ES2559609T3 - Dispositivo de iluminación de pista por LED y óptica específica dedicada - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de iluminación (100) que comprende una fuente luminosa (1) y un elemento óptico (2), comprendiendo la fuente luminosa (1) una pluralidad de diodos electroluminiscentes (10) alineados, estando configurado el elemento óptico (2) para desviar un haz luminoso emitido por la fuente luminosa (1) paralelamente a un plano de iluminación que comprende la línea de diodos electroluminiscentes (10) y que se extiende hacia el frente de dichos diodos electroluminiscentes (10), y concentrar dicho haz luminoso en un plano ortogonal al plano de iluminación, en orden a formar un haz luminoso que tiene una sección elipsoidal, comprendiendo el elemento óptico (2) una porción óptica central (3) y dos porciones ópticas perimetrales (4) dispuestas a uno y otro lado de la porción óptica central (3) en el plano ortogonal, caracterizado por que la porción óptica central (3) comprende una superficie de salida central (5) en forma de toroide asférico en el plano de iluminación y apta para transmitir el haz luminoso.
Description
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DESCRIPCION
Dispositivo de iluminacion de pista por LED y optica espedfica dedicada
La invencion se refiere a un dispositivo de iluminacion que comprende como fuente luminosa un conjunto de diodos electroluminiscentes y, mas en particular, a un dispositivo de iluminacion exterior espedfico para aeronave.
Una aeronave generalmente comprende varios dispositivos de iluminacion exterior destinados cada uno de ellos a la iluminacion de una zona exterior en el desplazamiento del aparato en vuelo o en tierra. Asf, en general, una aeronave comprende luces de aterrizaje, dispuestas sobre las alas y destinadas a la iluminacion de la pista de aterrizaje cuando el avion esta en aproximacion a la pista o en el despegue, una luz de anticolision intermitente montada en lo alto del aleron trasero, y luces de posicion montadas en el extremo de cada ala. Estos comprenden asimismo dispositivos de iluminacion de tipo “taxi” montados en el morro de la aeronave para iluminar la via por la que circula la aeronave cuando se desplaza en tierra, y dispositivos de iluminacion complementarios denominados en ingles “runway turn-off lights” (RTO).
Los dispositivos de iluminacion de pista de tipo “taxi” y “runway turn-off” estan destinados a ayudar a la tripulacion a visualizar bien los virajes en las vfas de tipo “taxiway / runway”, hacia el frente y en los virajes. Los dispositivos de iluminacion de tipo “taxi” generalmente van montados en el tren delantero de la aeronave y estan destinados a iluminar hacia el frente del aparato, en tanto que los dispositivos de iluminacion de tipo “runway turn-off” generalmente van montados sobre el tren delantero o sobre la parte delantera de las alas, orientados a uno y otro lado de la parte delantera de la aeronave a angulos comprendidos aproximadamente entre 35° y 55° en orden a iluminar los virajes y mejorar asf la visibilidad en los virajes.
Estos dispositivos de iluminacion de pista deben proporcionar un haz relativamente potente en una distancia aproximada de 30 m por delante del avion con un haz luminoso que se extiende lateralmente en un plano horizontal, es decir, relativamente paralelo a las alas del avion con una exactitud del orden del diedro, pero concentrado en un plano vertical, es decir, relativamente ortogonal a las alas del avion con una exactitud del orden de diedro. Y es que solo es necesaria la iluminacion de la pista en un viraje.
Los dispositivos de iluminacion de la pista comprenden generalmente como fuente luminosa una bombilla de filamento que genera un haz luminoso en todas direcciones a partir del filamento y un espejo que permite redirigir una parte del haz luminoso hacia el frente. Una bombilla de filamento presenta una considerable fragilidad cuando el filamento esta caliente, que reduce su vida util. Ademas, la potencia electrica consumida para el funcionamiento del filamento y, con ello, la emision del haz luminoso es tambien considerable.
Los documentos US5.526.190 y DE 102005005860 dan a conocer dispositivos de iluminacion del estado de la tecnica anterior.
La invencion se propone mitigar los inconvenientes anteriormente mencionados proponiendo un dispositivo de iluminacion que utiliza diodos electroluminiscentes como fuente luminosa, y una optica espedfica adaptada a la fuente luminosa para generar un haz luminoso que tiene un diagrama de iluminacion que responde a las necesidades de los pilotos para visualizar la pista en un angulo mas amplio.
