FOTOVOLTÁICA E INTENSIDAD LUMÍNICA PROGRAMABLE

Y REGULABLE IN SITU O BIEN A DISTANCIA"

Memoria Descriptiva

Objeto de la Invención:

La invención se refiere a sistema de iluminación aplicable a todo tipo de soportes de iluminación, por ejemplo una farola una baliza y similares, de alimentación autónoma y/o dependientes de la red, de elevadas prestaciones lumínicas, y de bajo impacto ambiental, en la que se ha integrado una o más luminarias, equipada a su vez con un sistema de iluminación por leds, de intensidad lumínica programable.

Adicionalmente, dicho sistema de alumbrado incorpora unos medios de programación dinámicos y/o monitorizable, y posibilita graduar o ajustar la intensidad lumínica a las distintas horas o fases del día permitiendo un reparto idóneo y ajustado de la batería acumulada o disponible según la necesidad lumínica real, y evitando pues su descarga y uso excesivo o innecesario. Consecuentemente la invención es aplicable a otros soportes de iluminación o alumbrado basados en tecnología leds .

Adicionalmente la invención incorpora unos medios para su gobierno in situ, o bien, a distancia desde un punto alejado de la instalación. Estado de la Técnica: Se encuentran en el mercado, y por tanto pueden considerarse como el Estado de la Técnica de esta solicitud de patente, múltiples sistemas de iluminación aplicables a soportes de todo tipo: de columnas, farolas, balizas y similares que llamaremos convencionales. Los mismos disponen por ejemplo de una luminaria que se monta encima o en las inmediaciones de una columna o báculo, con o sin brazo soporte, obtenida por fundición de materiales metálicos o similares, y que se alimentan de la correspondiente energía eléctrica, o bien de forma autónoma.

Las luminarias están formadas por la correspondiente carcasa, la cual en su interior está equipada con su parábola reflectora, lámpara o lámparas y el correspondiente equipo eléctrico o electrónico con sus reactancias y cristal en la parte inferior para el paso de la luz generada por dichas lámparas.

Las lámparas bien sea de incandescencia, de bajo consumo, de vapor de mercurio y similares, están especialmente concebidas para su alimentación con energía eléctrica de la red, y no son compatibles con la alimentación de energía obtenida de forma alternativa de paneles fotovoltaicos .

La instalación de este tipo de soportes con su luminarias, implica un presupuesto considerable para la construcción de zanjas en el suelo, para el paso de los respectivos conductores eléctricos, además de otros aparellajes obligados en relación a dichos conductores eléctricos, y la energía necesaria que pasa por ellos para alimentar a las lámparas de las luminarias espectivas, en zonas aisladas o distanciadas de los núcleos de población electrificados.

También se encuentran en el mercado farolas fotovoltaicas autónomas si bien tienen una capacidad de acumulación de batería limitada y la intensidad lumínica constante y no graduable, etc.. Este tipo de farolas autónomas tienen algunos impedimentos que las inutilizan para determinadas zonas, épocas del año o en determinadas circunstancias. Entre tales impedimentos destaca precisamente la limitación relativa a la acumulación de energía, (disponibilidad espacial de acumulación, dependencia de las horas de sol) , junto con el uso innecesario o excesivo de la misma (excesiva iluminación en horas que no seria necesaria, etc.) hasta el punto que la descarga total o excesiva no permite facilitar luz durante todo el tiempo previsiblemente necesario. Finalidad de la Invención:

El proyectar el equipo necesario para un nuevo tipo de sistema de iluminación que se adapte a un funcionamiento totalmente autónomo y, a su vez, programable y regulable, in situ o bien a distancia, sin precisar de una instalación eléctrica para la alimentación de los equipos eléctricos y/o electrónicos, y/o lámparas que llamaremos convencionales, y que serán sustituidas por leds, los cuales para funcionar correctamente, precisan de un banco con lo menos una batería, un módulo solar foto- voltaico, un sistema de orientación de dicho módulo opcional, una luminaria adecuada equipada con lámparas leds, y un regulador de carga. El equipo incorpora los elementos necesarios que permiten un funcionamiento del soporte de forma totalmente autónoma y programable, adaptándose a un sistema de funcionamiento regulable a distancia. Las aplicaciones de la invención son múltiples, por ejemplo a título enunciativo pero no limitativo:

- Alumbrado exterior en espacios públicos y/o privados, que por motivos de seguridad o señalización, deben disponer de alumbrado en las horas nocturnas.

Iluminación de paradas de autobuses, cruces víales, calles y zonas ajardinadas.

Caminos rurales, senderos, vías verdes.

Centros deportivos (pistas de tenis, campos de football, piscinas, campos de golf) .

Centros comerciales.

- Estaciones de servicio.

