Sistema de señalización luminosa y método de modificación de un sistema de señalización luminosa convencional.

Se describe un sistema para señalización luminosa que incluye una primera lente (1) que comprende en la cara interna (1a) una pluralidad de alojamientos (5).

Cada alojamiento (5) alberga un LED (3). La cara externa (1b) de dicha primera lente (1) presenta una pluralidad de primeros anillos (7) concéntricos con diferente derivada. El sistema incluye una segunda lente (2) que presenta en la cara interna (2a) una pluralidad de segundos anillos (8) concéntricos con diferente derivada. La primera lente (1) y la segunda lente (2) están coordinadas ópticamente de manera que la luz emitida desde la pluralidad de alojamientos (5) de la primera lente (1) incide en la segunda lente (2) y se transmite al exterior de forma controlada, según una serie de direcciones preferidas. También se expone un método de modificación de un sistema de señalización luminosa convencional para transformarlo en el sistema para señalización luminosa anterior.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201430418.

Solicitante: CAF SIGNALLING, S.L.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: MOHEDANO ARROYO,RUBEN, VILLALBA QUESADA,JOSE MANUEL.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F21V13/04 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F21 ILUMINACION.F21V DETALLES O CARACTERISTICAS DE FUNCIONAMIENTO DE LOS DISPOSITIVOS 0 SISTEMAS DE ILUMINACION; COMBINACIONES ESTRUCTURALES DE DISPOSITIVOS DE ILUMINACION CON OTROS OBJETOS, NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR.F21V 13/00 Producción de una distribución o características particulares de la luz emitida por una combinación de elementos especificados en dos o más de los grupos principales F21V 1/00 - F21V 11/00 (cambiando las características o distribución de la luz emitida mediante el ajuste de elementos F21V 14/00). › siendo elementos reflectores y refractores.
Sistema de señalización luminosa y método de modificación de un sistema de señalización luminosa convencional.

Fragmento de la descripción:

Campo de la invención La presente invención pertenece al campo de la señalización de tipo luminosa. Más en particular, la invención se relaciona con la señalización ferroviaria o vial.

Antecedentes de la invención Son conocidos en el estado de la técnica diferentes sistemas de señalización luminosa. En particular, el sistema más común empleado en señalización ferroviaria convencional tiene las siguientes características: Incluye dos lentes (generalmente de Fresnel) , una interior y otra exterior y emplea una lámpara incandescente como fuente de luz. La primera lente suele ser coloreada para que la señal luminosa tenga las características cromáticas deseadas. Este tipo de sistemas cuenta con diversas desventajas. No son eficientes energéticamente por varias razones. La fuente de luz es incandescente y además parte de la luz es filtrada para dar el color deseado. La lente coloreada puede verse desde fuera por reflexión de Fresnel de la luz natural, y ello en determinadas situaciones puede dar lugar a dudas sobre si señal está encendida o apagada. De otra parte, son poco compactas porque deben dejar sitio para la lámpara incandescente y espacio entre componentes para evitar el calentamiento. Por último, la iluminación producida no es homogénea. Para señal ferroviaria convencional y de alta velocidad se utilizan también sistemas basados en diodos emisores de luz (Light Emitting Diodes, o LEDs en la terminología anglosajona) . Entre estos sistemas, el más común consta de un array (típicamente más de 100) de LEDs encapsulados en lentes (una por cada LED) que tienen el propósito de enfocar la luz emitida por el chip en las direcciones de interés (para este tipo de señales, típicamente las cercanas a la perpendicular al plano donde se ubican los LEDs) . En este tipo de sistemas, el número y la disposición de los LEDs en la señal ha de cumplir con varios objetivos: 1) proporcionar el flujo e intensidades luminosas necesarias para transmitir la información de forma eficaz (requisitos fotométricos) , 2)

empaquetarse espacialmente para que la percepción, a una distancia finita de la señal, sea la de un círculo más o menos homogéneo emitiendo luz y 3) cubrir un área mínima de emisión aparente. La consecución de los dos últimos requisitos de manera simultánea obliga en ocasiones a la utilización de más LEDs de los que serían necesarios si se atiende solo a los requisitos fotométricos. Aparte del problema de la uniformidad y la obtención de un área aparente emisora de luz relativamente grande, esta solución emplea un tipo de LED de tecnología muy básica y casi obsoleta, con problemas de fiabilidad debidos a la incompatibilidad con mecanismos de disipación que faciliten el trabajo del chip a temperaturas razonables, debido al encapsulado.

