FOCO VIRTUAL.

1. Foco virtual que comprende:

1a) una fuente luminosa (1) configurada para emitir una radiación luminosa generada (10);

1b) un espejo (2) configurado para reflejar una radiación luminosa incidente (11) proveniente de la fuente luminosa (1) y generar una radiación luminosa reflejada (12);

caracterizado porque:

1c) la fuente luminosa (1) y el espejo (2) están alineados según un eje de revolución común a la fuente luminosa (1) y el espejo (2).

2. Foco virtual según la reivindicación 1 caracterizado porque comprende:

2a) un colimador (3) entre la fuente luminosa (1) y el espejo (2), configurado para colimar la radiación luminosa generada (10) proveniente de la fuente luminosa (1) y generar una radiación luminosa incidente (11).

3. Foco virtual según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el espejo (2) tiene una forma de una superficie generada por una revolución de una curva cónica respecto a un eje de simetría de la curva cónica.

4. Foco virtual según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el espejo (2) tiene una forma seleccionada entre hiperbólica, parabólica y elipsoidal.

5. Foco virtual según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el espejo (2) está configurado para generar una radiación luminosa reflejada (12) divergente.

6. Foco virtual según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el elemento luminoso es un dispositivo seleccionado entre un led, un oled y un dispositivo láser.

7. Foco virtual según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque comprende una pantalla de protección (4) que tiene caras plano-paralelas para evitar cualquier desviación en la radiación luminosa reflejada (12).

FOCO VIRTUAL

SECTOR DE LA TÉCNICA

La presente invención pertenece al campo de las ayudas a la navegación, y es de aplicación directa a la navegación marítima.

El objeto de la presente invención es un foco virtual que constituye un nuevo sistema luminoso basado en una fuente de luz virtual para todo tipo de ópticas en faros o balizas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

El sistema óptico utilizado hasta el momento en faros es la disposición de lentes de Fresnel formando una lente de horizonte simétrica, o bien varias lentes formando un poliedro regular. En ambos casos existe un solo punto común llamado foco del sistema en el cual se sitúa la fuente luminosa para producir la colimación del haz e incrementar así su intensidad luminosa y por tanto obtener los alcances luminosos necesarios.

Las fuentes luminosas tradicionales como las lámparas incandescentes, halógenas y de descarga, se sitúan en el foco del sistema para producir diferentes haces de luz de en función del tipo de lente instalada.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Actualmente, con un solo diodo LED no se puede emitir luz con un ángulo sólido de 4n sr, es decir, que no se puede generar una emisión esférica -medida en estéreo radianes (sr)- como ocurre con las lámparas, sino que emiten su flujo luminoso únicamente y como máximo en un ángulo sólido de 2n sr, siendo además esta emisión de tipo lambertiano.

La colocación de varios diodos LEDs en el foco del sistema para cubrir los 360 grados de horizonte hace que, por motivos constructivos, la fuente luminosa esté fuera de foco, y por tanto, el rendimiento luminoso del sistema disminuye exponencialmente según nos alejamos del foco teórico. Además, la gestión térmica de las fuentes luminosas LED hace que deban incorporarse grandes disipadores que también dificultan la puesta en foco de los diodos.

Las grandes lentes de vidrio existentes en la mayoría de faros históricos no son susceptibles de ser modificadas ni de variar su posición para adaptarse a esta distribución luminosa de la fuente led.

En la actualidad, existen sistemas luminosos que intentan concentrar distintos LEDs en

un eje cilindrico para cubrir los 360 grados de horizonte, pero dado que la fuente luminosa se encuentra fuera de foco, los resultados no son óptimos.

Este problema implica que la utilización de diodos led como fuentes luminosas en balizas y faros de largo alcance no pueda alcanzar su grado óptimo de rendimiento, pues la fuente luminosa no se encuentra centrada en el foco de la lente, y por tanto está desenfocada.

El sistema de la invención se basa en la producción de una fuente de luz virtual de forma que se reproduzca un punto luminoso de luz producida por diodos led o un dispositivo laser exactamente en el punto focal del sistema óptico, pero sin tener físicamente en ese punto los elementos que emiten dicha luz.

La producción de esta fuente puntual se realiza mediante la utilización de una superficie de revolución correspondiente a la revolución de una curva cónica, como un hiperboloide de revolución, es decir, de una superficie reflectante formada por la revolución respecto a su eje de simetría de una curva cónica que en el caso de un hiperboloide es un hipérbola. En la figura 1 se ilustra una hipérbola. A continuación se expone la propiedad geométrica de la hipérbola. Se considera una hipérbola y un punto P de ella.

Se traza la recta tangente a la hipérbola en el punto P.

Se trazan las rectas que unen a un punto P con cada uno de los focos F1 y F2 de la hipérbola.

Entonces, la tangente en P forma ángulos iguales con las rectas F1P y F2P. Es decir a=p.

Se gira ahora la hipérbola en torno a su eje de simetría; de esta manera se obtiene una superficie de revolución llamada hiperboloide.

Conforme se ha ilustrado, cualquier rayo de luz que pase por F1 e incida en la superficie del hiperboloide, será reflejado de forma que su dirección será como si partiera del foco F2.

