BR112019001488B1 - OPTICAL DEVICE TO MODIFY LIGHT DISTRIBUTION, LIGHTING ACCESSORY, MOLD AND SYSTEM - Google Patents
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Abstract
Trata-se de um dispositivo óptico (201) para modificar um padrão de distribuição de luz de uma fonte de luz (202). A fonte de luz irradia os primeiros feixes de luz a um primeiro espaço de um quarto geométrico e segundos feixes de luz a um segundo espaço de um quarto geométrico, em que o primeiro e o segundo espaços de um quarto são definidos por planos geométricos mutuamente perpendiculares sendo que cada um dos quais constitui uma delimitação entre o primeiro e o segundo espaços de um quarto geométrico. O dispositivo óptico compreende uma seção de lente (207) para modificar um padrão de distribuição de luz dos primeiros feixes de luz e uma superfície de refletor (208) para refletir pelo menos uma parte dos segundos feixes de luz do segundo plano espaço de um quarto geométrico ao primeiro espaço de um quarto geométrico. A superfície de refletor é modelada para lembrar um calço que aponta para o primeiro espaço de um quarto geométrico de modo a fornecer reflexo interno total e para direcionar os segundos feixes de luz refletidos às direções voltadas para os lados.An optical device (201) for modifying a light distribution pattern of a light source (202). The light source radiates first beams of light to a first geometric quarter space and second light beams to a second geometric quarter space, wherein the first and second quarter spaces are defined by mutually perpendicular geometric planes each of which constitutes a delimitation between the first and second spaces of a geometric room. The optical device comprises a lens section (207) for modifying a light distribution pattern of the first light beams and a reflector surface (208) for reflecting at least a portion of the second light beams from the background plane of a quarter space. geometric to the first space of a geometric room. The reflector surface is shaped to resemble a wedge that points towards the first space of a geometric room to provide full internal reflection and to direct the second reflected beams of light in sideways directions.
Description
[001] A revelação refere-se, em geral, à engenharia de iluminação. Mais particularmente, a revelação se refere a um dispositivo óptico para modificar um padrão de distribuição de luz de uma fonte de luz que pode ser, por exemplo, porém, não necessariamente, um diodo emissor de luz “LED”.[001] The revelation refers, in general, to lighting engineering. More particularly, the disclosure relates to an optical device for modifying a light distribution pattern of a light source which may be, for example, but not necessarily, an "LED" light emitting diode.
[002] A distribuição de luz produzida por uma fonte de luz pode ser importante ou ainda crucial em algumas aplicações. A fonte de luz pode ser, por exemplo, porém, não necessariamente, um diodo emissor de luz “LED”, uma lâmpada de filamento, ou uma lâmpada de descarga de gás. A Figura 1a mostra uma ilustração esquemática de uma aplicação de iluminação de rua em que postes de luz 122 e 123 são dispostos para iluminar uma estrada 120. A Figura 1b mostra uma vista de uma seção tomada ao longo da linha A1 - A1 mostrada na Figura 1a, e a Figura 1c mostra uma vista de uma seção tomada ao longo da linha A2 - A2 mostrada na Figura 1a. Cada um dos postes de luz 122 e 123 pode compreender, por exemplo, um acessório de iluminação que compreende uma pluralidade de fontes de luz, por exemplo, diodos emissores de luz “LED”, e dispositivos ópticos, sendo que cada um dos quais é disposto para modificar o padrão de distribuição de luz de uma ou mais das fontes de luz. Um dispositivo óptico 101 exemplificador de acordo com a técnica anterior é ilustrado nas Figuras 1e e 1f em que a Figura 1f mostra uma vista de uma seção tomada ao longo da linha A - A mostrada na Figura 1e. Uma fonte de luz 102 é disposta para irradiar primeiros feixes de luz a um primeiro espaço de um quarto geométrico 103 e segundos feixes de luz a um segundo espaço de um quarto geométrico 104, em que o primeiro e o segundo espaços de um quarto geométrico são definidos por planos geométricos mutuamente perpendiculares 105 e 106 de modo que o plano geométrico 105 constitua uma delimitação entre o primeiro e o segundo espaços de um quarto geométrico 103 e 104. Nas Figuras 1e e 1f, alguns dos primeiros feixes de luz são retratados com setas de linha pontilhada e tracejada e alguns dos segundos feixes de luz são retratados com setas de linha tracejada. Deve-se observar que os planos geométricos mencionados acima 105 e 106 são meros conceitos geométricos somente para propósitos ilustrativos, mas não elementos físicos do dispositivo óptico 101 ou da fonte de luz 102. O plano geométrico 105 é paralelo com o plano yz de um sistema de coordenadas 199 e o plano geométrico 106 é paralelo com o plano xy do sistema de coordenadas 199. O dispositivo óptico 101 compreende uma seção de lente 107 para modificar um padrão de distribuição de luz dos primeiros feixes de luz. O dispositivo óptico 101 compreende uma superfície de refletor 108 para refletir pelo menos uma parte dos segundos feixes de luz ao primeiro espaço de um quarto 103 conforme ilustrado nas Figuras 1e e 1f. A superfície de refletor 108 é uma superfície de uma cavidade 109. As formas geométricas da cavidade 109 e o índice refrativo do material transparente do dispositivo óptico 101 são selecionados de modo que a reflexão total ocorra na superfície de refletor 108.[002] The distribution of light produced by a light source can be important or even crucial in some applications. The light source may be, for example, but not necessarily, an LED light emitting diode, a filament lamp, or a gas discharge lamp. Figure 1a shows a schematic illustration of a street lighting application where light poles 122 and 123 are arranged to illuminate a roadway 120. Figure 1b shows a sectional view taken along the line A1 - A1 shown in Figure 1a, and Figure 1c shows a sectional view taken along the line A2 - A2 shown in Figure 1a. Each of the light poles 122 and 123 may comprise, for example, a lighting fixture comprising a plurality of light sources, for example, "LED" light emitting diodes, and optical devices, each of which is arranged to modify the light distribution pattern of one or more of the light sources. An exemplary optical device 101 in accordance with the prior art is illustrated in Figures 1e and 1f in which Figure 1f shows a sectional view taken along the line A - A shown in Figure 1e. A light source 102 is arranged to radiate first light beams to a first geometric room space 103 and second light beams to a second geometric room space 104, wherein the first and second geometric room spaces are defined by mutually perpendicular geometric planes 105 and 106 such that the geometric plane 105 forms a boundary between the first and second spaces of a geometric room 103 and 104. In Figures 1e and 1f, some of the first beams of light are depicted with arrows of dotted and dashed line and some of the second beams of light are depicted with dashed line arrows. It should be noted that the aforementioned geometric planes 105 and 106 are mere geometric concepts for illustrative purposes only, not physical elements of the optical device 101 or the light source 102. The geometric plane 105 is parallel with the yz plane of a system of coordinates 199 and the geometric plane 106 is parallel with the xy plane of the coordinate system 199. The optical device 101 comprises a lens section 107 for modifying a light distribution pattern of the first light beams. The optical device 101 comprises a reflector surface 108 for reflecting at least a portion of the second light beams into the first space of a room 103 as illustrated in Figures 1e and 1f. The reflector surface 108 is a surface of a cavity 109. The geometric shapes of the cavity 109 and the refractive index of the transparent material of the optical device 101 are selected so that the total reflection occurs at the reflector surface 108.
