ES2730703T3 - Fibras con índice de nivel de emisión lateral, método de producción y empleo de las mismas - Google Patents

Abstract

Fibras con índice de nivel de emisión lateral, que contienen un núcleo un núcleo conductor de la luz (1) constituido por un vidrio con un índice de refracción n1 y una camisa (2) transparente y/o translúcida que rodea el núcleo a lo largo del eje de la fibra (A), constituida por un vidrio con un índice de refracción n2, considerándose n2 < n1, encontrándose entre núcleo y camisa al menos una zona de dispersión (3), presentando la zona de dispersión (3) una matriz constituida por un vidrio, que presenta esencialmente el índice de refracción n3, y centros de dispersión almacenados en la matriz, y estando fundida con el núcleo (1) y la camisa (2), caracterizadas por que la zona de dispersión (3) es una zona fundida de al menos una vara de inserción o un tubo de inserción, que comprende la matriz de vidrio con el índice de refracción n3 y centros de dispersión almacenados en el mismo, con una vara de núcleo, siendo los centros de dispersión partículas de dispersión o siendo los centros de dispersión zonas inhomogéneas del vidrio en el que están alojadas, presentándose las zonas inhomogéneas como zonas de fases separadas o zonas disgregadas con un índice de refracción n4 en el vidrio con el índice de refracción n3, considerándose (13) >= n1 para la relación entre el índice de refracción del vidrio de la matriz y el índice de refracción del núcleo.

Description

DESCRIPCIÓN

Fibras con índice de nivel de emisión lateral, método de producción y empleo de las mismas

La invención se refiere a fibras con índice de nivel de emisión lateral, a procedimientos para su producción, así como a sus aplicaciones.

Se entiende por fibras con índice de nivel fibras conductoras de la luz, efectuándose la conducción de luz en el núcleo de la fibra mediante reflexión total de la luz conducida al núcleo en la camisa que rodea el núcleo de la fibra a lo largo del eje de la fibra. La reflexión total se produce cuando la camisa presenta un índice de refracción menor que el núcleo de la fibra que conduce la luz. Sin embargo, la condición de reflexión total es posible solo hasta un ángulo límite de la luz que incide sobre la camisa, que es dependiente del índice de refracción de núcleo y camisa. El ángulo límite p^Min, es decir, el ángulo mínimo en el que se produce aún la reflexión total, se puede calcular mediante sin(p^Min) = n² / m, midiéndose p^Min de un plano perpendicular al eje de la fibra, representando n el índice de refracción del núcleo dela fibra, y n² el índice de refracción de la camisa.

En general se pretende una conducción de luz en la fibra lo mejor posible, es decir, en el acoplamiento en la fibra y en el transporte en la fibra se debe perder la menor cantidad posible de luz. Una fibra con índice de nivel de emisión lateral es una fibra con índice de nivel en la que se desacopla intencionadamente luz del núcleo de la fibra y de la fibra. En general es deseable un desacoplamiento uniforme, que permite que una fibra con índice de nivel de emisión lateral aparezca como una banda o línea uniformemente brillante en el caso ideal. Esto la hace interesante para diversas aplicaciones, en especial en la técnica de iluminación.

En el sentido de la invención, de emisión lateral significa que la fibra es apta para emitir luz lateralmente, independientemente de que esté en funcionamiento, es decir, de que esté conectada de hecho una fuente lumínica, y la luz esté encendida.

Como es sabido generalmente, las fibras se producen con ayuda de procesos de estirado de fibras, calentándose al menos la preforma del núcleo de la fibra hasta la temperatura de reblandedimiento del material de la preforma, o bien del núcleo de la fibra, o por encima de la misma, y estirándose una fibra. Los principios del proceso de estirado de fibras se describen detalladamente, a modo de ejemplo, en las patentes alemanas D^e 10344205 B4 y DE 103 44207 B3.

Por el estado de la técnica son conocidos diversos métodos para la generación del efecto de emisión lateral. Un método conocido es asegurar un desacoplamiento lumínico en el núcleo de la fibra.

La solicitud de patente japonesa sin examinar JP 9258028 A2 da a conocer fibras con índice de nivel de emisión lateral, en las que el desacoplamiento lumínico se debe generar mediante un núcleo no circular. El acoplamiento se efectúa cuando la luz incide sobre la interfase entre núcleo de fibra y camisa bajo ángulos que son menores que el ángulo límite de reflexión total p^Min. Mediante las geometrías de núcleo no circulares descritas, a modo de ejemplo formas cuadradas, triangulares o de estrella, en el núcleo se general zonas geométricas en las que, por lo demás, se puede desacoplar luz conducida mediante reflexión total. Sin embargo, la generación de fibras de emisión lateral mediante tales geometrías de núcleo adolece del problema de que el acoplamiento de la luz es muy ineficiente en este caso la luz se conduce en la fibra esencialmente bajo ángulos de incidencia muy planos respecto a la camisa, y las geometrías de núcleo descritas se extienden a lo largo del eje de la fibra. Por consiguiente, apenas existen superficies en las que no se alcance p^Min. Además es muy costoso emplear las geométrías de núcleo para fibras de vidrio dadas a conocer en el documento JP 9258028 A2, ya que es muy complicado producir performas correspondientes, como se requieren para el estirado de fibras. Además, precisamente en el caso de fibras de vidrio, la resistencia a la rotura de tales fibras con diámetros de núcleo de fibra no circulares se reduce en gran medida. Probablemente, este documento también da a conocer solo fibras de polímeros por este motivo.

