ES2275270T3 - Dispositivo de iluminacion a traves de un haz de fibras opticas y procedimiento de realizacion de dicho dispositivo. - Google Patents
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Abstract
EL GENERADOR LLEVA UNA LAMPARA (1) UNA UNIDAD OPTICA (2-3) QUE PROCURA UNA CONCENTRACION DE LUZ ALREDEDOR DE UN PUNTO DE IMAGEN AXIAL (5), UNA CONTERA DE HAZ DE FIBRAS OPTICAS CONSTITUIDA POR UNA PIEZA CILINDRICA (7) QUE POR UNA PARTE APRIETA EL EXTREMO DEL HAZ DE FIBRAS OPTICAS Y POR OTRA PARTE ENCIERRA UNA BARRA TRANSPARENTE (12) APLICADA EN EL EXTREMO DEL HAZ DE FIBRAS OPTICAS. SEGUN LA INVENCION, EL EXTREMO DE LA BARRA TRANSPARENTE (12) QUE ESTA ORIENTADO HACIA LA UNIDAD OPTICA Y LA LAMPARA PRESENTA UNA SUPERFICIE CONCAVA, EL PUNTO DE IMAGEN AXIAL (5) ALREDEDOR DEL CUAL LA UNIDAD OPTICA PRODUCE LA CONCENTRACION DE LUZ ES UN PUNTO DE IMAGEN VIRTUAL SITUADO EN EL INTERIOR DE LA BARRA, Y EL EXTREMO DEL HAZ DE FIBRAS OPTICAS (6) ESTA PULIDO Y SE APLICA SOBRE LA BARRA TRANSPARENTE POR UN MEDIO MECANICO CUALQUIERA. APLICACION EN EL ALUMBRADO DECORATIVO.
Description
Dispositivo de iluminación a través de un haz de
fibras ópticas y procedimiento de realización de dicho
dispositivo.
La presente invención se refiere a un
dispositivo de iluminación a través de un haz de fibras ópticas, que
comprende una lámpara dispuesta sobre un eje óptico, una unidad
óptica dispuesta coaxialmente a la lámpara, para garantizar una
concentración de luz procedente de la lámpara alrededor de un punto
de imagen axial y una contera del haz de fibras ópticas dispuesta
coaxialmente a, y aguas debajo de, la unidad óptica, comprendiendo
dicha contera una pieza tubular cuya parte situada frente a la
unidad óptica encierra una barra transparente destinada a recibir
por su cara terminal proximal una luz concentrada procedente de la
unidad óptica y a transmitir esta luz hasta su cara terminal
opuesta, alojando la parte opuesta de la pieza tubular una parte
terminal de un haz de fibras ópticas aplicado por su cara terminal
correspondiente contra dicha barra transparente de modo que recibe
la luz transmitida por la barra transparente para transmitirla a su
vez hasta el extremo opuesto de dicho haz de fibras destinado a
desempeñar el papel de emisor de luz.
La invención se refiere también a un
procedimiento para la realización de un dispositivo de
iluminación.
Un dispositivo de iluminación de este tipo se
aplica en la iluminación decorativa, especialmente para destacar
piezas de un museo, elementos arquitectónicos, objetos en una
vitrina de una tienda, etc.
Un dispositivo de iluminación a través de un haz
de fibras ópticas, que comprende una lámpara, una unidad óptica que
proporciona una concentración de luz alrededor de un punto de imagen
axial, una contera del haz de fibras ópticas que comprende una
pieza cilíndrica que, por una parte, aprieta el extremo del haz de
fibras ópticas y, por otra parte, encierra una barra transparente
aplicada al extremo del haz de fibras ópticas, se conoce por el
documento EP-A-0 082 691. Este
documento proporciona medios para obtener un reparto regular de la
luz en la superficie del haz de fibras, con la menor cantidad de
pérdidas posible.
El documento US 4.241.382 da a conocer un
dispositivo de iluminación a través de un haz de fibras ópticas que
comprende especialmente una hoja transparente, cóncava destinada a
redirigir los rayos luminosos hacia un haz de fibras ópticas de tal
manera que entren en las fibras con una medida angular inferior a un
ángulo crítico. Una ventaja de un sistema de este tipo es que hace
entrar un mayor número de rayos luminosos en el haz de fibras
ópticas y, por tanto, permitir una iluminación más eficaz del haz de
de fibras ópticas.
