ES2351501A1 - Grupo óptico para luminaria de alumbrado público. - Google Patents

Abstract

Grupo óptico para luminaria de alumbrado público. Grupo óptico para luminaria de alumbrado público, caracterizado porque comprende - un conjunto de LEDs, - una pieza transparente que actúa como lente divergente para alterar la distribución fotométrica de la luz emitida por los LEDs.

Description

Grupo óptico para luminaria de alumbrado público.

La presente invención hace referencia a un grupo óptico para luminaria de alumbrado público.

Como grupo óptico debe entenderse el conjunto formado por el elemento emisor de luz y todos aquellos elementos destinados a modificar o dejar pasar a su través, los rayos de luz emitidos por el elemento emisor.

Haciendo referencia al campo de las luminarias de alumbrado público, resulta de especial importancia obtener una distribución lumínica adecuada para la función que se desempeña. Por ejemplo, resulta inadecuado colocar lámparas que sean muy potentes pero cuya intensidad lumínica se distribuya en un radio de apenas medio metro con respecto al poste de la luminaria. En definitiva, la distribución fotométrica de la iluminación resulta de importancia. La importancia de la distribución fotométrica es mayor cuando, por su situación, existen zonas próximas a la luminaria que se debe evitar iluminar, tales como, por ejemplo, las ventanas de una vivienda próxima a la luminaria. En otras palabras, resulta conveniente el control de la luz intrusa. Asimismo, también resulta importante evitar emisiones en dirección ascendente y que por lo tanto, iluminen por encima de la luminaria.

Resulta conocido el uso de emisores de luz de forma lineal o cilíndrica, tales como, por ejemplo, bombillas VSAP. Este tipo de emisores VSAP presenta numerosas ventajas: el emisor presenta una gran eficacia y un mantenimiento sencillo. El control de la luz intrusa en dichas luminarias se realiza mediante un reflector constituido por las paredes del receptáculo en el que se coloca el emisor y que desvía las emisiones de luz que se dirigen hacia niveles superiores al del emisor. Como resulta conocido, la forma del reflector es la que determina el tipo de huella que la luminaria dejará en el suelo (diagrama isolux de la luminaria). En definitiva, el reflector de estas lámparas de descarga define la distribución fotométrica de la luminaria.

El receptáculo en el que se coloca el emisor está constituido esencialmente por hueco definido por el reflector y un difusor de luz o pantalla transparente. El difusor protege mecánicamente, además, la lámpara de contactos que pudiesen dañarla. En el caso de desearse controlar luz difusa evitando la emisión hacia algún flanco de la luminaria, se colocan pantallas opacas en la citada luminaria. Estas pantallas reducen la eficiencia global y suelen resultar de estética dudosa.

También resulta conocido el uso de LEDs en luminarias para alumbrado público. Los LEDs presentan la ventaja de que, dada la direccionalidad de la emisión de cada LED, se evita la emisión de luz a niveles superiores a la luminaria sin la necesidad de pantallas ni reflectores. Pero, por otro lado, dicha direccionalidad resulta un problema, puesto que cada LED ilumina únicamente el espacio inmediatamente debajo del mismo, dejando en oscuridad la zona circundante. Por otro lado, un único LED no entrega una potencia lumínica suficiente para una luminaria para alumbrado público, por lo que es necesario recurrir a un conjunto de LEDs. Para solucionar el problema de la direccionalidad de la emisión de LEDs, resulta conocido disponer de un conjunto de LEDs con orientaciones distintas, de manera que cada uno emite luz según direcciones oblicuas entre sí. Además, cada LED posee una lente que transforma la emisión de un haz cilíndrico propio del LED en un haz cónico. Igualmente, resulta necesario proteger los LEDs, por lo que se coloca un difusor que los protege y difunde la luz para igualar la emisión desigual que producen los LEDs. Sin embargo, la necesidad de un difusor hace que la eficiencia de los LEDs disminuya con respecto al de las lámparas VSAP. Además, el mantenimiento del grupo de LEDs orientados espacialmente es dificultoso, lo cual es especialmente importante teniendo en cuenta que su mantenimiento y/o sustitución debe realizarse trabajando en altura. Otro problema, asociado a éste, es que la vida de los LEDs está limitada a poco más de una decena de años. Como consecuencia, cuando una luminaria de este tipo sufre una avería o agota su ciclo de vida, no sólo es necesario cambiar el grupo óptico, sino la luminaria completa, o, al menos, toda su parte superior. El control de la luz intrusa se realiza del mismo modo que en el caso anterior.