Otro método para desacoplar la luz del núcleo de la fibra se describe en el documento US 4,466,697. Por consiguiente, en el núcleo de la fibras se mezclan partículas que reflejan y/o dispersan luz. En este caso resulta complicado producir fibras más largas con propiedades de emisión lateral uniformes, ya que la conducción lumínica en el núcleo se debilita mediante las partículas introducidas en el núcleo a través de absorción, puesto que no hay ninguna partícula completamente dispersora, sino solo aquellas que que dispersan solo prácticamente la luz incidente en total. Ya que la probabilidad de que la luz conducida al núcleo incida sobre tales partículas es muy elevada en el caso de partículas distribuidas en el núcleo muy uniformemente, también es muy elevada la probabilidad de absorción, incluso si el número total de partículas es reducido. De este modo, el efecto de desacoplamiento se puede escalar solo muy dificilmente, lo que complica extremadamente o casi imposibilita resultados reproducibles en el estirado de fibras, al menos para fibras por encima de 3 m de longitud, al menos si se deben producir fibras de vidrio.

En el sentido de la presente invención, se entiende por escalabilidad la posibilidad de ajuste selectivo del efecto de emisión lateral en la longitud de la fibra. Esto es necesaro, ya que las longitudes de fibra pueden variar en gran medida para diversas aplicaciones, pero se debe obtener una intensidad lo más uniforme posible de iluminación en la longitud de la fibra total.

Alternativamente al desacoplamiento de la luz directamente a partir del núcleo de la fibra, también se pueden provocar propiedades de emisión laterales en fibras a través de efectos en la interfase entre núcleo de fibra y camisa, o en la propia camisa. De este modo, por el estado de la técnica es sabido que las reacciones de cristalización entre fibras de núcleo y camisa son indeseables, ya que las cristalitas en la interfase entre núcleo y camisa pueden actuar como centros de dispersión, de modo que la luz se desacopla de la fibra y, por consiguiente, reduce su conductividad lumínica. Este efecto es generalmente indeseable en fibras conductoras de la luz, y las fibras de vidrio se desarrollan como se describe en la patente alemana DE 10245987 B3, habitualmente de manera selectiva para que no tenga lugar una cristalización entre núcleo y camisa. Sin embargo sería concebible que la cristalización entre núcleo y camisa se emplee selectivamente para generar propiedades de emisión lateral. La cristalización se produce durante el estirado de la fibra si núcleo y camisa se funden conjuntamente, y la fibra se enfría de nuevo. Sin embargo, en ensayos se ha demostrado que el proceso de cristalización durante el estirado de la fibra se puede ajustar y dominar solo con dificultad, de modo que hasta el momento no se ha conseguido aún de manera rentable una producción reproducible y escalable de fibras de vidrio de emisión lateral, cuyas propiedades de emisión lateral se basan en la presencia de cristalitas en la interfase entre núcleo y camisa.

Para la generación de propiedades de emisión lateral por medio de centros de dispersión en la interfase entre núcleo y camisa, según la solicitud de patente LV 11644 B, para fibras de vidrio de cuarzo se propone aplicar un revestimiento sobre la fibra de vidrio de cuarzo estirada, que contiene partículas dispersantes. A continuación se pueden aplicar la camisa protectora externa y la fibra de vidrio de cuarzo. Como es habitual en fibras de vidrio de cuarzo, los revestimientos, tanto de luz dispersada como también de la camisa externa, están constituidos por materiales sintéticos. Esto tiene el inconveniente de que el núcleo de la fibra estirado se debe someter a otros pasos de revestimiento y entretanto está desprotegido. Las partículas de suciedad que están entre núcleo y revestimiento conducen a posibles roturas y/o puntos con fuerte desacoplamiento de luz. Debido al material, las fibras de cuarzo en sí son ya extremadamente costosas de todos modos, pero el complejo procedimiento de fabricación necesario encarece éstas aún más.

El documento US 2005/0074216 A1 da a conocer una fibra de emisión lateral con un núcleo transparente de material sintético, que posee primeramente una primera camisa transparente, y después una segunda camisa, ambas igualmente de material sintético. En la segunda camisa, que es la camisa externa, están almacenadas partículas dispersantes. Este método es posible solo en el caso de fibras con diámetros de núcleo muy grandes de 4 mm o más, ya que la luz conducida al núcleo de la fibra se debe desacoplar mediante las inhomogeneidades presentes obligatoriamente en la interfase entre núcleo y primera camisa, muy grande. La segunda camisa con las partículas dispersantes almacenadas sirve en este caso para la homogeneización de la luz desacoplada en todos los ángulos espaciales. Sin embargo, fibras con diámetros de núcleo tan grandes son poco flexibles y, por lo tanto, se pueden colocar solo con dificultad. Tales formas de realización a partir de vidrio son producibles solo como varas conductoras de la luz rígidas, y completamente inflexibles.

El documento JP2007272070 A2 da a conocer la puesta a disposición de una fibra óptica emisora de luz, que comprende un núcleo, una camisa que rodea el núcleo, con un índice de refracción que es menor que el del núcleo, así como secciones de desacoplamiento lumínico, cuyo índice de refracción es mayor que el de la camisa y menor que el del núcleo. Las secciones de desacoplamiento lumínico se forman mediante impurezas en el lado interno de la camisa. Desde el punto de vista técnico, la selección de índice de refracción es desfavorable para una fibra con índice de nivel de emisión lateral en este caso. Por lo tanto, en las correspondientes interfases, o bien transiciones entre núcleo, secciones de desacoplamiento lumínico y camisa, en el interior de la fibra se produce reflexión total de manera acrecentada. De este modo, el desacoplamiento lateral de luz es menos eficaz.