[003] A Figura 1d mostra plotagens polares que ilustram distribuições de luminância simulada na superfície da estrada 120 quando dispositivos ópticos do tipo descrito acima são usados em uma situação exemplificadora em que a distância D entre os postes de luz adjacentes é cerca de 4,5 vezes a altura H dos polos de poste de luz e a largura W de uma pista 121 é cerca de uma metade da altura H dos polos de poste de luz. A plotagem polar de linha sólida mostra a distribuição de luminância na linha A1 - A1 mostrada na Figura 1a e a plotagem polar de linha tracejada mostra a distribuição de luminância na linha A2-A2 que está no meio da pista 121. Os ângulos j1 e j2 são definidos na Figura 1c e os ângulos j3 e j4 são definidos na Figura 1b. Uma situação ideal se daria de modo que a luminância esteja em um nível adequado e uniforme na superfície da estrada. Na Figura 1d, um arco circular 124 ilustra uma situação em que a luminância é distribuída de modo uniforme.[003] Figure 1d shows polar plots illustrating simulated luminance distributions on the road surface 120 when optical devices of the type described above are used in an exemplary situation where the distance D between adjacent light poles is about 4.5 times the height H of the lamppost poles and the width W of a lane 121 is about one half the height H of the lamppost poles. The solid line polar plot shows the luminance distribution on line A1 - A1 shown in Figure 1a and the dashed line polar plot shows the luminance distribution on line A2-A2 which is in the middle of track 121. Angles j1 and j2 are defined in Figure 1c and angles j3 and j4 are defined in Figure 1b. An ideal situation would be such that the luminance is at an adequate and uniform level on the road surface. In Figure 1d, a circular arc 124 illustrates a situation where the luminance is uniformly distributed.
[004] É inerente que é cada vez mais desafiador alcançar uma distribuição de luminância que é suficientemente uniforme na direção longitudinal da estrada 120 quando a distância D entre postes de luz adjacentes é aumentada. Por outro lado, os custos da iluminação de luz podem ser reduzidos aumentando-se a distância D. Desse modo, há um incentivo econômico claro para aumentar a distância D entre postes de luz adjacentes.[004] It is inherently more and more challenging to achieve a luminance distribution that is sufficiently uniform in the longitudinal direction of road 120 when the distance D between adjacent lampposts is increased. On the other hand, the costs of street lighting can be reduced by increasing the distance D. Thus, there is a clear economic incentive to increase the distance D between adjacent lamp posts.
[005] O seguinte apresenta um sumário simplificado a fim de fornecer uma compreensão básica de alguns aspectos das várias modalidades da invenção. O sumário não é uma visão geral abrangente da invenção. O mesmo não se destina a identificar elementos chave ou críticos da invenção tampouco a delinear o escopo da invenção. O sumário a seguir apresenta apenas alguns conceitos da invenção de uma forma simplificada como um prelúdio para uma descrição mais detalhada de modalidades exemplificativas da invenção.[005] The following presents a simplified summary in order to provide a basic understanding of some aspects of the various embodiments of the invention. The summary is not a comprehensive overview of the invention. It is not intended to identify key or critical elements of the invention nor to outline the scope of the invention. The following summary presents only a few concepts of the invention in a simplified form as a prelude to a more detailed description of exemplary embodiments of the invention.
[006] Neste documento, a palavra “geométrica” quando usada como um prefixo significa um conceito geométrico que não é necessariamente uma parte de qualquer objeto físico. O conceito geométrico pode ser por exemplo um ponto geométrico, uma linha geométrica reta ou curvada, um plano geométrico, uma superfície geométrica não plana, um espaço geométrico, ou qualquer outra entidade geométrica que é zero, uni, bi ou tridimensional.[006] In this document, the word “geometric” when used as a prefix means a geometric concept that is not necessarily a part of any physical object. The geometric concept can be for example a geometric point, a straight or curved geometric line, a geometric plane, a non-flat geometric surface, a geometric space, or any other geometric entity that is zero, one, two or three-dimensional.
