ES2327069T3 - Dispositivo optico para crear una ventana de iluminacion. - Google Patents

Dispositivo optico para crear una ventana de iluminacion. Download PDF

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Elvira J. M. Paulussen
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Abstract

Dispositivo óptico para crear una ventana (50) de iluminación, comprendiendo el dispositivo óptico una pluralidad de fuentes (11, 12, 13, 14) de radiación y un elemento (10) óptico, estando dispuesto el elemento (10) óptico para crear un haz (20) de radiación sustancialmente colimado a partir de radiación generada por la pluralidad de fuentes (11, 12, 13, 14) de radiación, en el que la radiación generada por la respectiva pluralidad de fuentes (11, 12, 13, 14) de radiación es sustancialmente no mezclada, en el que el dispositivo óptico comprende además una primera placa (30) de lente que tiene una pluralidad de primeras sublentes (31) de la primera placa (30) de lente, en el que cada primera sublente (31) proyecta una parte del haz (20) de radiación en una ventana (50) de iluminación, de tal manera que las proyecciones de cada primera sublente (31) se solapan al menos parcialmente, caracterizado porque el dispositivo óptico comprende además una segunda placa (40) de lente que tiene una pluralidad de segundas sublentes (41), en el que la segunda sublente (41) de la segunda placa (40) de lente proyecta imágenes de una primera sublente (31) correspondiente de la primera placa (30) de lente en una ventana (50) de iluminación, de tal manera que las imágenes de cada primera sublente (31) de la primera placa (30) de lente proyectadas por la segunda sublente (41) de la segunda placa (40) de lente se solapan al menos parcialmente.

Description

Dispositivo óptico para crear una ventana de iluminación.
Campo de la invención
La invención se refiere a un dispositivo óptico para crear una ventana de iluminación según el preámbulo de la reivindicación 1.
Antecedentes de la invención
Los diodos emisores de luz (LED) se conocen bien en la técnica anterior. Un LED está formado por una pastilla semiconductora, con una capa de semiconductor de tipo P y una capa de semiconductor de tipo N situadas una encima de la otra. Queda definida una unión PN entre la capa de semiconductor de tipo P y la capa de semiconductor de tipo N. Cuando se aplica una tensión al LED, se ven atraídos los huecos en la capa de semiconductor de tipo P y los electrones en la capa de semiconductor de tipo N y se encuentran en la unión PN. Cuando se combinan los huecos y los electrones, se crean fotones, que dan como resultado un haz de radiación (luz).
El LED puede asentarse en una copa reflectora que actúa como un disipador de calor para transportar el calor generado por el LED y un reflector para reflejar el haz de radiación creado.
Los LED emiten normalmente una única longitud de onda de luz, dependiendo de la energía de la banda prohibida de los materiales que forman la unión PN. Hoy en día, puede generarse una variedad de colores basándose en el material usado para fabricar el LED. Por ejemplo, los LED fabricados con arseniuro de galio producen luz roja e infrarroja. Otros ejemplos son fosfuro de galio y aluminio (GaAlP) para luz verde, fosfuro de galio (GaP) para luz roja, amarilla y verde y seleniuro de zinc (ZnSe) para luz azul.
Los LED producen normalmente haces de radiación no colimados. Por lo tanto, se han hecho esfuerzos para colimar la luz generada por un LED. Especialmente en el campo de los LED de alta potencia, la mezcla de colores así como las ópticas de colimación y conformación de haces son temas de frecuente discusión. Incluso antes de inventarse los LED, se conocían diferentes maneras de transformar una fuente puntual (en este caso, el LED) en un haz de radiación colimado. Un artículo titulado Le télescope de Newton et le télescope aplanétique, de M. Henri Chrétien, publicado en febrero de 1922 en Revue Dóptique - Théorique et Instrumentale, describe la matemática de transformar una fuente puntual en un haz de radiación colimado usando dos superficies reflectoras.
Se usaron estas técnicas matemáticas para desarrollar elementos ópticos para colimar un haz de radiación generado por un LED. En este texto, ha de entenderse que "haz colimado" indica haces de radiación que son sustancialmente paralelos, es decir paralelos con una desviación de 10º o 20º.
El documento US 2004/0246606A1 describe un elemento óptico de este tipo que está situado sobre una fuente óptica, tal como un LED empaquetado en cúpula o una red de LED. El LED está situado dentro de una cavidad del elemento óptico. El elemento óptico está formado de tal manera que el haz de radiación generado por el LED entra en el elemento óptico a través de una superficie de entrada de la cavidad. El haz de radiación se refleja dos veces dentro del dispositivo óptico antes de salir del elemento óptico como un haz de radiación sustancialmente colimado. El elemento óptico según el documento US 2004/0246606A1 se explicará con más detalle a continuación con referencia a la figura 1.
El documento WO 2005/103562A2 trata el problema de generar luz blanca a partir de una pluralidad de LED de colores. Según este documento, se proporciona un colector óptico para combinar una pluralidad de salidas de LED en una única salida mezclada, sustancialmente homogénea. Otras técnicas de mezclado conocidas usan varillas mezcladoras, guías luminosas, reflectores o combinaciones de los mismos. Sin embargo, estas técnicas son relativamente grandes y voluminosas.
