ES2862351T3 - Diseño óptico asimétrico de proyección frontal - Google Patents

Abstract

Una unidad de iluminación (10) configurada para iluminar una superficie (32) que tiene una porción proximal (34) y una porción distal (36) en relación con la unidad de iluminación, comprendiendo la unidad de iluminación: una fuente de luz (12) configurada para emitir un haz de luz (28); una óptica (40) colocada entre la fuente de luz y la superficie, la óptica configurada para modificar el haz de luz emitida para comprender una distribución de iluminación ampliamente uniforme a lo largo de la superficie, y que comprende una superficie de entrada (39) que se orienta hacia la fuente de luz, comprendiendo la superficie de entrada: (i) una porción de lente convexa (43) configurada para dirigir una porción del haz de luz emitida a la porción distal de la superficie, y (ii) una porción de lente cóncava (41) configurada para dirigir una porción del haz de luz emitida hacia la porción proximal de la superficie, caracterizado porque un difusor (42) colocado entre la óptica y la superficie, en el que el difusor se coloca sobre la óptica y al menos parcialmente contorneado alrededor de la óptica, y porque el difusor se curva alrededor de la óptica de modo que el haz de luz que sale de la óptica se aproxime al difusor en un ángulo sustancialmente perpendicular a la superficie del difusor.

Description

DESCRIPCIÓN

Diseño óptico asimétrico de proyección frontal

Campo de la invención

La presente divulgación se dirige generalmente a una óptica asimétrica que dirige la luz en un patrón de haz horizontal y vertical controlado para crear una iluminación uniforme en una superficie.

Antecedentes

La iluminación adecuada de superficies verticales, tal como paredes u otras estructuras altas, y superficies horizontales como pasillos y entradas de vehículos, a menudo requiere unidades y sistemas de iluminación novedosos debido al estrecho retroceso y al amplio espacio requerido. Se crean unidades de iluminación indirecta para iluminar estas superficies desde el retroceso, pero las unidades adolecen de varios inconvenientes.

Un ejemplo de una unidad de iluminación indirecta utilizada para iluminar superficies desde un retroceso es el reflector asimétrico. El patrón de haz creado por el reflector asimétrico se destina a crear una iluminancia uniforme en la superficie al apuntar la intensidad máxima del haz al punto más alejado a iluminar. El resto del haz se utiliza para rellenar el área objetivo. Si bien estos patrones de haz pueden tener una alta uniformidad en regiones pequeñas, tienden a producir un derrame de luz que se extiende más allá del área objetivo. De hecho, muchos dispositivos asimétricos de proyección frontal tienen un ángulo de haz vertical relativamente amplio, lo que da como resultado una gran proporción de retroceso a proyección o una iluminación de mayor contraste.

Las unidades de iluminación existentes tienen varias desventajas. Por ejemplo, la superficie iluminada por una unidad de iluminación de retroceso es a menudo más brillante en la región próxima a la unidad de iluminación y más tenue en la región distal a la unidad de iluminación. Además, el haz de luz proyectado sobre la superficie es más estrecho en la región próxima a la unidad de iluminación y más ancho en la región distal a la unidad de iluminación, que da como resultado un patrón en "V" o efecto festoneado en la superficie. Para evitar el patrón de 'V' o el efecto festoneado en la superficie, los sistemas de iluminación existentes pueden utilizar múltiples unidades de iluminación en extremos opuestos de la superficie, o usar múltiples unidades de iluminación de diferentes intensidades donde las unidades de iluminación más brillantes se dirigen a la parte distal de la superficie y las unidades de iluminación más débiles se dirigen a la parte proximal de la superficie. Sin embargo, unidades de iluminación múltiples añaden tiempo y gastos adicionales a un sistema de iluminación, y en muchos lugares es poco práctico o imposible utilizar unidades de iluminación múltiples. El documento DE 202013 011143 U1 divulga una unidad de iluminación de la técnica anterior.

Por consiguiente, existe una necesidad en la técnica de una unidad de iluminación indirecta mejorada que proporcione iluminación uniforme de una superficie desde un retroceso. Por ejemplo, existe la necesidad de ángulos de haz más estrechos que proporcionen relaciones de retroceso a proyección más pequeñas y una mayor uniformidad.

Sumario de la invención

La presente divulgación se dirige a procedimientos y aparatos inventivos para la iluminación uniforme de una superficie desde una unidad de iluminación colocada en un retroceso cercano. Varias realizaciones e implementaciones en la presente memoria se dirigen a una unidad de iluminación que incluye una óptica colocada entre una fuente de luz y una superficie a iluminar. La óptica modifica el haz de luz para controlarlo tanto en el eje horizontal como en el vertical para producir una iluminación uniforme sin exceso de derrame. Por ejemplo, en algunas realizaciones, la unidad de iluminación incluye una óptica con una porción de lente cóncava que enfoca parte del haz de luz en una porción distal de la superficie, y una porción de lente convexa que enfoca parte del haz de luz en una porción proximal a la superficie.