[007] De acordo com a invenção, é fornecido um novo dispositivo óptico para modificar um padrão de distribuição de luz de uma fonte de luz que irradia os primeiros feixes de luz a um primeiro espaço de um quarto geométrico e segundos feixes de luz a um segundo espaço de um quarto geométrico, sendo que o primeiro e o segundo espaços de um quarto geométrico são definidos pelo primeiro e pelo segundo planos geométricos mutuamente perpendiculares de modo que o primeiro plano geométrico constitua uma delimitação entre o primeiro e o segundo espaços de um quarto geométrico. Um dispositivo óptico de acordo com a invenção compreende: - uma seção de lente para atuar como uma lente para modificar o padrão de distribuição de luz dos primeiros feixes de luz, e - uma superfície de refletor para refletir pelo menos uma parte dos segundos feixes de luz a partir do segundo espaço de um quarto geométrico ao primeiro espaço de um quarto geométrico de modo que ângulos de chegada da pelo menos uma parte dos segundos feixes de luz em relação a linhas normais geométricas da superfície de refletor sejam maiores do que um ângulo crítico de reflexão total quando a pelo menos uma parte dos segundos feixes de luz chega, do material transparente interior do dispositivo óptico, na superfície de refletor,[007] According to the invention, a new optical device is provided for modifying a light distribution pattern of a light source that radiates the first light beams to a first space of a geometric room and second light beams to a second space of a geometric room, wherein the first and second spaces of a geometric room are defined by first and second mutually perpendicular geometric planes such that the first geometric plane forms a boundary between the first and second spaces of a room geometric. An optical device according to the invention comprises: - a lens section for acting as a lens to modify the light distribution pattern of the first light beams, and - a reflector surface for reflecting at least a part of the second light beams light from the second geometric quarter space to the first geometric quarter space such that angles of arrival of at least a portion of the second light beams with respect to geometric normal lines of the reflector surface are greater than a critical angle of total reflection when at least a part of the second light beam arrives, from the transparent material inside the optical device, at the reflector surface,
[008] A superfície de refletor mencionada acima é modelada de modo que: - cada curva de seção geométrica entre a superfície de refletor e um plano geométrico paralelo com o segundo plano geométrico tenha formato de calço e tenha um ápice que aponta para o primeiro espaço de um quarto geométrico, e - a superfície de refletor compreenda uma ou mais áreas em que projeções dos ângulos de chegada em um plano de projeção geométrica perpendicular ao primeiro e ao segundo planos geométricos sejam menores do que o ângulo crítico, sendo que cada uma das projeções dos ângulos de chegada é um ângulo entre uma projeção de um correspondente dos segundos feixes de luz e uma projeção de uma correspondente das linhas normais geométricas da superfície de refletor no plano de projeção geométrica.[008] The reflector surface mentioned above is modeled so that: - each curve of geometric section between the reflector surface and a geometric plane parallel to the second geometric plane has a wedge shape and has an apex that points to the first space of a geometric quarter, and - the reflector surface comprises one or more areas in which projections of the arrival angles on a geometric projection plane perpendicular to the first and second geometric planes are less than the critical angle, each of which projections of arrival angles is an angle between a projection of a corresponding one of the second light beams and a projection of a corresponding one of the geometric normal lines of the reflector surface onto the plane of geometric projection.
[009] Na uma ou mais áreas mencionadas acima da superfície de refletor, a reflexão total é alcançada com o auxílio da forma em formato de calço da superfície de refletor e, desse modo, os segundos feixes de luz refletidos são direcionados mais às direções voltadas para os lados e menos para baixo do que por exemplo, no caso ilustrado na Figura 1f em que a reflexão total é alcançada colocando-se a superfície de refletor 108 de modo oblíquo em relação à direção z do sistema de coordenadas 199. A uma ou mais áreas mencionadas acima pode cobrir, por exemplo, pelo menos 50% da superfície de refletor.[009] In the one or more areas mentioned above of the reflector surface, the total reflection is achieved with the aid of the wedge-shaped shape of the reflector surface, and in this way the second reflected light beams are directed more towards the directions facing sideways and less downwards than, for example, the case illustrated in Figure 1f where full reflection is achieved by placing the reflector surface 108 obliquely to the z direction of the coordinate system 199. more areas mentioned above can cover, for example, at least 50% of the reflector surface.
[010] O fato de que o padrão de distribuição de luz dos segundos feixes de luz refletidos é direcionado no modo descrito acima facilita alcançar, por exemplo, uma distribuição suficientemente uniforme de luminância na direção longitudinal de uma estrada quando o dispositivo óptico descrito acima é usado em uma aplicação de iluminação de rua.[010] The fact that the light distribution pattern of the second reflected light beams is directed in the manner described above makes it easy to achieve, for example, a sufficiently uniform distribution of luminance in the longitudinal direction of a road when the optical device described above is used in a street lighting application.
[011] De acordo com a invenção, é fornecido também um novo acessório de iluminação que compreende pelo menos uma fonte de luz e pelo menos um dispositivo óptico de acordo com a invenção. A pelo menos uma fonte de luz pode compreender, por exemplo, um ou mais diodos emissores de luz “LED”.[011] According to the invention, there is also provided a new lighting fixture comprising at least one light source and at least one optical device according to the invention. The at least one light source may comprise, for example, one or more "LED" light emitting diodes.
[012] De acordo com a invenção, é fornecido também um novo sistema que compreende uma estrada e pelo menos um poste de luz que compreende pelo menos um acessório de iluminação de acordo com a invenção, em que cada dispositivo óptico do pelo menos um acessório de iluminação é posicionado em relação à estrada de modo que uma linha de seção geométrica entre o primeiro e segundo planos geométricos mencionados acima relacionados ao dispositivo óptico sob consideração seja substancialmente paralelo com a direção longitudinal da estrada.[012] According to the invention, there is also provided a new system comprising a road and at least one light pole comprising at least one lighting fixture according to the invention, wherein each optical device of the at least one fixture of illumination is positioned with respect to the road such that a line of geometric section between the first and second geometric planes mentioned above related to the optical device under consideration is substantially parallel with the longitudinal direction of the road.