Objeto y sumario de la invención
Es un objeto de la invención mejorar adicionalmente la técnica anterior.
Para ello, el dispositivo óptico del tipo descrito en el párrafo inicial se caracteriza por la parte caracterizadora de la reivindicación 1.
Un dispositivo óptico de este tipo proporciona una herramienta sencilla y compacta para mezclar y/o conformar un haz de radiación sustancialmente colimado que, por ejemplo, no tiene un color homogéneo.
La forma de la ventana de iluminación puede controlarse eligiendo la forma de las primeras sublentes de la primera placa de lente.
Un aspecto de la invención reivindicada proporciona un producto que comprende una montura que aloja un dispositivo óptico tal como se definió anteriormente en el presente documento. Un producto de este tipo es relativamente compacto y puede usarse para iluminar un objeto que tiene una forma específica. La forma de la ventana de iluminación puede controlarse eligiendo la forma de las primeras sublentes.
En el documento WO00/036336 se da a conocer un dispositivo óptico que comprende una pluralidad de LED y un primer elemento óptico para crear un haz de radiación colimado, no mezclado a partir de la radiación generada por cada uno de los LED respectivos, y un segundo elemento óptico para proyectar el haz de radiación con al menos un solapamiento parcial, mutuo de la radiación de los LED respectivos.
Breve descripción de los dibujos
La presente invención se describirá ahora con más detalle con referencia a algunas realizaciones y los dibujos, que sólo pretenden ilustrar la invención y no limitar su alcance que sólo está limitado por las reivindicaciones adjuntas.
La figura 1 representa esquemáticamente un elemento óptico según la técnica anterior;
la figura 2 representa esquemáticamente un elemento óptico alternativo según la técnica anterior;
las figuras 3a y 3b representan esquemáticamente una realización de un elemento óptico;
la figura 4 es una vista en sección transversal esquemática de un haz de radiación según una realización;
la figura 5 representa esquemáticamente una realización de una configuración;
las figuras 6a, 6b y 6c representan esquemáticamente diferentes realizaciones de placas de lente;
las figuras 7a, 7b y 7c representan esquemáticamente diferentes realizaciones de ventanas de iluminación;
la figura 8 representa esquemáticamente un dispositivo óptico que no es parte de la invención;
las figuras 9a, 9b y 10a, 10b representan esquemáticamente diferentes realizaciones de diferentes configuraciones.
Descripción de realizaciones
El documento US 2004/0246606 A1 describe varios elementos ópticos dispuestos para transformar un haz de radiación no colimado generado, por ejemplo, por un LED en un haz de radiación sustancialmente colimado.
Un ejemplo de un elemento 4 óptico de este tipo se muestra esquemáticamente en la figura 1. La figura 1 es una vista lateral en sección transversal de un elemento 4 óptico de este tipo, que es rotacionalmente simétrico. El elemento 4 óptico está formado por una superficie 1 de entrada y una superficie 7 de salida. De hecho, el LED 3 está situado en una cavidad 2 formada en la superficie 1 de entrada. El LED 3 comprende una capa P y una capa N, indicado por el número de referencia 5, tal como se describió anteriormente, y está situado en una cubierta 6 con forma de cúpula. La figura 1 muestra también cables 8 eléctricos que se conectan al LED 3 para el suministro de energía eléctrica al mismo.
La radiación generada por el LED 3 entra en el elemento 4 óptico a través de la superficie 1 de entrada. Posteriormente, el haz de radiación se refleja por la superficie 7 de salida por medio de RIT (reflexión interna total) y la superficie 1 de entrada antes de salir del elemento 4 óptico a través de la superficie 7 de salida. La superficie 7 de salida puede ser parcialmente un espejo, por ejemplo, en el centro cerca del LED 3. La superficie 1 de entrada es un espejo. La forma de la superficie 1 de entrada y la superficie 7 de salida se elige para que sea tal que el haz de radiación salga del elemento 4 óptico en una forma sustancialmente colimada.
La figura 2 representa esquemáticamente una realización alternativa, que muestra un elemento 4' óptico alternativo según la técnica anterior. El LED 3 está situado completamente dentro de este elemento 4' óptico alternativo. De nuevo, la radiación generada por el LED 3 se refleja dos veces dentro del elemento 7' óptico, primero por la superficie 7' de salida, y posteriormente por una superficie 8 trasera, antes de que la radiación salga del elemento 4' óptico a través de la superficie 7' de salida. El elemento 4' óptico también es rotacionalmente simétrico.
Se describirán a continuación diferentes realizaciones de la invención. Resultará evidente para un experto que los elementos 4, 4' ópticos descritos con referencia a las figuras 1 y 2 pueden usarse en combinación con la invención. También puede usarse cualquier otro elemento óptico que produzca un haz de radiación sustancialmente colimado.
