ES2573552B1 - Dispositivo óptico para proyector de iluminación y/o de señalización para aeronave y proyector que comprende tal dispositivo óptico. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo óptico para proyector de iluminación y/o de señalización para aeronave y proyector que comprende tal dispositivo óptico, comprende un conjunto de al menos un colimador (10) que comprenden, cada uno, una superficie de entrada (13) de rayos luminosos que refracta la luz, una superficie de salida (17) de haces luminosos colimados y una superficie reflectante (16) destinada a la reflexión de haces luminosos refractados por la superficie de entrada y apta para reflejar los rayos según direcciones paralelas.#La superficie de entrada (13) comprende un conjunto de superficies (S1, S2, S3) que refractan la luz, yuxtapuestas y aptas para dirigir los rayos procedentes de la fuente hacia la superficie reflectante.
Description
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del avion. Durante esta fase, la zona que hay que iluminar corresponde al lugar de la pista en el que el avion debe tocar el suelo. A este lugar es al que en efecto el piloto debe llevar su mirada.
Por el contrario, durante la aceleracion para el despegue o durante la desaceleracion para el aterrizaje, en particular despues de que el tren delantero entre en contacto con el suelo, los proyectores de despegue (« take-off lights ») facilitan la iluminacion en el suelo lo mas lejos posible delante del avion, siendo su apuntamiento sensiblemente paralelo al suelo. La zona que hay que iluminar corresponde a la extremidad de la pista.
Los sistemas de iluminacion y/o de senalizacion realizados a partir de fuentes LED utilizan dispositivos opticos de tipo dioptrico, tales como lentes o prismas, de tipo reflector (espejo) o una combination de estos dos tipos de dispositivos opticos, para la puesta en forma del flujo luminoso facilitado por los LED. Las fuentes de tipo LED pueden estar tambien asociadas a sistemas catadioptricos.
Se ha constatado que los dispositivos opticos utilizados clasicamente para la puesta en practica de sistemas de iluminacion destinados a ser embarcados a bordo de aeronaves no optimizan el flujo procedente de la fuente LED.
A este respecto, se hara referencia a la figura 1 que ilustra esquematicamente un sistema de iluminacion que comprende una fuente luminosa de LED 1 y un reflector 2, de tipo espejo, que refleja el haz luminoso emitido por la fuente luminosa 1 para generar haces luminosos F1 paralelos al eje optico A del sistema. Como se ve, los haces luminosos F2 procedentes de la fuente luminosa 1 que no llegan al reflector 2, se pierden y no participan en la funcion de iluminacion propiamente dicha.
Asi, una parte no despreciable, de aproximadamente el 50% del flujo inicial emitido por la fuente luminosa, atraviesa directamente la abertura de espejo y se pierde en luz directa.
Refiriendose a la figura 2, cuando se utiliza un dispositivo dioptrico 3 de tipo lente, una portion del flujo luminoso emitido por la fuente de LED 1 es captada por la lente para generar haces utiles F3 paralelos a eje optico A del sistema de iluminacion mientras que los haces luminosos F4 y F5, que constituyen una parte no despreciable del flujo procedente de la fuente luminosa 1, no atraviesan la lente y se pierden en luz directa.
Cuando se combina un dispositivo optico de tipo espejo y un dispositivo dioptrico de tipo lente (vease la figura 3) en la cual elementos identicos a los de las figuras 1 y 2 llevan los mismos signos de referencia, interfaces y conexiones mecanicas 4 de posicionamiento relativo de la
lente 3 y del reflector 2 crean un enmascaramiento de la fuente 1 con respecto a las superficies
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opticas, que absorben una parte del flujo procedente de la fuente de modo que el haz util F6 no integra el conjunto del haz emitido por la fuente.
Refiriendose finalmente a la figura 4, que muestra un ejemplo de realization de un sistema de iluminacion y/o de senalizacion que utiliza un colimador catadioptrico, se ha constatado que la utilization de un dispositivo optico de este tipo permite disminuir la perdida de flujo sin por ello anularle completamente.
Como se ve en esta figura, un colimador catadioptrico 5 esta realizado clasicamente de un material macizo transparente a la luz y comprende un alojamiento 6 globalmente troncoconico con respecto al cual se situa la fuente 1
La superficie de entrada de los haces luminosos procedentes de la fuente, situada en el fondo del alojamiento 6, esta adaptada para dirigir los haces paralelamente al eje optico A del sistema de iluminacion (haz F7). De acuerdo con esta disposition, subsisten siempre haces no colimados (haces F8 y F9) que no contribuyen a los haces eficaces.