[013] De acordo com a invenção, é fornecido também um novo molde que tem uma forma adequada para fabricar, por fundição de molde, uma peça transparente que constitui um ou mais dispositivos ópticos de acordo com a invenção.[013] According to the invention, there is also provided a new mold that has a suitable shape to manufacture, by mold casting, a transparent part that constitutes one or more optical devices according to the invention.
[014] Várias modalidades exemplificativas e não limitadoras da invenção são descritas nas reivindicações dependentes anexas.[014] Various exemplary and non-limiting embodiments of the invention are described in the appended dependent claims.
[015] Várias modalidades exemplificativas e não limitadoras da invenção tanto como para construções quanto para métodos de operação, juntamente com objetivos e vantagens adicionais das mesmas, serão mais bem compreendidas a partir da descrição a seguir de modalidades exemplificativas específicas quando lidas em conjunto com os desenhos anexos.[015] Various exemplary and non-limiting embodiments of the invention both for constructions and for methods of operation, together with objectives and additional advantages thereof, will be better understood from the following description of specific exemplary embodiments when read in conjunction with the attached drawings.
[016] Os verbos “compreender” e “incluir” são usados neste documento como limitações abertas que não excluem nem exigem a existência de recursos também não mencionados. Os recursos citados em reivindicações dependentes são combináveis de modo mutuamente livre, a menos que explicitamente indicado de outra forma. Além disso, deve-se compreender que o uso de “um” ou “uma”, isto é, uma forma singular, ao longo deste documento não exclui uma pluralidade.[016] The verbs “comprehend” and “include” are used in this document as open limitations that do not exclude or require the existence of features also not mentioned. Features cited in dependent claims are mutually freely combinable unless explicitly stated otherwise. Furthermore, it should be understood that the use of “an” or “an”, that is, a singular form, throughout this document does not exclude a plurality.
[017] As modalidades exemplificativas e não limitadoras da invenção e suas vantagens são explicadas em maiores detalhes abaixo em referência aos desenhos anexos, em que: As Figuras 1a a 1c mostram uma ilustração esquemática de uma aplicação de iluminação de rua de acordo com a técnica anterior, A Figura 1d mostra plotagens polares que ilustram distribuições de luminância simulada na superfície de uma estrada mostrada nas Figuras 1a a 1c quando dispositivos ópticos de acordo com a técnica anterior são usados, As Figuras 1e e 1f ilustram um dispositivo óptico de acordo com a técnica anterior, As Figuras 2a a 2d ilustram um dispositivo óptico de acordo com uma modalidade exemplificativa e não limitadora da invenção, As Figuras 3 ilustra um dispositivo óptico de acordo com outra modalidade exemplificativa e não limitadora da invenção, As Figuras 4a e 4b ilustram um acessório de iluminação de acordo com uma modalidade exemplificativa e não limitadora da invenção, e As Figuras 5a a 5c ilustram uma aplicação de iluminação de rua de acordo com uma modalidade exemplificativa e não limitadora da invenção. As Figuras 1a a 1f já foram explicadas na seção de Antecedentes deste documento.[017] Exemplary and non-limiting embodiments of the invention and its advantages are explained in greater detail below with reference to the accompanying drawings, in which: Figures 1a to 1c show a schematic illustration of a street lighting application according to the technique above, Figure 1d shows polar plots illustrating simulated luminance distributions on a road surface shown in Figures 1a to 1c when optical devices according to the prior art are used, Figures 1e and 1f illustrate an optical device according to prior art, Figures 2a to 2d illustrate an optical device according to an exemplary and non-limiting embodiment of the invention, Figures 3 illustrate an optical device according to another exemplary and non-limiting embodiment of the invention, Figures 4a and 4b illustrate a lighting accessory according to an exemplary and non-limiting embodiment of the invention, and Figures 5a to 5c illustrate a street lighting application according to an exemplary and non-limiting embodiment of the invention. Figures 1a to 1f have already been explained in the Background section of this document.
[018] Os exemplos específicos fornecidos na descrição apresentada abaixo não devem ser interpretados como limitadores do escopo e/ou da aplicabilidade das reivindicações anexas. Listas e grupos de exemplos fornecidos na descrição apresentada abaixo não são exaustivos, a menos que indicado explicitamente de outra forma.[018] The specific examples provided in the description presented below should not be interpreted as limiting the scope and/or applicability of the attached claims. Lists and groups of examples provided in the description given below are not exhaustive unless explicitly stated otherwise.