En el documento JP63199303 A2 se describe una fibra óptica de emisión lateral y un procedimiento de producción. La emisión lateral de la fibra óptica se consigue formándose una capa con una concentración de dopaje de flúor fluctuante en la proximidad del núcleo/límite de camisa. En este caso, el índice de refracción del núcleo n1 puede ser mayor que el de la camisa n2, y el de la capa fluctuante puede ser menor que el de n1. La relación de n2 y n3 no es clara, y con ello tampoco tampoco la relación total del índice de refracción, y de este modo la eficiencia de desacoplamiento de luz lateral.

Un inconveniente grave en todas las soluciones descritas que contienen material sintético es además que las camisas de material sintético descritas son combustibles en su totalidad. Por lo tanto, tales fibras pueden ser indeseables generalmente. Aparte de ello, éstas pueden no ser permitidas al menos en zonas con reglamentaciones contra incendios elevadas, a modo de ejemplo dentro de cabinas de aviones.

Las fibras de vidrio como tales no son combustibles. Sin embargo, las fibras de vidrio de emisión lateral son ya conocidas del mismo modo. El método establecido para la producción de fibras de vidrio con propiedades de emisión lateral prevé asperizar la preforma del núcleo de la fibra mediante pulido o chorreo de arena. Mediante estos procesos de elaboración, en la superficie periférica del núcleo de la fibra se crean estructuras que penetran en el núcleo de la fibra, que deben desacoplar la luz conducida. También en este caso se ha mostrado que el proceso para la generación de emisión lateral es ineficaz, y también es escalable solo con dificultad. Además, la elaboración de preformas, en especial si éstas están constituidas por vidrio, es frecuentemente cara y compleja. Las estructuras que penetran en el núcleo de la fibra representan además lesiones del núcleo de la fibra, de las que pueden partir puntas de carga, y de este modo contornos, en el caso de cargas de flexión, con lo cual tales fibras sufren de una resistencia a la rotura reducida. También por este motivo, esta técnica parece mejorable.

Ante estos antecedentes, es tarea de la invención poner a disposición una fibra con índice de nivel de emisión lateral, que se pueda producir de manera rentable, que desacople la luz lateralmente de manera eficaz, debiendo ser el efecto fácilmente escalable, y que además no sea combustible. Otra tarea de la invención es poner a disposición un procedimiento para la producción de tales fibras de emisión lateral, así como haces de fibras que contienen tales fibras de emisión lateral y sus aplicaciones.

La tarea y/o las tareas parciales se solucionan mediante las reivindicaciones independientes. De las reivindicaciones subordinadas resultan formas de realización ventajosas. En la presente descripción se citan asimismo formas de realización alternativas.

Una fibra con índice de nivel de emisión lateral según la invención comprende un núcleo conductor de la luz constituido por un vidrio con un índice de refracción n¹ y una camisa transparente y/o translúcida que rodea el núcleo a lo largo del eje de la fibra, constituida por un vidrio con un índice de refracción n² , considerándose n2 < n1. En este caso, entre núcleo y camisa se encuentra al menos una zona de dispersión que presenta una matriz constituida por un vidrio, que presenta esencialmente un índice de refracción n³ , y centros de dispersión almacenados en la matriz. El índice de refracción n3 de este vidrio se diferencia esencialmente del índice de refracción n2 del vidrio de la camisa, considerándose n3>n1>n2. En este caso, la zona de dispersión (3) es una zona fundida de al menos una vara de inserción o un tubo de inserción, que comprende vidrio con el índice de refracción n3 y centros de dispersión almacenados en el mismo, con una vara de núcleo. Los centros de dispersión son partículas de dispersión o zonas inhomogéneas del vidrio en el que están alojadas, presentándose las zonas inhomogéneas como zonas de fases separadas o zonas disgregadas con un índice de refracción n4 en el vidrio con el índice de refracción n3.

Una fibra con índice de nivel de emisión lateral según la invención puede ser flexible, o también rígida.

Como es habitual en el caso de fibras, la camisa rodea tanto el núcleo como también la zona o las zonas de dispersión a lo largo del eje de la fibra. Por consiguiente, la zona o las zonas de dispersión se sitúan en la superficie del núcleo de la fibra, protegidas por la camisa.

En la presente invención, el efecto de emisión lateral se genera mediante dispersión de la luz conducida al núcleo en una zona entre núcleo y casmisa delgada en proporción con el diámetro del núcleo. A tal efecto, entre núcleo y camisa, en contacto directo con ambas se encuentra una zona de dispersión, en la que tiene lugar la dispersión. Los centros de dispersión que están almacenados en la zona de dispersión son responsables de la dispersión. En el sentido de la invención, son centros de dispersión todas las partículas y/o aglomeraciones de material y/o zonas inhomogéneas de cualquier forma, material y/o tamaño, que pueden dispersar la luz conducida. Los centros de dispersión pueden desarrollar su acción dispersante mediante dispersión clásica, en especial dispersión de Rayleigh y/o de Mie, así como mediante difracción y/o reflexión, así como procesos múltiples de estos mecanismos entre sí. Su función se puede desviar únicamente de la luz incidente de manera individual o en su suma.

