ES2230788T3 - Faro. - Google Patents

Abstract

Faro según el principio de proyección compuesto por un reflector (2) y una fuente de luz (3) rodeada por el reflector (2) para la formación de un haz de luz convergente en un plano focal (7) del reflector (2), y por un medio (26) dispuesto detrás en la dirección de propagación de la luz (16) para ensombrecer a una parte del haz de luz, así como por un cuerpo óptico (4) para producir una determinada distribución de la luz, caracterizado porque el cuerpo óptico (4) está configurado de forma alargada y en una sola pieza formando un elemento de guía de luz (10) y un elemento de lente (11) situado detrás en la dirección de propagación de la luz (16), estando configurada una superficie de salida de luz (19) del elemento de lente (11) a modo de arco, estando dispuesta una superficie de entrada de luz (8) del elemento de guía de luz (10) en un punto focal (f2) del elemento de lente (11) y en el plano focal (7) del reflector (2) y reflejándose totalmente los rayos de luz en dirección horizontal en superficies laterales (13) del elemento de guía de luz (10).

Description

Faro.

La invención se refiere a un faro según el principio de proyección compuesto por un reflector y una fuente de luz rodeada por el reflector para la formación de un haz de luz convergente y por un medio dispuesto detrás en la dirección de expansión de la luz para ensombrecer una parte del haz de luz, así como por un cuerpo óptico para producir una determinada distribución de la luz.

Por el documento DE 35 16 813 C2 se conoce un faro para vehículos que presenta un reflector con un eje óptico que se desarrolla en dirección horizontal, un primer punto focal y un segundo punto focal situado a más distancia del reflector que el primer punto focal. En el punto focal del reflector se dispone una fuente de luz configurándose el reflector de manera que pueda reflejar los rayos de luz emitidos por la fuente de luz, de modo que éstos converjan en su segundo punto focal. Adyacente al segundo punto focal del reflector se encuentra una pantalla de cubrimiento. Detrás de esta pantalla, visto en dirección de expansión de la luz, se dispone un cuerpo óptico de enfoque que presenta un punto focal cerca del segundo punto focal del reflector, reflejando en el infinito la distribución de luz ensombrecida en el plano focal por la propagación de la pantalla. El inconveniente de este faro conocido consiste en que requiere una construcción relativamente complicada, en especial por la existencia de un gran número de componentes. Por otra parte, presenta un volumen de construcción relativamente grande, aunque la luz sólo se pueda dispersar de forma limitada en su anchura.

El documento EP 0 678 699 A1 describe un faro de vehículo con un cuerpo óptico que presenta una superficie de salida de luz de forma convexa. Esta superficie permite el desvío de los rayos de luz suministrados por un conductor de luz situado justo detrás de una superficie de entrada de luz del cuerpo óptico para la creación de una distribución de luz preestablecida. Entre el conductor de luz y la superficie de entrada de luz del cuerpo óptico se sitúa una pantalla para la formación de un límite de claridad/oscuridad. Este faro conocido tiene el inconveniente de que las pérdidas de luz son relativamente altas; por una parte, a causa de la longitud y de la forma del conductor de luz y, por otra parte, como consecuencia del ensombrecimiento de una parte del haz de luz transmitido por el conductor de luz.

La presente invención se plantea el objetivo de perfeccionar un faro de tal manera que se pueda mejorar el aprovechamiento de la luz y simplificar la construcción.

De acuerdo con la invención, este objetivo se alcanza configurando el cuerpo óptico de forma alargada en la dirección de expansión de la luz y formando, al mismo tiempo, un elemento de guía de luz y un elemento de lente situado detrás del mismo en la dirección de expansión de la luz, y en el que una superficie de salida de luz del elemento de lente se configura a modo de arco y se dispone una superficie de entrada de luz del elemento de guía de luz en una zona cercana al punto focal del elemento de lente y al plano focal del reflector.

