ES2284492T3 - Elemento optico para la desviacion de rayos de luz y procedimiento de fabricacion. - Google Patents

Abstract

Elemento (9) óptico para la desviación de rayos de luz que penetran en éste y vuelven a salir, de tal manera que su ángulo de salida está limitado, con un núcleo (1) en forma de placa de material transparente, que en un lado posee microprismas (2) que se afilan, partiendo de su raíz (5), formando ranuras (7), estando las ranuras (7) recubiertas con una capa (12) reflectante en al menos un lado, caracterizado porque la capa (12) reflectante está dispuesta sobre la superficie de una lámina (11) de material transparente orientada hacia el núcleo (1) y firmemente unida a ésta.

Description

Elemento óptico para la desviación de rayos de luz y procedimiento de fabricación.

La presente invención se refiere a un elemento óptico para la desviación de rayos de luz que penetran en éste y vuelven a salir, de tal manera que su ángulo de salida está limitado, por ejemplo, para el uso como cubierta de lámpara, según el preámbulo de la reivindicación 1, y a un elemento reflectante como componente del elemento óptico según el preámbulo de la reivindicación 9, así como a procedimientos correspondientes para la fabricación del elemento óptico y del elemento reflectante.

Por medio de elementos ópticos del tipo indicado al principio se pretende conseguir que el ángulo de salida de rayos de luz, por ejemplo, de una lámpara, sea limitado, con el fin de reducir un deslumbramiento del observador. Además, este elemento sirve naturalmente también de protección mecánica de la lámpara y, en particular, de la fuente de luz en el interior de la lámpara.

Un elemento óptico de este tipo se conoce, por ejemplo, de la patente austriaca AT-B-403.403. El elemento conocido presenta en su lado orientado hacia la bombilla de la lámpara unos perfiles piramidales dispuestos en filas y líneas, denominados microprismas, que están configurados como conos piramidales y que presentan una superficie limítrofe superior (superficie de entrada de luz) paralela a la superficie de base (superficie de salida de luz). Como ilustración, en la figura 1 se representa un elemento óptico conocido por el documento AT-B-403.403. El elemento completo se compone en su totalidad de un material transparente o diáfano como el cristal.

Otro elemento óptico del tipo indicado al principio se da a conocer, por ejemplo, en el documento WO-97/36131. Por esta memoria descriptiva se conocen diferentes medidas para impedir que los rayos de luz de la bombilla de la lámpara penetren en los intersticios o ranuras entre las superficies de recubrimiento de los microprismas que forman las superficies de entrada de luz, ya que este tipo de rayos de luz no saldrían del elemento óptico en un ángulo de salida deseado. En las fig. 16-24 y la descripción pertinente de esta memoria descriptiva se exponen, por ejemplo, las posibilidades de rellenar las ranuras entre los microprismas con una masa de relleno con propiedades reflectantes, recubrir las paredes laterales de los microprismas con un material reflectante, cubrir la estructura de microprismas con una máscara reflectante o una rejilla o prever combinaciones de estas medidas. Puesto que las medidas de los microprismas se sitúan en el rango de tan sólo unos pocos cientos de \mum, la fabricación de este tipo de elementos ópticos o protecciones de lámparas requiere una elevada precisión.

El documento US-A-5598281 muestra otro elemento óptico genérico. Esta disposición óptica conocida presenta un elemento (medio de apertura) con zonas transparentes y zonas reflectantes. El elemento citado, no obstante, no presenta una estructura de capas, como se puede ver en las figuras. Al observar resulta más bien evidente que, para la fabricación del elemento, parece ser que se prevé que un material portante (sustrato), en principio sin tratar, sea tratado en su superficie para así formar las zonas reflectantes. En particular, no se prevé, por tanto, que las zonas reflectantes estén dispuestas o colocadas sobre la superficie de una lámina.

De esta memoria descriptiva no se puede desprender ninguna indicación de disponer o colocar las zonas reflectantes sobre una lámina.

Partiendo del estado de la técnica antes citado, uno de los objetivos de la presente invención es proporcionar un elemento óptico del tipo indicado al principio con una capa reflectante, que sea sencillo en su estructura y, por tanto, también en su fabricación, y que, al mismo tiempo presente una estructura resistente y una elevada calidad luminotécnica.

Otro objetivo de la presente invención es prever un elemento reflectante para un elemento óptico de este tipo, que sea sencillo en su estructura y, por tanto, también en su fabricación, y que, al mismo tiempo garantice una estructura resistente y una elevada calidad luminotécnica del elemento óptico en su conjunto.

