ES2270485T3 - Unidad de alumbrado que incluye un dispositivo para la atenuacion analogica y uniforme de un flujo luminoso conducido en el curso optico de un haz. - Google Patents
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Abstract
SE PROPONE LA ATENUACION DE UNA CORRIENTE (2) DE LUZ GUIADA POR MEDIO DE UNA LAMPARA (1) DE DESCARGA A TRAVES DE UNA DISPERSION CONTROLABLE. PARA ELLO SE DISPONE EN LA GUIA DE RADIACION OPTICA DE LA CORRIENTE (2) DE LUZ UN DIFUSOR (6) CON PREFERENCIA CONTROLABLE ELECTRICAMENTE. ESTE DIFUSOR DEBE COMPONERSE DE UN CRISTAL LIQUIDO INCRUSTADO EN UN POLIMERO TRANSPARENTE. EL PROCEDIMIENTO PROPUESTO Y EL DISPOSITIVO PARA LA REALIZACION DEL PROCEDIMIENTO PUEDEN SER UTILIZADOS DE FORMA VENTAJOSA EN UNION CON UNA FUENTE (9) DE LUZ CENTRAL EN UN VEHICULO.
Description
Unidad de alumbrado que incluye un dispositivo
para la atenuación analógica y uniforme de un flujo luminoso
conducido en el curso óptico de un haz.
La invención se refiere a una unidad de
alumbrado que presenta un dispositivo para la atenuación analógica
y uniforme de un flujo luminoso conducido en el curso óptico de un
haz, según el concepto general de la primera reivindicación.
Las lámparas de descarga, como por ejemplo las
procedentes de la serie XENARD© de la firma OSRAM, son unidades de
alumbrado muy eficientes con un elevado rendimiento de unos 90 lm/W.
No obstante, no pueden atenuarse eléctricamente según el estado
actual de conocimientos.
Más bien se conocen procedimientos en los cuales
el flujo luminoso de una lámpara de descarga se regula mediante
absorción. Esto puede realizarse por ejemplo utilizando un diafragma
o un filtro neutral. Los procedimientos que funcionan por absorción
tienen no obstante el inconveniente de no ser susceptibles a la vez
de una atenuación que pueda controlarse analógicamente y también de
una atenuación uniforme. Con un filtro neutral puede ciertamente
lograrse una atenuación uniforme por toda la superficie de absorción
cuando la absorción es uniforme, pero no es posible simultáneamente
un control analógico de la absorción. Si por otro lado se conduce el
flujo luminoso por ejemplo a través de una cuña gris, puede
atenuarse ciertamente mediante la posición de la cuña gris en el
curso del haz, pero sólo con una absorción no uniforme en la zona
activa. Podría pensarse en atenuar por absorción un flujo luminoso
generado por una lámpara de descarga con una célula LCD
tradicional. Pero entonces se pierde ya solamente debido el primer
polarizador de la célula LCD al menos un 50% de la luz útil, con lo
que la permeabilidad a la luz de la célula LCD significa un problema
considerable. El flujo luminoso que queda puede controlarse
entonces ciertamente en los límites del máximo contraste de la
célula LCD, pero no obstante es un inconveniente que la célula LCD
dé lugar, debido a su curva característica electroóptica, a una
distribución de la luz no uniforme.
Por la
EP-A-578827 se conoce un sistema de
iluminación en el que la luz de una fuente luminosa atraviesa una
placa atenuadora de cristal líquido y se utilizan partes del flujo
luminoso como luz de alumbra-
do.
do.
Es ahora tarea de la presente invención poner a
disposición un dispositivo para la atenuación analógica y uniforme
de un flujo luminoso conducido en el curso óptico de un haz de una
lámpara de descarga. Esta tarea se resuelve mediante un dispositivo
con las particularidades de la primera reivindicación. Las
reivindicaciones dependientes muestran mejoras y perfeccionamientos
ventajosos de la solución encontrada. En la técnica del automóvil
resulta una aplicación del dispositivo especialmente ventajosa por
ejemplo cuando la lámpara de descarga es una fuente de luz
dispuesta centralmente en un vehículo. Sin limitarse a esta
aplicación, describiremos la invención más en detalle en base a
este ejemplo. Otras aplicaciones se dan por ejemplo en relación con
las fuentes de luz fría en el microscopio o en los alumbrados para
endoscopias.