La presente invención tiene como objetivo resolver los problemas antes citados, dando a conocer un nuevo tipo grupo óptico para luminaria cuya estructura le permite presentar ventajas adicionales no presentes en el estado de la técnica actual.

Más en particular, la presente invención comprende un grupo óptico para luminaria de alumbrado público, que comprende un conjunto de LEDs, preferentemente un conjunto de LEDs que se disponen en un mismo plano y que presentan direcciones de emisión paralelas, y una pieza transparente que actúa como lente divergente direccional para alterar la distribución fotométrica de la luz emitida por los LEDs.

Mediante la presente invención, la emisión lumínica de todos los LEDs es recibida por una única lente, que no sólo diverge sino que además direcciona los haces. Además, al tratarse de una pieza transparente común para todos los LEDs, ésta hace las veces de protector de los LEDs y se evita el uso de un difusor o placa transparente que disminuye la eficiencia. Además, la pieza transparente permite direccional y modificar la distribución fotométrica del conjunto de LEDs sin necesidad de modificar su orientación especial, lo que permite utilizar LEDs con direcciones de emisión paralelas. Mediante la presente invención, es posible utilizar LEDs y obtener una eficiencia similar e incluso mayor a las de las lámparas de descarga.

Preferentemente, el conjunto de LEDs es una placa de LEDs, lo que facilitará el mantenimiento. En dicho caso, resulta preferente que la pieza transparente comprenda un entrante para recibir la placa de LEDs. Aún más preferentemente, el entrante comprenderá salientes para recibir los orificios de fijación de la placa de LEDs.

Al presentar el entrante para recibir la placa de LEDs, resulta posible desmontar y montar la pieza y placa con un único movimiento, sin necesidad de fijar placa y pieza transparente por separado. Por el contrario, según la técnica anterior, resulta necesario fijar el emisor y el difusor por separado, o bien cambiar la totalidad de la luminaria.

Para ello, resultará preferente que la pieza transparente comprenda un marco con elementos de fijación a una superficie, preferentemente orificios para recibir tornillos.

En cuanto a formas preferentes de la pieza transparente para alcanzar sus objetivos de índole óptica, la presente invención prevé que la pieza transparente actúe como una lente de tipo cóncava plana o de tipo menisco, más preferentemente de menisco negativo. Como menisco negativo se entiende aquella lente de menisco en la que su espesor en el punto central es mínimo.

Aún más preferentemente, la presente invención prevé que la pieza transparente no se comporte como una lente simple, sino que sea de naturaleza compleja. En particular, la presente invención prevé que la pieza transparente pueda presentar una geometría tal que actúe como dos lentes de diferente tipología con respecto a dos ejes paralelos al plano de disposición de los LEDs, siendo ambos ejes perpendiculares entre sí.

En otras palabras, la presente invención permite obtener con un único grupo óptico una huella de luz de forma elipsoidal casi cuadrangular alargada, que es una forma ideal para aceras y calzadas, por presentar ellas mismas dicha forma cuadrangular alargada.

Estas características tipológicas de la lente divergente direccional de la presente invención pueden conseguirse mediante diferentes realizaciones de forma, mediante elementos que pueden combinarse entre sí.