Estos objetivos se consiguen por medio de un elemento óptico con las características de la reivindicación 1 o por medio de un elemento reflectante con las características de la reivindicación 9, así como por medio del procedimiento de fabricación correspondiente según las reivindicaciones 13 ó 21 ó 26.

El elemento óptico se compone de un núcleo en forma de placa de material transparente, que en un lado posee microprismas que se afilan, partiendo de su raíz, formando ranuras, en los que, por ejemplo, la totalidad de las superficies de recubrimiento de microprisma forman la superficie de entrada de luz y el otro lado del núcleo la superficie de salida de luz, y en que las ranuras están recubiertas con una capa reflectante en al menos un lado. Según la invención se prevé además una lámina de material transparente en el lado de la capa reflectante opuesta al núcleo de elemento. La lámina confiere a la capa reflectante una resistencia independiente, lo que facilita, por un lado, su manejo en la fabricación de todo el elemento óptico y, por otro, también eleva la resistencia del elemento en su conjunto. Además, el montaje de este elemento reflectante sobre el núcleo de elemento del elemento óptico se realiza de forma más fácil con la elevada precisión requerida que la colocación directa, por ejemplo, de una delgada lámina metálica sobre los intersticios de la estructura de microprismas, tal como se requiere en los sistemas conocidos.

La capa reflectante está preferentemente unida con la lámina transparente de forma firme, en particular, soldada o encolada. La soldadura tiene aquí particularmente la ventaja de que no existe otro componente material en el sistema, cuyo índice de refracción en cuanto a las propiedades luminotécnicas del elemento óptico se deba tener en cuenta. Sin embargo, también sería posible aplicar sobre la lámina transparente primero una capa metálica, preferentemente mediante vaporización al vacío, en la que, a continuación, se configura la estructura deseada, lo que se puede realizar tanto de forma mecánica como también mediante rayos láser o químicamente.

Asimismo, la capa reflectante también está unida preferentemente de forma firme con el núcleo de elemento, particularmente encolada o soldada. La unión de la capa reflectante se puede realizar aquí tanto a continuación de una prefabricación del elemento reflectante de la capa reflectante y de la lámina transparente, como en una etapa común de fabricación con la unión de la capa reflectante con la lámina
transparente.

Otras configuraciones ventajosas y variantes de la presente invención son objeto de las otras reivindicaciones subordinadas.

La invención se va a describir con más detalle a continuación con la ayuda de distintos ejemplos de realización preferentes en referencia al dibujo adjunto. Se muestran:

la fig. 1 es una representación esquemática en perspectiva de una cubierta de lámpara conocida por el estado de la técnica, desde el punto de vista de la lámpara (supuesta);

la fig. 2 es una representación esquemática de sección transversal de un elemento óptico con componentes representados por separado según la presente invención;

la fig. 3 es una representación en perspectiva del elemento óptico de la fig. 2.

El elemento óptico descrito a continuación según la presente invención es especialmente adecuado para cubiertas de lámparas cuyo ángulo de salida se ha de limitar para evitar el deslumbramiento de un observador.

La fig. 1 muestra una cubierta de lámpara conocida o un elemento óptico conocido en una vista en perspectiva, tal como también se usa como componente de la presente invención. La cubierta de lámpara conocida presenta en el lado orientado hacia la bombilla o también las bombillas (no representadas) de la lámpara unos perfiles 2 piramidales dispuestos en filas y líneas, los denominados microprismas, que están configurados como conos piramidales sobre una base. Toda la cubierta de lámpara se compone en su totalidad de un material diáfano como el cristal o transparente como, por ejemplo, plexiglás. La cubierta de lámpara conocida, representada en la fig. 1, forma simultáneamente una forma de realización de un núcleo 1 de elemento para un elemento 9 óptico según la invención, como se va a describir más abajo con más detalle.

El núcleo 1 transparente en forma de placa de la cubierta de lámpara está ocupado en un lado por microprismas 2 que se afilan, partiendo de su raíz 5, formando ranuras 7, en los que la totalidad de las superficies 4 de recubrimiento de microprismas forman la superficie de entrada de luz y el otro lado del núcleo 1, la superficie 3 de salida de luz. El ángulo de salida de los rayos de luz, que en el elemento óptico representado en al fig. 1 salen por la parte inferior, debe ser máximo de unos 60º - 70º en relación con la perpendicular de la superficie 3 de salida, con el fin de evitar o al menos minimizar un deslumbramiento del observador.

Como alternativa también sería concebible que el núcleo 1 se insertara de manera que la totalidad de las superficies 4 de recubrimiento de microprisma formen la superficie de salida de luz y el otro lado del núcleo la superficie de entrada de luz.