La finalidad obtenida con este tipo de farolas son las siguientes : - Mejorar la eficiencia y ahorro energético, lo que conlleva la disminución de emisiones de gases de efecto invernadero.

Limitar el resplandor luminosos nocturno o contaminación luminosa. - Reducir la luz intrusa o molesta.

Variar su funcionamiento desde un punto alejado, y que no pertenece al área donde está instalado uno o más soportes.

Ajustar la intensidad lumínica según las necesidades concretas, alargando a su vez el tiempo de duración de las baterías, y evitando una descarga excesiva e innecesaria. Descripción de la Invención:

La invención, un sistema de alumbrado, comprende un equipo instalado en un soporte de iluminación, tal como una farola, aunque son posibles otro tipo de soportes, formado por al menos los siguientes elementos :

Campo de captación de energía. - Sistema regulador.

Sistema de acumulación.

Programa de software que gobierna todo el equipo a distancia.

El componente foto-voltaico de la farola consta de un módulo que en una de las realizaciones posibles puede ser de silicio mono o policristalino, o bien amorfo. El campo de captación transforma la energía solar recibida en energía eléctrica en forma de corriente continua. Esta transformación se realiza respetando las propiedades físico/químicas intrínsecas de transformación que este material posee. El panel foto-voltaico utilizado tiene una vida de más de 25 años, con valores bajos de decrecimiento de potencia.

El módulo está protegido por el uso de material EVA y TPT o similares, para prevenir daños y protección de la intemperie.

El sistema regulador solar de altas prestaciones que funciona con un sistema de control de carga de flotación. El temporizador horario programable hasta 10 programas de iluminación, permite programar el tiempo que permanecerá encendida la luminaria en cada momento del año. El microcontrolador de tipo crepuscular le permite saber cuando va a amanecer, en cualquier época del año, para volver a iluminar a plena potencia algunas horas antes de la salida del sol. Esta tecnología provee una fiabilidad probada, un control de iluminación preciso y una carga de batería tipo PWM. La precisión del temporizador dentro de los dos segundos, controla además el nivel de carga de las baterías, para protegerlas de una descarga excesiva según las condiciones normales de trabajo de éstas. El sistema está garantizado según ensayos realizados en condiciones normales de cinco años aproximadamente.

El sistema de acumulación está formado por una o más baterías del "tipo plomo-calcio", en una de las realizaciones posibles seguras ante condiciones de descarga elevadas y exentas de mantenimiento, con una vida útil superior de 1.500 ciclos aproximadamente.

Cada luminaria está proyectada con un sistema constituyente de 30 leds, controlados desde un sistema de intensidad lumínica dinámico según programación en horas de funcionamiento a lo largo del día. El diseño y la disposición de los leds en el interior de la luminaria están obtenidos desde un estudio técnico sobre la geometría de ubicación de cada leds que optimiza la eficiencia y el rendimiento.

Los leds se disponen insertados en un plano angular, cuyo valor en grados, dependerá de la zona a iluminar, y de la intensidad de luz necesaria en cada zona, el plano angular quedará encajado en la luminaria. El equipo puede recibir ordenes y por tanto cambiar el funcionamiento del soporte de iluminación, desde un punto lejano al de la instalación, por tanto no es preciso que un técnico se desplace a la instalación en la que se encuentre un conjunto de soportes, para variar determinados parámetros de funcionamiento, con lo cual desde un mismo punto lejano es posible el controlar y reprogramar varias instalaciones, sin tener que desplazarse físicamente hasta las mismas.

Descripción de los dibujos:

La figura n ² 1 es una vista frontal en alzado de un soporte de iluminación tal como una farola (10) según la invención. La figura n ^s 2 es una vista lateral en alzado del soporte de iluminación (10) representado en la figura anterior.

La figura n ² 3 es un diagrama de bloques de las partes de la farola (10) objeto de la invención. La figura n ^a 4 es una sección transversal en alzado de un plano angular (30) cuyo lados forman un ángulo alfa.

La figura n ^a 5 es una vista superior en planta del plano angular (30) con una distribución de lámparas leds (28) .

Descripción de un modo de realización de la invención:

Un soporte de iluminación (10) incorpora para su funcionamiento con el sistema de alumbrado objeto de la invención, en una de las realizaciones posibles los elementos siguientes: Una célula solar (11) que comprende su soporte o marco (12) , y los módulos fotovoltaicos (13) . - Una luminaria (16) con sus lámparas leds (28) .

Una batería (23) formada por al menos una unidad. - Un sistema de acumulación (24) que comprende la o las baterías (23) y un circuito electrónico (27), no representado en las figuras. El sistema regulador solar (25) . Medios de giro de la célula solar (11) . - Programa de software (29) .