Así, por ejemplo, la pieza transparente podrá comprender un entrante coincidente con la posición de colocación de los LEDs. El entrante actúa como primera superficie de la lente. Presenta, además, la ventaja de crear un vacío entre la superficie de los LEDs y la pieza transparente. Más preferentemente, el entrante tiene forma de superficie curva de revolución, tal como un paraboloide o hiperboloide de revolución.

Por su parte, la superficie exterior de la pieza transparente puede comprende preferentemente dos lados opuestos planos y dos lados con desarrollo curvo, que más preferentemente quedan compuestos, a su vez, por dos zonas planas y una zona curva que conecta dichas zonas planas.

Al presentar dos lados planos y otro curvo, se favorece que la distribución fotométrica sea tal que la luminaria deje una huella de luz (líneas isolux del diagrama isolux) de forma elipsoidal casi cuadrangular alargada, que es la distribución ideal para las vías públicas, en las cuales las aceras e incluso calzadas presentan dicha forma de cuadrangular alargada.

Adicionalmente, la disposición del conjunto de LEDs con una única lente direccional permite solucionar de una manera novedosa y ventajosa el problema del control de la luz intrusa.

Dicha solución consiste en que la sea la propia pieza transparente la que comprende una pantalla para conseguir la distribución asimétrica de la luz deseada. Otra ventaja asociada, es que en dicha disposición, la pantalla puede ser transparente, lo que permite que la reducción de eficiencia sea mínima. Más preferentemente, la pantalla podrá ser una superficie curva, por ejemplo una superficie esférica, lo que permitirá dirigir los haces de luz reflejados hacia los lugares deseados.

Otra ventaja adicional de la presente invención es que la citada pantalla, en cualquiera de sus realizaciones preferentes, puede embeberse en el material de la pieza transparente, con lo que la pantalla requiere unas dimensiones menores, otorga un control mayor y no requiere de manipulación separada.

La pieza transparente podrá ser realizada de manera ventajosa en un material sintético, por ejemplo, un material polimérico.

La presente invención presenta adicionalmente la ventaja de que da a conocer un grupo óptico que puede ser utilizado en luminarias ya existentes y que utilizan otro tipo de grupo óptico. O bien puede ser utilizado para la construcción de luminarias que comprenden al menos un grupo óptico según la presente invención.

Para una mejor compresión de la invención, se adjunta a título de ejemplo explicativo pero no limitativo, unos dibujos de unas realizaciones de la presente invención.

La figura 1 es una vista en perspectiva de una primera realización de la presente invención.

La figura 2 es una vista en planta superior del grupo óptico de la figura 1. En esta figura, a diferencia del resto, se ha representado también una placa de LEDs alojada en la pieza transparente.

La figura 3 es una vista en alzado lateral del grupo óptico de las figuras 1 y 2.

La figura 4 es una vista en alzado frontal del grupo óptico de las figuras 1 a 3.

La figura 5 representa el diagrama isolux en el que se representa la huella que deja en el suelo una luminaria con un grupo óptico como el representado en las figuras 1 a 4, por niveles de intensidad.

La figura 6 es una representación del diagrama polar de la distribución fotométrica de la luminaria de la figura 5, según los dos ángulos principales del elipsoide de la figura 5, en función del ángulo de visión.

La figura 7 es una vista en perspectiva de una segunda realización de la presente invención, en el que se ha dispuesto un reflector en el interior de la lente.

La figura 8 es una vista en planta superior del grupo óptico de la figura 7.

La figura 9 es una vista en alzado lateral del grupo óptico de las figuras 7 y 8.

La figura 10 es una vista en alzado frontal del grupo óptico de las figuras 7 a 9.

La figura 11 es el diagrama isolux de una luminaria con un grupo óptico como el de las figuras 7 a 10, por niveles de intensidad.

La figura 12 es el diagrama polar de la distribución fotométrica de la luminaria de la figura 11, según los dos ángulos principales del elipsoide de la figura 5, en función del ángulo de visión.