El documento US 5.099.399 da a conocer un
dispositivo de iluminación a través de un haz de fibras ópticas que
corresponde al preámbulo anterior. Los rayos luminosos se focalizan
en la entrada de la barra y entran en la barra con un ángulo de
incidencia y, según este ángulo, siguen una trayectoria por la
longitud de la barra, formada por reflexiones sucesivas sobre sus
bordes. Estas reflexiones sucesivas suponen una disipación de una
parte de la energía de los rayos luminosos.
Un objeto de la invención es obtener todavía
menos pérdidas.
Para ello, en un dispositivo de iluminación a
través de un haz de fibras ópticas según la invención, el extremo
de la barra transparente que está dirigido hacia la unidad óptica y
la lámpara presenta una superficie cóncava y el punto de imagen
axial alrededor del cual la unidad óptica produce la concentración
de luz es un punto de imagen virtual situado en el interior de la
barra.
Así, la invención se basa en la idea de repartir
el efecto de concentración de la luz entre la unidad óptica
propiamente dicha y la barra de vidrio, lo que permite obtener, en
la entrada del haz de fibras ópticas, rayos luminosos prácticamente
paralelos al eje longitudinal del haz de fibras y por tanto menos
pérdidas.
Además, un dispositivo de iluminación según la
invención presenta también la ventaja de proporcionar un paralelismo
de los rayos luminosos que depende menos de la longitud de onda de
la luz.
Con el fin de optimizar los rendimientos, la
superficie cóncava del material de la barra que constituye con el
aire una dioptría cuyo foco virtual objeto está en el interior de la
barra, el punto axial alrededor del cual la unidad óptica produce
la concentración de luz se confunde prácticamente con este foco
virtual.
En una forma particular de realización, la
lámpara es un quemador llamado de yoduros metálicos y a alta
presión.
Este tipo de quemador constituye una fuente de
luz de muy pequeña dimensión, que aprovecha al máximo las
características ópticas del generador.
Ventajosamente, el quemador se incluye en un
conjunto desmontable dotado de medios de posicionamiento.
Así, la sustitución de una lámpara puede
realizarse por un personal no cualificado sin riesgo de que se
deteriore la precisión de posicionamiento de la lámpara.
En otra forma particular de realización, la
pieza cilíndrica que aprieta el extremo del haz de fibras ópticas y
que encierra una barra transparente comprende al menos dos partes
ensambladas una en la otra, apretando una el extremo del haz de
fibras ópticas y conteniendo la otra la barra transparente.
Más precisamente, la parte que aprieta el
extremo del haz de fibras ópticas es ventajosamente un manguito
dotado de un cuello anular exterior en el que se coloca un anillo
elástico, un extremo de este manguito se hunde en la parte que
contiene la barra transparente, estando dicha parte ensamblada a su
vez en un tubo que rodea el otro extremo del manguito, y el anillo
flexible está encerrado entre la parte que contiene la barra
transparente y dicho tubo.
Ventajosamente, el dispositivo de iluminación se
incluye en una caja y comprende un sistema de refrigeración por
aire pulsado en el que el aire pulsado que entra en la caja pasa
primero por encima la contera del haz de fibras ópticas.
Así, el punto de entrada de las fibras, que
normalmente tiende a calentarse excesivamente, se refrigera
mejor.
Para facilitar la explotación del dispositivo de
iluminación, este último está dotado ventajosamente de medios de
fijación de la contera del haz de fibras ópticas que hacen esta
última amovible desde el exterior de la caja.
Para evitar que el personal de mantenimiento se
queme, resulta ventajoso que el conjunto de la lámpara y la óptica
proporcione, en ausencia de la contera del haz de fibras ópticas,
una concentración de luz en un punto situado en el interior de la
caja.
La invención se refiere igualmente a un
procedimiento de realización del dispositivo de iluminación tal
como se ha definido anteriormente, siendo dicho procedimiento de
realización tal como se define en la reivindicación 10.
Estos aspectos de la invención así como otros
aspectos más detallados aparecerán con mayor claridad gracias a la
descripción siguiente de un modo de realización que constituye un
ejemplo no limitativo:
La figura 1 representa esquemáticamente en corte
un generador de luz que alimenta un haz de fibras ópticas.
La figura 2 es un esquema de óptica que ilustra
cómo se concentra la luz en las fibras ópticas.
La figura 3 representa más en detalle y en corte
una forma particular de realización de una pieza cilíndrica
destinada por un lado a apretar el extremo de un haz de fibras
ópticas y por otro lado a encerrar una barra transparente.
El generador de luz representado en la figura 1
introduce la luz en un haz de fibras ópticas ilustrado
esquemáticamente por 6. Las partes que toman parte en el suministro
de luz presentan una simetría de revolución alrededor de un eje 18.