Generalmente, en un aspecto, una unidad de iluminación se configura para iluminar una superficie que tiene una porción proximal y una porción distal en relación con la unidad de iluminación. La unidad de iluminación incluye: (i) una fuente de luz configurada para emitir un haz de luz; y (ii) una óptica colocada entre la fuente de luz y la superficie, la óptica configurada para modificar el haz de luz emitida para comprender una distribución de iluminación ampliamente uniforme a lo largo de la superficie, donde la óptica tiene una superficie de entrada que se orienta hacia la fuente de luz, la superficie de entrada que tiene una porción de lente convexa configurada para dirigir una porción del haz de luz emitida a la porción distal de la superficie, y una porción de lente cóncava configurada para dirigir una porción del haz de luz emitida a la porción proximal de la superficie, la unidad de iluminación incluye un difusor colocado entre la óptica y la superficie, y el difusor se coloca sobre la óptica y está al menos parcialmente contorneado alrededor de la óptica.

Además, el difusor se curva alrededor de la óptica de modo que el haz de luz que sale de la óptica se aproxima al difusor en un ángulo sustancialmente perpendicular a la superficie del difusor. De acuerdo con una realización, la unidad de iluminación comprende una lente de cubierta que sigue la curvatura del difusor.

De acuerdo con una realización, la unidad de iluminación incluye un deflector colocado entre la óptica y la superficie. De acuerdo con una realización, el deflector es una porción texturizada de la superficie de la lente cubierta.

De acuerdo con una realización, la fuente de luz es una fuente de luz basada en LED.

De acuerdo con una forma de realización, la unidad de iluminación incluye una pluralidad de fuentes de luz.

De acuerdo con una realización, el haz de luz emitido comprende una distribución de iluminación sustancialmente uniforme a lo largo de la superficie.

De acuerdo con otro aspecto, un sistema de iluminación se configura para iluminar una superficie que tiene una porción proximal y una porción distal en relación con el sistema de iluminación. El sistema de iluminación incluye: (i) una pluralidad de fuentes de luz configuradas para emitir un haz de luz; (ii) una óptica colocada entre la fuente de luz y la superficie, la óptica configurada para modificar el haz de luz emitida para tener una distribución de iluminación ampliamente uniforme a lo largo de la superficie, donde la óptica tiene una superficie de entrada que se orienta hacia la fuente de luz, que comprende la superficie de entrada una porción de lente convexa configurada para dirigir una porción del haz de luz emitida a la porción distal de la superficie, y una porción de lente cóncava configurada para dirigir una porción del haz de luz emitida a la porción proximal de la superficie; (iii) un difusor colocado entre la óptica y la superficie; y (iv) un deflector colocado entre la óptica y la superficie, el difusor está al menos parcialmente contorneado alrededor de la óptica.

De acuerdo con una realización, la fuente de luz es una fuente de luz basada en LED. De acuerdo con una forma de realización, el sistema de iluminación incluye una pluralidad de fuentes de luz.

De acuerdo con una realización, el haz de luz emitido tiene una distribución de iluminación sustancialmente uniforme a lo largo de la superficie.

De acuerdo con una realización, el sistema de iluminación incluye una lente cubierta. De acuerdo con una realización, el deflector del sistema de iluminación es una porción texturizada de la lente cubierta.

De acuerdo con otro aspecto, es un sistema de iluminación para iluminar una superficie que tiene una porción proximal y una porción distal en relación con el sistema de iluminación. El sistema de iluminación incluye: (i) una fuente de luz que comprende una pluralidad de fuentes de luz basadas en LED, cada una configurada para emitir un haz de luz; (ii) una óptica colocada entre cada una de las fuentes de luz y la superficie, cada óptica configurada para modificar el haz de luz emitido por la respectiva de la pluralidad de fuentes de luz para comprender una distribución de iluminación ampliamente uniforme a lo largo de la superficie, donde cada óptica tiene una superficie de entrada que se orienta hacia la fuente de luz y comprende una porción de lente cóncava configurada para dirigir una porción del haz de luz emitida hacia la porción distal de la superficie, y una porción de lente convexa configurada para dirigir una porción del haz de luz emitida hacia la porción proximal de la superficie; (iii) un difusor colocado entre la óptica y la superficie, en el que el difusor está al menos parcialmente contorneado alrededor de la óptica; y (iv) un deflector colocado entre la óptica y la superficie.

Como se utiliza en la presente memoria para los propósitos de la presente divulgación, el término "LED" debe entenderse que incluye cualquier diodo electroluminiscente u otro tipo de sistema portador por inyección/basado en unión que sea capaz de generar radiación en respuesta a una señal eléctrica. Por lo tanto, el término LED incluye, pero no se limita a, diversas estructuras basadas en semiconductores que emiten luz en respuesta a la corriente, polímeros emisores de luz, diodos orgánicos emisores de luz (OLED), tiras electroluminiscentes y similares. En particular, el término LED se refiere a los diodos emisores de luz de todo tipo (que incluyen los diodos emisores de luz semiconductores y orgánicos) que pueden configurarse para generar radiación en uno o más del espectro infrarrojo, el espectro ultravioleta y varias porciones del espectro visible (generalmente que incluyen longitudes de onda de radiación de aproximadamente 400 nanómetros a aproximadamente 700 nanómetros). Algunos ejemplos de LED incluyen, entre otros, varios tipos de LED infrarrojos, LED ultravioleta, LED rojos, LED azules, LED verdes, LED amarillos, LED ámbar, LED naranjas y LED blancos (explicados más adelante). También debe apreciarse que los LED pueden configurarse y/o controlarse para generar radiación con varios anchos de banda (por ejemplo, anchos completos a la mitad del máximo, o FWHM) para un espectro determinado (por ejemplo, ancho de banda estrecho, ancho de banda amplio) y una variedad de longitudes de onda dominantes dentro de una categorización de color general dada.