Las figuras 1 a 6 muestran una primera realización de grupo óptico (2) según la presente invención. Por motivos de claridad, los LEDs, en particular una placa de LEDs (100) que presenta una zona (101) con LEDs (102), por ejemplo de luz blanca, han sido únicamente representados en la figura 2.

En las figuras 1 a 4 puede observarse una posible realización de pieza transparente según la presente invención. La pieza transparente comprende un marco (1) exterior de forma cuadrangular con orificios (11), (12), (13), (14) para recibir tornillos de fijación del elemento óptico a la luminaria.

La pieza transparente también comprende una superficie exterior (3) de la lente que presenta dos lados planos (31), (32) opuestos entre sí y dos lados de desarrollo curvo formados por un único desarrollo (33) que comprende dos lados planos unidos por una superficie curva.

Por el lado opuesto, destinado a entrar en contacto con la luminaria, la pieza transparente presenta un entrante (42) para recibir la placa de LEDs, tal como por ejemplo la placa de LEDs (100) que presenta una zona de LEDs (101) con numerosos LEDs (102). Este tipo de placas de LEDs se encuentran disponibles comercialmente y suelen presentar una serie de orificios para su atornillado. El ejemplo mostrado presenta una serie de salientes (43), (44) que se conjugan con los orificios correspondientes de la placa (100), permitiendo, de esta manera, un ajuste de la placa (100) con la pieza transparente. De esta manera es posible, por ejemplo, desmontar como una pieza única la pieza transparente y la placa, así como fijar a la luminaria el conjunto, siendo necesario únicamente fijar el conjunto óptico a través de los orificios (11), (12), (13), (14) del marco (1) de la pieza transparente.

Correspondiendo con la zona (101) de LEDs (102) de la placa (100) de LEDs, la pieza transparente presenta un entrante (4) con forma de superficie curva de revolución, que actúa como primera superficie (41) de lente. Como se puede observar en las figuras 3 y 4, las formas de las superficies curvas exterior e interior (33) (41) se han elegido para dirigir los rayos de luz procedentes de la placa de LEDs (100) en la dirección adecuada, conformándose como una lente que presenta diferentes topologías en zonas diferentes. Así, en la figura 3 vemos que presenta topología de menisco negativo en su parte superior. Por otro lado, y como se observa en la figura 4, la topología de la lente según un plano perpendicular al de la figura 3 es diferente, siendo cóncava-plana. Los parámetros de lente son variables en función del ángulo y pueden ser simulados mediante software de aplicación de las leyes de la óptica, por ejemplo, utilizando paquetes de software comercial.

Las figuras 5 y 6 muestran la distribución fotométrica de una luminaria estándar que dispone de un grupo óptico como el mostrado en las figuras 1 a 4.

En la figura 5, se puede observar el diagrama isolux de una luminaria colocada en la posición (1000). Las zonas de diferente intensidad lumínica han sido delimitadas mediante líneas de intensidad lumínica constante (líneas isolux). Se observa que la huella (1001) dejada es de forma elipsoidal, casi cuadrangular alargada, con cuatro zonas de mayor intensidad (1002), (1003), (1004), (1005) a cada lado de la
luminaria.

La figura 6 representa el diagrama polar de la distribución de intensidad luminosa según las direcciones comprendidas según dos planos verticales perpendiculares entre sí. Puede observarse cómo la intensidad luminosa sigue la distribución "alargada" que se observa en la figura anterior. Esta distribución lumínica resulta ideal para el alumbrado público.

En las figuras 7 a 12 se ha representado una segunda realización de la pieza transparente para un grupo óptico según la presente invención. Dicha segunda realización se basa en la primera realización mostrada y corresponde con una mejora inventiva para el control de la luz intrusa. En esta segunda realización, los elementos iguales o similares han sido señalados con idénticos numerales y por lo tanto no volverán a ser explicados en profundidad.

Como se observa en las figuras, en esta segunda realización se ha embebido en el material sintético transparente de la pieza transparente un injerto a modo de pantalla (6). La pantalla puede estar realizada en un material metálico. Esto es posible conseguirlo, por ejemplo, utilizando técnicas de moldeo para la fabricación de la pieza transparente.