De acuerdo con un aspecto, se propone, en la invencion, un dispositivo de iluminacion que comprende una fuente luminosa y un elemento optico, comprendiendo la fuente luminosa una pluralidad de diodos electroluminiscentes alineados, y estando configurado el elemento optico para concentrar un haz luminoso emitido por la fuente luminosa en un plano ortogonal a la lmea de diodos electroluminiscentes, y desviar dicho haz luminoso paralelamente a un plano de iluminacion que comprende la lmea de diodos electroluminiscentes en orden a formar un haz luminoso que tiene una seccion elipsoidal.
En una alternativa, el dispositivo puede comprender una fuente luminosa que comprende varias lmeas de diodos electroluminiscentes dispuestos en orden a obtener un haz luminoso que tiene una longitud en el plano de iluminacion mas grande que en el plano ortogonal al plano de iluminacion. En esta configuracion, las dimensiones del elemento optico son mayores que en el caso de una fuente luminosa que posee una lmea de diodos electroluminiscentes.
La utilizacion de diodos electroluminiscentes como fuente luminosa permite tener una fuente luminosa que consume menos potencia electrica que una lampara de filamento, y cuya vida util es mayor que la de una lampara de filamento. Ademas, un diodo electroluminiscente no presenta sensibilidad a las vibraciones, contrariamente a una bombilla que comprende un filamento.
Por otro lado, el reducido tamano de los diodos electroluminiscentes permite, por una parte, reducir la ocupacion de espacio y, por otra, utilizar una pluralidad de ellos y alinearlos con el fin de determinar un segmento de recta. Tal disposicion permite tener desde la misma entrada del conjunto optico un haz luminoso que se extiende
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principalmente en una direccion priorizada, es decir, en el plano de iluminacion que comprende los diodos electroluminiscentes. En efecto, el haz luminoso emitido por un diodo electroluminiscente es un haz mas direccional que el haz luminoso de una bombilla de filamento.
Al comprender la fuente luminosa una pluralidad de diodos electroluminiscentes alineados, el conjunto optico asociado debe estar adaptado, especialmente al haz luminoso emitido por el conjunto de los diodos electroluminiscentes.
Preferentemente, el elemento optico comprende una superficie de entrada y al menos dos superficies de salida, y posee una forma general de lente convergente en el plano ortogonal.
El plano de iluminacion se corresponde con el plano que comprende los diodos electroluminiscentes y que se extiende hacia el frente de dichos diodos electroluminiscentes. Para un dispositivo de iluminacion dedicado a la iluminacion de las vfas o pistas, en el lado o delante del avion, el conjunto optico debe desviar el haz luminoso en orden a proyectar el haz luminoso principalmente sobre la pista y sobre una superficie bastante ancha delante y/o alrededor del avion. Consecuentemente, el haz luminoso debe tener una seccion elipsoidal con un radio mayor que se extienda en el plano de iluminacion y un radio menor que se extienda en el plano ortogonal al plano de iluminacion. Por lo tanto, el conjunto optico se corresponde con una lente convergente en el plano ortogonal.
El elemento optico comprende una porcion optica central y dos porciones opticas perimetrales dispuestas a uno y otro lado de la porcion optica central en el plano ortogonal.
Las dos porciones opticas perimetrales dispuestas a uno y otro lado de la porcion optica central en el plano ortogonal estan destinadas a concentrar el haz luminoso en el plano ortogonal, en orden a incrementar la potencia luminosa del haz luminoso.
La porcion optica central puede comprender una superficie de salida central en forma de toroide asferico en el plano de iluminacion y apta para transmitir el haz luminoso.
Por lo tanto, la porcion optica central posee una forma cercana a la de una porcion de esfera aunque no rigurosamente esferica. Las lentes de forma tradicional generalmente son de forma esferica, lo cual conduce a aberraciones opticas. En efecto, por ejemplo, los rayos que pasan por el centro no convergen del todo en el mismo punto que los que pasan por los bordes. Una lente asferica no se ve afectada por este fenomeno.
Por otro lado, la lente en forma de toroide permite concentrar fuertemente el haz luminoso en el plano ortogonal, por ejemplo de 180° a 10° aproximadamente, y hacer converger mas ligeramente, por ejemplo de 180° a aproximadamente 50°, el haz luminoso en el plano de iluminacion en orden a conservar una cierta potencia luminosa.
