Dispositivo óptico para conferir una forma alargada a un haz luminoso,

comprendiendo dicho dispositivo óptico una lente (2) que tiene una línea (22, 221, 222) central y: (i) una superficie (3, 301, 302) dióptrica de entrada; y (ii) una superficie (4, 400) dióptrica de salida que comprende una primera sección (41, 401) convergente, una segunda sección (42, 402, 403) convergente y una sección (43, 404) divergente que hace de puente entre dichas secciones convergentes primera y segunda, caracterizado porque la superficie dióptrica de salida comprende una superficie continua rotacionalmente simétrica construida alrededor de un eje (23) de rotación perpendicular a dicha línea central

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La invención se refiere a un dispositivo óptico para conferir una forma deseada a un haz luminoso, denominándose este dispositivo también “conformador de haz luminoso”. Este dispositivo óptico es particularmente relevante para iluminar superficies que tienen una gran longitud con respecto a su ancho, tal como una carretera, una calle o una autopista.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La figura 1 representa una vista esquemática en perspectiva de una sección 1 de carretera equipada con tres luminarias 11a, 11b, 11c de calle. Las luminarias de calle, o farolas, comprenden un poste 111 de luminaria y una cabeza 112 de luminaria. Cada luminaria de calle ilumina una respectiva zona 12a, 12b, 12c de calle de la sección 1 de carretera, teniendo cada zona de calle una longitud L. Estas zonas de calle iluminadas pueden solaparse ligeramente en zonas 13a, 13ab, 13bc, 13c de solapamiento. Habitualmente, tal como se ilustra en la figura 1, las luminarias de calle se levantan desde el borde 14 de la sección 1 de carretera. Por ejemplo, se erigen sobre un pavimento, en el borde 14 de la sección 1 de carretera. De hecho, debido al tráfico, no es posible instalar las luminarias de calle justo encima de las zonas que es necesario iluminar, ya que esto sería demasiado peligroso.

Se conoce el hecho de proporcionar reflectores dispuestos en la cabeza de luminaria, por la trayectoria de luz, con el fin de dirigir el haz luminoso con un ángulo apropiado, hacia la calle.

Además, se prefiere aumentar la distancia entre dos luminarias 11a y 11b, u 11b y 11c, de calle consecutivas con el fin de reducir los costes de instalación y mantenimiento. Se han propuesto diversos sistemas de reflectores para proporcionar un haz alargado. Tales sistemas de reflectores son bastante voluminosos.

Para la iluminación de calles, las fuentes de luz habituales son lámparas de descarga de alta intensidad tales como lámparas

de vapor de sodio, bombillas fluorescentes o tubos fluorescentes. Sin embargo, estas clases de fuentes son bastante voluminosas y requieren un mantenimiento frecuente y que requiere mucho tiempo. Una consecuencia de la voluminosidad es que las cabezas de luminaria también son voluminosas, lo que puede ser un inconveniente en condiciones de viento. El documento EP 1 621 918 A1 describe un dispositivo óptico según el preámbulo de la reivindicación 1.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

Un objeto de las realizaciones de la invención es proporcionar una luminaria de calle que permita iluminar de manera homogénea una zona de calle en sentido longitudinal, sin riesgo de deslumbrar al usuario que pasa por la calle.

Otro objeto de las realizaciones de la invención es proporcionar una luminaria de calle que cumpla con las regulaciones de iluminación de calle, en particular en cuanto a la uniformidad de la iluminación, la intensidad de la iluminación, el deslumbramiento y la contaminación lumínica.

Otro objeto de las realizaciones de la invención es proporcionar una luminaria de calle con una resistencia al viento reducida.

Un objeto adicional de las realizaciones de la invención es proporcionar una luminaria de calle pocas veces requiera mantenimiento. También es un objeto de las realizaciones de la invención proporcionar una luminaria de calle que tenga costes de funcionamiento bajos.