La pantalla (6) es reflectante y presenta una zona (61) de forma curva (en este caso semiesférica, pero puede ser otra) para redireccionar los rayos interceptados. Puede observarse que el tamaño de la pantalla es apenas superior al del entrante (4) interior de la pieza transparente y no afecta a la estética de la luminaria.

En las figuras 11 y 12 puede verse cómo la pantalla (6) afecta a la distribución fotométrica de la luminaria. Todo ello con pérdidas de eficiencia menores, muy pequeñas en comparación con las pérdidas de eficiencia típicas de las pantallas de tipo conocido.

Si bien la invención se ha descrito con respecto a ejemplos de realizaciones preferentes, éstos no se deben considerar limitativos de la invención, que se definirá por la interpretación más amplia de las siguientes reivindicaciones.

Claims (22)

1. Grupo óptico para luminaria de alumbrado público, caracterizado porque comprende

-

un conjunto de LEDs

-

una pieza transparente que actúa como lente divergente para alterar la distribución fotométrica de la luz emitida por los LEDs.

2. Grupo óptico, según la reivindicación 1, caracterizado porque los LEDs se disponen en un mismo plano, presentando los LEDs direcciones de emisión paralelas.

3. Grupo óptico, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el conjunto de LEDs es una placa de LEDs.

4. Grupo óptico, según la reivindicación 3, caracterizado porque la pieza transparente comprende un entrante para recibir la placa de LEDs.

5. Grupo óptico, según la reivindicación 4, caracterizado porque el entrante comprende salientes para recibir los orificios de fijación de la placa de LEDs.

6. Grupo óptico, según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado porque la pieza transparente comprende un marco con elementos de fijación a una superficie.

7. Grupo óptico, según la reivindicación 6, caracterizado porque dichos elementos de fijación a una superficie son orificios para recibir tornillos.

8. Grupo óptico, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la pieza transparente actúa como una lente que es de tipo menisco o de tipo cóncava-plana.

9. Grupo óptico, según la reivindicación 8, caracterizado porque el menisco es de tipo negativo.

10. Grupo óptico, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la pieza transparente tiene una geometría tal que presenta dos zonas que actúan como dos lentes de diferente tipología con respecto a dos ejes paralelos al plano de disposición de los LEDs, siendo ambos ejes perpendiculares
entre sí.

11. Grupo óptico, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la pieza transparente comprende un entrante coincidente con la posición de colocación de los LEDs, que actúa como primera superficie de la citada lente.

12. Grupo óptico, según la reivindicación 11, caracterizado porque el entrante tiene forma de superficie curva de revolución.

13. Grupo óptico, según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado porque la superficie exterior de la pieza transparente comprende dos lados opuestos planos y dos lados con desarrollo curvo.

14. Grupo óptico, según la reivindicación 13, caracterizado porque los dos lados con desarrollo curvo quedan compuestos por dos zonas planas y una zona curva que conecta dichas zonas planas.

15. Grupo óptico, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque la pieza transparente comprende una pantalla para obtener una distribución asimétrica de la luz.

16. Grupo óptico, según la reivindicación 15, caracterizado porque la pantalla es reflectante.

17. Grupo óptico, según la reivindicación 16, caracterizado porque la pantalla comprende una superficie curva.

18. Grupo óptico, según la reivindicación 17, caracterizado porque la pantalla comprende una superficie esférica.

19. Grupo óptico, según la reivindicación 18, caracterizado porque la pantalla está embebida en el material de la pieza transparente.

20. Grupo óptico, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, caracterizado porque la pieza transparente está realizada en un material sintético.

21. Grupo óptico, según la reivindicación 20, caracterizado porque está realizado en un material sintético polimérico.

22. Luminaria para alumbrado público caracterizada porque comprende un grupo óptico según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 21.