Sistema óptico de muy alta flexibilidad para el ajuste del campo de la iluminación en luminarias y dispositivos de alumbrado.

La invención "Sistema óptico de muy alta flexibilidad para el ajuste del campo de la iluminación en luminarias y dispositivos de alumbrado",

describe un sistema de lentes cilíndricas compuesto por uno o varios conjuntos de lentes que se pueden desplazar entre sí para ser incorporado en luminarias y dispositivos de iluminación. Cuando se usa un solo conjunto de lentes, esto posibilita ajustar el campo de iluminación en una sola dirección del espacio.

Cuando se añade un segundo conjunto montado a 90º, se consigue ajustar el campo de iluminación en la dirección perpendicular. Cuando un conjunto es rotado en referencia al otro, se consiguen ajustes del campo de iluminación complejos.

La ventaja que aporta esta patente es la conseguir a partir de un haz de rayos colimados, el ajuste del campo de iluminación a voluntad sin necesidad de recurrir a pantallas y por lo tanto sin perder rendimiento luminoso.

SISTEMA ÓPTICO DE MUY ALTA FLEXIBILIDAD PARA EL AJUSTE DEL CAMPO DE LA ILUMINACiÓN EN LUMINARIAS Y DISPOSITIVOS DE ALUMBRADO

ANTECEDENTES

La invención que a continuación se describe, se enmarca en el sector de la iluminación y el alumbrado, y está encaminada a dotar a las luminarias y otros dispositivos de un mecanismo flexible de ajuste del campo de alumbrado.

En el mercado existen una gran variedad de luminarias y dispositivos de iluminación que recurren a distintos sistemas ópticos para perfilar el haz luminoso de acuerdo a aplicaciones concretas. De la vasta relación de dispositivos que conozco, no existe ninguno que utilice un sistema de ajuste similar a descrito en este documento.

Existen multitud de sistemas de apertura fija, cuyos sistemas ópticos se amoldan para conseguir resultados óptimos para aplicaciones concretas, pero que no permiten alterar de modo continuo el campo del alumbrado, por lo que su empleo deja de ser óptimo cuando las condiciones de instalación varían.

Por otra parte existen dispositivos flexibles cuyo ajuste permite variar el campo de la iluminación de modo continuo, y es en este apartado donde se inscribe la invención aquí descrita.

Uno de los campos donde habitualmente se utilizan dispositivos de ajuste de campo de iluminación continuo es en aplicaciones teatrales, espectaculares y televisión en donde se demanda que el perfil de la luz se amolde al espacio, personas u objetos a iluminar.

Para ello se han desarrollado una serie de dispositivos de iluminación que van desde los más simples a los más complejos. Aquí se describen algunos de los dispositivos empleados en la actualidad para realizar las labores de iluminación.

Proyectores pe, o de lente plano-convexa: Estos dispositivos llevan una lámpara, un reflector recuperador de geometría esférica, todo ello montado en un carro móvil cuyo desplazamiento en referencia a la lente de tipo plano-convexo, permite variar la apertura del haz luminoso de modo continuo entre 42 y unos 602, con una simetría en el haz luminoso de tipo circular.

Una variante de este dispositivo, es el proyector de lente Fresnel, cuya variación en referencia al dispositivo anterior, es el empleo de una lente Fresnel o escalonada, que aporta la ventaja de menor peso, volumen y estrés térmico, que lo hacen apto para aplicaciones con lámparas de muy alta potencia (hasta 10 Kw) .

Proyectores tipo PAR, que utilizan un reflector parabólico, y una lente frontal fija, que permite elegir entre distintos tipos de aperturas para el haz luminoso, por lo que estos dispositivos se suelen fabricar con lentes intercambiables.

Otra serie de dispositivos ampliamente utilizados son los proyectores denominados de recorte, en ellos se suele utilizar un dispositivo concentrador de luz, que habitualmente recurre al empleo de sistemas de reflectores elipsoidales, parabólicos o esféricos combinados con sistemas de lentes, en este diseño, la luz se hace pasar a través de una apertura circular, y es recogida por un sistema de lentes (2 o más en los dispositivos denominados zoom) . Las lentes forman imagen en la proyección de la apertura circular, cuyo tamaño se controla con de movimiento de las lentes, dentro de los parámetros de funcionamiento del zoom. Estos dispositivos suelen llevar 4 cuchillas de recorte, que permiten el enmascarado de las zonas iluminadas, simplemente desplazándolas sobre la apertura, consiguiéndose así limitar el campo óptico para definir figuras poligonales (triángulos y cuadriláteros) .