Se describirán a continuación en el presente documento diferentes realizaciones que usan el elemento 4 óptico o alternativas para combinar una pluralidad de LED en un haz de radiación sustancialmente homogéneo, sustancialmente mezclado. Incluso si se ajusta la forma de la superficie de salida de los elementos 4, 4' ópticos según la técnica anterior, tal como se describe con referencia a las figuras 1 y 2, no son posibles ni el mezclado ni la conformación del haz.
En una realización, se proporciona un elemento 10 óptico, tal como los elementos 4, 4' ópticos descritos anteriormente con referencia a las figuras 1 y 2, que tienen una pluralidad de LED 11, 12, 13, 14 situados, en los que cada LED 11, 12, 13, 14 puede consistir en un único LED o un grupo de LED, por ejemplo el LED 11 es un grupo de 10 LED (11', 11'', 11''',...). La figura 3a es una vista lateral en sección transversal esquemática de un elemento 10 óptico de este tipo, mientras que la figura 3b es una vista frontal esquemática del elemento 10 óptico. La vista lateral en sección transversal en la figura 3a se toma en la línea discontinua I-I mostrada en la figura 3b.
Una pluralidad de LED 11, 12, 13, 14 está situada dentro del elemento 10 óptico. En el ejemplo mostrado en las figuras 3a y 3b, cuatro LED están situados dentro del elemento 10 óptico, pero, naturalmente, puede situarse cualquier otro número de LED en el elemento 10 óptico. También pueden usarse otros tipos de fuentes de radiación.
En el ejemplo mostrado en las figuras 3a y 3b, los LED 11, 12, 13, 14 están situados en el elemento 10 óptico sobre un soporte 15. Este soporte 15 puede fabricarse de un material conductor, pero también de cualquier otro tipo de material adecuado. Por ejemplo, el soporte 15 puede fabricarse de un material que sea especialmente apto para disipar el calor producido por los LED 11, 12, 13, 14.
Los LED 11, 12, 13, 14 pueden emitir radiación de diferentes colores. En la realización mostrada en las figuras 3a y 3b, el primer LED 11 puede emitir radiación roja, el segundo LED 12 puede emitir radiación verde, el tercer LED 13 puede emitir radiación ámbar y el cuarto LED 14 puede emitir radiación azul. En una realización alternativa, pueden usarse tres LED, emitiendo el primer LED 11 radiación roja, emitiendo el segundo LED 12 radiación verde y emitiendo el tercer LED radiación azul. Naturalmente, puede usarse cualquier número adecuado de LED que tengan cualquier combinación de colores, tal como resultará evidente para un experto. Los LED 11, 12, 13, 14 pueden tener un solo e igual color.
Tal como puede observarse en la figura 3a, el elemento 10 óptico produce un haz de radiación sustancialmente colimado. Tal como se afirmó ya anteriormente, el término "colimado" se usa en el presente documento para indicar un haz de radiación que es sustancialmente paralelo. Por motivos de simplicidad, el haz 20 de radiación se representa en la figura como un haz de radiación colimado "perfecto".
Se entenderá que el haz 20 de radiación no tiene un color homogéneo, sino que será predominantemente rojo en la parte superior y predominantemente ámbar en el lado inferior a lo largo de la línea I-I, según la orientación mostrada en las figuras 3a y 3b. De hecho, el haz 20 de radiación tiene cuatro colores, tal como se muestra en la figura 4, que es una vista en sección transversal del haz 20 de radiación según lo emite el elemento 10 óptico.
Sin embargo, resultará evidente para un experto que el haz 20 de radiación según lo emite el elemento 10 óptico ya está mezclado en cierta medida si la fuente de radiación, es decir la composición de los cuatro LED 11, 12, 13, 14, es relativamente pequeña con respecto al elemento 10 óptico.
En una realización, se proporciona un dispositivo para el mezclado de la radiación emitida por los diferentes LED 11, 12, 13, 14. Con el fin de conseguir esto, se proporcionan una primera placa 30 de lente y una segunda placa 40 de lente según una realización, tal como se representa esquemáticamente en la figura 5. La primera placa 30 de lente comprende una pluralidad de sublentes 31 y la segunda placa 40 de lente comprende una pluralidad de sublentes 41. Las sublentes 31, 41 de las placas 30, 40 de lente también se denominan lentillas.
La figura 6a es una vista frontal esquemática de una primera placa 30 de lente y/o una segunda placa 40 de lente, que pueden ser similares. Puede observarse que las placas 30, 40 de lente primera y segunda pueden tener una forma cuadrada (o una forma rectangular) y comprenden sublentes 31, 41 de forma cuadrada de 5x5. Se entenderá que son posibles muchas formas y números alternativos de sublentes 31, 41 para la primera placa 30 de lente y la segunda placa 40 de lente, así como para las sublentes 31, 41.
La figura 6b es una vista frontal esquemática de una primera placa 30' de lente alternativa y una segunda placa 40' de lente. Puede observarse que las placas 30', 40' de lente primera y segunda pueden ser de forma sustancialmente cuadrada en esta realización y comprenden sublentes 31', 41' circulares de 5x5.
La figura 6c es una vista frontal esquemática de otra primera placa 30'' de lente alternativa y una segunda placa 40'' de lente. Puede observarse que las placas 30'', 40'' de lente primera y segunda son sustancialmente circulares en este caso y comprenden una pluralidad de sublentes 31'', 41'' hexagonales (alveolares).