Por ejemplo, una implementación de un LED configurado para generar esencialmente luz blanca (por ejemplo, un LED blanco) puede incluir varios chips que emiten respectivamente diferentes espectros de electroluminiscencia que, en combinación, se mezclan para formar esencialmente luz blanca. En otra implementación, un LED de luz blanca puede asociarse con un material de fósforo que convierte la electroluminiscencia que tiene un primer espectro en un segundo espectro diferente. En un ejemplo de esta implementación, la electroluminiscencia que tiene una longitud de onda relativamente corta y un espectro de ancho de banda estrecho "bombea" el material de fósforo, que a su vez irradia una radiación de longitud de onda más larga que tiene un espectro algo más amplio.

También debe entenderse que el término LED no limita el tipo de envase físico y/o eléctrico de un LED. Por ejemplo, como se explicó anteriormente, un LED puede referirse a un único dispositivo emisor de luz que tiene múltiples chips que se configuran para emitir respectivamente diferentes espectros de radiación (por ejemplo, que pueden o no ser controlables individualmente). Además, un LED puede asociarse con el fósforo que se considera parte integral del LED (por ejemplo, algunos tipos de LED blancos). En general, el término LED puede referirse a LED envasados, LED no envasados, LED de montaje en superficie, LED de pastillas electrónicas en placa, LED de montaje en envase T, LED de envase radial, LED de envase de potencia, LED que incluyen algún tipo de revestimiento y/o elemento óptico (por ejemplo, una lente difusora), etc.

El término "fuente de luz" debe entenderse que se refiere a una cualquiera o más de una variedad de fuentes de radiación, que incluyen, pero no se limitan a, fuentes basadas en LED (que incluyen uno o más LED como se definió anteriormente), fuentes incandescentes (por ejemplo, lámparas de filamento, lámparas halógenas), fuentes fluorescentes, fuentes fosforescentes, fuentes de descarga de alta intensidad (por ejemplo, vapor de sodio, vapor de mercurio y lámparas de halogenuros metálicos), láseres, otros tipos de fuentes electroluminiscentes, fuentes piroluminiscentes (por ejemplo, llamas), fuentes luminiscentes de principio de ignición como las velas (por ejemplo, mantos de gas, fuentes de radiación de arco de carbono), fuentes fotoluminiscentes (por ejemplo, fuentes de descarga gaseosa), fuentes luminiscentes de cátodos que utilizan saciedad electrónica, fuentes galvanoluminiscentes, fuentes cristalinoluminiscentes, fuentes kinoluminiscentes, fuentes termoluminiscentes, fuentes triboluminiscentes, fuentes sonoluminiscentes, fuentes radioluminiscentes y polímeros luminiscentes.

Una fuente de luz dada puede configurarse para generar radiación electromagnética dentro del espectro visible, fuera del espectro visible, o una combinación de ambos. Por lo tanto, los términos "luz" y "radiación" se usan indistintamente en la presente memoria. Adicionalmente, una fuente de luz puede incluir como un componente integral uno o más filtros (por ejemplo, filtros de color), lentes u otros componentes ópticos. Además, debe entenderse que las fuentes de luz pueden configurarse para una variedad de aplicaciones, que incluyen, pero no se limitan a, indicación, visualización y/o iluminación. Una "fuente de iluminación" es una fuente de luz que se configura particularmente para generar radiación que tiene una intensidad suficiente para iluminar eficazmente un espacio interior o exterior. En este contexto, "suficiente intensidad" se refiere a suficiente potencia radiante en el espectro visible generado en el espacio o entorno (la unidad "lúmenes" a menudo se emplea para representar la salida de luz total de una fuente de luz en todas las direcciones, en términos de potencia radiante o "flujo luminoso") para proporcionar iluminación ambiental (es decir, luz que puede percibirse indirectamente y que puede reflejarse, por ejemplo, en una o más de una variedad de superficies intermedias antes de ser percibida en su totalidad o en parte).

El término "controlador" se utiliza en la presente memoria en general para describir varios aparatos relacionados con el funcionamiento de una o más fuentes de luz. Un controlador puede implementarse de numerosas formas (por ejemplo, con hardware dedicado) para realizar varias funciones explicadas en la presente memoria. Un "procesador" es un ejemplo de un controlador que emplea uno o más microprocesadores que pueden programarse mediante la utilización de software (por ejemplo, microcódigo) para realizar varias funciones explicadas en la presente memoria. Un controlador puede implementarse con o sin emplear un procesador, y también puede implementarse como una combinación de hardware dedicado para realizar algunas funciones y un procesador (por ejemplo, uno o más microprocesadores programados y circuitos asociados) para realizar otras funciones. Ejemplos de componentes de un controlador que pueden emplearse en varias realizaciones de la presente divulgación incluyen, pero no se limitan a, microprocesadores convencionales, circuitos integrados específicos de aplicación (ASIC) y matrices de compuertas lógicas programables (FPGA). Debido a los diversos tipos de "controladores", cualquiera de los cuales puede ser adecuado para su uso de acuerdo con cualquier aspecto de la presente invención, los controladores se describirán como "configurados, programados y/o estructurados" para realizar una función establecida, que abarca así todas las formas posibles de "controlador".