Ventajosamente, cada porcion optica perimetral comprende una superficie de salida perimetral en forma de pmula cilmdrica convergente en un plano paralelo al plano de iluminacion y apta para transmitir el haz luminoso, y una superficie de reflexion semiparabolica en el plano ortogonal, apta para reflejar el haz luminoso de la fuente luminosa hacia dicha superficie de salida, conformando conjuntamente las superficies de reflexion de las dos porciones opticas perimetrales una lente reflectante parabolica.
Asf, cada porcion optica perimetral comprende una superficie de reflexion semiparabolica que discurre entre la fuente luminosa y la correspondiente superficie de salida perimetral, permitiendo reflejar los rayos luminosos emitidos hacia la superficie de salida perimetral y, asf, concentrar el haz luminoso en el plano ortogonal e incrementar la potencia del haz luminoso que ilumina la via o pista. La forma de pmula cilmdrica de las superficies de salida perimetral permite hacer converger el haz luminoso en el plano de iluminacion en orden a mantener una cierta potencia luminosa, y desviar lo menos posible los rayos luminosos en el plano ortogonal, habiendo sido ya desviados los rayos luminosos por las superficie reflectantes en orden a hacer converger fuertemente el haz luminoso.
Asf, el conjunto optico comprende superficies de salida complejas y, mas en particular, extrudidas, es decir, que no son axisimetricas, contrariamente a las opticas estandar, que sf lo son. Estas superficies extrudidas tienen formas prismaticas que permiten tener un haz elfptico. Asf, estas permiten obtener aberturas de haz muy diferenciadas en el plano de iluminacion, por ejemplo, una abertura superior a 35° y preferentemente superior a 40°, y en el plano ortogonal, por ejemplo una abertura de haz comprendida entre 5° y 20°, y mas en particular, entre 7° y 14°.
La superficie de entrada del conjunto optico ventajosamente puede poseer una superficie cilmdrica segun el plano de iluminacion, de modo que el haz luminoso emitido por la fuente luminosa se desvfe lo menos posible.
De acuerdo con otro aspecto, se propone asimismo un conjunto de iluminacion que comprende una pluralidad de dispositivos de iluminacion tales y como se han definido anteriormente, alineados en dicho plano ortogonal.
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El reducido tamano de la fuente luminosa permite utilizar un conjunto optico de reducido tamano y, as^ reducir en gran manera el espacio ocupado por el dispositivo de iluminacion. As^ esto permite asociar varios dispositivos de iluminacion con el fin de incrementar la potencia luminosa y las dimensiones de la seccion del haz luminoso. De este modo, asociando una pluralidad de dispositivos de iluminacion segun el plano ortogonal, se obtiene un haz luminoso de gran potencia y de mayor seccion elfptica para una reducida ocupacion de espacio.
Otras ventajas y caractensticas de la invencion se iran poniendo de manifiesto con la detenida observacion de la descripcion de una forma de realizacion detallada de la invencion, en modo alguno limitativa, y de los dibujos que se acompanan, en los cuales:
La figura 1 ilustra un dispositivo de iluminacion en perspectiva segun una forma de realizacion de la invencion; la figura 2 presenta de manera esquematica en una vista en seccion en un plano ortogonal al plano de iluminacion el dispositivo de iluminacion de la figura 1;
la figura 3 presenta de manera esquematica en una vista en seccion en el plano de iluminacion el dispositivo de iluminacion de la figura 1; y
la figura 4 ilustra un conjunto de iluminacion segun una forma de realizacion.
En la figura 1, esta representado en perspectiva desde un lado un dispositivo de iluminacion 100 segun una forma de realizacion.
El dispositivo de iluminacion 100 comprende una fuente luminosa 1 y una lente optica 2. La fuente luminosa 1 incluye una pluralidad de diodos electroluminiscentes 10 alineados en orden a determinar un segmento de recta. Los diodos electroluminiscentes 10 se hallan montados sobre una placa de soporte 11 que comprende orificios 12 para la fijacion de la placa de soporte 11 de la fuente luminosa 1 a un faro 1000, por ejemplo. La placa de soporte esta realizada de manera que los diodos electroluminiscentes 10 montados sobre una cara de la placa de soporte 11 puedan ser acoplados a una alimentacion electrica y una electronica de mando por intermedio de la cara opuesta.