Para explicar la invención se adjuntan tres
figuras. Se muestra en
Figura 1A a 1C el principio de actuación de la
atenuación por dispersión,
figura 2 la utilización de un dispositivo no
correspondiente a la invención como fuente luminosa central en un
vehículo y
figura 3 un ejemplo de la solución
encontrada.
Según la representación de la figura 1A, genera
una lámpara de descarga 1 un flujo luminoso 2, que se conduce a
través de elementos sólo representados esquemáticamente como un haz
de rayos paralelo. Para acoplar por ejemplo el flujo luminoso 2 a
un conductor de fibra óptica 3, está dispuesta en el curso del haz
una lente convexa 4, que enfoca el haz de rayos sobre la superficie
frontal 5 del conductor de fibra óptica 3. Para atenuar el flujo
luminoso 2 se encuentra en el curso del haz, a una cierta distancia
D de la superficie frontal 5 del conductor de fibra óptica 3, un
difusor 6 que puede controlarse. Queda a criterio del especialista
el utilizar en lugar de un conductor de fibra óptica 3 también otro
captador de luz, como por ejemplo un haz de fibras flexible.
Mediante manipulación de las propiedades ópticas
del difusor 6, hace éste que se forme centros de dispersión, por
ejemplo, 7a, 7b, 7c, 7d y 7e, tal como se representa en la figura
1B, los cuales transforman crecientemente la evolución convergente
de haz en una divergente. La dispersión del haz de luz en el difusor
6 provoca que sólo incida una parte reducida del flujo luminoso 2
sobre la superficie frontal 5 del conductor de fibra óptica 3 y
allí se acople. La parte restante del flujo luminoso 2, no obstante,
no se absorbe y se transforma así en calor, sino que solamente se
desvía en su dirección. Es una ventaja especial de la solución
propuesta que no ocasione ningún problema térmico.
Para la reducción efectiva del acoplamiento de
luz en un conductor de fibra óptica 3, hay que dimensionar
adecuadamente la distancia D en relación a la sección del flujo
luminoso 2 conducido en el haz de rayos, así como en relación con
la geometría de los demás componentes del dispositivo, de manera que
la luz desviada en los centros de dispersión 7a, 7b, 7c, 7d, y 7e
también pase efectivamente por delante de la superficie frontal 5
del conductor de fibra óptica 3. La distancia D entre el elemento
dispersor de luz - el difusor 6 - y el captador de luz, por ejemplo
el conductor de fibra óptica 3, determina la relación máxima de
atenuación.
Es ventajoso y significa un perfeccionamiento
ventajoso del dispositivo propuesto, influir sobre el difusor 6
mediante un campo eléctrico exterior que puede aplicarse al mismo,
en sus propiedades ópticas, es decir, en su transparencia. Mediante
la posibilidad de influir eléctricamente sobre el difusor 6, puede
controlarse de manera sencilla analógicamente el flujo luminoso 2.
Además de esto, puede configurarse el difusor 6 mediante su
estructura y la elección del material de tal manera que genere por
toda su superficie óptica activa una dispersión uniforme del flujo
luminoso 2 que incide.
