ES2315948T3 - Estructuras de guia de ondas opticas para iluminacion de vehiculo. - Google Patents

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Lloyd Keith Bucher
James Burr Anderson
Ronald O. Woodward
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Abstract

Un conjunto de apoyo para tazas iluminado, que comprende: un apoyo para tazas (2810) que incluye un labio superior (2805) que define una abertura a una región interior confinada (2840), estando la región interior cerrada por un extremo por un fondo (2820), una guía de ondas óptica (2800) para iluminar el interior del apoyo para tazas, incluyendo dicha guía de ondas una pieza de material sólido conductor de la luz que tiene una parte de aro dispuesta en el interior del apoyo para tazas, próxima al labio superior, incluyendo además dicha guía de ondas una cara de entrada (2835) configurada para recibir la luz desde una fuente de iluminación (2830) y una parte de entrada que se extiende entre la cara de entrada y la parte de aro, y configurada para confinar la luz a través de una reflexión interna total y para dirigir la luz desde la cara de entrada a la parte de aro, caracterizado porque dicha parte de aro de dicha guía de ondas está instalada bajo el labio superior del apoyo para tazas y está provista de una región superior sobresaliente en ángulo (2815) para dar paso a la luz hacia abajo, hacia el fondo de dicho interior del apoyo para tazas.

Description

Estructuras de guía de ondas ópticas para iluminación de vehículo.
Campo técnico
La invención se refiere a sistemas de iluminación distribuida.
Antecedentes
Los sistemas de iluminación distribuida distribuyen luz desde una o más fuentes de iluminación en lugares centrales a uno o más lugares remotos. Un sistema de iluminación distribuida proporciona diversas ventajas sobre las técnicas de iluminación convencionales, que incluyen bajo consumo de potencia, larga vida útil, reducción del calentamiento donde se emite la luz, y flexibilidad de diseño incrementada.
Esta invención se ocupa de proporcionar un sistema de iluminación distribuida (DLS) para ser usado, por ejemplo, en un automóvil, y más en particular a un componente que utiliza dicho sistema. Cuestiones asociadas con la incorporación de un sistema de iluminación distribuida en un automóvil son examinadas por Hulse, Lane y Woodward en "Tres Cuestiones de Diseño Concretas Asociadas con Sistemas de Iluminación Distribuida Automovilísticos: Tamaño, Eficiencia y Fiabilidad", Congreso y Exposición Internacional SAE, Detroit, MI, 26-29 de Febrero de 1996, y Hulse y Mullican en "Análisis de Geometrías de Guías de Ondas en Dobleces y Derivaciones para la Dirección de la Luz", Series de Documentos Técnicos SAE, Documento Nº 981189.
Un sistema de iluminación distribuida práctico para un automóvil debe atender a las cuestiones de tamaño, eficiencia y fiabilidad. Con esta finalidad un DLS puede emplear componentes ópticos sin focos, tales como elementos colectores y guías de onda. Estos componentes son de fabricación económica, puesto que pueden configurarse de plástico (acrílico, por ejemplo) en un procedimiento de moldeo por inyección. En adición, tienen alta eficiencia de reunión y son muy compactos. Por ejemplo, un elemento colector puede ser menor de 16,4 cm^{3}. Componentes que deben manipular altos niveles de calor (por ejemplo, componentes que se colocan en la proximidad de la fuente luminosa) pueden requerir un sistema de ventilación o pueden incluir porciones configuradas de materiales resistentes al calor, tales como vidrio o Pyrex®.
Las tres funciones de iluminación más exigidas en un sistema de iluminación de un automóvil son las luces largas de los faros, las luces cortas de los faros, y las luces de freno. Estas funciones pueden ser realizadas usando una fuente de iluminación centralizada que tenga salidas de guías de ondas que transmitan la luz a los puntos de salida apropiados en el vehículo (es decir, a los faros y a las luces de freno) y que formen patrones del haz en cada lugar de salida. Sin embargo, las ineficiencias de los componentes de distribución de la iluminación pueden hacer que tal configuración no resulte práctica. Una solución para este problema es la de formar un subsistema de iluminación híbrido, combinando para ello un sistema óptico convencional, tal como el de un faro, con componentes que reciban la luz del faro y transmitan
la luz a través de guías de ondas o de fibra óptica, para proporcionar otras funciones de iluminación en todo el vehículo.