Existen soluciones basadas en LEDs y lente de Fresnel exterior que requieren, para su correcto funcionamiento, de un empaquetamiento de dichos LEDs en un área reducida, de diámetro inferior al 25% del diámetro de la lente mencionada. Esta restricción óptica dificulta la operación de los LEDs a temperaturas razonables (típicamente se aconsejan temperaturas de menos de 25 grados sobre el ambiente)

debido a la alta densidad de potencia térmica a extraer (fruto del empaquetamiento de los chips en un área reducirá) . Esta solución es además poco eficiente, pues la lente de Fresnel solo maneja una fracción (<2/3 en configuraciones prácticas) el ángulo sólido total de emisión de los LEDs, a menos que dichos LEDs sean encapsulados, en cuyo caso ofrecen los mismos problemas descritos en el párrafo anterior.

Descripción de la invención A la luz de las limitaciones y problemas existentes en el estado de la técnica, sería deseable un sistema mejorado de iluminación para señalización. La invención propuesta resuelve o al menos mitiga los problemas anteriormente señalados.

Es objeto de la presente invención un sistema de señalización luminosa según las características de la primera reivindicación. Realizaciones particulares se definen en las reivindicaciones dependientes.

El sistema de señalización luminosa incluye una primera lente que comprende en la cara interna una pluralidad de alojamientos, cada alojamiento puede albergar un LED y, donde la cara externa de dicha primera lente presenta una pluralidad de primeros 35 anillos concéntricos con diferente derivada. Incluye también una segunda lente

separada de la primera y situada en el mismo eje óptico, que presenta en la cara interna una pluralidad de segundos anillos concéntricos con diferente derivada. La primera lente y la segunda lente están alineadas ópticamente de manera que los rayos de luz emitida desde la pluralidad de alojamientos de la primera lente inciden completamente en la segunda lente y se transmiten al exterior según un ángulo con respecto al eje óptico que es función de la distancia radial a la que se encuentra cada alojamiento en la primera lente.

Opcionalmente, el alojamiento puede colimar la luz dentro de la primera lente.

Opcionalmente, el alojamiento presenta una superficie lateral para la reflexión total interna de la luz incidente en direcciones controladas.

Opcionalmente, el alojamiento presenta una superficie frontal configurada para refractar la luz incidente.

Opcionalmente, los alojamientos se distribuyen según una superficie plana perpendicular al eje óptico de la primera lente.

Opcionalmente, la primera lente es transparente.

Opcionalmente, la segunda lente tiene la superficie exterior lisa.

Opcionalmente, la pluralidad de alojamientos se distribuye homogéneamente.

Opcionalmente, el alojamiento incorpora un LED.

También es objeto de la presente invención un método que permite conservar la lente externa utilizada en el sistema convencional, eliminando la lámpara incandescente y la lente interior coloreada por un conjunto de diodos LED del color apropiado enfrentados a una pieza óptica incolora que permite colectar de forma eficiente toda la luz proveniente de los LEDS y dirigir de forma óptima la luz emitida, con direcciones similares a las obtenidas con la lente de Fresnel coloreada a la que reemplaza.

El método de modificación de un sistema de señalización luminosa convencional, incluye las siguientes etapas: -Retirar la lente interna y la lámpara incandescente del sistema de señalización luminosa convencional.

-Instalar una primera lente que comprende en la cara interna una pluralidad de alojamientos donde cada alojamiento está configurado para albergar un LED y, donde la cara externa de dicha primera lente presenta una pluralidad de primeros anillos concéntricos con diferente derivada. -Ajustar la posición de dicha primera lente respecto de una segunda lente externa del

sistema de señalización luminosa convencional. La segunda lente existente presenta en la cara interna una pluralidad de segundos anillos concéntricos con diferente derivada. Se ajusta la posición para que ambas lentes queden situadas en el mismo eje óptico, alineadas ópticamente de manera que los rayos de luz emitida desde la pluralidad de alojamientos de la primera lente incidan completamente en la segunda lente y se transmitan al exterior según un ángulo con respecto al eje óptico: dicho ángulo es función de la distancia radial a la que se encuentra cada alojamiento en la primera lente.