El soporte de iluminación (10) propiamente dicho, véase figuras n ⁹ 1 y 2, será de cualquier tipo y/o configuración que permita la instalación de los elementos anteriores tales como la célula (11) , los medios de acumulación (24) en el interior de la base (18) , los medios de regulación (25) , y los medios de giro (26) de la célula (11) .

Tal y como puede verse en la figura n ² 1 una farola (10) según un modo de realización de la invención, puede estar formada por una célula (11) , instalada en un marco (12), que permite su sostenimiento en el segmento (17) de (10) , por medio del soporte (14), que en una realización de las muchas posibles, está formado por los brazos (15) , dispuestos en "V", entre los cuales descansa la luminaria (16), incorporándose en el interior del segmento (17) en su extremo superior, de unos medios de giro de la célula

(11) respecto a (17) opcionalmente. Estos medios pueden de una forma general estar formados, por un motor, paso a paso, que se alimente de energía eléctrica de las baterías (23), y que permita el giro relativo de (17) respecto (18) , y con ello una orientación perpendicular de la célula (11) respecto la luz solar.

La luminaria (16) contiene en su interior un plano angular (30) de dos lados, formando entre sí un ángulo alfa, y en cada lado tal y como se aprecia en la figura n ² 5 una distribución de leds (28) . La variación del ángulo alfa permite variar la dirección de la luz generada por las lámparas leds (28) . Ampliando o reduciendo el vano de luz proyectado desde la luminaria (16) al plano del suelo.

El extremo interior del segmento (17), se incorpora en la base (18) de la farola (10) , y en el interior de la base (18) se guardan las baterías (23), el sistema de acumulación (24) , y el sistema regulador solar (25) .

La elección de las lámparas leds (28) se ha realizado después de múltiples ensayos que demuestran que su rendimiento es superior al de otras fuentes de luz según la siguiente tabla comparativa:

TABLA COMPARATIVA RENDIMIENTO FUENTES DE LUZ, p<50w.

Tipo: INC FC VM VMH VSAP LED

Rendimiento :

(lm/W) 10 75 40 80 90 100

Donde: INC, es incandescencia

FC, es una lámpara fluorescente compacta. VM, es una lámpara de descarga en vapor de mercurio . VMH, lámpara de descarga en vapor de mercurio con halogenuros metálicos .

VSAP, lámpara de descarga en vapor de sodio alta presión. LED, Diodos electro luminiscentes .

Con la utilización de lámparas leds (28) se alcanzaran las ventajas siguientes:

• Perdidas energéticas mínimas .

• Baja incandescencia de la luminaria, las perdidas por efecto joule son casi nulas, los leds no generan energía térmica relevante durante su uso.

• Eficiencia lumínica elevada y emisión direccional directa de la luz.

• Resistentes y compactos. • No tienen productos potencialmente nocivos.

• Escaso mantenimiento, vida útil elevada de los leds, aproximadamente 50.000 horas.

El programa de software (29) gobierna la totalidad de elementos del soporte (10) , in situ, o bien a distancia de uno o más soportes (10) , bien por cable o por radio frecuencia, de manera que además de regular las horas de luz de funcionamiento en función de las horas de sol, y de las estaciones del año, admite una regulación suplementaria en función de las necesidades del lugar de su instalación, es decir: a) Limita los valores máximos de luminancia o de iluminancia media de las instalaciones. b) Limita los valores de emisiones luminosas que constituyen el resplandor luminoso o nocturno, y de la luz intrusa o molesta. c) Tiene un régimen de funcionamiento inteligente, ajustado a las necesidades reales y dotado de sistemas de regulación precisos y adecuados. d) Determina las características energéticas de las lámparas, luminarias y otros equipos utilizados, así como los sistemas de accionamiento y regulación.

Como consecuencia de todo lo anterior se consigue un ahorro medioambiental del orden de 700 (Wh/día) , que corresponden a 255,5 (kW/año) , suponiendo 4200 horas/año. La farola (10) proporciona esta energía necesaria a la luminaria (16) a través del campo fotovoltaico propio, aunque esta preparada para recibir energía de un huerto solar situado en las proximidades de las farolas (10) .

La invención puede pues aplicarse a cualquier tipo de soporte para iluminación (10) , y por tanto la representada en la figura n ⁹ 1, es una de las muchas posibles, todas ellas equivalentes, y que no queda afectada por un cambio de diseño o material de dicho soporte.

Descrita suficientemente la presente invención en correspondencia con las figuras anexas, fácil es comprender que podrán introducirse en la misma, cualesquiera modificaciones que se estimen convenientes, siempre y cuando no se introduzcan variaciones de detalle que alteren la esencia de la invención que queda resumida en la siguientes reivindicaciones .