Cuatro subsistemas de iluminación híbridos, que cada uno incluya una fuente de descarga de alta intensidad (HID), debieran proporcionar iluminación suficiente para todo el automóvil. Otros sistemas pueden requerir fuentes de HID adicionales. La fuente de HID actúa como una fuente de iluminación primaria para una función de iluminación particular, tal como para un faro. Además, la HID actúa como una fuente de iluminación para otras funciones de iluminación en todo el vehículo. Se pueden usar fuentes de iluminación distintas a la fuente de HID, tale como de infrarrojos de alta intensidad (HIR), de halógeno, bombillas de cartucho, bombillas de circuito impreso (PC), y otras bombillas de descargas de gas y de incandescencia. El subsistema híbrido puede emplear una óptica sin focos para recibir y transmitir la luz de la fuente de iluminación. Como componentes de la óptica sin focos se incluyen las guías de ondas ópticas, y elementos colectores, tales como los que se describen en lo que sigue y en las Patentes de EE.UU. Números 5.791.756, titulada "Sistema de iluminación Distribuida" y 5.812.714, titulada "Elementos de Guía de ondas Óptica para un sistema de iluminación distribuida". Es de particular interés para esta solicitud el documento DE3704469, en el cual se describe un aro luminoso para el equipo de un automóvil, consistente en una parte de plástico conductor de la luz que comprende esencialmente: un manguito, un collar frontal anular, y un soporte para una fuente de iluminación, en que los rayos de luz emitidos por la fuente son transmitidos al collar anular a través del manguito, con objeto de formar un círculo luminoso alrededor del equipo. El extremo del manguito opuesto al collar está cortado oblicuamente con respecto al eje geométrico A del propio manguito, para así formar superficies en espiral que se extiendan desde cerca del soporte 4 de la fuente de iluminación hacia el collar y hacia la parte del manguito diametralmente opuesta al soporte. En el documento se describe el uso del aro luminoso para iluminar la llave de encendido (ignición) de un automóvil. También, en el documento US5590945 se describe una línea larga y delgada iluminada de luz que se ha dispuesto para destacar los componentes del tablero de instrumentos o del interior de un automóvil, tal como un apoyo para tazas o una consola para el cambio de marchas. Una fuente de iluminación puntual tal como un LED (Diodo Emisor de Luz) o una lámpara de incandescencia está situada en un extremo de una guía de luz. Una superficie reflectante trasera arqueada dela guía de luz origina la reflexión interna total de la luz procedente de la fuente de iluminación puntual y produce una presentación de iluminación uniforme en una superficie de visión frontal. La línea de luz puede estar ajustada dentro de rebajos profundos en una consola de plástico moldeado con un espaciamiento mínimo (de solo aproximadamente 2,5 mm) entre las paredes. La línea de luz puede ser también usada para presentaciones estéticas o funcionales, tal como para los controles del equipo electrónico e industrial del consumidor.
El objeto del invento es mejorar las disposiciones de la técnica anterior, y a este respecto, en un primer aspecto del invento, se proporcionan un apoyo para tazas tal como se expone en las reivindicaciones que se acompañan.
Breve descripción de los dibujos
La Fig. 1 es un diagrama bloque de un sistema de iluminación distribuida de un vehículo con subsistemas de iluminación híbridos.
La Fig. 2 es una vista lateral de un subsistema de faro híbrido.
La Fig. 3 es una vista lateral de un subsistema de faro híbrido con una lente movible.
Las Figs. 4-9 representan los componentes de iluminación del apoyo para tazas.
