corte brusco deseado entre el área de iluminación y el área de
deslumbramiento del haz de luz.
La figura 3B muestra una vista frontal del
sistema de iluminación según la invención en la que la superficie
reflectante comprende dos segmentos 21E y 21W de reflector
conformados parabólicamente adicionales. Para mayor claridad sólo
se muestran partes de los segmentos de reflector. El segmento de
reflector con número de referencia 21E se coloca enfrente del eje
positivo Y y al que también se hará referencia como el segmento 21E
de reflector "este". El segmento de reflector con número de
referencia 21W se coloca enfrente del eje Y negativo y al que se
también se hará referencia como segmento 21W reflector "oeste".
Los segmentos 21E, 21W de reflector conformados parabólicamente
este y oeste se han situado de tal manera que el eje óptico de
segmento intersecta el borde inferior de la fuente 13 de luz.
Colocando los segmentos 21E, 21W de reflector este y oeste a lo
largo del borde inferior de la fuente 13 de luz, se produce el
corte brusco deseado entre el área iluminada y el área de
deslumbramiento del haz de luz.
La figura 3C muestra una vista frontal del
sistema de iluminación según la invención en el que la superficie
reflectante comprende cuatro segmentos 21N, 21E, 21S, y 21 W de
reflector conformados parabólicamente. Para mayor claridad sólo se
muestran partes de los segmentos de reflector. En la figura 3C las
situaciones de las figuras 3A y 3B se han superpuesto. Los
segmentos 21N, 21S de reflector conformados parabólicamente norte y
sur se han situado de tal manera que el eje óptico de segmento
intersecta el borde superior de la fuente 13 de luz. Los segmentos
21E, 21W de reflector conformados parabólicamente este y oeste se
han situado de tal manera que el eje óptico de segmento intersecta
el borde inferior de la fuente 13 de luz. Colocando los segmentos
21N, 21S de reflector norte y sur a lo largo del borde superior de
la fuente 13 de luz, y colocando los segmentos 21E, 21W de
reflector este y oeste a lo largo del borde inferior de la fuente 13
de luz, se produce el corte brusco deseado entre el área iluminada
y el área de deslumbramiento del haz de luz. Nótese con respecto a
la figura 3C, que hay parcialmente una superposición entre los
segmentos de reflector y que existen ahí orificios entre los
segmentos de reflector.
La figura 4 muestra una vista frontal de una
realización alternativa del sistema de iluminación según la
invención en el que la superficie reflectante comprende ocho
segmentos 31N, 31S, 31E, 31W, 31NE, 31SW, 31NW, 31SE de reflector
conformados parabólicamente. La fuente 13 de luz y el punto focal de
la superficie reflectante (véase la figura 2A) también se
proporcionan. Por razones de claridad sólo se muestran partes de los
segmentos de reflector. Como regla general, los segmentos de
reflector norte y sur están preferiblemente en el centro del borde
superior de la fuente 13 de luz, los segmentos de reflector este y
oeste están preferiblemente en el centro del borde inferior de la
fuente 13 de luz. Los segmentos de reflector restantes están
situados a lo largo de los bordes verticales de la fuente 13 de
luz, preferiblemente, a intervalos regulares. Con el esquema de
colocación tal como se ha descrito anteriormente, se obtiene un
corte brusco entre el área iluminada y el área de deslumbramiento.
Si se emplea un esquema de posicionamiento modificado, se obtiene un
corte con menos luz por encima del corte (en el área de
deslumbramiento) a expensas de una transición menos abrupta entre
la parte iluminada y la no iluminada.
Preferiblemente, los segmentos de reflector de
la luz reflectada según la reflexión interna total. La reflectividad
de un reflector que funciona según el principio de reflexión
interna total (TIR) es muy eficaz porque no se pierde nada de luz
durante la reflexión en comparación con un reflector en el que la
reflexión se provoca mediante la reflexión contra un metal
reflectante o una capa de tipo metal reflectante en un sustrato.