Mediante la selección apropiada de los valores de índice de refracción n¹ , n² y n³ , el comportamiento de desacoplamiento de la fibra con índice de nivel de emisión lateral se puede adaptar a los respectivos requisitos. Por lo tanto, en el sentido de la invención, el almacenamiento de centros de dispersión en una matriz de vidrio es necesario también para poderse aplicar por primera vez sobre el núcleo de manera rentable. El vidrio de la camisa con el índice de refracción n² se diferencia del del vidrio, en el que están almacenados los centros de dispersión. Por lo tanto, el índice de refracción n³ se diferencia esencialmente de n².

Se puede obtener el mayor efecto de emisión lateral si entre núcleo y camisa se encuentra al menos una zona de dispersión, que rodea completamente el núcleo a lo largo del eje de la fibra. Esto significa que la zona de dispersión se extiende en la superficie periférica total del núcleo de la fibra. En este caso, la camisa por su parte rodea a su vez preferentemente la estructura total constituida por núcleo y zona de dispersión. En esta forma de realización, los centros de dispersión están distribuidos en la zona de dispersión de manera homogénea. En el sentido de la invención, en el caso de estirado de fibras, tal zona de dispersión se genera mediante la fusión de varias varas de inserción, que están constituidas por un material de vidrio en el que están almacenados centros de dispersión. El procedimiento de estiramiento y las varas de inserción se explican más detalladamente en relación con la descripción de la preforma y del procedimiento de producción según la invención. Mediante el empleo de las varas de inserción y la formación resultante de una zona de dispersión cerrada alrededor del núcleo mediante fusión de varas de inserción, se puede prescindir del empleo de un tubo para la producción de la preforma empleada para el estirado de fibras para la zona de dispersión. Esto es ventajoso, ya que, de este modo, esta preforma no se debe producir mediante una embutición tubular de un vidrio, en el que están almacenados centros de dispersión. Sin embargo, el empleo de un tubo de vidrio con centros de dispersión almacenados es posible de manera alternativa, y está incluido en la invención, pero puede ser más caro que la variante de producción a través de varas de inserción, ya que una instalación de embutición tubular se requería exclusivamente para la producción de estas performas provistas de partículas de dispersión, puesto que en instalaciones de embutición tubular empleadas también para tubos de vidrio habituales habitualmente serían indeseables centros de dispersión, y en el ejemplo de partículas de dispersión como centros de dispersión, su adición contaminaría la instalación total. Mediante la supresión de tal preforma tubular, la fibra de emisión lateral según la invención se puede producir de manera especialmente rentable.

Otra forma de realización prevé que entre núcleo y camisa se encuentre al menos una zona de dispersión, que rodea completamente el núcleo en una zona parcial a lo largo del eje de la fibra.

En otras palabras, esto significa que los centros de dispersión están acumulados solo en partes del vidrio de matriz, rodeando estas partes el núcleo en forma de anillo. Si la distancia entre zonas en las que se presentan centros de dispersión y aquellas que no presentan centros de dispersión es suficientemente grande, se puede producir selectivamente una fibra de emisión lateral que muestra el efecto de emisión en algunas zonas y no en otras zonas. Tal fibra puede ser ventajosa para obtener un efecto de diseño correspondiente, o bien para conducir la luz, primeramente con la menor pérdida posible a través de la zona sin el efecto de emisión lateral, al lugar en el que debe tener lugar la emisión lateral. Esto posibilita la separación de fuente lumínica, que se debe acoplar en la fibra, y el lugar de iluminación. Se pueden producir fibras de este tipo si se emplean varas de inserción o tubos de vidrio en los que los centros de dispersión están almacenados solo en zonas parciales a lo largo de su eje. Sin embargo, en el caso de estirado de fibras, también la zona de las varas de inserción y/o los tubos de vidrio no dopada con centros de dispersión se funde con el núcleo de la fibra, de modo que la magnitud de la suma de diámetro de núcleo y grosor de la zona de dispersión sin centros de dispersión almacenados y con partículas de dispersión almacenadas permanece esencialmente invariable en la longitud de fibra total.

En una forma de realización especialmente preferente, la fibra con índice de nivel de emisión lateral presenta una zona de dispersión discreta entre núcleo y camisa, que se extiende a lo largo del eje de la fibra en una zona parcial del volumen de la fibra. Esto significa que, en este caso, se extiende al menos una zona de dispersión a lo largo del eje de la fibra, o zonas parciales a lo largo de los ejes de fibra, pero ésta no rodea completamente las fibras. Tales zonas de dispersión se pueden generar si las varas de inserción no se funden entre sí, o no lo hacen completamente en el estirado de la fibra. La generación de tales zonas de dispersión discretas se puede ajustar mediante el número y/o el diámetro y, por consiguiente, el volumen de varas de inserción empleadas. Por consiguiente, en esta forma de realización existe al menos una zona que se extiende a lo largo del eje de la fibra en la superficie periférica del núcleo, que tampoco está cubierta con el material, en la que, por lo demás, están almacenados los centros de dispersión. No obstante, obviamente también es posible que la zona o las zonas de dispersión discretas que se extienden a lo largo del eje de la fibra, como se describe respecto a la forma de realización precedente, presentan zonas a lo largo del eje de la fibra en las que no están almacenados centros de dispersión, de modo que la fibra según la invención no presenta en este caso efecto de emisión lateral en su longitud total, de manera que, por ejemplo, zonas alternantes con emisión lateral siguen a zonas sin emisión lateral.