La lente optica 2 esta destinada a fijarse al faro 1000 por intermedio de unos elementos de fijacion F enmarcando la placa de soporte 1 de la fuente luminosa 1. La lente optica 1 comprende una porcion optica central 3 y dos porciones opticas perimetrales 4 dispuestas a uno y otro lado de la porcion optica central 3 en un plano ortogonal al plano de iluminacion definido por el segmento de recta determinado por los diodos electroluminiscentes 10 de la fuente luminosa 1.
La porcion optica central 3 de la lente optica 2 posee una forma de toroide asferico en el plano de iluminacion que permite tener una mayor curvatura de la superficie de salida central 5 en el plano ortogonal que en el plano de iluminacion, segun esta ilustrado en las figuras 2 y 3.
Las figuras 2 y 3 presentan, de manera esquematica, el dispositivo de iluminacion 100 de la figura 1 respectivamente segun una vista en seccion en un plano ortogonal al plano de iluminacion y segun una vista en seccion en el plano de iluminacion. En la figura 2, se representan en trazo de puntos dos ejemplos de rayos luminosos emitidos por la fuente luminosa 1.
Al ser mayor la curvatura de la porcion optica central 3 en el plano ortogonal que en el plano de iluminacion, la convergencia del haz es mayor en el plano ortogonal que en el plano de iluminacion. Por lo tanto, el punto de convergencia en el plano de iluminacion esta mas alejado de la fuente luminosa 1 que el punto de convergencia en el plano ortogonal. De este modo, en el punto de convergencia en el plano ortogonal, el haz luminoso se corresponded aproximadamente con un segmento de recta. Por delante de este punto de focalizacion en el plano ortogonal, el haz luminoso tendra una seccion en forma de elipse que posee una dimension mas pequena en el plano ortogonal que en el plano de iluminacion.
Segun esta ilustrado en las figuras 1 a 3, las porciones opticas perimetrales 4 de la lente optica 2 comprenden cada una de ellas una superficie de salida perimetral 6 y una superficie de reflexion 7.
La superficie de salida perimetral 7 posee una forma de pmula cilmdrica convergente en un plano paralelo al plano de iluminacion. Asf, la superficie de salida perimetral 7 desvfa el haz luminoso por transmision haciendo converger el haz luminoso segun un plano paralelo al plano de iluminacion. Segun esta ilustrado en la figura 3, la curvatura de la porcion optica perimetral 7 en un plano paralelo al plano de iluminacion es comparable, si no identica, con la curvatura de la porcion optica central 3, representada en trazo de puntos en la figura 3, en el plano de iluminacion. Asf, la convergencia del haz luminoso en planos paralelos al plano de iluminacion es la misma o sensiblemente la misma que la convergencia del haz luminoso en el plano de iluminacion realizada por la porcion optica central 3. La forma de pmula cilmdrica de la superficie de salida perimetral 7 permite obtener una desviacion muy escasa del haz luminoso en el plano ortogonal.
Cada superficie de reflexion 7 posee una forma semiparabolica en el plano ortogonal y esta montada entre la fuente
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luminosa, y mas en particular, la placa de soporte 11, y la correspondiente superficie de salida perimetral 7. Cada superficie de reflexion 7 esta realizada en orden a reflejar el haz luminoso de la fuente luminosa 1 hacia la correspondiente superficie de salida perimetral 6. De este modo, las superficies de reflexion 7 de las dos porciones opticas perimetrales 4 conforman conjuntamente una lente reflectante parabolica.
As^ la convergencia optica del haz luminoso emitido por los diodos electroluminiscentes 10 de la fuente luminosa 1 se realiza, para la parte del haz luminoso que no pasa por la porcion optica central 3, mediante las superficies de reflexion 7. Las superficies de reflexion 7 estan realizadas de modo que el punto de focalizacion de la lente reflectante parabolica conformada por las dos superficies reflectantes 7 se corresponda sensiblemente con el punto de focalizacion en el plano ortogonal de la porcion optica central 3.