[019] As Figuras 2a e 2b mostram vistas isométricas de um dispositivo óptico 201 de acordo com uma modalidade exemplificativa e não limitadora da invenção para modificar um padrão de distribuição de luz de uma fonte de luz 202 que pode ser, por exemplo, porém, não necessariamente, um diodo emissor de luz “LED”, uma lâmpada de filamento, ou uma lâmpada de descarga de gás. As direções de visualização relacionadas às Figuras 2a e 2b são ilustradas com um sistema de coordenadas 299. A Figura 2c mostra o dispositivo óptico 201 quando visto contra a direção positiva z do sistema de coordenadas 299. A Figura 2d mostra uma vista de uma seção tomada ao longo da linha A - A mostrada na Figura 2c. O plano de seção é paralelo com o plano xz do sistema de coordenadas 299. Conforme ilustrado nas Figuras 2c e 2d, a fonte de luz 202 é disposta para irradiar primeiros feixes de luz a um primeiro espaço de um quarto geométrico 203 e segundos feixes de luz a um segundo espaço de um quarto geométrico 204, em que o primeiro e o segundo espaços de um quarto geométrico são definidos por primeiro e segundo planos geométricos mutuamente perpendiculares 205 e 206 de modo que o primeiro plano geométrico 205 constitua uma delimitação entre o primeiro e o segundo espaços de um quarto geométrico 203 e 204. Nas Figuras 2c e 2d, alguns dos primeiros feixes de luz mencionados acima são retratados com setas de linha pontilhada e tracejada e alguns dos segundos feixes de luz mencionados acima são retratados com setas de linha tracejada. Deve-se observar que o primeiro e o segundo planos geométricos mencionados acima 205 e 206 são meros conceitos geométricos somente para propósitos ilustrativos, mas não elementos físicos do dispositivo óptico 201 ou da fonte de luz 202. O primeiro plano geométrico 205 é paralelo com o plano yz de um sistema de coordenadas 299 e o segundo plano geométrico 206 é paralelo com o plano xy do sistema de coordenadas 299. O dispositivo óptico 201 é feito de material transparente cujo índice refrativo é maior do que um. O material transparente pode ser por exemplo plástico acrílico, policarbonato, silicone óptico, ou vidro. O método de fabricação do dispositivo óptico 201 pode ser, por exemplo, fundição de moldagem.[019] Figures 2a and 2b show isometric views of an optical device 201 according to an exemplary and non-limiting embodiment of the invention for modifying a light distribution pattern of a light source 202 that can be, for example, however, not necessarily an “LED” light emitting diode, a filament lamp, or a gas discharge lamp. Viewing directions relating to Figures 2a and 2b are illustrated with a coordinate system 299. Figure 2c shows optical device 201 when viewed against the positive z direction of coordinate system 299. Figure 2d shows a view of a section taken along the line A - A shown in Figure 2c. The section plane is parallel to the xz plane of coordinate system 299. As illustrated in Figures 2c and 2d, light source 202 is arranged to radiate first beams of light to a first space of a geometric room 203 and second beams of light to a second geometric room space 204, wherein the first and second geometric room spaces are defined by mutually perpendicular first and second geometric planes 205 and 206 such that the first geometric plane 205 forms a boundary between the first and the second geometric room spaces 203 and 204. In Figures 2c and 2d, some of the first light beams mentioned above are depicted with dotted and dashed line arrows and some of the second light beams mentioned above are depicted with line arrows. dashed. It should be noted that the aforementioned first and second geometric planes 205 and 206 are mere geometric concepts for illustrative purposes only, not physical elements of the optical device 201 or the light source 202. The first geometric plane 205 is parallel to the yz plane of a coordinate system 299 and the second geometric plane 206 is parallel with the xy plane of a coordinate system 299. The optical device 201 is made of transparent material whose refractive index is greater than one. The transparent material may be for example acrylic plastic, polycarbonate, optical silicone, or glass. The manufacturing method of the optical device 201 may be, for example, die casting.
[020] O dispositivo óptico 201 compreende uma porção de lente 207 para modificar o padrão de distribuição de luz dos primeiros feixes de luz. - O dispositivo óptico 201 compreende uma superfície de refletor 208 para refletir pelo menos uma parte dos segundos feixes de luz a partir do segundo espaço de um quarto geométrico 204 ao primeiro espaço de um quarto geométrico 203 de modo que ângulos de chegada da pelo menos uma parte dos segundos feixes de luz em relação a linhas normais geométricas da superfície de refletor 208 sejam maiores do que um ângulo crítico de reflexão total quando a pelo menos uma parte dos segundos feixes de luz chega, do material transparente interior do dispositivo óptico, na superfície de refletor 208. Adicionalmente aos segundos feixes de luz que são refletidos pela superfície de refletor 208, a fonte de luz 202 pode irradiar, ao segundo plano espaço de um quarto geométrico 204, feixes de luz que não incidem na superfície de refletor 208. A superfície de refletor 208 é modelada de modo que cada curva de seção geométrica entre a superfície de refletor 208 e um plano geométrico paralelo com o plano xy do sistema de coordenadas 299 tenha formato de calço e tenha um ápice que aponta para o primeiro espaço de um quarto geométrico. 203. A Figura 2c mostra uma curva de seção geométrica 231 exemplificadora entre a superfície de refletor 208 e um plano geométrico que é paralelo com o plano xy do sistema de coordenadas 299. A curva de seção geométrica 231 exemplificadora é retratada com uma linha pontilhada. A curva de seção geométrica 231 exemplificadora é um mero conceito geométrico somente para propósitos ilustrativos, porém, não um elemento físico do dispositivo óptico 201 ou da fonte de luz 202.[020] The optical device 201 comprises a lens portion 207 for modifying the light distribution pattern of the first light beams. - The optical device 201 comprises a reflector surface 208 for reflecting at least a part of the second light beams from the second geometric quarter space 204 to the first geometric quarter space 203 such that angles of arrival of the at least one part of the second light beams with respect to geometric normal lines of the reflector surface 208 are greater than a critical angle of total reflection when at least a part of the second light beams arrives, from the transparent material interior of the optical device, at the surface of reflector 208. In addition to the second light beams that are reflected by the reflector surface 208, the light source 202 can radiate, to the background space of a geometric room 204, light beams that do not impinge on the reflector surface 208. reflector surface 208 is modeled so that each curve of geometric section between reflector surface 208 and a geometric plane parallel to the xy plane of coordinate system 299 is wedge-shaped and has an apex that points to the first space of a geometric room. 203. Figure 2c shows an exemplary geometric section curve 231 between the reflector surface 208 and a geometric plane that is parallel with the xy plane of the coordinate system 299. The exemplary geometric section curve 231 is depicted with a dotted line. The exemplary geometric section curve 231 is a mere geometric concept for illustrative purposes only, however, not a physical element of the optical device 201 or the light source 202.