El desacoplamiento lumínico de la fibra con índice de nivel de emisión lateral se puede escalar preferetemente mediante el número de zonas de dispersión discretas que se extienden esencialmente a lo largo del eje de la fibra. Ya que generalmente se desea un desacoplamiento lateral eficaz a partir de la fibra, una fibra con índice de nivel de emisión lateral especialmente preferente según la invención presentan entre núcleo y camisa varias zonas de dispersión discretas, que se extienden a lo largo del eje de la fibra respectivamente en una zona parcial del volumen del núcleo. El número de zonas de dispersión discretas asciende preferentemente a 1 hasta 50, preferentemente a 1 hasta 10.

Como centros de dispersión se pueden almacenar partículas de dispersión en el vidrio, o bien los centros de dispersión se forman mediante zonas de vidrio inhomogéneas, en las que están almacenados los mismos.

En el caso de empleo de partículas de dispersión como centros de dispersión se emplean preferentemente partículas de dispersión cuya temperatura de fusión es mayor que la temperatura de fusión del vidrio en el que están insertadas las mismas. Ya que en este caso las partículas de dispersión no modifican al menos sus propiedades dispersantes en el proceso de producción, se facilita su selección, y éstas se pueden adquirir correspondientemente como materia prima.

Las partículas de dispersión presentan preferentemente un diámetro entre 10 nm y 5000 nm, de modo especialmente preferente entre 100 nm y 1200 nm. En el sentido de la invención, para partículas de dispersión no circulares se entiende por diámetro su extensión máxima.

Las partículas de dispersión se pueden seleccionar a partir de una variedad de materiales. Éstas están constituidas esencialmente por SiO² y/o BaO y/o MgO y/o BN y/o A ⁱN y/o SN y/o ZrO² y/o Y²O³ y/o A^O³ y/o TiO² y/o Ru y/u Os y/o Rh y/o Ir y/o Ag y/o Au y/o Pd y/o Pt y/o carbono tipo diamante y/o partículas vitrocerámicas. Son igualmente concebibles y están incluidas en la invención mezclas de partículas de dispersión constituidas por diversos materiales, compuestos y/o conglomerados de éstos, o también partículas de dispersión fundidas y/o sinterizadas entre sí, así como los componentes metálicos de los óxidos y nitrilos citados anteriormente por separado.

Si se emplean partículas de dispersión como centros de dispersión, n³ presenta aproximadamente el mismo valor que n¹ del núcleo de vidrio. Un índice de refracción n³ del material de la matriz, en el que están alojadas las partículas de dispersión, esencialmente diferente a n conduciría a que el propio material de la matriz provoque efectos que influyen sobre la conducción lumínica en el núcleo. A modo de ejemplo, si n³ fuera esencialmente menor que n¹, la luz conducida al núcleo se reflejaría más por el material de la matriz que por los centros de dispersión, de modo que se podría efectuar una dispersión apenas reducida a nula en los centros de dispersión. Tal fibra apenas desacoplaría luz lateralmente. Por el contrario, si el índice de refracción n³ del material de la matriz fuera sensiblemente mayor que n¹, la luz conducida al núcleo saldría muy rápidamente del mismo, y la fibra perdería su intensidad lumínica total en una longitud muy corta, de modo que solo serían posibles longitudes de fibra muy cortas. Por el contrario, si en este caso el índice de refracción n³ del material de la matriz de las zonas de dispersión es esencialmente igual que el índice de refracción n del núcleo, la luz conducida al núcleo se altera a lo sumo de manera insignificante por el material de la matriz, de modo que la luz la luz conducida al núcleo puede incidir sobre las partículas de dispersión sin obstáculo del material de la matriz. Por consiguiente, a través de la selección de la concentración de partículas de dispersión en la zona de dispersión es posible un escalado eficaz de la emisión lateral.

La eficacia del desacoplamiento de la zona de dispersión, y con ello de la fibra, es dependiente también de la concentración de las partículas de dispersión en la propia zona de dispersión, además de la propiedad dispersante de las partículas de dispersión como parámetro intrínseco.

Una forma de realización de la invención prevé que los centros de dispersión se formen por partículas de dispersión, ascendiendo las concentraciones de partículas de dispersión en la zona de dispersión a 10 ppm hasta 1000 ppm, y preferentemente a 20 ppm hasta 100 ppm.

El dato de concentración en ppm se refiere en este caso a la proporción de partículas de dispersión en relación con las proporciones másicas de los componentes del vidrio en el que están almacenadas las partículas de dispersión. Si las zonas inhomogéneas del vidrio de matriz de las zonas de dispersión sirven como centros de dispersión se produce una forma alternativa de realización de la invención, en la que las zonas inhomogéneas se forman mediante separación de fases y/o disgregación de los componentes del vidrio en el que están almacenadas las mismas. Los centros de dispersión formados mediante zonas inhomogéneas presentan preferentemente un diámetro de 10 nm a 1000 nm, de modo especialmente preferente de 100 nm a 800 nm.

De modo especialmente preferente, estos centros de dispersión son esféricos. Para centros de dispersión no esféricos, en el sentido de la invención se entiende por diámetro su extensión máxima.

El vidrio en el que están almacenadas zonas inhomogéneas como centros de dispersión puede estar constituido preferentemente por un vidrio de silicato que contiene As y Pb. En este caso, los centros de dispersión presentan preferentemente un contenido en Pb y/o As elevado frente a la matriz de vidrio circundante.

Alternativamente, el vidrio en el que están almacenados zonas inhomogéneas como centros de dispersión puede estar constituido por un vidrio de silicato de Ca-Zn que contiene flúor. Los centros de dispersión presentan entonces un contenido en flúor elevado frente a la matriz de vidrio circundante.