Como muestra la figura 5, en la cual se ha representado esquematicamente una fuente S, en este caso un proyector de iluminacion, asociada a un dispositivo optico apto para generar un flujo de luz util L1 constituido de haces luminosos correctamente colimados, los haces luminosos perdidos en luz directa o no colimados crean una molestia para un observador O, en este caso un piloto, por retrodifusion de la luz sobre particulas P en suspension, que genera una molestia para la visualization de un objeto O’.
El objetivo de la invention es por tanto paliar los inconvenientes antes citados y optimizar, sin perdida de flujo, la eficacia de un colimador, especialmente catadioptrico, sobre el conjunto del flujo procedente de una fuente LED al tiempo que redirige este flujo hacia el haz luminoso util.
De acuerdo con un primer aspecto, la invencion tiene por tanto por objeto, un dispositivo optico para sistema de iluminacion y/o de senalizacion, que comprende un conjunto de al menos un colimador que comprenden cada uno una superficie de entrada de rayos luminosos que refracta la luz, una superficie de salida de rayos luminosos colimados y una superficie reflectante destinada a la reflexion de haces luminosos refractados por la superficie de entrada y apta para reflejar los rayos segun direcciones paralelas.
La superficie de entrada comprende un conjunto de superficies que refractan la luz yuxtapuestas y aptas para dirigir los rayos procedentes de la fuente hacia la superficie reflectante.
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Realizar la superficie de entrada a partir de varias superficies yuxtapuestas que refractan la luz permite mejorar significativamente la eficacia luminosa del dispositivo optico y una disminucion consecutiva de la potencia electrica consumida y, por consiguiente, de la masa total del sistema de iluminacion en el cual se monta el dispositivo optico, lo que es un criterio importante en el ambito de la aeronautica.
Por otra parte, se ha constatado que las superficies yuxtapuestas que refractan la luz, que estan dispuestas alrededor del angulo solido de emision del flujo luminoso, permiten redirigir el conjunto del flujo procedente de la fuente de LED hacia el haz util luminoso. Esto permite mejorar el contraste de la escena observada suprimiendo la luz parasita perdida que crea un velo luminoso delante del campo visual, muy marcado en condiciones climaticas dificiles, especialmente en presencia de niebla, de lluvia, de nieve, ...
Ventajosamente, la superficie de entrada comprende un conjunto de superficies coaxiales globalmente troncoconicas yuxtapuestas segun el eje optico general del dispositivo optico.
En un modo de realization, la generatriz de cada superficie troncoconica es concava, de concavidad vuelta alternativamente hacia la superficie reflectante y hacia un alojamiento de reception de la fuente luminosa.
En diversos modos de realizacion, las generatrices pueden comprender al menos una forma elegida entre una parabola, un drculo, una hiperbola.
Asimismo, la superficie reflectante puede ser parabolica.
Esta puede estar formada de un conjunto de superficies yuxtapuestas coaxiales globalmente troncoconicas.
En lo que concierne a la superficie de salida, esta puede ser lisa o estriada.
En el caso de la utilization de estrias, estas pueden presentar caracteristicas variables en funcion de su position en la superficie de salida.
De acuerdo todavia con otra caracteristica del dispositivo optico de acuerdo con la invention, la superficie de entrada comprende una superficie de entrada transversal circular.
Ventajosamente, se prevera que el diametro de la superficie de entrada transversal circular sea inferior al de la base de la superficie reflectante a parir de la cual se extiende la superficie de entrada que refracta la luz.
Ademas, la superficie de entrada transversal constituye ventajosamente un dioptrio.
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De acuerdo con un segundo aspecto, la invention tiene por objeto igualmente un proyector de iluminacion y/o senalizacion para aeronave que comprenda un dispositivo optico tal como el definido anteriormente.
Otros objetivos, caractensticas y ventajas de la invencion se pondran de manifiesto en la lectura de la description que sigue, dada unicamente a titulo de ejemplo no limitativo, y hecha refiriendose a los dibujos anejos, en los cuales:
- las figuras 1 a 4, de las que ya se ha hecho mention, ilustran esquematicamente la estructura general de diversos modos de realizacion de sistemas de iluminacion y/o de senalizacion de acuerdo con el estado de la tecnica;
- la figura 5 ilustra los inconvenientes del estado de la tecnica;
- la figura 6 ilustra esquematicamente un modo de realization de un dispositivo optico de acuerdo con la invencion;
- la figura 7 es una vista en perspectiva desde arriba de un ejemplo de realizacion de un dispositivo optico de acuerdo con la invencion;
- la figura 8 es una vista en perspectiva desde abajo del dispositivo de la figura 7;
- la figura 9 es una vista de perfil del dispositivo de las figuras 7 y 8;
- la figura 10 es una vista desde arriba de otro ejemplo de realizacion de un dispositivo optico de acuerdo con la invencion;
- la figura 11 muestra los resultaos obtenidos por medio de un dispositivo optico de acuerdo con la invencion; y
- la figura 12 es una vista en perspectiva de un proyector de iluminacion y/o de senalizacion dotado de un dispositivo optico de acuerdo con la invencion.