En varias implementaciones, un procesador o controlador puede asociarse con uno o varios medios de almacenamiento (referidos genéricamente en la presente memoria como "memoria", por ejemplo, memoria de ordenador volátil y no volátil como RAM, PROM, EPROM y EEPROM, disquetes, discos compactos, discos ópticos, cinta magnética, etc.). En algunas implementaciones, los medios de almacenamiento pueden codificarse con uno o varios programas que, cuando se ejecutan en uno o varios procesadores y/o controladores, realizan al menos algunas de las funciones explicadas en la presente memoria. Varios medios de almacenamiento pueden fijarse dentro de un procesador o controlador o pueden ser transportables, de modo que el uno o varios programas almacenados en el mismo puedan cargarse en un procesador o controlador para implementar diversos aspectos de la presente invención explicados en la presente memoria. Los términos "programa" o "programa informático" se utilizan en la presente memoria en un sentido genérico para hacer referencia a cualquier tipo de código informático (por ejemplo, software o microcódigo) que se puede emplear para programar uno o varios procesadores o controladores. Además, el "programa" o "código informático" debe entenderse como almacenado en un medio legible por computadora no transitorio.

Debería apreciarse que todas las combinaciones de los conceptos anteriores y conceptos adicionales explicados en mayor detalle a continuación (siempre que dichos conceptos no sean mutuamente inconsistentes) se contemplan como parte del contenido inventivo divulgado en la presente memoria. En particular, todas las combinaciones del contenido reivindicado que aparecen al final de esta divulgación se contemplan como parte del contenido inventivo divulgado en la presente memoria. También debe apreciarse que a la terminología empleada explícitamente en la presente memoria que también puede aparecer en cualquier divulgación incorporada por referencia se le debe otorgar un significado más coherente con los conceptos particulares divulgados en la presente memoria.

Estos y otros aspectos de la invención serán evidentes a partir de ahora y se explicarán con referencia a las realizaciones descritas de aquí en adelante.

Breve Descripción de los Dibujos

En los dibujos, los caracteres de referencia similares generalmente se refieren a las mismas partes a través de las diferentes vistas. Además, los dibujos no están necesariamente a escala, en su lugar se hace énfasis generalmente en ilustrar los principios de la invención.

La Figura 1 es un esquema de una fuente de luz con una óptica de acuerdo con una realización.

La Figura 2 es una vista lateral esquemática de una fuente de luz colocada en un retroceso cercano con una superficie vertical de acuerdo con una realización.

La Figura 3A es una vista lateral esquemática de una fuente de luz colocada en un retroceso cercano con una superficie horizontal de acuerdo con una realización.

La Figura 3B es un esquema de vista desde arriba de una fuente de luz colocada en un retroceso cercano con una superficie horizontal de acuerdo con una realización.

La Figura 4 es un esquema de la superficie de entrada de una óptica de acuerdo con una realización.

La Figura 5A es un esquema de una fuente de luz con una óptica de acuerdo con una realización.

La Figura 5B es un esquema de una fuente de luz con una óptica de acuerdo con una realización.

La Figura 6 es un esquema de una fuente de luz con una óptica de acuerdo con una realización.

La Figura 7 es un esquema de un sistema de iluminación de acuerdo con una realización.

Descripción detallada de las realizaciones

La presente divulgación describe diversas realizaciones de aparatos, sistemas, dispositivos y procedimientos para iluminar una superficie con una óptica asimétrica. De manera más general, los solicitantes reconocen y aprecian que sería beneficioso mejorar el control y la calidad de un patrón de haz horizontal y vertical para crear una iluminación uniforme en una superficie. Un objetivo particular de la utilización de las realizaciones de la presente divulgación es poder iluminar una superficie desde una unidad de iluminación que tenga un retroceso cercano a esa superficie. En vista de lo anterior, varias realizaciones e implementaciones se dirigen a una unidad de iluminación con una fuente de luz y una óptica colocada entre la fuente de luz y la superficie a iluminar. La óptica incluye una porción de lente convexa que enfoca una porción de la luz en la porción distal de la superficie, y una porción de lente cóncava que enfoca una porción de luz en la porción proximal de la superficie. De este modo, la óptica modifica el haz de luz emitido por la fuente de luz para dar como resultado una distribución de iluminación ampliamente uniforme a lo largo de la superficie.

Con referencia a la Figura 1, en una realización, una unidad de iluminación 10 con la condición de que incluye una o más fuentes de luz 12, donde una o más de las fuentes de luz pueden ser una fuente de luz basada en LED. Además, la fuente de luz basada en LED puede tener uno o más LED. La fuente de luz puede ser impulsada para emitir luz de carácter predeterminado (por ejemplo, intensidad de color, temperatura de color) por uno o más controladores de fuente de luz 14. Se pueden emplear muchos números diferentes y varios tipos de fuentes de luz (todas las fuentes de luz basadas en LED, fuentes de luz basadas en LED y no en base a LED solas o en combinación, etc.) adaptadas para generar radiación de una variedad de colores diferentes en la unidad de iluminación 10.