Este generador comprende una lámpara cuyo punto de emisión de luz
está ilustrado en 1, y una unidad óptica que está constituida en
este caso por un espejo 2 parabólico y una lente 3 convergente
plana-convexa, cuya cara convexa está dirigida
hacia la lámpara 1.
La lámpara 1 es un quemador llamado de yoduros
metálicos y a alta presión. El uso de un quemador de este tipo es
particularmente apropiado en este caso porque su fuente de luz es de
dimensiones particularmente reducidas, lo que permite una mayor
precisión óptica. Por ejemplo, un quemador fabricado por el
solicitante y que tiene una longitud de arco muy corta, proporciona
un flujo de luz de aproximadamente 6000 lumen con un consumo
eléctrico de 100 W. El quemador se incluye además en un conjunto 17
desmontable que constituye una especie de casete dotado de medios
de posicionamiento con respecto a la unidad óptica y de bornes de
contacto eléctrico sólidos o de conductores eléctricos flexibles
dotados de tomas. Para la realización de estos medios, no
representados, el experto en la técnica puede idear fácilmente
diferentes soluciones (patillas y tornillos, clips y ranuras,
correderas, etc.) En una variante de realización, la lámpara 1 y el
reflector 2 pueden hacerse también solidarios uno respecto al otro
por el fabricante de la lámpara, y en este caso, se sustituye en
bloque la lámpara y su reflector cuando se acaba la vida de la
lámpara.
Un rayo luminoso, de entre los emitidos por la
lámpara, se representa por 4, llega al eje 18 en un punto 5. La
unidad 2, 3 óptica proporciona entonces una concentración de luz
alrededor del punto 5 axial. No se trata de un punto de
focalización en el sentido estricto, porque los rayos que se han
reflejado primero sobre el espejo 2 como el rayo 4 y los rayos
directos no convergen de manera rigurosa en el mismo punto. Sin
embargo, el punto 5 es un punto axial de concentración máxima de la
luz por la unidad 2-3. Además, el espejo 2, en
lugar de ser parabólico, podría ser al menos parcialmente esférico
con la fuente 1 de luz en el centro de la parte esférica, de forma
que la luz reflejada tenga la misma dirección, en el nivel de la
lente 3, que la que procede directamente de la lámpara. En otra
variante, puede preverse también un espejo elíptico y no de lente;
aunque esto sería más delicado de poner en práctica debido a una
mayor exigencia de precisión mecánica.
El extremo del haz de fibras ópticas se mantiene
en una contera. Esta contera comprende una pieza cilíndrica
ilustrada esquemáticamente por 7, que por un lado aprieta el extremo
proximal del haz 6 de fibras ópticas y lo mantiene en su sitio, y
por otro lado encierra una barra 12 transparente, preferiblemente de
vidrio, cuya cara terminal, a la derecha en la figura, es plana y
se aplica contra el extremo del haz 6 de fibras ópticas.
La otra cara terminal de la barra 12, a la
izquierda en la figura, que está dirigida hacia la unidad
2-3 óptica y la lámpara, presenta una superficie
cóncava y el punto 5 axial virtual alrededor del cual la unidad
óptica produce la concentración de luz se sitúa en el interior de
la barra. Para la lámpara anteriormente mencionada se utiliza por
ejemplo un haz de fibras de 12 mm de diámetro, constituido por 114
fibras de 1 m de diámetro cada una, realizadas en "PMMA"
(polimetacrilato) y rodeadas por una funda de una mezcla de fibra de
vidrio y silicona.
El generador se contiene en una caja 8 y
comprende un sistema de refrigeración por aire pulsado en el que el
aire se extrae de la caja por un ventilador 11. Este aire entra en
la caja por una entrada 9 y se guía después de esta entrada por una
funda 10 que le obliga a pasar por encima de la contera 7 del haz de
fibras ópticas en primer lugar. El quemador se alimenta por una
alimentación eléctrica especial, conocida y que no forma parte de
la invención, que pude colocarse ventajosamente en el interior de la
caja del generador y refrigerarse al mismo tiempo que la lámpara y
la contera.
La caja está dotada de medios de fijación de la
contera 7 del haz de fibras ópticas que hacen que esta última sea
amovible desde el exterior de la caja. Para la realización de estos
medios, no representados, el experto en la técnica puede idear
también fácilmente diferentes soluciones (patillas y tornillos,
casquillo dotado de un cono elástico que aprieta el tubo por el
exterior, casquillo de bolas en el que se impide al tubo, dotado de
ranuras, deslizarse longitudinalmente por penetración de las bolas
en las ranuras, enroscado con un fileteado exterior de la contera,
encaje a presión por resorte, etc.).