Se hace referencia en primer lugar a la figura 6 que ilustra esquematicamente un ejemplo de realizacion de un dispositivo optico de acuerdo con la invencion.
En el ejemplo de realizacion considerado, se trata de un dispositivo optico para proyector de iluminacion y/o de senalizacion para aeronave, especialmente para aviones comerciales.
Este dispositivo optico constituye un colimador y esta destinado a colimar el conjunto del flujo luminoso emitido por un diodo electroluminiscente LED para facilitar, en salida, un conjunto de rayos colimados que se extienden paralelamente al eje optico A del dispositivo, suprimiendo los flujos luminosos perdidos en luz directa.
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En el ejemplo de realization representada, el dispositivo optico constituye un colimador catadioptrico. Este esta realizado en un material macizo, por ejemplo de policarbonato o de polimetracrilato de metilo (PMMA).
Como se ve en la figura 6, el dispositivo optico, designado por la referencia numerica general 10, es globalmente parabolico y comprende un alojamiento 11 generalmente cilmdrico practicado en el lugar de vertice del colimador. Una fuente luminosa 12, en este caso un diodo electroluminiscente LED, esta situada en el lugar del vertice de la parabola.
El dispositivo optico 10 comprende una superficie de entrada 13 de los rayos luminosos en el colimador 10, que refracta la luz y constituida por la superficie periferica radial 14 por la superficie transversal 15 de fondo del alojamiento 11, una superficie reflectante 16 parabolica destinada a la reflexion de los rayos refractados por la superficie 13 de entrada que refracta la luz y una superficie de salida 17 de los rayos luminosos colimados.
Como se ve, la superficie periferica radial 14 esta formada por una sucesion de superficies troncoconicas yuxtapuestas S1, S2 y S3, aqu en numero de tres.
Por yuxtapuestas, se entiende, en el marco de la presente description, un posicionamiento de las superficies troncoconicas una a continuation de otra, de manera que formen una superficie continua o no.
La generatriz de cada una de estas secciones conicas puede adoptar una forma cualquiera. Esta puede ser parabolica, circular o hiperbolica.
Se observara, sin embargo, que la superficie periferica 14 comprende una sucesion de porciones concavas yuxtapuestas a partir del vertice de la parabola hacia la superficie de salida 17 de modo que las superficies concavas sean alternativamente de concavidad vuelta hacia el interior del alojamiento y de concavidad vuelta hacia la superficie reflectante 16 parabolica.
Estas superficies troncoconicas estan conformadas de modo que los rayos sean refractados como si fueran emitidos a partir del foco de la parabola que constituye la superficie reflectante 16.
Ademas, el diametro de la superficie transversal de fondo es inferior al de la extremidad proxima, es decir de la base del alojamiento 11, a nivel de la cual el alojamiento esta conectado con la superficie 16 parabolica.
Finalmente, la superficie transversal de fondo constituye un dioptrio que asegura la colimacion de los haces luminosos que la atraviesan segun haces luminosos paralelos al eje optico A del dispositivo.
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Gracias a esta disposition, la totalidad de flujo luminoso procedente de la fuente luminosa 12 de LED es refractada hacia la superficie 16 parabolica. Las secciones troncoconicas S1, S2 y S3 estan orientadas, con respecto al eje optico A del dispositivo, de modo que los rayos procedentes de la fuente 12 sean refractados hacia la superficie reflectante 16 parabolica y despues reflejados paralelamente al eje optico A del dispositivo 10.
Asi, el conjunto del flujo luminoso procedente de la fuente LED 12 forma el haz util colimado facilitado a la salida del dispositivo optico.
Se hace referencia ahora a las figuras 7, 8 y 9 que ilustran un modo de realization particular de un dispositivo optico de este tipo.
Como se ve, en este modo de realizacion, el dispositivo comprende tres colimadores identicos, realizados cada uno segun la disposicion descrita anteriormente refiriendose a la figura 6.
Estos tres colimadores estan realizados en un sola pieza moldeada segun una forma de tres lobulos que facilitan su imbrication en un proyector y comprenden pies 18 que sirven para la fijacion del dispositivo a un proyector.
Como muestra la figura 7, la superficie de salida 17 de los rayos colimados es en este caso estriada. Se observara sin embargo que no se sale del marco de la invencion cuando la superficie de salida sea lisa. Como muestra igualmente la figura 10, las estrias 19 pueden estar regularmente repartidas sobre la superficie de salida o estar repartidas de manera irregular, en funcion de su position sobre la superficie de salida. Estas estrias estan destinadas a extender el haz luminoso colimado, por ejemplo horizontal o verticalmente. Asimismo, las estrias pueden estar mas marcadas, es decir ser mas profundas, en el centro, o en la periferia, en funcion de las caracteristicas del haz luminoso que haya que obtener.