Los intersticios o ranuras entre los diversos microprismas tienen en el presente caso una distancia entre sí de unos 700 \mum y en el plano de las superficies 4 de entrada de luz tienen una anchura de aproximadamente 150 \mum.

Ahora, cuando penetra luz de la bombilla en esas ranuras 7 no se puede garantizar que estos rayos de luz salgan en el ángulo de salida deseado de la superficie 3 de salida de luz del elemento óptico. Por eso es necesario que las ranuras 7 entre las superficies 4 de salida de luz se rellenen o cubran, tal como se conoce por el documento WO-97/36131. El material para este relleno o cobertura, no obstante, no debe ser absorbente de la luz, con el fin de no reducir el grado de efectividad del elemento óptico o de la cubierta de lámpara. Por esta razón conviene usar un material reflectante que facilite, en lo posible, una reflexión total de la luz incidente sin absorción de luz. De este modo, la luz se refleja de nuevo en la dirección de la bombilla que, generalmente está equipada con reflectores dispuestos en la parte trasera, de forma que, sustancialmente, toda la luz emitida por la bombilla de la lámpara abandone el elemento óptico a través de las superficies 4, 3 de entrada y salida de luz y garantice un elevado grado de eficacia luminotécnica. Como material de cobertura para las ranuras 7 son especialmente adecuados, por tanto, los metales con un elevado poder reflector como, por ejemplo, plata, aluminio u oro, o similares.

La forma de realización según la invención del elemento 9 óptico se diferencia de la cubierta de lámpara conocida según la fig. 1 en que en el lado del núcleo 1 de elemento que presenta los microprismas 2 hay dispuesto un elemento 10 reflectante, tal como está representado de forma esquemática en las fig. 2 y 3 en sección transversal o vista en perspectiva. Para una mejor exposición de la estructura según la invención del elemento 9 óptico, aquéllos están representados en las fig. 2 y 3 por separado. En la realización práctica, estos componentes están naturalmente en contacto directo o unidos entre sí.

El núcleo 1 de elemento tiene, por ejemplo, la disposición representada en la fig. 1. Sin embargo, la invención no está limitada a esta disposición de los microprismas en filas y líneas (estructura en cruz) y a los microprismas con superficie de base cuadrada. Los microprismas 2 pueden presentar también una superficie de base extendida y estar dispuestos solamente en filas, unas al lado de las otras (estructura longitudinal). También es factible combinar dos núcleos 1 de elemento transparentes con estructura longitudinal y disponerlos uno encima de otro, estando girada una estructura longitudinal respecto a la otra estructura longitudinal en 90º en el plano de la superficie 3 de salida de luz, de modo que, en conjunto, se consigue un efecto similar al de la estructura en cruz. Además, en principio, también son posibles formas básicas discrecionales de los microprismas 2 que, no obstante, conviene que estén configurados en lo posible en forma de un polígono regular o de un círculo, para no complicar innecesariamente la forma de la capa 12 reflectante descrita más abajo.

El núcleo 1 de elemento del elemento 9 óptico según la invención se puede fabricar de distintas maneras a partir de un material transparente, preferentemente de un material de plástico transparente como plexiglás. Aquí se ha de nombrar en primer lugar la fabricación por medio del denominado procedimiento de estampado por inyección. Este procedimiento es similar a la inyección de plásticos generalmente conocida, pero se realiza con una presión de inyección relativamente baja. Después de la inyección del material transparente en el molde se ejerce una presión mecánica sobre el material aún líquido, de modo que éste pueda penetrar en las estructuras del molde. Asimismo, la fabricación del núcleo 1 de elemento también es posible mediante un procedimiento de estampado en caliente, en el que el material transparente en forma líquida se vierte en un molde apropiado y, a continuación, también se solicita con presión para conseguir el estampado.

Asimismo existe la posibilidad de proveer a un bloque de plástico transparente de las ranuras por medios mecánicos. Esto se puede realizar, por ejemplo, mediante arranque de viruta, por ejemplo con una fresa de diamante, o mediante un rayo láser.

Otra posibilidad para la fabricación del núcleo 1 transparente consiste en que se presione el material de plástico líquido con un cabezal de extrusión. Aquí, no obstante, sólo se pueden producir estructuras lineales de microprismas 2.