Según lo expuesto, la característica forma de este hiperboloide espejado, asegura que una fuente de luz situada en uno de sus focos, produciría una imagen virtual en el segundo foco. La distancia entre los focos, excentricidad de la curva o las asíntotas de la misma vienen determinadas por la característica de la lente del faro donde va a ser situada la fuente de luz.

Para poder obtener un rendimiento adecuado del sistema, se realiza la proyección de la imagen de un diodo LED de alta potencia o de un laser con ángulo de emisión 2n sr sobre la superficie reflectante mediante la utilización de condensadores que realicen una adecuada colimación del haz de luz del diodo LED o laser.

Todo este sistema se diseña mecánicamente de forma que resulte un elemento

compacto, con una envolvente adecuada y que pueda instalarse en cualquier faro de forma que pueda sustituir a la anterior lámpara.

La resultante de la invención es un punto de luz virtual situado exactamente en el foco del sistema Fresnel de la lente del faro, y cuyas características: ángulo de emisión del flujo luminoso, tamaño y posición, vendrán dadas por la excentricidad y posición de la curva hiperbólica necesaria para cada aplicación.

La complejidad dimensional del sistema de producción de luz LED o laser no afectará a la posición del foco virtual obtenido, y se puede emplear cualquier emisor led o laser por complejo que sea, sin que por ello se vea modificada la posición del punto virtual de emisión de luz.

Lo anteriormente expuesto representa una enorme ventaja en el proceso de modernización del sistema de señalización marítima existente en la actualidad. El proceso de modernización de las fuentes de luz mediante el sistema de la invención no implicará ninguna modificación del sistema de lentes Fresnel de vidrio. Simplemente se realizará una sustitución de lámpara, se eliminará la antigua y se pondrá en foco el nuevo y compacto sistema basado en esta invención.

De este modo, al tener posicionada la fuente de luz en el foco del sistema óptico, el rendimiento de este se verá incrementado significativamente respecto a los sistemas actualmente existentes en el mercado.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Figura 1. Representa una hipérbola donde se ilustra la propiedad geométrica de la hipérbola.

Figura 2. Representa una vista seccionada lateral del sistema con una representación de trazado de rayos con un espejo hiperbólico.

Figura 3. Representa una vista seccionada lateral del sistema con una representación de trazado de rayos con un espejo parabólico.

Figura 4. Representa una vista seccionada lateral del sistema con una representación de trazado de rayos con un espejo elipsoidal.

Figura 5. Representa una vista en perspectiva del sistema con una representación de trazado de rayos.

Figura 6. Representa una vista lateral de un montaje del sistema.

Figura 7 Representa una vista en perspectiva de un montaje del sistema.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

El sistema de la invención comprende los siguientes elementos:

Un sistema de emisión de luz LED o laser que comprende un soporte mecánico al que se acopla un sistema de refrigeración dimensionado en función de la potencia empleada y donde se sitúa el diodo LED o dispositivo laser.

Un sistema condensador que recoge el flujo luminoso emitido por el LED o laser y realizando una colimación, proyecta el haz de luz sobre el sistema reflector.

Un espejo reflector construido por la revolución de una curva denominada "cónica" que produce una imagen virtual de la fuente de luz proyectada sobre ella.

Una envolvente que proporciona sujeción mecánica a todo el sistema y a su vez protege el mismo de los ambientes agresivos del ambiente marino. Dicha envolvente incluye un vidrio de protección cuyas caras son plano-paralelas para que la luz que sale del sistema no sufra ningún tipo de desviación.

La utilización del sistema de la invención introduce un nuevo concepto en la gestión de sistemas de ayudas a la navegación. Al introducir una lámpara LED o laser en faros de largo alcance, se obtienen todas las ventajas de los leds o laser frente a los sistemas empleados hasta ahora:

El sistema de la invención evita que se produzca el efecto lupa de la lente del faro sobre la lámpara, ya que la luz no...

1. Foco virtual que comprende:

1a) una fuente luminosa (1) configurada para emitir una radiación luminosa generada (10);

1b) un espejo (2) configurado para reflejar una radiación luminosa incidente (11) proveniente de la fuente luminosa (1) y generar una radiación luminosa reflejada (12);

caracterizado porque:

1c) la fuente luminosa (1) y el espejo (2) están alineados según un eje de revolución común a la fuente luminosa (1) y el espejo (2).

2. Foco virtual según la reivindicación 1 caracterizado porque comprende:

2a) un colimador (3) entre la fuente luminosa (1) y el espejo (2), configurado para colimar la radiación luminosa generada (10) proveniente de la fuente luminosa (1) y generar una radiación luminosa incidente (11).

3. Foco virtual según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el espejo (2) tiene una forma de una superficie generada por una revolución de una curva cónica respecto a un eje de simetría de la curva cónica.

4. Foco virtual según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el espejo (2) tiene una forma seleccionada entre hiperbólica, parabólica y elipsoidal.

5. Foco virtual según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el espejo (2) está configurado para generar una radiación luminosa reflejada (12) divergente.

6. Foco virtual según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el elemento luminoso es un dispositivo seleccionado entre un led, un oled y un dispositivo láser.

7. Foco virtual según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque comprende una pantalla de protección (4) que tiene caras plano-paralelas para evitar cualquier desviación en la radiación luminosa reflejada (12).