Se observara que en los ejemplos de realizacion que se acaban de describir, la superficie reflectante 16 es parabolica. Esta superficie reflectante puede ser realizada en forma de una sucesion de superficies troncoconicas yuxtapuestas que delimitan superficies concavas respectivas alternativamente vueltas hacia el interior del colimador 10 y hacia el exterior.
Como se indico anteriormente, el dispositivo optico que se acaba de describir permite colimar el conjunto del flujo luminoso emitido por la fuente 12 de LED. Como muestra la figura 11, que muestra el flujo luminoso emitido por una fuente luminosa equipada con un dispositivo optico de este tipo, gracias a la invention, el conjunto del flujo luminoso emitido por la fuente S es convertido en luz L util, no siendo observada ninguna retrodifusion molesta por un observador
O. De esta manera, el conjunto del haz colimado constituye una luz util para la iluminacion de
un objeto O’, mejorando significativamente la eficacia luminosa del conjunto constituido por la
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fuente LED 12 y el colimador 10, permitiendo una disminucion de la potencia electrica consumida y de la masa total del equipo.
Como se indico anteriormente, el dispositivo optico que se acaba de describir esta destinado a ser integrado en un proyector de iluminacion y/o de senalizacion, en particular para aeronave.
5 En la figura 12, en la cual solo ha sido representado un dispositivo optico, se ha representado un ejemplo de realization en modo alguno limitativo de un proyector de este tipo. Como se ve, el proyector comprende esencialmente un carter 20 que comprende interiormente una placa 21 de fijacion mecanica y de conexion electrica de un conjunto de uno o varios dispositivos opticos 10 tales como los descritos anteriormente refiriendose a las figuras 7 a 10, recubriendo un 10 cristal de protection 22, en este caso estriado, el conjunto de los dispositivos opticos.
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REIVINDICACIONES
1. Dispositivo optico para sistema de iluminacion y/o de senalizacion, que comprende un conjunto de al menos un colimador (10) realizado en una sola pieza, que comprende cada colimador una superficie de entrada (13) de rayos luminosos que refracta la luz, una superficie de salida (17) de haces luminosos colimados y un superficie reflectante (16) destinada a la reflexion de haces luminosos refractados por la superficie de entrada y apta para reflejar los rayos segun direcciones paralelas, caracterizado por que la superficie de entrada (13) comprende un conjunto de superficies (S1, S2, S3) que refractan la luz, yuxtapuestas y aptas para dirigir los rayos procedentes de la fuente hacia la superficie reflectante; en el cual la superficie de entrada (13) comprende un conjunto de superficies coaxiales globalmente troncoconicas yuxtapuestas segun el eje optico general del dispositivo optico y donde la generatriz de cada superficie troncoconica (S1, S2, S3) es concava, de concavidad vuelta alternativamente hacia la superficie reflectante y hacia un alojamiento de recepcion de la fuente luminosa.
2. Dispositivo optico de acuerdo con la reivindicacion 1, en el cual las generatrices comprenden al menos una forma elegida entre una parabola, un circulo, una hiperbola.
3. Dispositivo optico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en el cual la superficie reflectante (16) es parabolica.
4. Dispositivo optico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en el cual la superficie reflectante (16) comprende un conjunto de superficies coaxiales yuxtapuestas globalmente troncoconicas.
5. Dispositivo optico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 4, en el cual la superficie de salida (17) es lisa.
6. Dispositivo optico de acuerdo con la reivindicacion 5, en el cual la superficie de salida (17) es estriada.
7. Dispositivo optico de acuerdo con la reivindicacion 6, en el cual las estrias (19) de la superficie de salida, presentan caracteristicas variables en funcion de su posicion en la superficie de salida.
8. Dispositivo optico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 7, en el cual la superficie de entrada (13) comprende una superficie de entrada transversal circular (15).
Claims (3)
- 9. Dispositivo optico de acuerdo con la reivindicacion 8, en el cual el diametro de la superficie de entrada transversal circular es inferior al de la base de la superficie reflectante a partir de la cual se extiende la superficie de entrada que refracta la luz.
- 10. Dispositivo optico de acuerdo con la reivindicacion 9, en el cual la superficie de entrada 5 transversal constituye un dioptrio.
- 11. Dispositivo optico de acuerdo con la reivindicacion 1, en el cual el dispositivo comprende tres colimadores (10) identicos realizados en un sola pieza moldeada segun una forma de tres lobulos que facilitan su imbricacion en un proyector y comprenden pies (18) adaptados para la fijacion del dispositivo a un proyector.10 12. Proyector de iluminacion y/o de senalizacion para aeronave, caracterizado por quecomprende uno o varios dispositivos opticos de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.
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