Sobre el lado del núcleo 1 de elemento orientado hacia la bombilla de la lámpara, es decir, en el plano de las superficies 4 de recubrimiento de microprismas que forman la superficie de entrada de luz hay colocado un elemento 10 reflectante. El elemento 10 reflectante se compone sustancialmente de una lámina o placa 11 delgada de un material transparente y una capa 12 de un material reflectante. Para la lámina 11 se usa preferentemente el mismo material que para el núcleo 1 de elemento. Como elemento 11 transparente se puede usar tanto una placa, como se muestra en la fig. 2, como también una lámina, como representada en la fig. 3. Para la capa 12 reflectante se considerarán en particular los metales con propiedades reflectantes citados anteriormente o materiales con un elevado poder de reflexión similar.

Según un primer ejemplo de realización de la presente invención, la lámina 11 transparente y la capa 12 reflectante son dos componentes separados que, antes de ser unidos al núcleo 1 de elemento, son unidos firmemente entre sí. La capa 12 metálica con estructura de rejilla o línea se fabrica aquí, por ejemplo, por medios galvánicos o se troquela a partir de láminas metálicas. La unión de la capa 12 con la lámina 11 se realiza preferentemente mediante encolado o soldadura. Actualmente se prefiere la soldadura de ambos componentes entre sí, ya que en este caso el elemento 10 reflectante no contiene ningún otro material en forma de adhesivo transparente, cuyo índice de refracción deba tenerse en cuenta en las propiedades ópticas del elemento 9 óptico.

Para encolar ambos componentes 11, 12 se usa un adhesivo transparente como, por ejemplo, un adhesivo, una lámina adhesiva o un adhesivo termoplástico. Para soldar la capa 12 reflectante con la lámina 11, la capa 12 ventajosamente se calienta y, a continuación, la unión se solicita con presión. El calentamiento de la capa 12 reflectante se realiza aquí, por ejemplo, mediante la aplicación de un campo magnético alterno a la rejilla 12 metálica. Por medio del campo magnético alterno se inducen en la rejilla 12 metálica unas corrientes parásitas que calientan el metal. De forma alternativa, la capa 12 también se puede soldar con la lámina 11 transparente por medio de soldadura láser. Aquí, la soldadura se realiza preferentemente de forma localizada en los cantos de la rejilla 12
metálica.

Según un segundo ejemplo de realización del elemento 10 reflectante, la lámina 11 y la capa 12 se fabrican como una unidad. Para ello, en primer lugar, sobre la lámina 11 transparente se aplica una capa metálica reflectante, preferentemente por medio de vaporización al vacío. A continuación se trabaja en esta capa 12 metálica la estructura de rejilla o línea deseada. Ésta se realiza preferentemente mediante corte libre con un rayo láser o mediante corte libre mecánico. No obstante, la estructura deseada también se puede trabajar en la capa 12 metálica por medio de un procedimiento de grabado al ácido.

El elemento 10 reflectante es, en comparación con una rejilla 12 individual o una lámina de rejilla individual, sustancialmente más resistente y, por tanto, se puede manejar con mayor facilidad. Esto también facilita la posterior fabricación del elemento 9 óptico. Además, la resistencia del elemento 10 reflectante también eleva la resistencia del elemento 9 óptico en su conjunto. El elemento 10 según la invención garantiza además una colocación precisa de la capa 12 reflectante sobre el núcleo 1 de elemento o las ranuras 7 y, gracias al apoyo de la lámina 11 o placa, una alineación uniforme del elemento 10 respecto a los microprismas 2 y sus ranuras 7.

La unión del elemento 10 reflectante o de la capa 12 reflectante con el núcleo 1 transparente se realiza preferentemente también por medio de encolado o soldadura. Aquí en principio son posibles a su vez los procedimientos ya citados anteriormente en la unión del elemento 10 reflectante.

En el caso del elemento 10 reflectante de dos piezas también es posible, en lugar de la prefabricación del elemento 10, disponer los tres componentes individuales núcleo 1 de elemento, rejilla 12 metálica y lámina 11 transparente uno sobre otro y alinearlos entre sí con precisión y, a continuación, unirlos en una sola etapa de procedimiento común. Para unirlos son adecuados los mismos procedimientos que ya se han citado anteriormente en las etapas de unión separadas de rejilla metálica con lámina y del núcleo de elemento con elemento reflectante, es decir, en particular, la soldadura y el encolado.

Claims (28)

1. Elemento (9) óptico para la desviación de rayos de luz que penetran en éste y vuelven a salir, de tal manera que su ángulo de salida está limitado, con un núcleo (1) en forma de placa de material transparente, que en un lado posee microprismas (2) que se afilan, partiendo de su raíz (5), formando ranuras (7), estando las ranuras (7) recubiertas con una capa (12) reflectante en al menos un lado, caracterizado porque la capa (12) reflectante está dispuesta sobre la superficie de una lámina (11) de material transparente orientada hacia el núcleo (1) y firmemente unida a ésta.