Con este fin, una realización de la invención propone un dispositivo óptico para conferir una forma alargada a un haz luminoso, también denominado conformador de haz luminoso, comprendiendo dicho dispositivo óptico una lente que tiene (i) una línea central, una superficie dióptrica de entrada y (ii) una superficie dióptrica de salida que comprende una primera sección convergente, una segunda sección convergente y una sección divergente que hace de puente entre dichas secciones

convergentes primera y segunda, comprendiendo la superficie dióptrica de salida una superficie continua rotacionalmente simétrica construida alrededor de un eje de rotación perpendicular a dicha línea central.

Un dispositivo óptico de este tipo puede usarse para conformar el haz luminoso emitido por una fuente de luz. Habitualmente, tales haces luminosos son sustancialmente redondos: tienen una geometría de revolución con una intensidad luminosa máxima alrededor del eje del haz luminoso. El dispositivo óptico según la invención redistribuye el flujo de luz. Esta redistribución da como resultado un haz luminoso alargado que tiene preferiblemente una distribución de luz simétrica en sentido longitudinal.

Otra realización de la invención propone una cabeza de luminaria, útil en particular para iluminación de calles, que comprende una pluralidad de diodos emisores de luz (LED), estando dispuesto cada LED aguas arriba de un conformador de haz luminoso, teniendo dichos conformadores de haz luminoso sustancialmente la misma dirección angular.

Una cabeza de luminaria de este tipo puede ser bastante delgada gracias al uso de LED como fuentes de luz en miniatura. Como los conformadores de haz luminoso tienen todos sustancialmente la misma dirección angular, es decir están orientados en la misma dirección, no es necesario proporcionar reflectores para dirigir los haces luminosos con el ángulo correcto respecto a la carretera. Esto simplifica la fabricación de las cabezas de luminaria.

Estos y otros aspectos de la invención resultarán evidentes a partir de y se aclararán con referencia a las realizaciones descritas más adelante en el presente documento.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La invención se describirá ahora en más detalle a modo de ejemplo con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

- la figura 1 muestra una vista esquemática en perspectiva de una sección de carretera equipada con luminarias de calle; -la figura 2 muestra diferentes vistas esquemáticas de una primera realización de un dispositivo óptico según la invención, concretamente: una sección en corte transversal (figura 2A), una sección en corte longitudinal (figura 2B), una vista en perspectiva desde arriba (figura 2C) y una vista en planta desde abajo (figura 2D); -la figura 3 muestra una vista en perspectiva desde abajo de un detalle de una luminaria de calle equipada con dispositivos ópticos según la invención; -la figura 4 muestra una sección transversal del detalle de la figura 3, a lo largo del plano IV-IV; -la figura 5 muestra diferentes vistas esquemáticas de una segunda realización de un dispositivo óptico según la invención, concretamente: una sección en corte longitudinal (figura 5A), y una vista en planta desde abajo (figura 5B); -la figura 6 representa la trayectoria 2D que siguen los rayos de luz emitidos por una fuente de luz puntual a través de un dispositivo óptico tal como se muestra en la figura 2.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

Se adoptan las siguientes definiciones en esta memoria descriptiva. Las palabras “calle”, “carretera”, “autopista” y similares deben interpretarse como que tienen un significado similar.

Una superficie dióptrica es una superficie óptica que separa dos medios de propagación de luz que tienen diferentes índices de refracción. Ejemplos de medios de propagación de luz son, por ejemplo, aire, vidrio, polimetacrilato u otros plásticos.

Una lente es un dispositivo que hace que la luz o bien converja o bien diverja. Está fabricada de una pieza de material conformado, tal como vidrio, polimetacrilato u otros plásticos. Habitualmente, una lente tiene dos caras o superficies dióptricas. Una cara, o una parte de la misma, puede ser plana

(no está curvada), convexa (abombada hacia fuera desde la lente)

o cóncava (hundida hacia el interior de la lente). Una cuádrica es una superficie de segundo orden. Por ejemplo, una esfera tiene una superficie cuádrica. Una metasuperficie es la superficie de una metaesfera (metaball).

Una metaesfera se define tal como sigue. Cada componente Ci de una metaesfera puede definirse mediante una función matemática tridimensional fi(x,y,z) en la que x, y, z son las coordenadas de un punto en el espacio. Se elige un valor T umbral. Para cada punto (x,y,z), se calcula la suma S(x,y,z) de la contribución de cada componente de la metaesfera y se compara con el valor T umbral:

**(Ver fórmula)**

Esta función define...