Se ha comprobado aquí que es ventajosa por
ejemplo una lámina NCAP^{TM}, que está compuesta por un cristal
líquido embutido en un polímero, lo cual se representa en la figura
1C. Una lámina NCAP^{TM} funciona, contrariamente a las células
LCD tradicionales, sin polarización. Al aplicar una tensión
eléctrica U se orientan las moléculas encapsuladas del cristal
líquido en dirección al campo eléctrico. De esta manera se vuelve
transparente la lámina. Un flujo luminoso que pase a través de la
misma permanece convergente. En ausencia de un campo eléctrico, las
moléculas del cristal líquido están distribuidas por el contrario
estadísticamente en su orientación, con lo que la luz que incide en
el material se dispersa. La transición desde el estado de dispersión
al estado transparente puede controlarse analógicamente en función
del campo eléctrico aplicado.
La figura 2 incide en una aplicación de un
dispositivo no perteneciente a la invención. El flujo luminoso 2 en
forma de haz de una lámpara de descarga 1, es conducido a través de
un difusor 6 y dado el caso de un filtro de color 8, estando
enfocado sobre la superficie frontal de un haz de fibras ópticas 10.
En la figura 2, el sistema completo de la fuente de luz central,
compuesto por una lámpara de descarga 1, una lente convexa 4, el
difusor 6 y un filtro de color 8, está dotado del signo de
referencia 9. El haz de conductores de fibra óptica 10 que absorbe
el flujo luminoso 2 está unido con diversos indicadores y elementos
de operación en el vehículo. Los indicadores son por ejemplo el
cuadro de instrumentos 11 conocido para la velocidad y el número de
revoluciones, una pantalla central de información 12 para avisos del
tipo más diverso o una radio 13. Entre los elementos de operación
14 (no representados en detalle) se encuentran por ejemplo aquéllos
relativos al accionamiento de la ventilación o los interruptores
para la activación o bien desactivación de distintos grupos
operativos del vehículo. El filtro de color 8 mostrado permite un
color de alumbrado según el deseo del cliente. Para las
indicaciones 11, 12, 13 y elementos de operación 14 de un vehículo,
puede ajustarse mediante este filtro de color 8 un tono de color
unificado.
Es ventajoso, cuando se necesitan las numerosas
unidades luminosas que hoy por ejemplo se precisan para el
alumbrado de los equipos para vehículos citados a modo ejemplo, que
se pueden sustituir por una única fuente luminosa central. Al
respecto, las ventajas residen en una mejor eficiencia de la
generación de luz, así como en la separación espacial entre la
generación de luz y el consumo de luz. Esto último ayuda a desplazar
el problema inevitable del calor de pérdidas en la generación de
luz a zonas térmicamente no críticas. Además, en el dispositivo
puede ajustarse centralmente el tono de color para todos los
equipos de alumbrado de manera sencilla mediante una única
determinación del lugar del color. En los alumbrados
descentralizados tradicionales, pueden ajustarse difícilmente los
tonos de color de manera óptima entre sí. Por un lado, es diferente
de uno a otro el espectro de luz de las distintas fuentes
luminosas. Por otro lado, el necesario ajuste en los alumbrados
descentralizados en el proceso de fabricación para un vehículo al
menos no es practicable, ya que los componentes del sistema por lo
general son aportados por distintos suministradores.
La figura 3 muestra una solución encontrada, que
ventajosamente puede utilizarse juntamente con una fuente de luz
central en un vehículo. Se trata al respecto de un dispositivo para
lograr en un espacio muy estrecho una atenuación múltiple del flujo
de luz. Cuando el flujo luminoso 2 generado por la lámpara de
descarga 1 ha de ser atenuado muy fuertemente, es precisamente
ventajoso en sistemas con un espacio constructivo muy limitado,
disponer inclinado el difusor 6 en el ángulo \alpha de
preferentemente \alpha = 45° respecto al flujo luminoso 2
incidente y en paralelo, ventajosamente en un plano paralelo a la
distancia d del difusor 6, prever un espejo 15. El espejo 15 desvía
el flujo luminoso 2 incidente y le conduce así de nuevo a través
del difusor 6. Así, el flujo luminoso 2 es atenuado dos veces por el
mismo difusor 6. Siempre que sea necesario, pueden realizarse según
el principio de funcionamiento aquí descrito, mediante espejos
dispuestos de manera adecuada a ambos lados del difusor 6,
atenuaciones múltiples en el difusor 6. El flujo luminoso reflejado
en el espejo forma la luz útil 2b, y por el contrario, un flujo
luminoso reflejado por la incidencia oblicua de la luz sobre la
superficie del difusor
- la llamada doble imagen 2a - se filtra para evitar perturbaciones mediante un diafragma 16. La distancia d entre el difusor 6 y el espejo 15 es necesaria para una separación de la doble imagen respecto a la luz útil.