La ventaja de la invención consiste en especial en que mediante la configuración del cuerpo óptico se puede poner en práctica una construcción compacta del faro. El cuerpo óptico refleja los rayos de luz que penetran en la superficie de entrada de luz de acuerdo con una distribución de luz previamente establecida. Se puede suprimir el disco de dispersión que se suele montar detrás del cuerpo óptico. De este modo se consigue un volumen de construcción relativamente reducido del faro, aumentando sin embargo el aprovechamiento de la corriente de luz, dado que el haz de luz emitido por el reflector se adapta a la disposición de la superficie de entrada de luz del cuerpo óptico.

La idea fundamental de la invención radica en que el cuerpo óptico se realice de forma alargada, de modo que con su superficie de entrada de luz se extienda desde el plano focal situado fuera del reflector hasta una superficie de salida de luz curvada situada en la dirección de expansión de la luz. El cuerpo óptico puede estar formado ventajosamente por un elemento de guía de luz dispuesto por el lado orientado hacia el reflector y por un elemento de lente dispuesto por el lado opuesto al reflector. El elemento de guía de luz sirve, por una parte, para guiar el haz de luz que entra al elemento de lente de una forma determinada y, por otra parte, para recibir o configurar medios de ensombrecimiento. La forma del elemento de lente influye en la distribución de la luz. Por consiguiente, en su conjunto el cuerpo óptico es apropiado para permitir una mejor distribución de la luz de las distintas funciones de iluminación, gracias a la forma y a las medidas de sus componentes, en concreto el elemento de guía de luz y el elemento de lente, en colaboración con el reflector.

De acuerdo con una forma de realización especial de la invención, el elemento de guía de luz presenta dos superficies laterales planas opuestas que se extienden en dirección vertical y que guían los rayos que entran por la superficie de entrada de luz en las horizontales por reflexión total en dirección de la superficie de salida de luz. Allí salen aproximadamente con el mismo ángulo del cuerpo óptico al igual como han entrado en el mismo. Gracias a la orientación de los segmentos de reflexión del reflector con respecto al cuerpo óptico, se puede conseguir una distribución de luz de gran difusión.

Según otra forma de realización especial de la invención, la superficie de salida de luz del elemento de lente se configura curvada en dirección vertical. Como consecuencia, se puede reflejar en dirección vertical la distribución de luz generada por el reflector en el plano focal.

De acuerdo con una forma de realización especial de la invención, el reflector se configura como reflector de superficies libres que presenta una pluralidad de segmentos de reflexión. Estos segmentos de reflexión se orientan de modo que los rayos de luz reflejados por los segmentos incidan en la superficie de entrada de luz situada al lado del medio de ensombrecimiento. Como consecuencia de esta dirección tan específica de los rayos de luz sobre la superficie de entrada de luz se logra un mayor aprovechamiento de la corriente de luz.

De acuerdo con una variante de la invención, el reflector se compone de dos mitades de reflector conformadas del mismo modo y separadas ambas mitades del reflector por un plano central longitudinal vertical del reflector. Los segmentos de reflexión de las respectivas mitades del reflector están orientados de forma que respectivamente un máximo de luminosidad se genere por la mitad de la superficie de entrada de luz asignada a la respectiva mitad del reflector. La mitad del reflector genera el máximo preferiblemente por la mitad de la superficie de entrada de luz que se extienda por el mismo lado del plano central longitudinal vertical. El máximo se configura con preferencia de forma superficial como mancha focal o zona focal. Las dos distribuciones de luz de la superficie de entrada de luz dispuesta simétricamente con respecto al plano central longitudinal resultan influenciadas por el cuerpo óptico, de manera que el haz de luz que sale del cuerpo óptico genere una distribución de luz con un único máximo central para una función de luz antiniebla. A través de la modificación de los segmentos de reflexión se puede generar otra distribución de luz simétrica o variar la magnitud del máximo central.