La unidad de iluminación 10 también puede incluir un controlador 16 que se configura o programa para emitir una o más señales para impulsar las fuentes de luz y generar diferentes intensidades y/o colores de luz a partir de las fuentes de luz. Por ejemplo, el controlador 16 puede programarse o configurarse para generar una señal de control para cada fuente de luz para controlar de forma independiente la intensidad y/o el color de la luz generada por cada fuente de luz, para controlar grupos de fuentes de luz o para controlar todas las fuentes de luz juntas. De acuerdo con otro aspecto, el controlador 16 puede controlar otros circuitos dedicados tales como el controlador de fuente de luz 14 que a su vez controla las fuentes de luz para variar sus intensidades. El controlador 16 puede ser, por ejemplo, un microprocesador programado mediante el uso de software para realizar varias funciones discutidas en la presente memoria, y puede utilizarse en combinación con una memoria 18. La memoria puede almacenar datos, incluidos uno o más comandos de iluminación o programas de software para su ejecución por el microprocesador, así como también varios tipos de datos que incluyen, entre otros, identificadores específicos para esa unidad de iluminación. El controlador 16 puede programarse, estructurarse y/o configurarse para hacer que el controlador de la fuente de luz 14 regule la intensidad y/o la temperatura de color de la fuente de luz 12 en base a datos predeterminados, tales como las condiciones de luz ambiental y la hora del día, entre otros.

La unidad de iluminación 10 también incluye una fuente de potencia 20, más típicamente potencia de AC, aunque son posibles otras fuentes de potencia que incluyen fuentes de potencia de DC, fuentes de potencia de base solar o fuentes de potencia de base mecánica, entre otras. La fuente de potencia puede estar en comunicación operativa con un convertidor de fuente de potencia que convierte la potencia recibida de una fuente de potencia externa en una forma que sea utilizable por la unidad de iluminación. Para proporcionar potencia a los diversos componentes de la unidad de iluminación 10, también puede incluir un convertidor AC/DC (por ejemplo, circuito rectificador) (no mostrado) que recibe potencia AC de una fuente de potencia AC externa 20 y la convierte en corriente continua con el fin de alimentar los componentes de la unidad de iluminación. La unidad de iluminación también puede incluir un interruptor 22 para activar y desactivar la unidad de iluminación.

Con referencia a la Figura 2, en una realización, la unidad de iluminación 10 ilumina una superficie vertical 32, tal como una pared o el exterior de un edificio, con un haz de luz 28. La superficie vertical incluye una porción proximal 34 y una porción distal 36. Por una o más de una variedad de razones, que incluyen limitaciones estéticas y de diseño, la unidad de iluminación se coloca cerca de la superficie, en ángulo con la superficie, en lugar de apuntar directamente a la superficie. Esta ubicación de retroceso requiere que la unidad de iluminación controle el patrón de haz de iluminación horizontal y vertical para proporcionar un patrón de iluminación adecuado en la superficie. De manera similar, en las Figuras 3A y 3B, la unidad de iluminación 10 ilumina una superficie horizontal 32, tal como una pasarela, con un haz de luz 28. La superficie horizontal incluye una porción proximal 34 y una porción distal 36, definida por la ubicación de cada porción de la fuente de luz. Por una o más de una variedad de razones, la unidad de iluminación se coloca cerca y perpendicular a la superficie en lugar de por encima de la superficie. Esta ubicación de retroceso requiere que la unidad de iluminación controle el patrón de haz de iluminación horizontal y vertical para proporcionar un patrón de iluminación adecuado en la superficie. En particular, esta ubicación requiere que la pluralidad de unidades de iluminación 10, tal como las de la Figura 3B cooperan para crear un patrón de iluminación uniforme que incluye regiones superpuestas entre unidades.

Con referencia a la Figura 4, en una realización, con la condición de que una superficie de entrada 39 de la óptica 40 que modifica el haz de luz emitido por la fuente de luz para crear un patrón de iluminación en una superficie. Debajo de la superficie de entrada 39 hay una o más fuentes de luz 12. De acuerdo con una realización, la superficie de entrada 39 de la óptica 40 se configura para generar un patrón de iluminación predeterminado en la superficie. En esta realización, la superficie de entrada 39 incluye una o más regiones de potencia óptica positiva 43, también llamadas regiones de lente convexa o convergente. La porción de lente convexa 43 se configura para dirigir una porción de un haz de luz emitido 28 a una porción distante o distal de la superficie. La superficie de entrada 39 también incluye una o más regiones de potencia óptica negativa 41, también denominadas regiones de lente cóncavas o divergentes. La porción de lente cóncava 41 se configura para dirigir una porción de un haz de luz emitido 28 a una porción cercana o próxima de la superficie.

Por consiguiente, la superficie de entrada 39 de la óptica 40 es una superficie de forma libre que puede diseñarse para modificar el haz de luz emitido por la fuente de luz para crear un patrón de iluminación específico en una superficie. Por ejemplo, la realización de la superficie de entrada 39 de la óptica 40 en la Figura 4 se diseña para crear un patrón de iluminación específico en una superficie. De acuerdo con otra realización más, como se describe con más detalle a continuación, una porción de la óptica 40, tal como la superficie de entrada, es un óvalo cartesiano para crear un patrón de iluminación específico en una superficie. La óptica 40 puede tener diferentes perfiles de superficie de entrada y diferentes perfiles de superficie de salida, lo que permite una amplia variedad de realizaciones y diseños.

De acuerdo con una realización, la superficie de entrada adaptable de la óptica 40 se configura para crear un patrón de iluminación específico en una superficie en base a la ubicación de la imagen óptica 60 de la fuente de luz 12 en relación con la óptica 40, no en la ubicación física real de la fuente de luz 12 en relación con la óptica 40. Por ejemplo, una superficie de entrada 39 en forma de óvalo cartesiano moverá ópticamente la fuente de luz a otra ubicación, mediante la creación de una imagen óptica 60 de la fuente de luz en una ubicación diferente de la ubicación física de la fuente de luz. Un óvalo cartesiano puede, por ejemplo, crear la imagen óptica 60 de la fuente de luz 12 en una variedad de ubicaciones, incluida su colocación en el infinito, detrás de la fuente de luz física, entre la fuente de luz y la óptica, y dentro de la óptica. En base a la ubicación de la imagen óptica 60 de la fuente de luz 12, la superficie adaptable de la óptica 40 se configura entonces para crear el patrón de iluminación específico en la superficie.