- la llamada doble imagen 2a - se filtra para evitar perturbaciones mediante un diafragma 16. La distancia d entre el difusor 6 y el espejo 15 es necesaria para una separación de la doble imagen respecto a la luz útil.
El dispositivo correspondiente a la invención
para la atenuación analógica y uniforme de un flujo luminoso
conducido en el curso óptico de un haz, da lugar a que, de acuerdo
con las necesidades, por ejemplo de elementos de operación, pueda
ser puesta a disposición sólo una luz muy baja, lo cual por regla
general es suficiente para fines de ayuda en búsquedas, mientras
que por el contrario en indicaciones de gran superficie, como en
una pantalla de información, pueden ser puestas a disposición
elevadas densidades de luz, que incluso aseguran cuando la
luminosidad ambiental es elevada una buena legibilidad de los avisos
mostrados, no generándose no obstante - lo cual es esencial - calor
alguno en el lugar de la demanda de luz, que deba ser extraído o
bien soportado mediante medidas constructivas. Los elementos de
alumbrado y sistemas de alumbrado tradicionales tienen el
inconveniente de que por un lado son pocos eficientes en su balance
energético cuando en el lugar de la demanda de luz sólo es
necesaria una baja intensidad de luz, pero por otro lado conducen,
cuando la densidad de luz es elevada, rápidamente a un fuerte
calentamiento puntual. Estos inconvenientes pueden evitarse
utilizando una fuente de luz central. Su realización presupone no
obstante que para una fuente de luz de elevada eficiencia, como una
lámpara de descarga, se dispone de una atenuación analógica y
uniforme.
Claims (5)
1. Unidad de alumbrado que presenta una lámpara
de descarga, que genera un flujo luminoso y un dispositivo para la
atenuación analógica y uniforme del flujo luminoso conducido en el
curso óptico de un haz de la lámpara de descarga, presentando el
dispositivo en el curso óptico del haz del flujo luminoso (2)
generado por la lámpara de descarga (1) un difusor (6)
controlable,
caracterizada porque en el curso del haz
del flujo luminoso (2) generado por la lámpara de descarga (1), el
difusor (6) está dispuesto en un ángulo \alpha de 45° inclinado
respecto al flujo luminoso incidente
(2) y
(2) y
en paralelo y a la distancia d respecto al
difusor (6), un espejo (15), que desvía el flujo luminoso, con lo
que el flujo luminoso es atenuado dos veces por el difusor, y porque
se filtra una imagen doble (2a) reflejada en la superficie del
difusor (6) mediante un diafragma (16) y de esta manera se separa de
la luz útil (2b).
2. Unidad de alumbrado según la reivindicación
1, caracterizada porque el difusor controlable está compuesto
por partículas flotantes, manipulables eléctricamente en su
posición, en un líquido transparente.
3. Unidad de alumbrado según la reivindicación
1, caracterizada porque el difusor controlable está compuesto
por un cristal líquido embutido en un polímero.
4. Unidad de alumbrado según la reivindicación
1, caracterizada porque la lámpara de descarga es una fuente
de luz central (9) dispuesta en un vehículo.
5. Unidad de alumbrado según la reivindicación 1
o bien una de las reivindicaciones siguientes, caracterizada
porque en el curso del haz del flujo luminoso (2) atenuable generado
por la lámpara de descarga, está dispuesto antes de su acoplamiento
con un conductor de fibra óptica (3) un filtro de color (8).
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