Según una variante de la invención, el medio para el ensombrecimiento se realiza en forma de recubrimiento opaco aplicado por evaporación sobre una zona parcial de la superficie del elemento de guía de luz orientada hacia el reflector. Como consecuencia, el elemento de guía de luz puede servir con facilidad para el alojamiento del medio de ensombrecimiento.

Conforme a otra alternativa de realización de la invención, una superficie del elemento de guía de luz orientada hacia el reflector se puede realizar en forma de superficie de ensombrecimiento oblicua. El ensombrecimiento se provoca en este caso fundamentalmente por medio de una superficie inclinada. Se puede renunciar a otros medios adicionales para el ensombrecimiento. De manera ventajosa se puede reducir además el peso del elemento de guía de luz o del cuerpo óptico.

A continuación se explican con más detalle ejemplos de realización de la invención por medio de la descripción. Las distintas figuras muestran:

Fig. 1 una vista lateral esquemática de un faro de acuerdo con la invención,

Fig. 2 una vista esquemática sobre el faro de acuerdo con la invención,

Fig. 3 una representación esquemática de la distribución de luz en una superficie de entrada de luz de un cuerpo óptico,

Fig. 4 una vista en perspectiva sobre el faro de acuerdo con la invención con un desarrollo a modo de ejemplo de unos rayos de luz reflejados en segmentos determinados del reflector,

Fig. 5 una vista lateral esquemática de un cuerpo óptico según una forma de realización alternativa,

Fig. 6 una distribución de luz del faro de acuerdo con la invención,

Fig. 7 una vista lateral esquemática de un cuerpo óptico según otra forma de realización alternativa,

Fig. 8 una vista lateral en perspectiva del faro según la figura 1 con un desarrollo a modo de ejemplo de un rayo de luz límite reflejado en un segmento determinado del reflector,

Fig. 9 una vista lateral en perspectiva del faro según la figura 5 con un desarrollo a modo de ejemplo del rayo de luz límite reflejado en el segmento del reflector según la figura 8.

Un faro (1) que funciona de acuerdo con el principio de proyección se compone fundamentalmente de un reflector (2), una fuente de luz (3) y un cuerpo óptico (4). La fuente de luz (3) está dispuesta cerca del primer punto de focal (f1) del reflector (2). El reflector (2) está configurado con forma de cubeta y presenta un orificio central (5) que sirve como agujero de casquillo de lámpara para la fuente de luz (3). La fuente de luz (3) puede estar configurada, por ejemplo, como lámpara incandescente H7 ó H3.

Como se puede ver mejor en la figura 4, el reflector (2) está configurado como reflector de superficies libres y presenta una pluralidad de segmentos de reflector (6) con superficies que reflejan distintas imágenes. El reflector (2) una forma similar a la de un elipsoide y genera un haz de luz que converge en un plano focal (7). En el plano focal (7) está dispuesto el segundo punto focal (f2) del reflector (2). Además, en el plano focal (7) está dispuesta una superficie plana de entrada de luz (8) de un cuerpo óptico (9). El cuerpo óptico (4) presenta en una cara orientada hacia el reflector (2), un elemento de guía de luz (10) y en una cara opuesta al reflector (2), un elemento de lente (11). El cuerpo óptico (4) está configurado en una sola pieza y se extiende a lo largo de un eje óptico (12).

El elemento de guía de luz (10) está formado por la superficie plana de entrada de luz (8) que, preferiblemente, está configurada con una forma rectangular. A la superficie de entrada de luz (8) le siguen dos superficies laterales paralelas opuestas (13) que se extienden en dirección vertical. Además, a la superficie de entrada de luz (8) le sigue respectivamente una cara superior inclinada (14) y una cara inferior (15). Éstas provocan un ensanchamiento o bien un agrandamiento de la sección transversal del elemento de guía de luz (10) en la dirección de expansión de la luz según la flecha (16). En un extremo del elemento de guía de luz (10) opuesto al reflector (2), éste se transforma en el elemento de lente (11) formando un canto periférico (17).