Descripción
Con referencia a la Fig. 1, un sistema de iluminación distribuida (DLS) de un vehículo 100 incluye subsistemas de faros híbridos 105, subsistemas de señales de giro 110 y 140, y subsistemas de luces traseras híbridos 130. Los subsistemas de faros híbridos 105 proporcionan iluminación primaria hacia delante para el vehículo. Los subsistemas de faros 105 son también fuentes de iluminación para otras luces exteriores, tal como para las señales de giro delanteras de los subsistemas 110 y para las luces de posición laterales 115, así como para las luces interiores, tales como las luces 120 del tablero de instrumentos y las luces 125 del techo. Estas otras luces están conectadas a los subsistemas de faros mediante guías de ondas ópticas 135 ó mediante fibras ópticas. Análogamente, los subsistemas de luces traseras 130 proporcionan luz para las señales de giro traseras 140 y una luz de freno montada alta en el centro (CHMNSL) 145.
Los subsistemas del DLS están interconectados de modo que la fuente de iluminación de un subsistema sirve como una fuente de iluminación redundante para otro subsistema. En particular, guías de ondas o Foz pueden también llevar la luz desde el subsistema de faros a otros subsistemas que tengan sus propias fuentes de iluminación, tales como el subsistema de faros opuesto (guía de ondas 137) o el correspondiente subsistema de luces traseras (guía de ondas 138), para proporcionar redundancia de la fuente de iluminación. Cuando se emplea la redundancia y, por ejemplo, falla uno delos faros, la luz procedente del faro operativo iluminará tenuemente el faro que ha fallado. Esto es más seguro para el conductor del vehículo que el tener solamente un faro operativo. También se puede usar la redundancia para reducir los efectos del fallo de otros componentes de la iluminación. Por ejemplo, una bombilla de circuito impreso (PC) de incandescencia (es decir, una pequeña bombilla diseñada para ir montada en una tarjeta de circuito impreso) se puede usar como una fuente de iluminación troncal y puede ser conectada para proporcionar redundancia de las luces para lectura interiores.
Subsistemas de Faros
En la Fig. 2 se ha ilustrado un subsistema de faros híbrido 105. El subsistema incluye una fuente de iluminación 205 que puede ser realizada usando, por ejemplo, una lámpara de descarga de alta intensidad (HID).La luz producida por la fuente de iluminación 205 es recogida por un reflector 210 y dirigida a través de una lente 215 para proporcionar la iluminación hacia delante primaria para el vehículo. El reflector puede realizarse como un reflector parabólico o complejo.
Además de proporcionar la iluminación primaria hacia delante, la fuente de iluminación 205 actúa como una fuente de iluminación para otras partes del sistema. Como se ha ilustrado en la Fig. 2, las guías de ondas 135 que tienen elementos colectores 220 en sus extremos, están situadas próximas a la fuente de iluminación 205 para recibir la luz y transmitirla a otros lugares en el vehículo, tal como para proporcionar señales de giro, iluminación del interior, luces para niebla, y luces de posición laterales. Las guías de ondas 135 pueden también llevar la luz a otros subsistemas de iluminación para proporcionar redundancia, tal como al faro del lado opuesto o a las luces traseras. El número de elementos colectores 220 puede aumentarse en la medida en que sea necesario para suministrar luz para otras funciones de iluminación. Los elementos colectores 220 pueden ser varillas de vidrio (tales como de PyrexTM), con extremos que estén pulimentados para ser faceteados o punteados. Los extremos punteados aumentan el ángulo de aceptación del elemento colector.
Una guía de ondas 225 lleva la luz desde la fuente a una luz e posición lateral 115. La guía de ondas 225 puede incluir filtros de plástico coloreado 230 para proporcionar v un color de salida deseado (por ejemplo, de ámbar) para la luz de posición lateral 115.
Otra guía de ondas proporciona iluminación para el sistema de señales de giro 110. Como alternativa, el sistema para señales de giro 110 puede incluir una fuente de iluminación independiente y puede usar la entrada desde el subsistema de faros 105 para redundancia.