De acuerdo con una realización, se utiliza software para diseñar la óptica 40. Alternativamente, la óptica se puede diseñar sin la ayuda de una computadora. Si se utiliza software, entonces se puede generar una distribución de iluminancia para la superficie. Un usuario especifica el tamaño y la forma de la superficie, así como también los tamaños de los degradados alrededor del borde de la iluminación. El usuario también puede controlar el corte del haz y la suavidad mediante el ajuste de los degradados en los bordes superior, inferior y derecho e izquierdo. Con esa información, el software crea una tabla de datos de iluminancia con los gradientes deseados desde el centro hasta el borde. De acuerdo con una realización, cada uno de los gradientes deseados se produce mediante una curva spline con puntos bien elegidos. Una vez que se generan los datos de iluminancia, el software de diseño óptico utiliza la información para diseñar la óptica. El software de diseño óptico, que puede adquirirse o programarse, se utiliza para diseñar una o más superficies de forma libre de la óptica en base a las distribuciones de iluminancia y/o intensidad prescritas.

Con referencia a la Figura 5A, en una realización, se proporcionan una fuente de luz 12 y una óptica 40. En esta realización, por ejemplo, el perfil de la superficie de entrada 62 de la óptica 40 crea una imagen óptica 60 de la fuente de luz 12 que parece estar más cerca de la óptica de lo que realmente está. En base a la posición de esta imagen óptica 60, la superficie de salida 64 de la óptica 40 puede diseñarse para crear el patrón de iluminación específico en la superficie. Con referencia a la Figura 5B, en una realización, se proporcionan una fuente de luz 12 y una óptica 40. En esta realización, por ejemplo, el perfil de la superficie de entrada 62 de la óptica 40 crea una imagen óptica 60 de la fuente de luz 12 que parece estar más alejada de la óptica de lo que realmente está. En base a la posición de esta imagen óptica 60, la superficie de salida 64 de la óptica 40 puede diseñarse para crear el patrón de iluminación específico en la superficie.

Con referencia a la Figura 6, en una realización, una unidad de iluminación 10 con la condición de que incluye una o más fuentes de luz 12, donde una o más de las fuentes de luz pueden ser una fuente de luz basada en LED. La unidad de iluminación 10 también incluye una óptica 40 que modifica el haz de luz emitido por la fuente de luz para crear un patrón de iluminación en una superficie. De acuerdo con una realización, la óptica se configura para generar un patrón de iluminación predeterminado en la superficie. La óptica 40 es cualquiera de las realizaciones descritas a continuación o previstas de otro modo en la presente memoria. La unidad de iluminación 10 también incluye un difusor asimétrico 42 colocado sobre la óptica 40. Un difusor asimétrico 42 se curva alrededor de la óptica de modo que el haz de luz que sale de la óptica se aproxime al difusor en un ángulo sustancialmente perpendicular a la superficie del difusor. El diseño del difusor 42 para rodear la óptica y la fuente de luz mejora la distribución de la luz porque permite que el haz de luz entre de forma normal a la superficie del difusor en una gama más amplia de ángulos. Esto da como resultado un mejor control de la luz y una mayor eficiencia que el enfoque tradicional de mantener el difusor plano. De acuerdo con una forma de realización, el perfil del difusor está entre 0 y 5 grados en una dirección a lo largo de un eje indicado por 44 en la Figura 6, y entre 10 y 40 grados a lo largo de un eje perpendicular al eje 44 (dentro y fuera de la figura). De acuerdo con la realización representada en la Figura 6, el conjunto puede encerrarse en una lente cubierta 46 con un perfil que sigue la curvatura del difusor 42. Son posibles muchos otros diseños de lente cubierta 46, y en algunas realizaciones no habrá lente cubierta.

Como se muestra en la Figura 6, la unidad de iluminación 10 también puede incluir un deflector 52 para bloquear la luz rojiza que puede formarse en el borde del haz de luz cerca del corte del haz debido a la dispersión cromática de una lente positiva o convergente. De acuerdo con una realización, el deflector se coloca en una ubicación entre la fuente de luz y una superficie a iluminar. Por ejemplo, el deflector puede colocarse en cualquier punto o ubicación entre la superficie y la fuente de luz, tal como en cualquier lado de un difusor, una cubierta y/o una óptica. De acuerdo con una realización, el deflector 52 es un bloqueador de luz, un reflector o un difusor con un ángulo de difusión muy amplio. Como solo un ejemplo, el deflector 52 puede ser una porción texturizada de la superficie de la lente de cubierta 46 en lugar de un componente separado de la unidad o sistema de iluminación.