Se entenderá que son concebibles muchas placas 30, 40 de lente alternativas. Pueden usarse también diferentes números de sublentes 31, 41. De hecho, la placa 30 de lente, la placa 40 de lente, las primeras sublentes 31 de la primera placa 30 de lente y las segundas sublentes 41 de la segunda placa 40 de lente pueden ser similares, pero también pueden ser diferentes entre sí y tener, por ejemplo, un tamaño y/o una forma diferentes.
Basándose en la figura 5, puede observarse que una placa 30 de lente está situada detrás del elemento 10 óptico, que comprende varias sublentes 31. Cada sublente 31 tiene sustancialmente la misma distancia focal f1. La segunda placa 40 de lente está situada sustancialmente a una distancia f1 de la primera placa 30 de lente.
Puede observarse en la figura 5 que la segunda placa 40 de lente proyecta imágenes de las lentillas 31 de la primera placa 30 de lente sobre una ventana 50 de iluminación. Este aspecto está indicado por las líneas discontinuas en la figura 5. Obsérvese que la ventana 50 de iluminación está relativamente alejada de la segunda placa 40 de lente y, para fines prácticos, puede considerarse por tanto que es el campo lejano. La primera placa de lente puede estar en el plano focal de la segunda placa de lente, pero también puede estar cerca del plano focal de la segunda placa 50 de lente.
El dispositivo óptico puede comprender una segunda placa 40 de lente que tiene una pluralidad de segundas sublentes 41, en el que las segundas sublentes 41 de la segunda placa 40 de lente proyectan imágenes de una primera sublente 31 correspondiente de la primera placa 30 de lente en la ventana 50 de iluminación, de tal manera que las imágenes de cada primera sublente 31 de la primera placa 30 de lente proyectadas por la segunda sublente 41 de la segunda placa 40 de lente se solapan al menos parcialmente.
Esta ventana 50 de iluminación puede estar en el campo lejano y puede coincidir con un objeto que ha de iluminarse. En la práctica, tal objeto puede tener una superficie que ha de iluminarse mediante los LED 11, 12, 13, 14, tal como, por ejemplo, un cuadro, una mesa, una ventana, un edificio, etc. Las técnicas descritas en el presente documento también pueden usarse en aplicaciones de visualización de proyecciones. Ha de observarse que la ventana 50 de iluminación está relativamente alejada de la segunda placa 40 de lente, lo que sólo se representa esquemáticamente en las figuras.
La expresión "campo lejano" se usa en el presente documento para indicar que la ventana de iluminación está relativamente alejada de la segunda placa 40 de lente. En la práctica, la placa 40 de lente puede tener un diámetro de sólo unos cuantos centímetros, en cuyo caso la expresión campo lejano podría referirse a una distancia de aproximadamente 2 m.
Se representan dos subpartes del haz 20 de radiación en la figura 5: una subparte roja y una subparte ámbar. La subparte roja se proyecta en el campo lejano a través de una sublente 31 de la primera placa 30 de lente y una sublente 41 correspondiente de la segunda placa 40 de lente. La subparte ámbar se proyecta en el campo lejano a través de otra sublente 31 de la primera placa 30 de lente y otra sublente 41 correspondiente de la segunda placa 40 de lente.
La figura 5 muestra que la subparte roja y la subparte ámbar están mezcladas en gran medida en la ventana 50 de iluminación. De hecho, la radiación emitida por todos los LED 11, 12, 13, 14 está sustancialmente mezclada en la ventana 50 de iluminación. Si los LED 11, 12, 13, 14 emiten diferentes colores, estos colores se mezclan en la ventana de iluminación, creando, por ejemplo, luz blanca.
La figura 7a representa esquemáticamente la ventana 50 de iluminación del haz 20 de radiación tal como se proyecta por la primera placa 30 de lente y la segunda placa 40 de lente en el campo lejano. La proyección comprende 25 subproyecciones de forma cuadrada. Cada subproyección se genera por un par correspondiente de una sublente 31 de la primera placa 30 de lente y una sublente 41 de la segunda placa 40 de lente. Las subproyecciones están desplazadas unas con respecto a otras. Sin embargo, este desplazamiento puede ser relativamente pequeño en comparación con el tamaño de la ventana 50 de iluminación y por lo tanto insignificante en el uso práctico. El desplazamiento es igual a la distancia de las respectivas sublentes 31. La forma de cada subproyección está determinada por la forma de la primera sublente 31 de la primera placa 30 de lente. Cada sublente 41 de la segunda placa 40 de lente proyecta imágenes del contorno de cada sublente 31 de la primera placa 30 de lente en el campo lejano. Como resultado, los haces de radiación tal como se generan por los diferentes LED 11, 12, 13, 14 están sustancialmente mezclados en la ventana de iluminación.