Recientemente se han desarrollado dispositivos robotizados, que permiten realizar una serie de acciones de control de la luz de forma mecanizada y con control remoto. Estos dispositivos incluyen complejos sistemas ópticos y de efectos, que permiten moldear de diversas formas el haz lumínico que proyectan, pero hasta la fecha, ninguno de los dispositivos incorpora un sistema similar al descrito en esta patente.

Todos estos dispositivos permiten realizar una iluminación ajustada a las necesidades concretas del alumbrado, a la vez que permiten modelar y matizar, personas, cosas y espacios con la luz.

NUEVAS DEMANDAS LUMINICAS

Todos los dispositivos descritos arriba tienen como tónica general su alta flexibilidad para amoldarse a la iluminación requerida, pero todos ellos tienen como inconveniente la baja eficacia de los dispositivos cuando se trata de perfilar o iluminar espacios y objetos concretos, sobre todo cuando dichos espacios y objetos carecen de simetría circular, puesto que para ello se emplean viseras, cuchillas de recorte, "gobos", pantallas opacas y otros medios que perfilan la luz introduciendo un obstáculo opaco que absorbe la luz de la zona que no se quiere iluminar, perdiéndose de este modo una gran eficiencia energética.

La invención aquí descrita intenta mejorar este aspecto recurriendo a un diseño novedoso del sistema óptico que permite una mayor flexibilidad que los dispositivos descritos anteriormente.

EXPLICACiÓN DE LA INVENCiÓN

La invención amparada por esta patente comprende un sistema de lentes con simetría cilíndrica, compuesta por al menos un conjunto de dos lentes, que se pueden desplazar una en referencia a la otra.

Las lentes de simetría cilíndrica, como es sabido, solo alteran la dirección de los rayos luminosos en una dirección del espacio, dejando la otra dirección inalterada.

Por dicho motivo, una asociación de dos o más lentes cilíndricas con ejes de simetría paralelos que se puedan desplazar entre sí, nos permite variar en una dimensión la amplitud de la mancha luminosa proyectada. Esta asociación de lentes que permite ajustar en una dirección la luz es denominada "conjunto de lentes" en este documento.

La figura 1 muestra el efecto que tiene sobre un haz de rayos luminosos colimados (paralelos) , el uso de un conjunto de lentes cilíndricas como los descritos en esta patente. Se presentan 5 dibujos dentro de la figura. El primero (parte superior de la hoja) , muestra el comportamiento de un conjunto de lentes cuando éstas están en contacto, como se comprueba la divergencia de la luz es mínima.

El segundo de los dibujos, esquematiza que pasa cuando las lentes se han separado entre sí 7 milímetros, y como se aprecia los rayos luminosos alteran su trayectoria inclinándose, tanto más cuanto más lejos están los rayos del borde de la lente, en este caso para los rayos luminosos del borde, el ángulo de inclinación llega a ser de 8º, totalizando un pincel de rayos de 16º de divergencia total.

El tercero de los dibujos, esquematiza que pasa cuando las lentes se han separado entre sí 14 milímetros, y como se aprecia los rayos luminosos alteran su trayectoria inclinándose aun más, en este caso para los rayos luminosos del borde, el ángulo de inclinación llega a ser de 19º, totalizando un pincel de rayos de 38º de divergencia total.

El cuarto de los dibujos, esquematiza que pasa cuando las lentes se han separado entre sí 21 milímetros, y como se aprecia los rayos luminosos alteran su trayectoria inclinándose aun más, en este caso para los rayos luminosos del borde, el ángulo de inclinación llega a ser de 29º, totalizando un pincel de rayos de 58º de divergencia total.

El quinto de los dibujos, esquematiza que pasa cuando las lentes se han separado entre sí 26 milímetros, y como se aprecia los rayos luminosos alteran su trayectoria inclinándose aun más, en este caso para los rayos luminosos del borde, el ángulo de inclinación llega a ser de 31º, totalizando un pincel de rayos de 62º de divergencia total.

Una mayor separación de las lentes en referencia a la marcada en el quito dibujo es posible, pero no aporta ninguna inclinación mayor de los rayos luminosos, y si hace que se pierda luz, por lo que no resulta práctico permitir que las lentes se puedan separar más de los 26 milímetros indicados en el quinto dibujo.

la incorporación de un segundo conjunto de lentes cilíndricas, en disposición perpendicular al primer conjunto de lentes (su eje de simetría rotado 90º en referencia al primer conjunto de lentes) , nos permite variar el haz lumínico en la dimensión perpendicular, de tal modo que con dos conjuntos de lentes se hace posible moldear el haz luminoso de una forma muy flexible, siguiendo un esquema de simetría cartesiana y sin la pérdida del rendimiento de otros sistemas de iluminación como los descritos arriba.