El punto 5 alrededor del cual el conjunto de la
lámpara y la óptica proporciona, en ausencia de la contera del haz,
una concentración de luz, se sitúa en el interior de la caja 8. Así
se evitan quemaduras eventuales en el caso de que se desmonte la
contera 7 mientras el generador está encendido.
Por supuesto, la descripción realizada
anteriormente que explica cómo se concentra la luz alrededor del
punto 5 axial, se aplica en ausencia de la barra 12. En presencia
de ésta última, la trayectoria de los rayos luminosos se ilustra en
la figura 2. Para ilustrar una de las variantes mencionadas
anteriormente, el espejo es en este caso de forma esférica y la
lámpara está girada 90º. A partir de la fuente 1 el rayo 19 luminoso
se desvía hacia el eje por la lente 3, llega a la cara de entrada
de la barra 12 antes de alcanzar el eje de simetría. La superficie
cóncava del material de la barra constituye con el aire una dioptría
cuyo foco virtual objeto se sitúa en 5 en el interior de la barra y
el punto axial alrededor del cual la unidad óptica produciría la
concentración de luz en ausencia de la barra se confunde
prácticamente con este foco virtual. El rayo luminoso ya no pasa
por tanto por el punto 5 (es por esto que a éste último se le llama
foco "virtual") y se refracta por la dioptría cóncava para
hacerse paralelo al eje 18 y entrar correctamente en las fibras
ópticas en el
eje.
eje.
Gracias a la estructura descrita anteriormente,
el generador puede enviar en el haz de fibras más del 50% del flujo
de luz emitido por el quemador.
La pieza cilíndrica que aprieta el extremo del
haz y que encierra la barra transparente se representa más
detalladamente por la figura 3. Comprende al menos dos partes, en
este caso tres partes, ensambladas una en la otra, apretando una el
extremo del haz de fibras y conteniendo la otra la barra
transparente. La parte que aprieta el extremo del haz 6 es un
manguito 13 dotado de un cuello anular exterior en el que se coloca
un anillo 16 flexible. Un extremo, el de la izquierda en la figura,
de este manguito 13 se hunde en una parte 15 cilíndrica que
contiene la barra 12 transparente. Esta parte 15 se ensambla a su
vez, en este caso mediante un casquillo 20 fileteado, en un tubo 14
que rodea el otro extremo, el de la derecha en la figura, del
manguito 13 y el anillo 16 flexible está encerrado entre la parte
15, que contiene la barra transparente, y el tubo 14. Las piezas
13, 14, 15 son por ejemplo de aluminio.
Para la realización de la contera de extremo del
haz de fibras ópticas de un generador de luz:
- -
- se usan fibras que presentan la característica de dilatarse bajo el efecto del calentamiento,
- -
- se coloca primero el extremo del haz de fibras en un manguito 13, sobresaliendo ligeramente fuera de este manguito,
- -
- se calienta este último con las fibras en el interior,
- -
- se corta el extremo del manguito con las fibras que contiene y se pule la superficie cortada, después se limpia y se le aplica eventualmente un tratamiento óptico conocido,
- -
- se estrecha el manguito para apretar todavía más las fibras,
- -
- se pasa el manguito a través del tubo 14, introduciéndolo por la derecha si este tubo está colocado como en la figura 3, después se coloca el anillo 16 flexible, lo que impide que el manguito 13 vuelva a pasar en el tubo 14,
- -
- y se atornilla entonces la parte 15 cilíndrica, dotada de la barra 12, sobre el tubo 14.
Claims (10)
1. Dispositivo de iluminación a través de un haz
(6) de fibras ópticas, que comprende una lámpara (1) dispuesta
sobre un eje óptico; una unidad (2, 3) óptica dispuesta coaxialmente
a la lámpara, para garantizar una concentración de luz procedente
de la lámpara alrededor de un punto (5) de imagen axial; y una
contera (7; 13-16) del haz de fibras ópticas
dispuesta coaxialmente a, y aguas debajo de, la unidad óptica,
comprendiendo dicha contera una pieza (7; 13-15)
tubular cuya parte situada frente a la unidad óptica encierra una
barra (12) transparente destinada a recibir por su cara terminal
proximal la luz concentrada procedente de la unidad óptica y a
transmitir esta luz hasta su cara terminal opuesta, alojando la
parte opuesta de la pieza tubular una parte terminal de un haz (6)
de fibras ópticas aplicado por su cara terminal correspondiente
contra dicha barra transparente de modo que recibe la luz
transmitida por la barra transparente para transmitirla a su vez
hasta el extremo opuesto de dicho haz de fibras destinado a
desempeñar el papel de emisor de luz, estando dicho dispositivo de
iluminación caracterizado porque la cara terminal de la barra
(12) transparente, que se dirige hacia la unidad óptica y la
lámpara, presenta una superficie cóncava, y la contera (7; 13, 14,
15) que encierra la barra transparente y la parte terminal proximal
del haz de fibras ópticas se dispone con respecto a la unidad
óptica de tal manera que dicho punto (5) de imagen axial, alrededor
del cual la unidad (2, 3) óptica produce la concentración de luz,
es un punto de imagen virtual situado en el interior de la barra
(12).