El elemento de lente (11) presenta dos superficies laterales opuestas que siguen directamente a las superficies laterales (13) del elemento de guía de luz (10) en un plano conjunto. Desde el canto periférico superior (17) hasta el canto periférico inferior opuesto (17) se extiende una superficie de salida de luz (19) a modo de arco. Mediante la configuración del elemento de lente (11) - la forma ovalada de la superficie de salida de luz (19) se extiende en un plano vertical -, el cuerpo óptico (4) actúa sólo como lente en dirección vertical. En una dirección horizontal se produce una emisión de luz distribuida libremente, reflejándose la luz en la anchura.

El reflector (2) está configurado simétricamente con respecto a un plano central longitudinal vertical (V) y presenta una mitad de reflector izquierda (21) y una mitad de reflector derecha (22). Como se explica en el trazado representado a modo de ejemplo de los rayos de luz en la figura 4, los rayos de luz emitidos por la fuente de luz (3) son reflejados por la mitad de reflector izquierda (21) a una cara izquierda (23) de la superficie de entrada de luz (8). La mitad de reflector derecha (22) provoca el correspondiente reflejo de los rayos de luz en la cara derecha (24) de la superficie de entrada de luz (8). En este caso, los respectivos segmentos de reflector (6) están orientados de manera que en las caras respectivas (23, 24) de la superficie de entrada de luz (8) se forma por encima de una horizontal (H), una mancha focal (25) en forma de lóbulo. Esta mancha focal (25) forma un máximo superficial de la intensidad de luz. Por debajo de la horizontal (H), el elemento de guía de luz (10) está dotado de un recubrimiento opaco (26) aplicado por evaporación, de modo que en la zona de la horizontal (H) se crea un canto que forma un límite de claridad/oscuridad (28) de la distribución de luz. El recubrimiento (26) sirve como medio para el ensombrecimiento, de manera que mediante el cuerpo óptico situado detrás (4) se transmiten exclusivamente los rayos de luz que inciden por encima de la horizontal (H). El borde del recubrimiento (26) que se desarrolla a lo largo de la horizontal (H) forma el límite claridad/oscuridad de la distribución de luz generada por el cuerpo óptico (4). En este proceso - como se puede ver en las figuras 1 y 2-, los rayos de luz se reflejan totalmente en dirección horizontal en las superficies laterales (13) del elemento de guía de luz (10), antes de salir muy dispersados de la superficie de salida de luz (19) del elemento de lente (11) en el plano horizontal. En este caso, los rayos de luz se reflejan manteniendo el ángulo de incidencia. En el plano vertical, la luz se fracciona de acuerdo con la forma de la superficie de salida de luz (19) del elemento de lente (11) a modo de una lente. Se genera una distribución de luz según la figura 6 y, concretamente, con un máximo central (27) y una amplia dispersión para la formación de una luz antiniebla. Se forma el límite claridad/oscuridad (28) nítido. La distribución de luz está configurada simétricamente con respecto a una vertical (V). La lámpara incandescente H7 utilizada en el presente ejemplo de realización permite una dispersión de hasta +/- 50 grados.

Como se puede ver claramente en la figura 4, los segmentos de reflector (6') de cada una de las mitades de reflector (21, 22) dispuestos junto al agujero de casquillo (5), así como cercanos al plano central longitudinal vertical (V), están orientados de manera que los rayos de luz (29) inciden en la superficie de entrada de luz (8) en un ángulo reducido o bien de forma aproximadamente perpendicular. De este modo se consigue fundamentalmente la configuración de las manchas focales (25) como máximo en las respectivas caras (23) o bien (24). Los segmentos de reflector (6'') más distanciados del agujero de casquillo (5) o bien del plano central longitudinal vertical (V), generan rayos de luz (30) que inciden en la superficie de entrada de luz (8) en un mayor ángulo, experimentando posteriormente en las superficies laterales, un reflejo total.