[021] A superfície de refletor 208 compreende áreas em que projeções dos ângulos de chegada mencionados acima em um plano de projeção geométrica, que é perpendicular ao primeiro e ao segundo planos geométricos 205 e 206, são menores do que o ângulo crítico de reflexão total. Na Figura 2d, o plano de seção corresponde ao plano de projeção geométrica mencionado acima. A projeção de cada ângulo de chegada é um ângulo entre uma projeção de um correspondente dos segundos feixes de luz e uma projeção de uma correspondente das linhas normais geométricas da superfície de refletor 208 no plano de projeção geométrica mencionado acima. Uma vista ampliada 220 mostra a projeção ap do ângulo de chegada de um dos segundos feixes de luz em relação a uma linha normal geométrica correspondente da superfície de refletor 208. Na vista ampliada 220, a projeção da linha normal geométrica da superfície de refletor é indicada com uma referência 221 e a projeção do um dos segundos feixes de luz é retratada com uma linha pontilhada. A projeção ap do ângulo de chegada é menor do que o ângulo crítico de reflexão total e, desse modo, a reflexão total é alcançada com o auxílio da forma em formato de calço da superfície de refletor 208 e, portanto, os segundos feixes de luz refletidos são direcionados mais para as direções voltadas para os lados e menos para baixo do que, por exemplo, no caso ilustrado na Figura 1f em que a reflexão total é alcançada colocando-se a superfície de refletor 108 de modo oblíquo em relação à direção z do sistema de coordenadas 199. As áreas em que as projeções do ângulo de chegada são menores do que o ângulo crítico de reflexão total pode cobrir, por exemplo, pelo menos 30%, ou pelo menos 50%, ou pelo menos 70% da superfície de refletor 208.[021] The reflector surface 208 comprises areas in which projections of the aforementioned arrival angles on a geometric projection plane, which is perpendicular to the first and second geometric planes 205 and 206, are smaller than the critical angle of total reflection . In Figure 2d, the section plane corresponds to the geometric projection plane mentioned above. The projection of each angle of arrival is an angle between a projection of a corresponding one of the second light beams and a projection of a corresponding one of the geometric normal lines of the reflector surface 208 onto the aforementioned geometric projection plane. An enlarged view 220 shows the ap projection of the angle of arrival of one of the second light beams relative to a corresponding geometric normal line of the reflector surface 208. In the enlarged view 220, the projection of the geometric normal line of the reflector surface is indicated with a reference 221 and the projection of one of the second beams of light is depicted with a dotted line. The ap projection of the angle of arrival is less than the critical angle of total reflection and thus total reflection is achieved with the aid of the wedge shaped shape of the reflector surface 208 and hence the second light beams Reflected rays are directed more sideways and less downwards than, for example, in the case illustrated in Figure 1f where full reflection is achieved by placing the reflector surface 108 at an angle to the z direction of the 199 coordinate system. Areas where the angle of arrival projections are less than the critical angle of total reflection may cover, for example, at least 30%, or at least 50%, or at least 70% of the surface of reflector 208.
[022] Conforme ilustrado nas Figuras 2b e 2c, a superfície de refletor 208 do dispositivo óptico 201 exemplificador é substancialmente simétrico em relação a um terceiro plano geométrico 230 que é paralelo com o plano xz do sistema de coordenadas 299. A superfície de refletor 208 compreende uma primeira porção 208a e uma segunda porção 208b que são substancialmente imagens espelhadas uma da outra. Diferentes formatos da superfície de refletor, no entanto, também são possíveis. O terceiro plano geométrico 230 mencionado acima é um mero conceito geométrico somente para propósitos ilustrativos, porém, não um elemento físico do dispositivo óptico 201 ou da fonte de luz 202. Conforme ilustrado nas Figuras 2a a 2c, o dispositivo óptico 201 exemplificador é substancialmente simétrico em relação ao terceiro plano geométrico mencionado acima.[022] As illustrated in Figures 2b and 2c, the reflector surface 208 of the exemplary optical device 201 is substantially symmetrical with respect to a third geometric plane 230 that is parallel to the xz plane of the coordinate system 299. The reflector surface 208 comprises a first portion 208a and a second portion 208b which are substantially mirror images of one another. Different shapes of the reflector surface, however, are also possible. The third geometric plane 230 mentioned above is a mere geometric concept for illustrative purposes only, however, not a physical element of the optical device 201 or the light source 202. As illustrated in Figures 2a to 2c, the exemplary optical device 201 is substantially symmetrical in relation to the third geometric plane mentioned above.
[023] No caso exemplificador ilustrado nas Figuras 2a-2d, o dispositivo óptico 201 é uma peça única de material transparente. O dispositivo óptico 201 compreende uma primeira cavidade 215 para constituir um lugar para a fonte de luz 202 conforme ilustrado nas Figuras 2b a 2d. O dispositivo óptico 201 compreende uma segunda cavidade 209 cuja superfície constitui a superfície de refletor 208 de modo que a reflexão total ocorra quando feixes de luz chegam, do interior do material transparente, na superfície de refletor 208 da segunda cavidade 209. A primeira e a segunda cavidades 215 e 209 são formadas de modo que uma primeira superfície 216 do dispositivo óptico 201 compreenda fossos que constituem a primeira e a segunda cavidades 215 e 209, e a primeira superfície 216 é substancialmente plana em regiões que circundam os fossos. Uma segunda superfície 217 do dispositivo óptico é modelada de modo que uma distribuição de luz desejada seja alcançada. A primeira superfície 216 pode ser instalada, por exemplo, para estar contra uma placa de circuito em que a fonte de luz 202 é montada em uma superfície da placa de circuito.[023] In the exemplary case illustrated in Figures 2a-2d, the optical device 201 is a single piece of transparent material. The optical device 201 comprises a first cavity 215 to provide a place for the light source 202 as illustrated in Figures 2b to 2d. The optical device 201 comprises a second cavity 209 whose surface constitutes the reflector surface 208 so that total reflection occurs when light beams arrive, from inside the transparent material, on the reflector surface 208 of the second cavity 209. second cavities 215 and 209 are formed so that a first surface 216 of the optical device 201 comprises pits constituting the first and second cavities 215 and 209, and the first surface 216 is substantially flat in regions surrounding the pits. A second surface 217 of the optical device is shaped so that a desired light distribution is achieved. The first surface 216 can be installed, for example, to face a circuit board where the light source 202 is mounted on a surface of the circuit board.