2. Elemento óptico según la reivindicación 1, caracterizado porque la capa (12) reflectante presenta una estructura de rejilla continua.

3. Elemento óptico según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la capa (12) reflectante se compone sustancialmente de metal.

4. Elemento óptico según la reivindicación 1, caracterizado porque la capa (12) reflectante está encolada o soldada con la lámina (11) transparente.

5. Elemento óptico según la reivindicación 1, caracterizado porque la capa (12) reflectante está vaporizada al vacío sobre la lámina (11) transparente.

6. Elemento óptico según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la capa (12) reflectante está firmemente unida con el núcleo (1).

7. Elemento óptico según la reivindicación 6, caracterizado porque la capa (12) reflectante está encolada o soldada con el núcleo (1).

8. Elemento óptico según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el núcleo (1) de elemento transparente y la lámina (11) transparente están fabricados con el mismo material.

9. Elemento (10) reflectante para un elemento (9) óptico según una de las reivindicaciones precedentes, con una capa (12) reflectante al menos en un lado, que está dimensionada de manera que cubre las ranuras (7) del núcleo (1) y deja al descubierto las superficies (4) de recubrimiento de microprismas, caracterizado porque la capa (12) reflectante está dispuesta sobre la superficie de una lámina (11) de material transparente orientada hacia el núcleo (1) y está firmemente unida a ésta.

10. Elemento reflectante según la reivindicación 9, caracterizado porque la capa (12) reflectante está encolada o soldada con la lámina (11) transparente.

11. Elemento reflectante según la reivindicación 9, caracterizado porque la capa (12) reflectante está vaporizada al vacío sobre la lámina (11) transparente.

12. Elemento reflectante según una de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque la capa (12) reflectante se compone sustancialmente de metal.

13. Procedimiento para la fabricación de un elemento (9) óptico según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque, en una primera etapa, la capa (12) reflectante se une firmemente con la lámina transparente y, a continuación, la capa (12) reflectante se une firmemente con el núcleo (1) de elemento.

14. Procedimiento para la fabricación de un elemento (9) óptico según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la capa (12) reflectante se une firmemente en una etapa común con la lámina (11) transparente y el núcleo (1) de elemento.

15. Procedimiento según la reivindicación 13 ó 14, caracterizado porque la capa (12) reflectante se encola con la lámina (11) transparente y/o el núcleo (1) de elemento.

16. Procedimiento según la reivindicación 15, caracterizado porque el encolado se realiza mediante un adhesivo transparente.

17. Procedimiento según la reivindicación 13 ó 14, caracterizado porque la capa (12) reflectante se suelda con la lámina (11) transparente y/o el núcleo (1) de elemento.

18. Procedimiento según la reivindicación 17, caracterizado porque la soldadura se realiza mediante el calentamiento de la capa (12) reflectante.

19. Procedimiento según la reivindicación 18, caracterizado porque el calentamiento de la capa (12) reflectante se realiza mediante la aplicación de un campo magnético alterno para la generación de corrientes parásitas en la capa (12).

20. Procedimiento según la reivindicación 17, caracterizado porque la soldadura se realiza mediante soldadura láser.

21. Procedimiento para la fabricación de un elemento (10) reflectante según una de las reivindicaciones 9, 10 ó 12, caracterizado porque la capa (12) reflectante se encola o suelda con la lámina (11) transparente.

22. Procedimiento según la reivindicación 21, caracterizado porque el encolado se realiza mediante un adhesivo transparente.

23. Procedimiento según la reivindicación 21, caracterizado porque la soldadura se realiza calentando la capa (12) reflectante.

24. Procedimiento según la reivindicación 23, caracterizado porque el calentamiento de la capa (12) reflectante se realiza mediante la aplicación de un campo magnético alterno para la generación de corrientes parásitas en la capa (12).

25. Procedimiento según la reivindicación 21, caracterizado porque la soldadura se realiza mediante soldadura láser.

26. Procedimiento para la fabricación de un elemento (10) reflectante según una de las reivindicaciones 9, 11 ó 12, caracterizado porque la capa (12) reflectante se vaporiza al vacío sobre la lámina (11) transparente.

27. Procedimiento según la reivindicación 26, caracterizado porque la estructura de la capa (12) reflectante se realiza mediante un rayo láser o mediante corte libre mecánico.

28. Procedimiento según la reivindicación 26, caracterizado porque la estructura de la capa (12) reflectante se configura a partir de la capa vaporizada al vacío mediante un procedimiento de grabado
al ácido.