Alternativamente esta distribución de luz también se puede provocar mediante un cuerpo óptico (31) según la figura 5 que al contrario que el cuerpo óptico (4) anterior, presenta una cara superior (33) y una cara inferior (34) paralelas a la horizontal (H). La cara superior (33) y la cara inferior (34) son paralelas y perpendiculares a las superficies laterales (35) de un elemento de guía de luz (32) que también se extienden de forma paralela. Como consecuencia, se obtiene una superficie de entrada de luz (36) mayor del elemento de guía de luz (32). Esta se adapta a la dimensión del reflector (2) obteniéndose una mejor distribución de la luz.

La figura 7 muestra otra alternativa de realización de un cuerpo óptico (37) que presenta por debajo de la horizontal (H), en la que se desarrolla el eje óptico (12), una superficie sesgada de ensombrecimiento (38). Esta superficie de ensombrecimiento (38) se extiende en un ángulo de 45 grados con respecto a la horizontal (H). Se configura opaco y permite como consecuencia de la transición discontinua a lo largo de un canto periférico (39), un nítido límite de claridad/oscuridad frente a una superficie de entrada de luz (40). Sin embargo, este límite es relativamente extenso en comparación con el límite de claridad/oscuridad de los ejemplos de realización anteriores, por lo que se produce una disminución del molesto borde de color en la distribución de la luz. Como consecuencia de su forma sesgada, el cuerpo óptico (37) presenta además un peso más reducido. En su caso, el deslumbramiento por el faro como consecuencia de los rayos de luz fraccionados directamente por la fuente de luz en la superficie de ensombrecimiento (38) se puede reducir o evitar aplicando mediante evaporación, un recubrimiento opaco. En comparación con los ejemplos de realización anteriores, la superficie de entrada de luz (40) es algo más pequeña. Entre el borde superior de la superficie de entrada de luz (40) y una cara superior (41) de desarrollo horizontal se forma una superficie sesgada (42) que sirve para minimizar la propagación vertical de la distribución de la luz.

Los cuerpos ópticos antes descritos se fabrican preferiblemente de vidrio y presentan con preferencia una longitud de 50 mm y una anchura de 20 mm. El cuerpo óptico se configura con la superficie de entrada de luz a una distancia de 10 mm de un plano formado por el borde del reflector. A través de una configuración distinta del cuerpo óptico se pueden crear también otras funciones de luz, por ejemplo, luz de base o de curva.

De las figuras 8 y 9 resulta que el cuerpo óptico (31) según la figura 5 presenta ventajas considerables frente al cuerpo óptico (4) según las figuras 1 y 2. Se representa el trazado de un mismo rayo de luz límite (43) que entra en el cuerpo óptico (4) o bien (31) con un mismo ángulo de entrada. Como consecuencia de la configuración de la cara inferior oblicua (15) del cuerpo óptico (4), el rayo de luz (43) se refleja totalmente en la misma superficie y después en las demás superficies (19, 14), por lo que vagabundea sin destino dentro del cuerpo óptico (4) hasta su salida por la superficie de entrada de luz (8). El rayo de luz límite (43) no puede utilizarse por lo tanto para la reproducción.

El cuerpo óptico (31) de tamaño relativamente grande permite que el rayo de luz límite (43) incida en la cara inferior (34) en la zona de la superficie curvada de salida de luz en la que por un lado se fracciona parcialmente, pudiéndose aprovechar en dirección de la expansión de la luz (16), mientras que por otro lado se refleja en parte totalmente y se desvía hacia arriba. De este modo se puede incrementar considerablemente el aprovechamiento de la luz.

Como también se puede ver en la figura 9, en caso de configuración del cuerpo óptico (37) según la figura 7 con la inclinación (38), el rayo límite (43) no se ve influenciado, por lo que se consigue una reducción del peso y una menor necesidad de espacio, siendo el aprovechamiento de la luz el mismo. El límite de claridad/oscuridad (28) está formado por la inclinación (38), presentando dicha inclinación (38) preferiblemente un recubrimiento de ensombrecimiento para evitar un deslumbramiento no deseado.