Con referencia a la Figura 7, en una realización, es un sistema de iluminación 50 con una pluralidad de unidades de iluminación 10 con la condición de que cada una incluye una o más fuentes de luz 12, donde una o más de las fuentes de luz puede ser una fuente de luz basada en LED. Cada unidad de iluminación 10 también incluye una óptica 40 que modifica el haz de luz emitido por la fuente de luz para crear un patrón de iluminación en una superficie. De acuerdo con una realización, la óptica se configura para generar un patrón de iluminación predeterminado en la superficie. En esta realización, el sistema de iluminación 50 también incluye un difusor 42. El difusor 42 puede ser un difusor individual colocado entre cada óptica 40 y la superficie, o puede ser una hoja plana entre dos o más ópticas y la superficie. El difusor 42 puede ser una realización como la descrita en la Figura 6, por ejemplo. El sistema de iluminación 50 también puede incluir un deflector 52 colocado entre la óptica y una superficie a iluminar, con el fin de bloquear la luz rojiza que se puede formar en el borde del haz de luz cerca del corte del haz.

De acuerdo con una realización, por lo tanto, el sistema de iluminación 50 dirige los haces de luz emitidos en un patrón de haz horizontal y vertical controlado con varias ventajas. Por ejemplo, los bordes de cada haz de luz se controlan para permitir patrones predeterminados que resultan de la superposición de múltiples haces. Como otro ejemplo, el haz de luz puede tener la misma anchura en la porción superior o distal y en la porción inferior o proximal del haz. Es decir, el ancho del haz de luz es mayor en ángulos verticales bajos y más estrechos en ángulos verticales altos, lo que da como resultado una proyección controlada del haz de luz.

Este control del haz de luz por la óptica 40 tiene como resultado muchas aplicaciones. Por ejemplo, la unidad de iluminación o el sistema de iluminación se pueden utilizar para crear un perfil de iluminación más uniforme sobre una superficie a partir de un retroceso cercano, tal como un techo o una pared, entre muchos otros. Como otro ejemplo, la unidad de iluminación o el sistema de iluminación se pueden utilizar para crear distribuciones de luz más "naturales", ya que la iluminación natural a menudo tiene un perfil de iluminación más uniforme. En entornos tales como la arquitectura exterior donde es deseable el lavado de paredes, las unidades de iluminación o los sistemas de iluminación divulgados o previstos en la presente memoria pueden crear un perfil de iluminación más uniforme a partir de un retroceso más cercano de lo que sería posible de otro modo. Donde los sistemas anteriores requerirán múltiples unidades o sistemas de iluminación dirigidos a diferentes ubicaciones, una sola unidad o sistema de iluminación como se divulga o se prevé en la presente memoria reducirá la complejidad del sistema al tiempo que ofrece una reducción en la luz desperdiciada y mejora enormemente la uniformidad en la superficie objetivo. Para la iluminación de caminos, por ejemplo, las unidades de iluminación se pueden mantener muy cerca del suelo mientras se iluminan grandes áreas con alta uniformidad. Se podría utilizar una sola unidad de iluminación para un patrón de luz altamente uniforme de 180 grados alrededor de un dispositivo prácticamente sin desperdicio de luz. Otra aplicación más podrían ser las vallas publicitarias, en las que la unidad de iluminación o el sistema de iluminación se pueden utilizar para crear un perfil de iluminación más uniforme sobre la superficie de la valla publicitaria desde un retroceso cercano. Estas y muchas otras aplicaciones son posibles.

Debe entenderse que todas las definiciones, tal como se definen y utilizan en la presente memoria, controlan las definiciones de diccionario, las definiciones en los documentos incorporados por referencia y/o los significados ordinarios de los términos definidos.

Los artículos indefinidos "un" y "una", como se usan en la presente memoria descriptiva y en las reivindicaciones, a menos que se indique claramente lo contrario, deben entenderse como "al menos uno".

La expresión "y/o", como se usa en la presente memoria descriptiva y en las reivindicaciones, debe entenderse como "cualquiera o ambos" de los elementos combinados, es decir, elementos que están conjuntivamente presentes en algunos casos y disyuntivamente presentes en otros casos. Los múltiples elementos enumerados con "y/o" deben interpretarse de la misma manera, es decir, "uno o más" de los elementos que se combinan de esta manera. Opcionalmente, pueden estar presentes otros elementos distintos de los elementos específicamente identificados por la cláusula "y/o", relacionados o no con los elementos específicamente identificados.

Como se usa en la presente memoria descriptiva y en las reivindicaciones, "o" debe entenderse que tiene el mismo significado que "y/o" como se definió anteriormente. Por ejemplo, cuando se separan los elementos en una lista, "o" o "y/o" se interpretarán como inclusivos, es decir, la inclusión de al menos uno, pero también más de uno, de un número o lista de elementos, y, opcionalmente, elementos adicionales no listados. Solo los términos claramente indicados como contrarios, tal como "solo uno de" o "exactamente uno de", o, cuando se usa en las reivindicaciones, "que consiste en", se referirán a la inclusión de exactamente un elemento de un número o lista de elementos. En general, el término "o", como se usa en la presente memoria, solo se interpretará como indicación de alternativas exclusivas (es decir, "uno u otro, pero no ambos") cuando se precede por términos de exclusividad, tales como "cualquiera", "uno de", "solo uno de", o "exactamente uno de".

Como se usa en la presente memoria de la memoria descriptiva y en las reivindicaciones, la expresión "al menos uno", en referencia a una lista de uno o más elementos, debe entenderse que significa al menos un elemento seleccionado de entre uno o más de los elementos en la lista de elementos, pero no necesariamente incluye al menos uno de cada elemento específicamente enumerado dentro de la lista de elementos y sin excluir ninguna combinación de elementos en la lista de elementos. Esta definición también permite que puedan estar presentes opcionalmente elementos distintos de los elementos específicamente identificados dentro de la lista de elementos a la que se refiere la expresión "al menos uno", estén o no relacionados con los elementos específicamente identificados.