[024] A Figura 3 mostra uma vista em cortes de um dispositivo óptico 301 de acordo com outra modalidade exemplificativa e não limitadora da invenção para modificar um padrão de distribuição de luz de uma fonte de luz 302. O plano de seção é paralelo com o plano xz de um sistema de coordenadas 399. A fonte de luz 302 é disposta para irradiar primeiros feixes de luz a um primeiro espaço de um quarto geométrico 303 e segundos feixes de luz a um segundo espaço de um quarto geométrico 304, em que o primeiro e o segundo espaços de um quarto são definidos por primeiro e segundo planos geométricos mutuamente perpendiculares 305 e 306 de modo que o primeiro plano geométrico 305 constitua uma delimitação entre o primeiro e o segundo espaços de um quarto geométrico. O primeiro plano geométrico 305 é paralelo com o plano yz de um sistema de coordenadas 399 e o segundo plano geométrico 306 é paralelo com o plano xy do sistema de coordenadas 399. Na Figura 3, alguns dos primeiros feixes de luz são retratados com setas de linha pontilhada e tracejada e alguns dos segundos feixes de luz são retratados com setas de linha tracejada. O dispositivo óptico 301 compreende uma seção de lente 307 para modificar o padrão de distribuição de luz dos primeiros feixes de luz. - O dispositivo óptico 301 compreende uma superfície de refletor 308 para refletir pelo menos uma parte dos segundos feixes de luz a partir ao primeiro espaço de um quarto geométrico 303 de modo que ângulos de chegada da pelo menos uma parte dos segundos feixes de luz em relação a linhas normais geométricas da superfície de refletor 308 sejam maiores do que um ângulo crítico de reflexão total quando a pelo menos uma parte dos segundos feixes de luz chega, do material transparente interior do dispositivo óptico, na superfície de refletor 308. Adicionalmente aos segundos feixes de luz que são refletidos pela superfície de refletor 308, a fonte de luz 302 pode irradiar, ao segundo plano espaço de um quarto 304, feixes de luz que não incidem na superfície de refletor 308.[024] Figure 3 shows a cross-sectional view of an optical device 301 according to another exemplary and non-limiting embodiment of the invention for modifying a light distribution pattern of a light source 302. The section plane is parallel with the xz plane of a coordinate system 399. The light source 302 is arranged to radiate first light beams to a first geometric room space 303 and second light beams to a second geometric room space 304, wherein the first and the second quarter spaces are defined by mutually perpendicular first and second geometric planes 305 and 306 such that the first geometric plane 305 forms a boundary between the first and second quarter geometric spaces. The first geometric plane 305 is parallel with the yz plane of a 399 coordinate system and the second geometric plane 306 is parallel with the xy plane of the 399 coordinate system. dotted and dashed line and some of the second beams of light are depicted with dashed line arrows. The optical device 301 comprises a lens section 307 for modifying the light distribution pattern of the first light beams. - The optical device 301 comprises a reflector surface 308 for reflecting at least a part of the second light beams from the first space of a geometric quarter 303 such that angles of arrival of the at least a part of the second light beams with respect to the geometric normal lines of the reflector surface 308 are greater than a critical angle of total reflection when at least a portion of the second light beams arrive, from the transparent material inside the optical device, at the reflector surface 308. In addition to the second beams of light that are reflected by the reflector surface 308, the light source 302 can radiate, to the background space of a room 304, beams of light that do not impinge on the reflector surface 308.
[025] A superfície de refletor 308 é modelada de modo que cada curva de seção geométrica entre a superfície de refletor 308 e um plano geométrico paralelo com o plano xy do sistema de coordenadas 399 tenha formato de calço e tenha um ápice que aponta para o primeiro espaço de um quarto geométrico. 303. Nesse caso exemplificador, a superfície de refletor 308 é formada para ter ondulações que são paralelas com o segundo plano geométrico 306. A superfície de refletor 308 compreende áreas em que projeções dos ângulos de chegada mencionados acima em um plano de projeção geométrica, que é perpendicular ao primeiro e ao segundo planos geométricos 305 e 306, são menores do que o ângulo crítico de reflexão total. Na Figura 3, o plano de seção corresponde ao plano de projeção geométrica mencionado acima. A projeção de cada ângulo de chegada é um ângulo entre uma projeção de um correspondente dos segundos feixes de luz e uma projeção de uma correspondente das linhas normais geométricas no plano de projeção geométrica mencionado acima. Na Figura 3, as projeções ap1 e ap2 dos ângulos de chegada são mostradas em uma vista ampliada 320. As projeções das linhas normais geométricas da superfície de refletor 308 são indicadas com as referências 321 e 322, e as projeções dos respectivos feixes de luz são retratadas com linhas pontilhadas. Nesse caso exemplificador, a projeção ap1 é maior do que o ângulo crítico de reflexão total e a projeção ap2 é menor do que o ângulo crítico de reflexão total. Em áreas em que as projeções dos ângulos de chegada são menores do que o ângulo crítico de reflexão total, a reflexão total é alcançada com o auxílio da forma em formato de calço da superfície de refletor 308 e, portanto, os feixes de luz refletidos nessas áreas são direcionados mais às direções voltadas para os lados e menos para baixo do que, por exemplo, no caso ilustrado na Figura 1f.[025] The reflector surface 308 is modeled so that each curve of geometric section between the reflector surface 308 and a geometric plane parallel to the xy plane of the coordinate system 399 has a wedge shape and has an apex that points to the first space of a geometric bedroom. 303. In this exemplary case, the reflector surface 308 is formed to have undulations that are parallel with the geometric background plane 306. The reflector surface 308 comprises areas where projections of the aforementioned angles of arrival onto a geometric projection plane, which is perpendicular to the first and second geometric planes 305 and 306 are less than the critical angle of total reflection. In Figure 3, the section plane corresponds to the geometric projection plane mentioned above. The projection of each angle of arrival is an angle between a projection of a corresponding one of the second light beams and a projection of a corresponding one of the geometric normal lines on the geometric projection plane mentioned above. In Figure 3, the projections ap1 and ap2 of the angles of arrival are shown in an enlarged view 320. The projections of the geometric normal lines of the reflector surface 308 are indicated with references 321 and 322, and the projections of the respective light beams are depicted with dotted lines. In this example case, the projection ap1 is greater than the critical angle of total reflection and the projection ap2 is smaller than the critical angle of total reflection. In areas where the projection angles of arrival are less than the critical angle of total reflection, total reflection is achieved with the aid of the wedge-shaped shape of the reflector surface 308 and therefore the light beams reflected from these areas are directed more sideways and less downwards than, for example, in the case illustrated in Figure 1f.