Se entenderá que el número de sublentes 41 de la segunda placa 40 de lente puede ser igual al número de sublentes 31 de la primera placa 30 de lente, ya que cada sublente 41 de la segunda placa 40 de lente proyecta imágenes del contorno de una sublente 31 correspondiente de la primera placa 30 de lente. Con el fin de hacer esto, la distancia focal f2 de las sublentes 41 de la segunda placa 40 de lente puede ser sustancialmente igual a la distancia focal f1 de las sublentes 31 de la primera placa 30 de lente. Las primeras sublentes 31 de la primera placa 30 de lente también pueden estar situadas a una distancia de las correspondientes sublentes 41 de la segunda placa de lente, distancia que es igual a la distancia focal de las segundas sublentes 41 de la segunda placa 40 de lente.
También se entenderá que la ventana de iluminación está en el campo lejano, aunque las figuras la muestran relativamente cerca de la segunda placa 40 de lente.
Se entenderá adicionalmente que las distancias focales de las sublentes 31, 41 y la distancia mutua entre la primera placa 30 de lente y la segunda placa 40 de lente no tienen que ser por necesidad exactamente iguales entre sí. Se permiten variaciones, por ejemplo, variaciones que son iguales al espesor de las placas 30, 40 de lente. Las distancias focales de las sublentes 31, 41 y la distancia entre la primera placa 30 de lente y la segunda placa 40 de lente pueden ajustarse basándose en las características del haz 20 de radiación o basándose en el tamaño deseado de la ventana 50 de iluminación a una cierta distancia.
Basándose en lo anterior, se entenderá que la forma de cada subproyección, y por tanto la ventana 50 de iluminación, está determinada por la forma de la sublente 31 de la primera placa 30 de lente. Si se elige una placa 30' de lente tal como se muestra en la figura 6b, cada subproyección será por tanto sustancialmente circular, tal como se muestra esquemáticamente en la figura 7b. La ventana de iluminación total también podrá ser aproximadamente circular. Si se usa una placa 30'' de lente tal como se muestra en la figura 6c, cada subproyección es sustancialmente hexagonal, tal como se muestra esquemáticamente en la figura 7c. La ventana de iluminación total también podrá ser aproximadamente hexagonal. Sin embargo, se entenderá que, en la práctica, las partes mezcladas tal como se muestra en las figuras 7a, 7b y 7c son relativamente grandes en comparación con el borde que no está completamente mezclado y que puede ser insignificantemente pequeño en la práctica.
Por tanto, la forma de las subproyecciones en el campo 50 lejano puede estar determinada por la forma de las sublentes 31 de la primera placa 30 de lente. Como resultado, se presenta en el presente documento un dispositivo de conformación de haces ventajoso y sencillo. La forma de las sublentes 31 de la primera placa 30 de lente puede elegirse para que dependa de la forma del objeto que ha de iluminarse. Si ha de iluminarse un objeto que tiene, por ejemplo, una forma rectangular, puede proporcionársele a las sublentes 31 de la primera placa 30 de lente una forma rectangular correspondiente. Si ha de iluminarse una mesa circular, pueden elegirse sublentes 31' circulares de la primera placa 30' de lente, tal como se muestra en las figuras 6b y 7b.
El dispositivo presentado en el presente documento también proporciona una manera ventajosa de mezclar un haz sustancialmente colimado.
El tamaño de cada subproyección en el campo 50 lejano puede cambiarse mediante el cambio de la distancia entre la primera placa 30 de lente y la segunda placa 40 de lente. Se entenderá que también pueden cambiarse por consiguiente la distancia focal f1 y la distancia focal f2.
En un dispositivo óptico que no entra dentro del alcance de la invención, se omite la segunda placa 40 de lente, tal como se muestra en la figura 8. Tal como resultará evidente para un experto, la segunda placa 40 de lente ya no tiene una función de proyección de imágenes (líneas discontinuas en la figura 5). El mezclado de la radiación procedente de diferentes fuentes de radiación (los LED 11, 12, 13, 14) y la conformación de haces según la configuración de la figura 5 tiene, por lo tanto, una mayor calidad en comparación con el mezclado de la configuración mostrada en la figura
8.
En otra realización, la primera placa 30 de lente puede tener un tamaño que es diferente del de la segunda placa 40 de lente, tal como se muestra esquemáticamente en la figura 9a. En la figura 9a, la segunda placa 40 de lente es relativamente pequeña en comparación con la primera placa 30 de lente. El elemento 10 óptico, la primera placa 30 de lente y la segunda placa 40 de lente se alojan en una montura 60, proporcionando un producto pequeño y compacto. Puesto que la segunda placa 40 de lente es relativamente pequeña, el producto puede montarse fácilmente en una pared 61 (o un techo), requiriendo sólo una abertura relativamente pequeña en la pared 61.
Las sublentes 31 de la primera placa 30 de lente están situadas en una configuración semicircular o similar. Cada sublente 31 de la primera placa 30 de lente puede tener una orientación diferente. Por consiguiente, las sublentes 41 de la segunda placa 40 de lente están situadas en una configuración semicircular, pero en sentido opuesto, tal como puede observarse en la figura 9a. Cada sublente 41 de la segunda placa 40 de lente puede tener una orientación diferente. En consecuencia, la primera placa 30 de lente puede tener una forma convexa (redondeada) según se observa en la dirección de propagación del haz 20 de radiación, mientras que la segunda placa 40 de lente puede tener una forma cóncava (hueca) según se observa en la dirección de propagación del haz 20 de radiación.