El índice de refracción n³ del vidrio en el que están almacenados los centros de dispersión es mayor que el índice de refracción n² del vidrio de la camisa, es decir, se cumple la condición n³ > n².

En este caso, el índice de refracción n³ del vidrio en el que están almacenados los centros de dispersión es además al menos igual o mayor que el índice de refracción n del núcleo de vidrio, es decir, también se cumple la condición Como en el caso de partículas de dispersión, la eficiencia del desacoplamiento de luz de la fibra, también en el caso de zonas inhomogéneas como centros de dispersión, además de la propiedad dispersante de zonas inhomogéneas incluso como parámetro intrínseco, es también dependiente de la concentración de las zonas inhomogéneas en el vidio que las rodea. Se determinó que concentraciones de zonas inhomogéneas en el intervalo de dispersión entre 1 % y 80 % posibilitan un desacoplamiento eficiente, situándose el intervalo preferente entre 10 % y 50 %. En este caso, el dato de concentración en % se refiere a la proporción de zonas inhomogéneas en proporción con las proporciones másicas de componentes del vidrio en el que están almacenadas zonas inhomogéneas.

En general, los parámetros con los que se puede ajustar y, por lo tanto, escalar el efecto de emisión lateral, son el número de zonas de dispersión discretas a lo largo del eje de la fibra, las propiedades de dispersión o centros de dispersión empleados y su concentración, así como la selección del índice de refracción n1, n2 y n3. Mediante la combinación apropiada de estos parámetros se posibilita producir fibras de emisión lateral de las más diversas longitudes de apariencia sensiblemente homogénea para el ojo humano, de modo que se posibilitan verdaderamente por primera vez una variedad de aplicaciones.

No obstante, además de la eficacia y homogeneidad de la emisión lateral, las fibras con índice de nivel de emisión lateral según la invención deben resistir también cargas mecánicas de la mejor manera. Si las fibras son sensibles mecánicamente, se producen roturas de fibra que hacen inservible la fibra. En especial, las fibras según la invención se deben doblar reiteradamente sin que se rompan. Un criterio para valorar la resistencia a la rotura de fibras es el denominado test de bucle. En este caso, a partir de una fibra se forma un bucle, que se estira. Cuanto menor es el diámetro del bucle en el que se rompe la fibra, tanto más resistente a la rotura es ésta.

Se pueden generar resistencias a la rotura adecuadas mediante fibras pretensadas. Para las fibras según la invención, ésto significa que el coeficiente de expansión térmica del vidrio del núcleo es preferentemente mayor que el coeficiente de dilatación térmico del vidrio de la camisa. Al contrario, esto significa que el vidrio de la camisa presenta preferentemente un coeficiente de expansión térmica menor y una temperatura de transición vítrea Tg más elevada que el vidrio del núcleo. Mediante la temperatura de transición vítrea del vidrio de la camisa, más elevada respecto al vidrio del núcleo, el vidrio de la camisa se enfría en el estirado más rápidamente que el vidrio del núcleo, y genera de este modo una tensión en la fibra de vidrio, que estabiliza mecánicamente la fibra de vidrio. Por regla general, tales fibras de vidrio pretensadas son considerablemente más resistentes a la rotura que fibras no pretensadas. Además de la tensión térmica inicial descrita, naturalmente también son posibles otros métodos de generación de tensión. A modo de ejemplo, la fibra se puede pretensar también químicamente durante el proceso de producción o después. En este caso se introducirían en la camisa preferentemente iones, que serían responsables de la creación de tensión, mediante procesos de pretensado químico conocidos.

En una fibra con índice de nivel de emisión lateral preferente según la invención, el diámetro del núcleo asciende a 10 pm hasta 300 pm , la zona de dispersión, al menos una, presenta un grosor de 100 nm a 3 pm, y la camisa presenta un grosor entre 500 nm y 15 pm. Esto se considera independientemente del hecho de emplear partículas de dispersión o inhomogeneidades como centros de dispersión.

Si la fibra con índice de nivel de emisión lateral se estira de modo que su diámetro ascienda aproximadamente a más de 0,5 mm, ésta no es flexible, sino rígida. Ésta representa entonces una vara conductora de la luz, también llamada vara de único núcleo.

Naturalmente, las fibras con índice de nivel de emisón lateral según la invención no se emplean como fibras individuales en la mayor parte de los casos, sino junto con otras fibras con índice de nivel de emisión lateral, o junto con otras fibras conductoras de la luz que no presentan efecto de emisión lateral, en haces de fibras que así están igualmente incluidos en la invención.

Tal haz de fibras por su parte está envuelto preferentemente por una camisa protectora externa, que está constituida por material sintético en la mayor parte de los casos. Éste se puede extrusionar alrededor del haz de fibras mediante procedimientos conocidos. Es igualmente posible entubar haces de fibras o fibras individuales en una camisa de material sintético. Tales fibras también se pueden introducir por separado, como haz y/o dotar de una camisa protectora como haz, a modo de un canal de cable, que se puede producir, a modo de ejemplo, a partir de piezas moldeadas por inyección, y puede estar constituido por un perfil rectangular, sobre el que se fija una tapa. El material sintético es preferentemente transparente y/o translúcido al menos en zonas parciales.

Frente a una fibra individual con el mismo diámetro, los haces de fibras tienen la ventaja de ser más flexibles y poderse colocar en radios de curvatura menores. Están igualmente incluidos en la invención haces de fibras que contienen la fibra con índice de nivel de emisión lateral descrita anteriormente.