[026] As Figuras 4a e 4b ilustram um acessório de iluminação de acordo com uma modalidade exemplificativa e não limitadora da invenção, e A Figura 4b mostra uma vista de uma seção tomada ao longo da linha A - A mostrada na Figura 4a. O plano de seção é paralelo com o plano xz de um sistema de coordenadas 499. O acessório de iluminação compreende quatro fontes de luz e quatro dispositivos ópticos 401a, 401b, 401c e 401d. Cada um dos dispositivos ópticos é de acordo com uma modalidade exemplificativa e não limitadora da invenção. Na Figura 4b, duas das fontes de luz são retratadas com as referências 402a e 402b. Cada um dos dispositivos ópticos 401a a 401d pode ser, por exemplo, tal conforme ilustrado nas Figuras 2a-2d. Cada uma das fontes de luz pode compreender pelo menos um diodo emissor de luz “LED”. No caso exemplificador ilustrado nas Figuras 4a e 4b, o acessório de iluminação compreende adicionalmente uma placa de circuito 418. Nesse caso exemplificador, os dispositivos ópticos 401a a 401d são partes de uma peça única 419 de material transparente. As fontes de luz são colocadas em uma superfície da placa de circuito 418 e nas cavidades dos dispositivos ópticos 401a a 401d conforme ilustrado na Figura 4b.[026] Figures 4a and 4b illustrate a lighting fixture according to an exemplary and non-limiting embodiment of the invention, and Figure 4b shows a view of a section taken along the line A - A shown in Figure 4a. The section plane is parallel to the xz plane of a coordinate system 499. The lighting fixture comprises four light sources and four optical devices 401a, 401b, 401c and 401d. Each of the optical devices is in accordance with an exemplary and non-limiting embodiment of the invention. In Figure 4b, two of the light sources are depicted with references 402a and 402b. Each of the optical devices 401a to 401d may be, for example, as illustrated in Figures 2a-2d. Each of the light sources may comprise at least one "LED" light emitting diode. In the exemplary case illustrated in Figures 4a and 4b, the lighting fixture additionally comprises a circuit board 418. In this exemplary case, the optical devices 401a to 401d are parts of a single piece 419 of transparent material. The light sources are placed on a surface of the circuit board 418 and in the cavities of the optical devices 401a to 401d as illustrated in Figure 4b.
[027] A Figura 5a mostra uma ilustração esquemática de uma aplicação de iluminação de rua em que postes de luz 522 e 523 são dispostos para iluminar uma estrada 520. A Figura 5b mostra uma vista de uma seção tomada ao longo da linha A1 - A1 mostrada na Figura 5a, e a Figura 5c mostra uma vista de uma seção tomada ao longo da linha A2 - A2 mostrada na Figura 5a. Cada um dos postes de luz 522 e 523 compreende um ou mais acessórios de iluminação, sendo que cada dos quais compreende uma ou mais fontes de luz, por exemplo, diodos emissores de luz “LED”, e um ou mais dispositivos ópticos para modificar um padrão de distribuição de luz da uma ou mais fontes de luz. Cada dispositivo óptico pode estar de acordo com o que é ilustrado nas Figuras 2a a 2d ou na Figura 3. Cada dispositivo óptico é posicionado em relação à estrada 520 de modo que a linha de seção geométrica entre o primeiro e segundo planos geométricos relacionados ao dispositivo óptico sob consideração seja substancialmente paralela com a direção longitudinal da estrada. O primeiro e segundo planos geométricos mencionados acima são definidos acima em referência às Figuras 2c e 2d e à Figura 3.[027] Figure 5a shows a schematic illustration of a street lighting application in which light poles 522 and 523 are arranged to light a road 520. Figure 5b shows a view of a section taken along the line A1 - A1 shown in Figure 5a, and Figure 5c shows a sectional view taken along the line A2 - A2 shown in Figure 5a. Each of the light poles 522 and 523 comprises one or more lighting fittings, each of which comprises one or more light sources, for example, "LED" light emitting diodes, and one or more optical devices for modifying a pattern of light distribution from one or more light sources. Each optical device may be as illustrated in Figures 2a to 2d or in Figure 3. Each optical device is positioned with respect to road 520 such that the geometric section line between the first and second geometric planes related to the device optical path under consideration is substantially parallel with the longitudinal direction of the road. The first and second geometric planes mentioned above are defined above with reference to Figures 2c and 2d and Figure 3.
[028] Os exemplos específicos fornecidos na descrição apresentada acima não devem ser interpretados como limitadores do escopo e/ou da aplicabilidade das reivindicações anexas. Listas e grupos de exemplos fornecidos na descrição apresentada acima não são exaustivos, a menos que indicado explicitamente de outro modo.[028] The specific examples provided in the description presented above should not be interpreted as limiting the scope and/or applicability of the attached claims. Lists and groups of examples provided in the above description are not exhaustive unless explicitly stated otherwise.
Claims (14)
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20175063 | 2017-01-25 | ||
| FI20175063 | 2017-01-25 | ||
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