Resultará evidente para un experto que una primera sublente 31 de la primera placa 30 de lente y una segunda sublente 41 de la segunda placa 40 de lente pueden tener una inclinación similar con respecto a su orientación mostrada en la figura 5, pero en sentidos opuestos. La orientación de cada segunda sublente 41 de la segunda placa 40 de lente puede elegirse para que dependa de la orientación de la primera sublente 31 de la primera placa 30 de lente, o viceversa.
Según otra realización, todas las sublentes 31 de la primera placa 30 de lente están situadas en una línea recta con orientaciones inclinadas, y las sublentes 41 de la segunda placa 40 de lente también están situadas en una línea recta con orientaciones inclinadas. Cada primera sublente 31 de la primera placa 30 de lente puede tener una inclinación opuesta con respecto a la inclinación de la segunda sublente 41 de la segunda placa 40 de lente. Esto se muestra en la figura 9b.
Las distancias focales de las sublentes 31, 41 primeras y segundas de las placas 30, 40 de lente primera y segunda pueden variar en las realizaciones mostradas en las figuras 9a y 9b, a medida que varíen las distancias entre las correspondientes sublentes 31, 41 desde las placas 30, 40 de lente primera y segunda.
En otra realización, un elemento óptico esférico o asférico, tal como una lente 70 (asférica) está situado detrás de la segunda placa 40 de lente, tal como se muestra en la figura 10a. Según una variante, la lente 70 (asférica) está integrada en la segunda placa 40 de lente, tal como se muestra en la figura 10b.
En otra realización, el dispositivo óptico comprende un elemento óptico esférico o uno asférico, tal como una lente 70 situada detrás de la segunda placa 40 de lente según se observa en la dirección de propagación de la radiación emitida, en uso, por las fuentes 11, 12, 13, 14 de radiación, por ejemplo, integrada en la segunda placa 40 de lente.
El uso de una lente 70 (asférica) de este tipo potencia el rendimiento del haz.
Basándose en lo anterior, una pluralidad de LED está situada en un elemento 10 óptico. El haz 20 de radiación generado por el elemento 10 óptico es sustancialmente colimado, pero la radiación procedente de los diferentes LED 11, 12, 13, 14 todavía no está mezclada en el campo lejano. Se proporcionan una placa 30 de lente y posiblemente una segunda placa 40 de lente para mezclar la radiación de los diferentes LED 11, 12, 13, 14. Esta radiación mezclada puede usarse para iluminar un objeto, tal como una pared.
Las sublentes 31 de la primera placa 30 de lente pueden tener diferentes formas para conformar la ventana 50 de iluminación creada por el dispositivo óptico. Naturalmente, también puede situarse un diafragma tras cada sublente 31 de la primera placa 30 para conformar el haz de radiación.
Todos los LED 11, 12, 13, 14 pueden tener un color diferente. El color del haz de iluminación mezclado puede cambiarse controlando la corriente de cada LED 11, 12, 13, 14. Sin embargo, los LED 11, 12, 13, 14 también pueden tener un solo e igual color.
Todos los LED 11, 12, 13, 14, el elemento 10 óptico, la primera placa 30 de lente y la segunda placa 40 de lente pueden estar integrados en una sola montura 60 o cubierta. Un producto de este tipo es relativamente pequeño y compacto. El producto puede ser grande, por ejemplo, de aproximadamente 15 cm, pero puede ser también más pequeño, de 10 cm, produciendo una ventana de iluminación de aproximadamente 25 x 25 cm a una distancia de aproximadamente 2 m de la segunda placa 40 de lente.
Las realizaciones descritas anteriormente proporcionan un dispositivo óptico sencillo y compacto para mezclar diferentes haces de radiación sustancialmente colimados, paralelos. Al mismo tiempo, se proporciona una herramienta de conformación de haces sencilla y compacta. El dispositivo óptico mostrado anteriormente puede ser relativamente pequeño, con una longitud (desde el elemento 10 óptico hasta la segunda placa 40 de lente) que puede ser bastante inferior a 10 cm, mientras que proporciona una ventana de iluminación relativamente grande a una distancia relativamente corta, en combinación con un buen mezclado de colores y conformación de haces.
Además, los LED 11, 12, 13, 14 (de alta potencia) pueden enfriarse fácilmente en la parte posterior del elemento 10 óptico, a través del soporte 15.
Se ha descrito un dispositivo óptico que crea una ventana de iluminación mezclando una pluralidad de LED 11, 12, 13, 14. Sin embargo, resultará evidente que también pueden usarse otras fuentes de radiación (fuentes luminosas), tales como bombillas (luminosas), lámparas de descarga (corona), etc. en lugar de los LED 11, 12, 13, 14.
También resultará evidente que pueden usarse otras configuraciones en lugar de una pluralidad de fuentes de radiación situadas dentro de un elemento 10 óptico. De hecho, pueden usarse la primera placa 30 de lente y la segunda placa 40 de lente para crear una ventana de iluminación a partir de cualquier haz 20 de radiación, sustancialmente colimado, posiblemente no mezclado.
