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Demostrador

Un faro de bicicleta que ilumina la carretera, no los ojos

Una sola pieza de PMMA, calculada por RayMapr para un LED Cree XP-P y diseñada para cumplir una norma para faros de bicicleta.

Todo lo que sigue se ha renderizado a partir de los archivos de diseño y del trazado de rayos de nuestro software. Nada está dibujado a mano.

Una lente transparente gira lentamente sobre sí misma, apoyada en un suelo oscuro y brillante.

De noche, dos exigencias opuestas

Un faro de bicicleta debe iluminar lejos por delante, sin deslumbrar a quienes vienen de frente.

La norma elegida lo impone mediante una línea de corte: casi toda la luz por debajo de una línea horizontal, casi nada por encima.

Vista desde el manillar de una bicicleta que avanza por una carretera de noche; el haz ilumina la calzada.

Una línea de corte nítida

Proyectado sobre una pared a 10 m, el haz se detiene en una línea definida, 59 cm por encima de su centro.

Por encima de la línea de corte, la iluminancia simulada no supera 0,19 lx, frente a los 2 lx permitidos: diez veces por debajo del límite.

El faro se enciende frente a una pared situada a 10 m; aparece una mancha luminosa con un borde superior nítido.

Visto de frente

A la izquierda (arriba en una pantalla estrecha), una lámpara redonda de haz simétrico y del mismo flujo, tomada como referencia ilustrativa. A la derecha (abajo), nuestra óptica.

En los ojos del ciclista que viene de frente, nuestro faro da como máximo 0,013 lx, frente a 2,2 lx de la lámpara redonda: más de cien veces menos deslumbramiento.

Dos vistas de un ciclista que viene de frente con la luz encendida: primero una lámpara redonda deslumbrante, después el faro de RayMapr.

Una cara de forma libre

La cara de salida no tiene ninguna simetría. Se calcula punto por punto para que cada rayo llegue a su sitio en la carretera.

Se describe en NURBS, como en CAD, y la pieza es desmoldeable: el archivo pasa al molde sin conversión.

La lente gira para mostrar su cara de salida, una superficie sin simetría.

El recorrido de la luz

En el centro, los rayos del LED se refractan. En los flancos, se reenvían por reflexión interna total. Después, la cara de forma libre los envía por debajo de la línea de corte.

Estos rayos no son una ilustración: proceden del trazado de nuestro software, a partir de los rayos medidos del LED.

Corte de la lente; los rayos salen del LED, se reflejan en los flancos o atraviesan el centro y después salen en forma de haz.

En la carretera

El haz llega lejos y se detiene en seco por debajo de la mirada de quienes vienen de frente.

Vista rasante de una carretera de noche: el haz de la bicicleta ilumina lejos y se detiene por debajo de un ciclista que viene de frente.

La cuadrícula de la norma, punto por punto

Iluminancias en lux sobre una pantalla a 10 m, para un LED de 100 lm. En cada punto, el valor simulado (en negrita) y, debajo, el mínimo exigido. La zona sombreada, por encima de la línea de corte, está limitada a 2 lx.

Cuadrícula fotométrica H, V en grados: nueve puntos de medida por debajo de la línea de corte, todos por encima de su mínimo, y una línea de corte a +3,4° por encima de la cual la iluminancia se mantiene por debajo de 0,2 lx. −12−8−404812−7−6−5−4−3−2−1012345 H (°) V (°) 1 2 5 10 20 40 línea de corte a +3,4°: por encima, ≤ 2 lx exigidos, 0,19 lx simulados como máximo 60,9 ≥20 27,5 ≥10 25,8 ≥10 25,9 ≥10 5,5 ≥2 9,0 ≥2 8,2 ≥2,5 8,7 ≥2 5,6 ≥2
En gris, las isolux de 1, 2, 5, 10, 20 y 40 lx. El punto más restrictivo es (−4°; 0°): la cuadrícula se cumple desde 38,8 lm (mínimos alcanzados) hasta 1031 lm de flujo del LED (límite de 2 lx alcanzado por encima de la línea de corte).

Fuente: simulación Monte Carlo, 10 millones de rayos, rayfile medido del LED Cree XP-P, PMMA, mapa H, V con paso de 0,1°

Más allá de la bicicleta: las normas objetivo

El método puede apuntar a cualquier objetivo fotométrico: un conjunto de medidas discretas (intensidades impuestas en determinados puntos, flujo que repartir entre zonas) o una densidad continua (distribución de intensidad o de iluminancia prescrita). Por tanto, se aplica a todas las normas definidas por una cuadrícula de puntos, por zonas o por una línea de corte. Algunos de los textos que debe cumplir un faro o una luz de señalización:

  • Movilidad ligera: StVZO § 67 y TA Nr. 23 (Alemania, línea de corte nítida exigida desde la versión de 2024), ISO 6742-1 (ciclos), JIS C 9502 (Japón), EN 15194 (bicicletas de pedaleo asistido), EN 17128 (vehículos de movilidad personal motorizados).
  • Automoción y vehículos motorizados de dos ruedas: Reglamentos ONU R149 (proyectores, que agrupa los antiguos R98, R112, R113 y R123), R148 (dispositivos de señalización luminosa) y R150 (catadióptricos); FMVSS 108 en Estados Unidos; GB 4599-2024 en China.
  • Ferrocarril: EN 15153-1 (luces de cabeza: de 12 000 a 16 000 cd en el eje en luz reducida, límites antideslumbramiento justo por encima del eje), ETI Material rodante LOC&PAS, 49 CFR 229.125 en Estados Unidos, EN 13272 para la iluminación interior.
  • Aeronáutica: CS-25 y 14 CFR § 25.1385 a 25.1401 (luces de navegación y anticolisión, intensidades mínimas y máximas por sector angular), OACI Anexo 14 (iluminación de aeródromos, diagramas isocandela), SAE ARP693 (faros de aterrizaje y de rodaje).
  • Marítimo y fluvial: COLREG Anexo I (sectores de las luces de navegación: las luces de costado deben alcanzar un corte práctico entre 1° y 3° fuera de su sector), ES-TRIN y EN 14744 para la navegación interior.
  • Alumbrado público: EN 13201 (clases de alumbrado de las vías), orden ministerial francesa (arrêté) de 27 de diciembre de 2018 sobre contaminación lumínica (menos del 1 % del flujo por encima de la horizontal, código de flujo CIE n.º 3 superior al 95 %), ANSI/IES RP-8 y clasificación BUG de IES TM-15 (luz trasera, hacia el cielo, deslumbramiento) en Estados Unidos.

¿Y su óptica?

Este faro es solo un ejemplo. Una fuente, una fotometría objetivo, restricciones de espacio: descríbanos su caso y le diremos lo que nuestra experiencia puede aportarle.

contactraymapr.com