Opcionalmente, el método de modificación puede incluir una etapa adicional para comparar la dirección de los rayos de luz emitida al exterior frente al patrón de iluminación previo del sistema convencional reemplazado y así comprobar si el reemplazo ha sido correcto.

Breve descripción de los dibujos A continuación se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la invención y que se relacionan expresamente con una realización de dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de ésta.

La FIG. 1 muestra esquemáticamente la sección transversal de una realización del sistema propuesto. La FIG. 2 muestra el detalle de la sección transversal de una de las porciones ópticas del sistema propuesto enfrentada a uno de los LEDs. La FIG. 3 muestra esquemáticamente un ejemplo de sistema convencional con los elementos que se sustituyen según el método de modificación propuesto.

La FIG. 4 muestra la propagación de varios rayos a través del sistema.

Descripción detallada de la invención Con referencia a las figuras se ilustra adicionalmente una realización de la invención.

Como se aprecia en la FIG. 1, una primera lente 1 dispone en la cara interna 1a una pluralidad de alojamientos 5, aptos para albergar cada uno un LED 3. La cara...

 


Reivindicaciones:

1. Sistema de señalización luminosa que comprende: -una primera lente (1) que comprende en la cara interna (1a) una pluralidad de

alojamientos (5) , cada alojamiento (5) está configurado para albergar un LED (3) y, donde la cara externa (1b) de dicha primera lente (1) presenta una pluralidad de primeros anillos (7) concéntricos con diferente derivada; -una segunda lente (2) separada de la primera y situada en el mismo eje óptico (Z) , que presenta en la cara interna (2a) una pluralidad de segundos anillos (8)

concéntricos con diferente derivada;

caracterizado por que la primera lente (1) y la segunda lente (2) están alineadas ópticamente de manera que los rayos de luz emitidos desde la pluralidad de alojamientos (5) de la primera lente (1) inciden completamente en la segunda lente (2) y se transmiten al exterior según un ángulo (α) con respecto al eje óptico (Z) que es función de la distancia radial a la que se encuentra cada alojamiento (5) en la primera lente (1) .

2. Sistema de señalización según la reivindicación 1, donde el alojamiento (5) está configurado para colimar la luz dentro de la primera lente (1) .

2.

3. Sistema de señalización según la reivindicación 2, donde el alojamiento (5) presenta una superficie lateral (5a) configurada para la reflexión total interna de la luz incidente en direcciones controladas.

4. Sistema de señalización según la reivindicación 3, donde el alojamiento (5) presenta una superficie frontal (5b) configurada para refractar la luz incidente.

5. Sistema de señalización según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde los alojamientos (5) se distribuyen según una superficie plana perpendicular al 30 eje óptico de la primera lente (1) .

6. Sistema de señalización según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la primera lente (1) es transparente.

7. Sistema de señalización según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,

donde la segunda lente (2) tiene la superficie exterior (2b) lisa.

8. Sistema de señalización según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la pluralidad de alojamientos (5) se distribuye homogéneamente.

.

9. Sistema de señalización según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el alojamiento (5) comprende un LED (3) .

10. Método de modificación de un sistema de señalización luminosa convencional,

caracterizado por que comprende: -retirar la lente interna (11) y la lámpara incandescente (13) del sistema de señalización luminosa convencional, -instalar una primera lente (1) que comprende en la cara interna (1a) una pluralidad de alojamientos (5) , donde cada alojamiento (5) está configurado para albergar un LED

(3) y, donde la cara externa (1b) de dicha primera lente (1) presenta una pluralidad de primeros anillos (7) concéntricos con diferente derivada; -ajustar la posición de dicha primera lente (1) respecto de una segunda lente (2) externa del sistema de señalización luminosa convencional que presenta en la cara interna (2a) una pluralidad de segundos anillos (8) concéntricos con diferente derivada,

para que ambas lentes queden situadas en el mismo eje óptico (Z) , alineadas ópticamente de manera que los rayos de luz emitida desde la pluralidad de alojamientos (5) de la primera lente (1) inciden completamente en la segunda lente (2) y se transmiten al exterior.

11. Método de modificación según la reivindicación 10, que comprende una etapa adicional para comparar la dirección de los rayos de luz emitida al exterior frente al patrón de iluminación previo del sistema convencional reemplazado.

Fig.º1

Fig.º2

Fig.º3

Cº (y) = (cosº (yººº) , senººyººº) )

L2

L2

º=0

L2 L1 Fig.º4

A (y) = (1, º0)


 

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