La lente optica 2 comprende una superficie de entrada 8. La lente 2 se ensambla sobre el faro 1000 o directamente con la placa en orden a quedar dispuesta enfrentada a los diodos electroluminiscentes 10 alineados que conforman la fuente luminosa 1. La superficie de entrada esta realizada en orden a desviar lo menos posible el haz luminoso emitido por los diodos electroluminiscentes 10. Para ello, la superficie de entrada posee una forma cilmdrica cuyo eje esta definido por la lmea de diodos electroluminiscentes 10.
Tal dispositivo de iluminacion 100 permite reducir la ocupacion de espacio en virtud de las reducidas dimensiones de los diodos electroluminiscentes 10 y, consecuentemente, las de la lente optica 2 asociada. Para incrementar la potencia luminosa emitida, es posible montar en un faro 1000 varios dispositivos de iluminacion 100.
La figura 5 ilustra un conjunto de iluminacion 1000, tal como un faro de tipo RTO (“Runway Turn-Off” en ingles) para aeronave, que comprende una pluralidad de dispositivos de iluminacion 100 de la figura 1.
Los dispositivos de iluminacion 100 de la figura 5 se ensamblan en orden a quedar alineados en el plano ortogonal. Asf, el haz luminoso obtenido de este modo comprende una seccion elfptica que posee un radio menor en el plano ortogonal y un radio mayor en un plano paralelo a los planos de iluminacion de los dispositivos de iluminacion 100. La dimension del radio menor del faro 1000 es mas grande que la propia para un solo dispositivo de iluminacion 100.
Por otro lado, alimentando las fuentes luminosas 1 de los dispositivos de iluminacion 100 del faro 1000 en paralelo, es posible mitigar la entrada en defecto de uno de los dispositivos de iluminacion 100. En efecto, el faro 1000 sigue funcionando con una leve reduccion de potencia luminosa.
Asf, la invencion propone un conjunto de iluminacion, tal como un faro, que comprende una pluralidad de dispositivos de iluminacion que utilizan diodos electroluminiscentes como fuente luminosa y una optica espedfica adaptada, permitiendo asf reducir el consumo electrico necesario, prolongar la vida util del faro antes de la sustitucion de la fuente luminosa, reducir la ocupacion de espacio y mitigar al menos parcialmente la entrada en defecto de un dispositivo de iluminacion.
Claims (5)
- 51015202530REIVINDICACIONES1. Dispositivo de iluminacion (100) que comprende una fuente luminosa (1) y un elemento optico (2), comprendiendo la fuente luminosa (1) una pluralidad de diodos electroluminiscentes (10) alineados, estando configurado el elemento optico (2) para desviar un haz luminoso emitido por la fuente luminosa (1) paralelamente a un plano de iluminacion que comprende la lmea de diodos electroluminiscentes (10) y que se extiende hacia el frente de dichos diodos electroluminiscentes (10), y concentrar dicho haz luminoso en un plano ortogonal al plano de iluminacion, en orden a formar un haz luminoso que tiene una seccion elipsoidal, comprendiendo el elemento optico (2) una porcion optica central (3) y dos porciones opticas perimetrales (4) dispuestas a uno y otro lado de la porcion optica central (3) en el plano ortogonal,caracterizado por que la porcion optica central (3) comprende una superficie de salida central (5) en forma de toroide asferico en el plano de iluminacion y apta para transmitir el haz luminoso.
- 2. Dispositivo de iluminacion segun la reivindicacion 1, en el que el elemento optico (2) comprende una superficie de entrada (8) y al menos dos superficies de salida, y posee una forma general de lente convergente en el plano ortogonal.
- 3. Dispositivo segun la reivindicacion 2, en el que cada porcion optica perimetral (4) comprende una superficie de salida perimetral (6) en forma de pmula cilmdrica convergente en un plano paralelo al plano de iluminacion y apta para transmitir el haz luminoso, y una superficie de reflexion (7) semiparabolica en el plano ortogonal, apta para reflejar el haz luminoso de la fuente luminosa (1) hacia dicha superficie de salida perimetral (6), conformando conjuntamente las superficies de reflexion (7) de las dos porciones opticas perimetrales (4) una lente reflectante parabolica.
- 4. Dispositivo segun una de las reivindicaciones 2 o 3, en el que la superficie de entrada (8) posee una superficie cilmdrica segun el plano de iluminacion.
- 5. Conjunto de iluminacion (1000) que comprende una pluralidad de dispositivos de iluminacion (100) segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, alineados en dicho plano ortogonal.
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