1.

2.

3.

4.

5.

6.

Dispositivo óptico para conferir una forma alargada a un haz luminoso, comprendiendo dicho dispositivo óptico una lente

(2) que tiene una línea (22, 221, 222) central y:

(i) una superficie (3, 301, 302) dióptrica de entrada; y

(ii) una superficie (4, 400) dióptrica de salida que comprende una primera sección (41, 401) convergente, una segunda sección (42, 402, 403) convergente y una sección (43, 404) divergente que hace de puente entre dichas secciones convergentes primera y segunda, caracterizado porque la superficie dióptrica de salida comprende una superficie continua rotacionalmente simétrica construida alrededor de un eje (23) de rotación perpendicular a dicha línea central. Dispositivo óptico según la reivindicación 1, en el que dichas secciones (41, 401, 42, 403) convergentes de la superficie (4, 400) dióptrica de salida son simétricas unas respecto a otras. Dispositivo óptico según la reivindicación 1, en el que dichas secciones (41, 401, 42, 402, 403) convergentes de la superficie (4, 400) dióptrica de salida comprenden superficies cuadráticas. Dispositivo óptico según la reivindicación 1, comprendiendo el dispositivo óptico un plano de base y teniendo la superficie (4, 400) de salida dos planos (IIA, IIB) de simetría perpendiculares al plano de base y perpendiculares entre sí. Dispositivo óptico según la reivindicación 4, en el que los dos planos (IIA, IIB) de simetría intersecan en dicha línea

(22) central. Dispositivo óptico según la reivindicación 4, en el que dicho eje (23, 230) de rotación está inscrito en uno de los planos (IIB) de simetría.

7. Dispositivo óptico según la reivindicación 1, en el que la primera sección (41, 401, 402, 403) convergente es diferente de la segunda sección (42, 401, 403) convergente.

8. Dispositivo óptico según la reivindicación 1, en el que dicha superficie (3, 301, 302) dióptrica de entrada comprende una disposición (31, 301, 302) de alojamiento para una fuente de luz.

9. Dispositivo óptico según la reivindicación 8, en el que dicho alojamiento tiene un eje (22, 221, 222) de simetría que atraviesa dicha fuente de luz.

10. Dispositivo óptico según la reivindicación 8, en el que dicho alojamiento comprende varias fuentes de luz ubicadas a lo largo del eje (23, 230) de rotación.

11. Dispositivo óptico según la reivindicación 8, en el que la superficie de dicho alojamiento es cuadrática.

12. Dispositivo óptico según la reivindicación 1, que comprende una o dos superficie(s) dióptrica(s) de entrada adicional(es), estando las superficies dióptricas de entrada totales ubicadas simétricamente.

13. Dispositivo óptico según la reivindicación 1, que comprende además otra superficie (301, 302) dióptrica de entrada y en el que la superficie dióptrica de salida comprende una segunda sección (405) divergente y una tercera sección (403) convergente, haciendo la segunda sección (405) divergente de puente entre la segunda sección (402) convergente y la tercera sección (403) convergente.

14. Dispositivo óptico según la reivindicación 1, en el que la superficie dióptrica de salida comprende al menos dos secciones convergentes que están dispuestas en las esquinas de un cuadrado, con secciones divergentes que hacen de puente entre esquinas consecutivas, o esquinas opuestas, o esquinas tanto consecutivas como opuestas.

15. Cabeza (112) de luminaria, útil en particular para iluminación de calles, que comprende una pluralidad de diodos emisores de luz (LED), estando dispuesto cada LED

aguas arriba de un dispositivo (2) óptico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, teniendo dichos dispositivos ópticos sustancialmente la misma dirección angular, en la que los dispositivos ópticos están dispuestos en filas y en la que la dirección angular comprende al menos un rebaje entre dos filas consecutivas de dispositivos ópticos, estando adaptado cada rebaje para alojar una pluralidad de radiadores para evacuar y disipar el calor producido mientras se hacen funcionar los LED.