Una fuente de luz preferida de un sistema de
iluminación es un diodo emisor de luz (LED). Preferiblemente, el
LED emite en funcionamiento sustancialmente luz blanca. En una
realización alternativa, la fuente de luz en el sistema de
iluminación es una ventana de salida de una fibra óptica o un haz de
fibras ópticas. Preferiblemente, la fibra o fibras están impulsadas
mediante un denominado motor de
luz.
luz.
El alcance de la invención no se limita a las
realizaciones. La invención se realiza en cada nueva característica
y cada combinación de características. Cualquier señal de referencia
no limita el alcance de las reivindicaciones. La palabra
"comprendiendo" no excluye la presencia de otros elementos o
etapas distintos a los enumerados en una reivindicación. El uso de
la palabra "un" o "una" precediendo a un elemento no
excluye la presencia de una pluralidad de tales elementos.
Claims (12)
1. Sistema de iluminación de carreteras situado
en postes (5) o en una barrera de impacto en el lateral (3) de una
ruta (1) de tráfico que comprende una fuente (13) de luz,
- -
- el sistema de iluminación comprende adicionalmente una superficie (11) reflectante formada por una multiplicidad de segmentos (21N, 21E, 21 S, 21W) de reflector dispuestos alrededor de un eje (18) óptico central,
- caracterizado porque la superficie (11) reflectante está dirigida en la dirección de conducción en dicho lateral (3) de la ruta (1) de tráfico; y
- -
- cada uno de los segmentos (21N, 21E, 21 S, 21W) de reflector se conforma de manera parabólica y tiene un eje óptico de segmento paralelo al eje (18) óptico central, mientras que cada segmento (21N, 21E, 21S, 21W) reflector se sitúa de tal manera que el eje óptico de segmento intersecta sustancialmente con un borde de la fuente (13) de luz.
2. Sistema de iluminación de carreteras según la
reivindicación 1, caracterizado porque la fuente (13) de luz
se sitúa sustancialmente por debajo de un plano horizontal que
incluye el eje (18) óptico central.
3. Sistema de iluminación de carreteras según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque un borde de la
fuente (13) de luz coincide sustancialmente con el eje (18) óptico
central.
4. Sistema de iluminación de carreteras según
las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque los
segmentos (21N, 21E, 21 S, 21W) de reflector opuestos se sitúan de
tal manera que los ejes ópticos de los segmentos de reflector
coinciden entre sí.
5. Sistema de iluminación de carreteras según
las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque el número
de segmentos (21N, 21E, 21 S, 21W) de reflector es divisible entre
cuatro.
6. Sistema de iluminación de carreteras según la
reivindicación 5, caracterizado porque el número de segmentos
(21N, 21E, 21 S, 21W) de reflector es cuatro, ocho o doce.
7. Sistema de iluminación de carreteras según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 6,
caracterizado porque el número de segmentos (21N, 21E, 21S,
21W) de reflector reflejan luz según la reflexión interna total.
8. Sistema de iluminación de carreteras según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 7,
caracterizado porque la fuente de luz en funcionamiento
emite luz sobre un ángulo como mucho de 180 en una dirección
alejándose de la intersección del eje óptico central y la
superficie reflectante.
9. Sistema de iluminación de carreteras según la
reivindicación 8, caracterizado porque la fuente (13) de luz
es un diodo emisor de luz.
10. Sistema de iluminación de carreteras según
la reivindicación 9, caracterizado porque el diodo (13)
emisor de luz en funcionamiento emite sustancialmente luz
blanca.
11. Sistema de iluminación de carreteras según
la reivindicación 8, caracterizado porque la fuente (13) de
luz es una ventana de salida de una fibra óptica o un haz de fibras
ópticas.
12. Sistema de iluminación según la
reivindicación 11, caracterizado porque la fibra o fibras se
alimentan mediante un motor de luz.
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