2. Dispositivo de iluminación según la
reivindicación 1, caracterizado porque la superficie cóncava
del material de la barra que constituye con el aire una dioptría
cuyo foco virtual objeto está en el interior de la barra, la
contera (7; 13, 14, 15) que encierra la barra transparente y la
parte terminal proximal del haz de fibras ópticas se dispone con
respecto a la unidad óptica de manera que dicho punto (5) de imagen
axial, alrededor del cual la unidad (2, 3) óptica produce la
concentración de luz, se confunde prácticamente con este foco
virtual.
3. Dispositivo de iluminación según una de las
reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque la lámpara es
un quemador llamado de yoduros metálicos y a alta presión.
4. Dispositivo de iluminación según la
reivindicación 3, caracterizado porque el quemador se incluye
en un conjunto desmontable dotado de medios de posicionamiento.
5. Dispositivo de iluminación según una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque la pieza (13-15) tubular que aloja la barra
transparente y dicha parte terminal del haz de fibras ópticas
comprende al menos dos partes ensambladas una en la otra, apretando
una (13, 14) dicha parte terminal del haz de fibras ópticas y
conteniendo la otra (15) la barra transparente.
6. Dispositivo de iluminación según la
reivindicación 5, caracterizado porque la parte (13, 14) que
aprieta dicha parte terminal del haz de fibras ópticas es un
manguito (13) dotado de un cuello anular exterior en el que se
coloca un anillo (16) flexible, estando un extremo de este manguito
hundido en la otra parte (15) que aloja la barra transparente,
estando dicha parte (13, 14) que aprieta dicha parte terminal del
haz de fibras ópticas ensamblada a su vez en un tubo (14) que rodea
el otro extremo del manguito, y estando el anillo (16) flexible
encerrado entre la parte (15) que contiene la barra transparente y
dicho tubo (14).
7. Dispositivo de iluminación según una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque se contiene en una caja (8) y comprende un sistema (11) de
refrigeración por aire pulsado en el que el aire pulsado que entra
en la caja pasa por encima en primer lugar de la contera del haz de
fibras ópticas.
8. Dispositivo de iluminación según una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque se incluye en una caja y está dotado de medios de fijación
de la contera del haz de fibras ópticas que hacen que esta última
sea amovible desde el exterior de la caja.
9. Dispositivo de iluminación según la
reivindicación 8, caracterizado porque el conjunto de la
lámpara y la óptica proporciona, en ausencia de la contera del haz
de fibras ópticas, una concentración de luz en un punto situado en
el interior de la caja.
10. Procedimiento de realización del dispositivo
de iluminación según la reivindicación 1, caracterizado
porque:
- -
- para el haz (6) de fibras ópticas, se usan fibras que presentan la característica de dilatarse bajo el efecto del calentamiento,
- -
- se coloca una parte terminal de dicho haz (6) de fibras ópticas en un manguito (13),
- -
- se calienta el manguito provisto así de dicha parte terminal del haz de fibras,
- -
- se corta el extremo libre del manguito con las partes de fibras que contiene,
- -
- se pule la superficie cortada así formada,
- -
- se trabaja un extremo de una barra (12) transparente para formar una cara terminal que tiene una superficie cóncava,
- -
- se monta y se fija en una pieza (15) tubular la barra transparente y una parte de dicho manguito provisto así de dicha parte terminal correspondiente al haz de fibras, aplicando una contra otra la cara terminal de la barra, opuesta a su cara terminal cóncava, y dicha superficie cortada pulida, y
- -
- se coloca, de manera coaxial, y aguas abajo, al conjunto lámpara-unidad óptica que constituye dicho dispositivo de iluminación dicha pieza (15) tubular provista así de dicha barra transparente y de dicha parte del manguito que aprieta dicha parte correspondiente del haz de fibras, con la cara cóncava de dicha barra frente a la unidad óptica, de tal manera que la unidad óptica produce una concentración de luz en un punto virtual situado en el interior de la barra.
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