El subsistema de faros híbrido 105 proporciona iluminación tanto de luz larga como de luz corta. Para este fin, el subsistema puede emplear una serie de diferentes técnicas de formación del haz luminoso. Por ejemplo, en la Fig. 3 se ha representado una simple lente de Fresnel 305 que es movida por un actuador 310 entre una posición de luces largas y una posición de luces cortas. El movimiento de la lente 305 desplaza la posición del "punto caliente" (es decir, del área de máxima concentración de luz) del haz de iluminación del faro en el campo lejano entre las posiciones apropiadas de los haces alto (luces largas) y bajo (luces cortas). Otras partes del haz se desplazarán también al moverse la lente 305. Además de la lente representada, se pueden usar lentes adicionales u otros elementos ópticos (tales como cuñas) para controlar el patrón del haz luminoso.
De acuerdo con el invento, una guía de ondas puede llevar la luz desde un subsistema de faros híbrido al interior del vehículo, para proporcionar, por ejemplo, iluminación del tablero de instrumentos, iluminación guía de ondas puede también proporcionar efectos de iluminación estéticamente agradables únicos para ciertas estructuras interiores, tales como los apoyos para tazas, los paquetes de mapas y los asideros para sujetarse.
Con referencia a las Figs. 4-9, se puede instalar un elemento de guía de ondas de forma de aro 2800 bajo el labio 2805 de un apoyo para tazas 2810. Aunque la forma de la guía de ondas 2800 en las Figs. 4 y 5 es la circular, se puede usar cualquier forma dependiendo de la forma y el tamaño del apoyo para tazas 2810. Se puede mejorar la eficiencia de la guía de ondas seleccionando una relación del radio interior ® de la guía de ondas con relación a la anchura (w) de la guía de ondas. Por ejemplo, una guía de ondas con una relación de radio interior a anchura (r/w) de 3:1 perderá menos luz que si tuviera una relación de 1:1 o de 0,1:1.
La guía de ondas 2800 puede tener una región superior sobresaliente en ángulo 2815 para reflejar y/o transmitir la luz hacia abajo, hacia el fondo 2820 del apoyo para tazas 2810. La superficie superior 2825 de la parte en ángulo 2815 puede estar punteada y puede estar cubierta con una capa de material opaco para evitar la fuga de luz en dirección hacia arriba. Como fuente se usa una pequeña lámpara de incandescencia 2830 en la entrada 2835 de la guía de ondas. Entre la fuente 2830 y la entrada 2835 se puede colocar un filtro coloreado 2845 para conseguir una iluminación de un color deseado. Cuando se ilumina, el interior 2840 del apoyo para tazas 2810 brilla débilmente, de modo que no interfiere con la visión del conductor. La viveza de la iluminación permite a los ocupantes del vehículo discernir la situación del apoyo para tazas 2810.La luz para la guía de ondas 2800 puede ser también proporcionada por una guía de ondas 135 conectada a uno de los subconjuntos de iluminación.
En las Figs. 6 y 7 se ha representado otra realización de la guía de ondas 2800 para iluminación del apoyo para tazas. Estas guías de ondas 2800 de forma de horquilla, están configuradas para apoyos para tazas que tengan un espacio de separación 2850 para acomodar el asa de una taza grande. La luz para la guía de ondas 2800 entra por la entrada 2835 y se divide esencialmente por igual entre los dos brazos 2855 de la horquilla. La división en la guía de ondas 2800 puede conducir a un área oscura en la iluminación del apoyo para tazas. Por lo tanto, como se ha ilustrado en la Fig. 6, se incluye una parte de alma 2860 entre los dos brazos 2855. La parte de alma puede ser más delgada que el resto de la guía de ondas 2800 para proporcionar iluminación adicional a la parte del interior 2840 del apoyo para tazas directamente debajo de la división en la horquilla.