Tampoco el haz de fibras tiene que ser obligatoriamente flexible en el sentido de la invención, es igualmente posible que el haz de fibras se realice como vara de fibras rígida, que se lleva a su forma definitiva mediante transformación posterior, a modo de ejemplo plegado y/o prensado. Las fibras dentro de la vara de fibras presentan preferentemente un diámetro de 10 pm a 300 pm. A diferencia de la vara conductora de la luz descrita anteriormente, una vara de fibras contiene una mayoría de fibras individuales y, por lo tanto, se denomina también vara de núcleo múltiple. La propia vara de fibras puede estar rodeada además de un vidrio de camisa y/o una camisa de material sintético para proteger las fibras conductoras de la luz y/o las fibras con índice de nivel de emisión lateral según la invención y/o aumentar la calidad superficial de la vara de fibras. Para hacer visible el efecto de emisión lateral, el vidrio de la camisa y/o la camisa de material sintético alrededor de la vara de fibras es preferentemente transparente y/o translúcido al menos en zonas parciales.

Un haz de fibras flexible incluido igualmente en la invención contiene una variedad de fibras de vidrio y una camisa externa que rodea completamente esta variedad de fibras de vidrio a lo largo del eje del haz de fibras, conteniendo las fibras de vidrio una variedad de fibras con índice de nivel de emisión lateral descritas anteriormente según la invención, y siendo la camisa externa transparente y/o translúcida al menos en zonas parciales a lo largo del eje del haz de fibras. Por lo tanto, la transparencia y/o translucidez de la camisa externa es necesaria para que la luz emitida lateralmente por las fibras individuales pueda también abandonar el haz de fibras y, por consiguiente, hacerse visible para el observador. Si en lugar de una camisa transparente externa se emplea una camisa translúcida externa, es posible homogeneizar la luz de fibras aisladas de emisión lateral. Naturalmente, esto se considera también para la vara conductora de luz descrita.

El haz de fibras según la invención puede presentar típicamente 100 a 10000 fibras individuales, ajustándose el número al diámetro del haz de fibras y al diámetro de fibras individuales, considerándose típicamente un factor de carga de 0,8 a 0,9.

Para asegurar las más altas exigencias respecto a seguridad contra incendios del haz de fibras, la camisa externa del haz de fibras está constituida preferentemente por materiales sintéticos ignífugos y/o por un tejido de fibras de vidrio. No obstante, es igualmente posible que la camisa externa se produzca mediante el arrollado de la variedad de fibras de vidrio con una o una variedad de fibras de vidrio. También es posible hilar conjuntamente las fibras individuales del haz, de modo que se produce un tipo de cuerda y/o hilo que ya no requiere camisa separada.

Mediante la invención se posibilita poner a disposición fibras con índice de nivel de emisión lateral con una emisión lateral eficaz, en las que el efecto de emisión lateral es muy convenientemente escalable de modo correspondiente a los requisitos y, por lo tanto, la cantidad de luz desacoplada es convenientemente ajustable a través de la longitud de las fibras.

De este modo se posibilita unir las fibras con índice de nivel de emisión lateral según la invención también junto con otros conductores de la luz y/u otras fibras con índice de nivel de emisión lateral y/o fibras textiles para dar un tejido. Por consiguiente, una forma preferente de realización de la invención es un tejido que contiene una mayoría de fibras con índice de nivel de emisión lateral según la invención.

En el sentido de la invención, un tejido es un objeto que presenta una gran superficie en proporción con su grosor. De este modo, a base de las fibras con índice de nivel de emisión lateral según la invención se puede generar un producto plano luminoso en sí mismo, que puede emitir luz distribuida en la superficie de manera homogénea. Tal tejido está configurado preferentemente de modo que un observador lo perciba como superficie luminosa de manera homogénea si el tejido está en funcionamiento, es decir, si se acopla luz en las fibras con índice de nivel de emisión lateral del tejido.

En una forma de realización preferente, las fibras con índice de nivel de emisión lateral están dispuestas esencialmente en paralelo en tal tejido. No obstante, dentro del tejido también son naturalmente posibles fibras con índice de nivel de emisión lateral dispuestas de otro modo correspondientemente a la característica de irradiación. Es preferente un tejido en el que las fibras con índice de nivel de emisión lateral están fijadas sobre un elemento soporte, y de este modo se forma un elemento compuesto constituido por elemento soporte y fibras con índice de nivel de emisión lateral. Asimismo, el elemento soporte es preferentemente plano, pero puede presentar cualquier forma y curvatura. El elemento soporte puede contribuir a estabilizar el tejido.

Alternativamente, es preferente un tejido en el que las fibras con índice de nivel de emisión lateral están insertadas en el elemento soporte, y de este modo se forma un elemento compuesto constituido por elemento soporte y fibras con índice de nivel de emisión lateral.

La producción de este elemento compuesto se puede efectuar mediante un proceso de moldeo por inyección, en el que el material preferentemente transparente constituye un encapsulado de fibras conductoras de luz y/o fibras con índice de nivel de emisión lateral. A tal efecto se pueden emplear materiales sintéticos termoplásticos, por ejemplo policarbonato, PVC, elastómeros termopásticos o siliconas.

Sin embargo, las fibras con índice de nivel de emisión lateral se fijan preferentemente mediante costura y/o entretejido. También es igualmente posible coser las fibras con índice de nivel conjuntamente y/o con el elemento soporte. Como hilo de costura se pueden emplear tanto hilos textiles como también fibras de vidrio a su vez.