Se han descrito realizaciones preferidas del método y los dispositivos según la invención con el fin de enseñar la invención. Resultará evidente para los expertos en la técnica que pueden concebirse otras realizaciones alternativas y equivalentes de la invención y realizarse en la práctica sin apartarse del alcance de la invención según se reivindica.

Claims (9)

1. Dispositivo óptico para crear una ventana (50) de iluminación, comprendiendo el dispositivo óptico una pluralidad de fuentes (11, 12, 13, 14) de radiación y un elemento (10) óptico, estando dispuesto el elemento (10) óptico para crear un haz (20) de radiación sustancialmente colimado a partir de radiación generada por la pluralidad de fuentes (11, 12, 13, 14) de radiación, en el que la radiación generada por la respectiva pluralidad de fuentes (11, 12, 13, 14) de radiación es sustancialmente no mezclada,
en el que el dispositivo óptico comprende además una primera placa (30) de lente que tiene una pluralidad de primeras sublentes (31) de la primera placa (30) de lente, en el que cada primera sublente (31) proyecta una parte del haz (20) de radiación en una ventana (50) de iluminación, de tal manera que las proyecciones de cada primera sublente (31) se solapan al menos parcialmente,
caracterizado porque el dispositivo óptico comprende además una segunda placa (40) de lente que tiene una pluralidad de segundas sublentes (41), en el que la segunda sublente (41) de la segunda placa (40) de lente proyecta imágenes de una primera sublente (31) correspondiente de la primera placa (30) de lente en una ventana (50) de iluminación, de tal manera que las imágenes de cada primera sublente (31) de la primera placa (30) de lente proyectadas por la segunda sublente (41) de la segunda placa (40) de lente se solapan al menos parcialmente.
2. Dispositivo óptico según la reivindicación 1, en el que la pluralidad de fuentes (11, 12, 13, 14) de radiación está formada por diodos emisores de luz (LED).
3. Dispositivo óptico según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la pluralidad de fuentes (11, 12, 13, 14) de radiación emite, cada una, una longitud de onda de radiación diferente.
4. Dispositivo óptico según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la pluralidad de primeras sublentes (31) de la primera placa (30) de lente tiene una de las siguientes formas: forma cuadrada, rectangular, circular, hexagonal, que genera una ventana de iluminación que tiene una forma correspondiente.
5. Dispositivo óptico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 y 4, en el que cada primera sublente (31) de la primera placa (30) de lente tiene una distancia focal (f1), y las segundas sublentes (41) de la segunda placa (40) de lente están situadas en la distancia focal (f1) de cada primera sublente (31) correspondiente de la primera placa (30) de lente.
6. Dispositivo óptico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la primera sublente (31) de la primera placa (30) de lente y la segunda sublente (41) correspondiente de la segunda placa (40) de lente difieren en tamaño.
7. Dispositivo óptico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que las diferentes primeras sublentes (31) de la primera placa (30) de lente de la pluralidad de primeras sublentes (31) de la primera placa (30) de lente tienen diferentes orientaciones, y en el que las diferentes segundas sublentes (41) de la segunda placa (40) de lente de la pluralidad de segundas sublentes (41) de la segunda placa (40) de lente tienen diferentes orientaciones, eligiéndose la orientación de las primeras sublentes (31) de la primera placa (30) de lente para que dependa de la orientación de las segundas sublentes (41) de la segunda placa (40) de lente, o viceversa.
8. Dispositivo óptico según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un elemento óptico esférico o uno asférico, tal como una lente (70) situada detrás de la segunda placa (40) de lente tal como se observa en la dirección de propagación de la radiación emitida, en uso, por las fuentes (11, 12, 13, 14) de radiación, por ejemplo, integradas en la segunda placa (40) de lente.