Es posible montar este segundo conjunto de lentes cilíndricas de tal modo que se pueda rotar en referencia al primero para conseguir distribuciones lumínicas sin simetría cartesiana, utilizable para iluminar otras formas y superficies complejas.

El sistema óptico tal y como...

1. Sistema óptico de muy alta flexibilidad para el ajuste del campo de la iluminación en luminarias y dispositivos de alumbrado caracterizado por contener al menos un conjunto de dos o más lentes de simetría cilíndrica que se pueden desplazar una en referencia a la otra al objeto de ajustar a voluntad la inclinación de los rayos luminosos en una sola dirección del espacio dejando las otras direcciones inalteradas.

2. Sistema óptico de acuerdo a la reivindicación 1, caracterizado por incorporar un segundo conjunto de dos o más lentes cilíndricas cuyo eje está rotado 902 en referencia al eje del primer conjunto, y que al igual que el primer conjunto se pueden desplazar una en referencia a la otra para alterar a voluntad la inclinación de los rayos luminosos en una dirección perpendicular la dirección controlada por el primer conjunto de lentes.

3. Sistema óptico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la primera lente es una lente planoconvexa múltiple (varias lentes cilíndricas adosadas en el mismo plano) y la segunda lente es planocóncava múltiple, de tal manera que ambas lentes tienen potencias opuestas, tal que una lente pueda ser encajada en la segunda y así el sistema pueda ajustarse para conseguir que la trayectoria de los rayos luminosos no se vea alterada en dicha posición, pero que una vez desplazada una lente en referencia a la otra se vayan inclinando los rayos luminosos de modo progresivo.

4. Sistema óptico de acuerdo a la reivindicación 1, caracterizado por incorporar una primera lente planoconvexa, una lente intermedia compuesta por una superficie planoconvexa en la cara de los rayos incidentes y una superficie planocóncava girada 902 en la cara de salida de los rayos luminosos (el eje de la superficie cilíndrica planocóncava se gira 902 en referencia al eje de la superficie planoconvexa) y una tercera lente planocóncava girada 902, al igual que la cara de salida de los rayos luminosos de la segunda lente. Esto es igual que en la reivindicación número 2, en la que la lente planocóncava del primer conjunto y la lente planoconvexa del segundo conjunto de han pegado para formar una sola lente, de tal modo que ahora el sistema óptico se compone de 3 lentes y no de 4 lentes, haciendo así más el sistema óptico más ligero y con menos pérdidas por reflexión.

5. Sistema óptico de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque está construido de tal modo que el segundo conjunto de lentes pueda ser rotado en referencia al primer conjunto de lentes, al objeto de obtener distribuciones luminosas con una simetría distinta de la simetría cartesiana.

6. Un sistema de lentes de acuerdo a las reivindicaciones 1 y 2, se caracteriza por poder ser construido de tal modo que todos los conjuntos de lentes puedan ser rotados solidariamente en referencia al eje de la luminaria de este modo el giro solidario de los conjuntos de lentes permite orientar la luz en la dirección deseada. (Se entiende por eje de la luminaria, el eje de simetría de la luminaria, por ejemplo, en el caso de utilizar un reflector parabólico para colimar la luz de una lámpara, dicho eje coincide con el eje de revolución del

paraboloide) .

7. Un sistema óptico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por estar compuesto por lentes de simetría cilíndrica y superficie esférica, parabólica, hiperbólica, elíptica o asférica.

8. Un sistema óptico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por estar compuesto por lentes que incorporan tratamientos antirreflectivos al 10 objeto de disminuir las pérdidas por reflexión sobre las superficies de las lentes.

FIGURA 1

LENTES PEGADAS

Divergencia de rayos luminosos no alterada.

LENTES SEPARADAS POR 7 mm

LENTES SEPARADAS POR 14 mm

LENTES SEPARADAS POR 21 mm

LENTES SEPARADAS POR 26 mm Divergencia de rayos luminosos 16° para un haz de entrada colimado.

Divergencia de rayos luminosos 38° para un haz de entrada colimado.

Divergencia de rayos luminosos 58° para un haz de entrada colimado.

Divergencia de rayos luminosos 62° para un haz de entrada colimado.

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