Claims (10)

1. Faro según el principio de proyección compuesto por un reflector (2) y una fuente de luz (3) rodeada por el reflector (2) para la formación de un haz de luz convergente en un plano focal (7) del reflector (2), y por un medio (26) dispuesto detrás en la dirección de propagación de la luz (16) para ensombrecer a una parte del haz de luz, así como por un cuerpo óptico (4) para producir una determinada distribución de la luz, caracterizado porque el cuerpo óptico (4) está configurado de forma alargada y en una sola pieza formando un elemento de guía de luz (10) y un elemento de lente (11) situado detrás en la dirección de propagación de la luz (16), estando configurada una superficie de salida de luz (19) del elemento de lente (11) a modo de arco, estando dispuesta una superficie de entrada de luz (8) del elemento de guía de luz (10) en un punto focal (f2) del elemento de lente (11) y en el plano focal (7) del reflector (2) y reflejándose totalmente los rayos de luz en dirección horizontal en superficies laterales (13) del elemento de guía de luz (10).

2. Faro según la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento de guía de luz (10) presenta superficies laterales planas (13) lateralmente opuestas que se extienden en dirección vertical y porque la superficie de salida de luz (19) del elemento de lente (11) está configurada en dirección vertical a modo de arco.

3. Faro según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el cuerpo óptico (4) está configurado simétricamente con respecto a un plano central longitudinal horizontal (H), separándose al menos una cara superior (14, 41) y/o una cara inferior (15, 38) del elemento de guía de luz (10) constantemente de la superficie de entrada de luz (8, 40).

4. Faro según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la superficie de entrada de luz (8) del elemento de guía de luz (10) está configurada de forma plana y está orientada perpendicularmente con respecto al eje óptico (12) del reflector (2).

5. Faro según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el reflector (2) está configurado como reflector de superficies libres con una pluralidad de segmentos de reflector (6') que están orientados de modo que en la superficie de entrada de luz (8) del elemento de guía de luz (10) se genera una distribución de luz previamente determinada, porque los segmentos de reflector (6') están orientados de modo que en la superficie de entrada de luz (8) se generan dos manchas focales (25) dispuestas de forma desplazada en dirección horizontal y porque el reflector (2) está configurado simétricamente con respecto a un plano central longitudinal vertical (V) formando unas mitades de reflector izquierda y derecha (21, 22) conformadas del mismo modo y porque la mitad de reflector izquierda (21) refleja los rayos de luz en una cara izquierda (23) y la mitad de reflector derecha (22) refleja los rayos de luz en una cara derecha (24) de la superficie de entrada de luz (8, 19).

6. Faro según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque los segmentos de reflector (6') dispuestos cerca de un orificio central (5) del reflector (2) y/o del plano central longitudinal vertical (V) están orientados de manera que los rayos de luz reflejados por éstos inciden en la superficie de entrada de luz (8) en un ángulo cercano a 0 grados con respecto al plano central longitudinal vertical (V).

7. Faro según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el medio para el ensombrecimiento está configurado como recubrimiento (26) opaco aplicado por evaporación sobre una zona parcial de la superficie del elemento de guía de luz (10) orientada hacia el reflector (2).

8. Faro según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la superficie del elemento de guía de luz orientada hacia el reflector (2) se compone de una superficie plana de entrada de luz (40) por encima de una horizontal (H) y de una superficie de ensombrecimiento sesgada (38) por debajo de la horizontal (H).

9. Faro según la reivindicación 8, caracterizado porque la superficie de ensombrecimiento sesgada (38) se extiende hacia abajo en un ángulo de 45 grados con respecto a la horizontal (H) del cuerpo óptico (4).

10. Faro según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el borde superior de la superficie de entrada de luz (40) está configurado como superficie sesgada (42).