También debe entenderse que, en ciertos procedimientos descritos en la presente memoria que incluyen más de una etapa o acto, el orden de las etapas o actos del procedimiento no se limita necesariamente al orden en que se presentan las etapas o actos del procedimiento a menos que el contexto indique lo contrario.

En las reivindicaciones, así como también en la memoria descriptiva anterior, todas las expresiones de transición tales como "que comprende", "que incluye", "que porta", "que tiene", "que contiene", "que implica", "que mantiene", "compuesto de", y similares, deben entenderse como de extremo abierto, es decir, que incluyen, pero sin limitarse a.

Si bien en la presente memoria se han descrito e ilustrado varias realizaciones inventivas, los expertos en la técnica visualizarán fácilmente una variedad de otros medios y/o estructuras para realizar la función y/o obtener los resultados y/o una o más de las ventajas descritas en la presente memoria, y se considera que cada una de dichas variaciones y/o modificaciones está dentro del ámbito de las realizaciones inventivas descritas en la presente memoria. De manera más general, los expertos en la técnica apreciarán fácilmente que todos los parámetros, dimensiones, materiales y configuraciones descritos en la presente memoria deben ser ilustrativos y que los parámetros, dimensiones, materiales y/o configuraciones reales dependerán de la aplicación o aplicaciones específicas para los que se utilizan las enseñanzas de la invención. Los expertos en la técnica reconocerán, o serán capaces de determinar mediante el uso de no más de una experimentación de rutina, muchos equivalentes a las modalidades específicas de la invención descritas en la presente memoria. Por lo tanto, debe entenderse que las realizaciones anteriores se presentan a manera de ejemplo únicamente y que, dentro del ámbito de las reivindicaciones adjuntas y equivalentes a las mismas, las realizaciones inventivas pueden practicarse de otra manera que la específicamente descrita y reivindicada. Las realizaciones inventivas de la presente divulgación se dirigen a cada característica, sistema, artículo, material, kit y/o procedimiento individual descrito en la presente memoria. Además, cualquier combinación de dos o más de tales características, sistemas, artículos, materiales, kits y/o procedimientos, si dichas características, sistemas, artículos, materiales, kits y/o procedimientos no son mutuamente inconsistentes, se incluye dentro del ámbito inventivo de la presente divulgación.

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Una unidad de iluminación (10) configurada para iluminar una superficie (32) que tiene una porción proximal (34) y una porción distal (36) en relación con la unidad de iluminación, comprendiendo la unidad de iluminación:

una fuente de luz (12) configurada para emitir un haz de luz (28);

una óptica (40) colocada entre la fuente de luz y la superficie, la óptica configurada para modificar el haz de luz emitida para comprender una distribución de iluminación ampliamente uniforme a lo largo de la superficie, y que comprende una superficie de entrada (39) que se orienta hacia la fuente de luz, comprendiendo la superficie de entrada: (i) una porción de lente convexa (43) configurada para dirigir una porción del haz de luz emitida a la porción distal de la superficie, y (ii) una porción de lente cóncava (41) configurada para dirigir una porción del haz de luz emitida hacia la porción proximal de la superficie,

caracterizado porque un difusor (42) colocado entre la óptica y la superficie,

en el que el difusor se coloca sobre la óptica y al menos parcialmente contorneado alrededor de la óptica, y porque el difusor se curva alrededor de la óptica de modo que el haz de luz que sale de la óptica se aproxime al difusor en un ángulo sustancialmente perpendicular a la superficie del difusor.

2. La unidad de iluminación de la reivindicación 1, que comprende además una lente de cubierta (46) que sigue la curvatura del difusor.

3. La unidad de iluminación de la reivindicación 1 o 2, que comprende además un deflector (52) colocado entre la óptica y la superficie.

4. La unidad de iluminación de la reivindicación 2 y 3, en la que el deflector es una porción texturizada de la superficie de la lente de cubierta.

5. La unidad de iluminación de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicha fuente de luz es una fuente de luz basada en LED.

6. La unidad de iluminación de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicha unidad de iluminación comprende una pluralidad de fuentes de luz.

7. La unidad de iluminación de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicho haz de luz emitido comprende una distribución de iluminación sustancialmente uniforme a lo largo de la longitud de dicha superficie.

8. Un sistema de iluminación (50) que comprende:

una pluralidad de unidades de iluminación de la reivindicación 1; y

un deflector (52) colocado entre la óptica y la superficie.

9. El sistema de iluminación de la reivindicación 8, en el que dicha fuente de luz es una fuente de luz basada en LED.

10. El sistema de iluminación de la reivindicación 8, en el que dicho sistema de iluminación comprende una pluralidad de fuentes de luz.

11. El sistema de iluminación de la reivindicación 8, en el que dicho haz de luz emitido comprende una distribución de iluminación sustancialmente uniforme a lo largo de la longitud de dicha superficie.

12. El sistema de iluminación de la reivindicación 8, que comprende además una lente de cubierta (46).

13. El sistema de iluminación de la reivindicación 12, en el que el deflector es una porción texturizada de la lente de cubierta.

14. El sistema de iluminación (50) de la reivindicación 8, 9, 10, 11, 12 o 13, en el que la fuente de luz (12) comprende una pluralidad de fuentes de luz basadas en LED (12), cada una configurada para emitir un haz de luz (28).