9. Producto que comprende una montura (60) que aloja un dispositivo óptico según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
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Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITRE20060052A1 (it) 2006-04-28 2007-10-29 Incerti Simonini Snc DISPOSITIVO OTTICO SECONDARIO PER LAMPADE A LEDs
WO2008152576A1 (en) * 2007-06-14 2008-12-18 Koninklijke Philips Electronics N.V. Lighting device
US20090181786A1 (en) * 2007-10-15 2009-07-16 Mckiernan Thomas F Bubble putter
US8089583B2 (en) * 2008-06-18 2012-01-03 Jabil Circuit, Inc. Light guide blade with color balancing structures and blue absorption compensation for large screen LED backlight unit
US7878141B2 (en) 2009-01-21 2011-02-01 Backcountry Access, Inc. Airbag system for use in an avalanche
JP5540018B2 (ja) * 2009-02-03 2014-07-02 フレーン・コーポレーシヨン 光混合光学装置および光混合系
TW201040447A (en) * 2009-03-13 2010-11-16 Koninkl Philips Electronics Nv Pattern-projecting light-output system
JP2011023204A (ja) * 2009-07-15 2011-02-03 Sharp Corp 発光装置、光束制御部材および当該発光装置を備える照明装置
DE202009011500U1 (de) 2009-08-20 2010-12-30 Arnold & Richter Cine Technik Gmbh & Co. Betriebs Kg Optisches System für eine LED-Leuchte
US8568011B2 (en) 2009-08-20 2013-10-29 Solatube International, Inc. Daylighting devices with auxiliary lighting system and light turning features
US8601757B2 (en) * 2010-05-27 2013-12-10 Solatube International, Inc. Thermally insulating fenestration devices and methods
CN104081115B (zh) 2011-11-30 2016-11-09 索乐图国际公司 日光收集***和方法
TW201326890A (zh) * 2011-12-22 2013-07-01 Dongguan Ledlink Optics Inc 均光透鏡
US20130286653A1 (en) * 2012-04-30 2013-10-31 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Multi-beam light engine
CN103574479B (zh) * 2012-07-24 2015-04-15 旭正隆股份有限公司 Led投光灯
US9921397B2 (en) 2012-12-11 2018-03-20 Solatube International, Inc. Daylight collectors with thermal control
US8982467B2 (en) 2012-12-11 2015-03-17 Solatube International, Inc. High aspect ratio daylight collectors
CN104075250A (zh) * 2013-03-29 2014-10-01 海洋王(东莞)照明科技有限公司 配光结构及其led灯具
CN107076881B (zh) * 2014-09-29 2019-09-24 飞利浦照明控股有限公司 光学装置、光学***和成形光束的方法
US9816675B2 (en) 2015-03-18 2017-11-14 Solatube International, Inc. Daylight collectors with diffuse and direct light collection
CA2980037C (en) 2015-03-18 2018-08-28 Solatube International, Inc. Daylight collectors with diffuse and direct light collection
DE102015208171A1 (de) * 2015-05-04 2016-11-10 Osram Gmbh Bestrahlungsvorrichtung mit Strahlungseinheit
ES2758712T3 (es) * 2015-11-09 2020-05-06 Signify Holding Bv Método para producir un componente óptico mediante impresión 3D, un componente óptico y un dispositivo de iluminación
CN109669225B (zh) * 2019-01-04 2020-08-11 多普光电科技有限公司 矩阵光学***、聚光***和复眼透镜
USD1011603S1 (en) 2022-03-04 2024-01-16 Abl Ip Holding Llc Optic

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5174649B1 (en) * 1991-07-17 1998-04-14 Precision Solar Controls Inc Led lamp including refractive lens element
US5404869A (en) 1992-04-16 1995-04-11 Tir Technologies, Inc. Faceted totally internally reflecting lens with individually curved faces on facets
US5896162A (en) * 1994-10-05 1999-04-20 Rohm Co., Ltd. Led printing head
EP0905439A3 (de) * 1997-09-24 1999-12-01 SWARCO FUTURIT Verkehrssignalsysteme Ges.m.b.H. Signalgeber mit mehreren Lichtquellen
JP3360802B2 (ja) * 1997-12-08 2003-01-07 富士写真フイルム株式会社 レーザー装置
EP1056971A1 (en) 1998-12-17 2000-12-06 Koninklijke Philips Electronics N.V. Light engine
JP3132505B2 (ja) * 1999-01-14 2001-02-05 セイコーエプソン株式会社 投写型表示装置
US6552760B1 (en) * 1999-02-18 2003-04-22 Fujitsu Limited Luminaire with improved light utilization efficiency
JP2001052518A (ja) 1999-08-16 2001-02-23 Minebea Co Ltd 面状照明装置
US6407870B1 (en) * 1999-10-28 2002-06-18 Ihar Hurevich Optical beam shaper and method for spatial redistribution of inhomogeneous beam
DE10038213A1 (de) * 2000-08-04 2002-03-07 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungsquelle und Verfahren zur Herstellung einer Linsensform
EP1478884B1 (en) 2002-02-06 2011-06-22 odelo GmbH Center high mounted stop lamp including leds and tir lens
JP2004004401A (ja) * 2002-06-03 2004-01-08 Mitsubishi Electric Corp 光源装置、照明装置及び投写型表示装置
US6896381B2 (en) * 2002-10-11 2005-05-24 Light Prescriptions Innovators, Llc Compact folded-optics illumination lens
EP1563356B1 (en) * 2002-11-05 2018-05-16 Lightfleet Corporation Optical fan-out and broadcast interconnect
JP4014509B2 (ja) * 2003-01-22 2007-11-28 三洋電機株式会社 照明装置及び投写型映像表示装置
GB2398926A (en) 2003-02-28 2004-09-01 Richard Knight Light emitting device
US7286296B2 (en) 2004-04-23 2007-10-23 Light Prescriptions Innovators, Llc Optical manifold for light-emitting diodes
JP2005190954A (ja) * 2003-12-26 2005-07-14 Harison Toshiba Lighting Corp 照明装置
JP4093211B2 (ja) * 2004-07-14 2008-06-04 セイコーエプソン株式会社 光源装置、およびプロジェクタ
US7537347B2 (en) * 2005-11-29 2009-05-26 Texas Instruments Incorporated Method of combining dispersed light sources for projection display

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Publication number Publication date
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