Como alternativa, y como se ha ilustrado en la Fig. 7, una aleta 2865 puede extenderse hacia abajo desde la división, para reflejar y/o transmitir la luz hacia el fondo del apoyo para tazas. La aleta 2865 tiene una sección transversal en general rectangular, y está curvada hacia abajo, hacia el fondo 2820 del apoyo para tazas. La aleta 2865 puede ser más delgada que el resto de la guía de ondas 2800. Como se ha ilustrado en la Fig. 8, la aleta 2865 puede tener también un borde delantero achaflanado 2870.
En la Fig. 9 se ha representado todavía otra realización de la guía de ondas 2800 de iluminación del apoyo para tazas. Como en la realización anterior, la guía de ondas 2800 está configurada para apoyos para tazas que tengan un espacio de separación 2850 para acomodar el asa de la taza grande. La luz entra por la entrada 2835 y se divide desigualmente entre un brazo primario 2875 y un brazo secundario 2880. El brazo secundario es de sección transversal menor (es decir, es más delgado y más estrecho que el brazo primario 2875). Puesto que el brazo secundario 2880 es más corto que el brazo primario 2875, hay menos pérdida a lo largo de su longitud. La sección transversal más pequeña del brazo secundario 2880 permite que entre menos luz al brazo secundario, lo cual equilibra la luz en los dos brazos 2875 y 2880, y proporciona una iluminación uniforme alrededor de la circunferencia del apoyo para tazas.

Claims (12)

1. Un conjunto de apoyo para tazas iluminado, que comprende:
un apoyo para tazas (2810) que incluye un labio superior (2805) que define una abertura a una región interior confinada (2840), estando la región interior cerrada por un extremo por un fondo (2820), una guía de ondas óptica (2800) para iluminar el interior del apoyo para tazas, incluyendo dicha guía de ondas una pieza de material sólido conductor de la luz que tiene una parte de aro dispuesta en el interior del apoyo para tazas, próxima al labio superior,
incluyendo además dicha guía de ondas una cara de entrada (2835) configurada para recibir la luz desde una fuente de iluminación (2830) y una parte de entrada que se extiende entre la cara de entrada y la parte de aro, y configurada para confinar la luz a través de una reflexión interna total y para dirigir la luz desde la cara de entrada a la parte de aro,
caracterizado porque
dicha parte de aro de dicha guía de ondas está instalada bajo el labio superior del apoyo para tazas y está provista de una región superior sobresaliente en ángulo (2815) para dar paso a la luz hacia abajo, hacia el fondo de dicho interior del apoyo para tazas.
2. El conjunto según la reivindicación 1, en el que la parte de aro define una circunferencia interior y está configurada para dar paso a la luz alrededor de la circunferencia interior.
3. El conjunto según la reivindicación 1 ó 2, en el que una superficie superior (2825) de la parte en ángulo está punteada.
4. El conjunto según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que una superficie superior (2825) de la parte en ángulo está cubierta con un material opaco.
5. El conjunto según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que una relación del radio interior de la parte de aro a la anchura de la parte de aro es igual o mayor que 3:1.
6. El conjunto según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la parte de aro define una circunferencia interior y comprende un primer brazo y un segundo brazo (2855) que definen la circunferencia interior con un espacio de separación en la circunferencia interior.
7. La guía de ondas según la reivindicación 8, en la que la parte de aro comprende además una parte de alma (2860) que se extiende entre los brazos primero y segundo, estando configurada la parte de alma para dar paso a la luz a lo largo de un borde de la parte de alma.
8. La guía de ondas según la reivindicación 6 ó 7, en la que la parte de aro comprende además una aleta (2865) que se extiende desde la circunferencia interior entre los brazos primero y segundo.
9. La guía de ondas según la reivindicación 8, en la que la aleta es de sección transversal rectangular.
10. La guía de ondas según la reivindicación 8 ó la reivindicación 9, en la que la aleta está curvada hacia una parte de fondo del apoyo para tazas.
11. La guía de ondas según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, en la que la aleta tiene un borde delantero achaflanado (2870).
12. La guía de ondas según una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 11, en la que el segundo brazo (2880) es de sección transversal menor y de menor longitud que el primer brazo (2875).
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