Preferentemente, el tejido se puede efectuar también mediante la unión de las fibras con índice de nivel de emisión lateral con un elemento soporte apropiado, a modo de ejemplo mediante adherencia, laminación, en caso dado junto con una lámina y/u otros procedimientos apropiados.

De modo especialmente preferente, el elemento soporte del tejido según la invención sobre el que y/o en el que están fijadas las fibras con índice de nivel de emisión lateral, es transparente y/o translúcido para que la luz emitible por las fibras con índice de nivel pueda atravesar el elemento soporte. Para la consecución de efectos de color, el elemento soporte puede estar teñido.

Para la estabilización adicional del tejido, en otra forma de realización preferente también está previsto que el elemento compuesto constituido por elemento soporte y fibras con índice de nivel de emisión lateral esté unido a un elemento de estabilización.

De modo especialmente preferente, el elemento de estabilización está dispuesto de modo que las fibras con índice de nivel de emisión lateral se encuentran entre una superficie del elemento soporte y una superficie del elemento de estabilización. Por lo tanto, el elemento de estabilización puede contribuir también a la protección de las fibras con índice de nivel. De modo preferente, éste se dispone posteriormente como capa cubriente en forma de una lámina o una placa rígida, siendo el elemento soporte preferentemente transparente y/o translúcido.

Para el aumento del rendimiento lumínico, el lado del elemento soporte y/o del elemento de estabilización orientado a las fibras con índice de nivel de emisión lateral está configurado preferentemente de modo que pueda reflejar la luz irradiada por las fibras con índice de nivel de emisión lateral. Esto significa que el lado del elemento soporte y/o del elemento de estabilización orientado a las fibras con índice de nivel puede estar teñido de blanco o presentar configuración reflectante. Esto se puede conseguir con especial facilidad, a modo de ejemplo, si se emplea una lámina de aluminio como elemento de estabilización. En este caso, el elemento soporte está constituido preferentemente por un material sintético transparente y/o translúcido, como por ejemplo plexiglás. Naturalmente, también es posible unir otros elementos de estabilización al elemento compuesto.

Para el acoplamiento lumínico, las fibras conductoras de luz pueden estar agrupadas por medio de un agrupamiento conductor de luz, agrupándose los conductores de luz por medio de empalmes y/o cintas adhesivas, por regla general pegándose, y estando las superficies finales lijadas y pulidas, de modo que se puede efectuar un acoplamiento lumínico óptimo. Para el aumento de la densidad lumínica de la superficie de irradiación, las fibras conductoras de luz pueden estar también agrupadas por ambos lados, de modo que se puede realizar un acoplamiento lumínico por ambos lados.

Para el desarrollo del tejido según la invención se puede acoplar luz en las fibras conductoras de luz y, de este modo, en las fibras con índice de nivel de emisión lateral. Como fuente lumínica se emplean preferentemente fuentes lumínicas en forma de puntos, que concentran la luz por medio de una óptica frontal para el rendimiento lumínico óptimo, de modo que la luz se irradia dentro del ángulo de aceptación específico para las fibras conductoras de luz. Debido a su construcción compacta y al rendimiento lumínico relativamente elevado se proponen en especial LEDs, de modo especialmente preferente LEDs de luz blanca o RGB-LEDs para el acoplamiento lumínico.

Para poder introducir luz en el tejido, un tejido descrito dispone preferentemente de medidas para la conexión de al menos una LED como fuente lumínica.

De modo especialmente preferente, un tejido descrito presenta medidas para la conexión de al menos una LED a bordes opuestos del tejido, de modo que la luz en las superficies frontales se puede acoplar en ambos lados de la fibras con índice de nivel.

Ya que la generación de la zona de dispersión en la fibra de emisión lateral según la invención constituye un problema grave, la preforma que se emplea en el procedimiento de producción es igualmente una parte esencial de la invención, y está incluida en ésta. El concepto “preforma“ es conocido por el especialista en el campo de estirado de fibras. Éste comprende el producto a partir del cual se estira la fibra. Una preforma convencional, que se emplea para la producción de fibras de vidrio sin propiedades de emisión lateral, está constituida generalmente por una vara de núcleo de vidrio, alrededor de la cual está dispuesto coaxialmente un tubo envolvente constituido por un vidrio. La vara de núcleo se puede generar mediante colada del vidrio en un molde.

En la mayor parte de los casos es necesaria una reelaboración, a modo de ejemplo mediante lijado o pulido al fuego. El tubo envolvente puede proceder también de una embutición tubular. Los procedimientos para la producción de tubos de vidrio son suficientemente conocidos. En el estirado de la preforma para dar la fibra, el tubo envolvente se funde con la vara de núcleo, formándose la camisa a partir de la vara de núcleo del núcleo de la fibra y a partir del tubo envolvente. La fibra presenta un diámetro menor en un múltiplo que la preforma, y a partir de una única preforma se pueden estirar varios kilómetros de fibra de este modo.

Una forma de realización de la preforma para la producción de una fibra con índice de nivel de emisión lateral contiene una vara de núcleo de vidrio con el índice de refracción n¹ y un tubo envolvente constituido por un vidrio con el índice de refracción n² , rodeando el tubo envolvente la vara de núcleo a lo largo del eje de la vara de núcleo, y estando dispuesta entre vara de núcleo y tubo envolvente, esencialmente en paralelo al eje de la vara de núcleo, al menos una vara de inserción, o bien un tubo de inserción constituido por un vidrio, que presenta esencialmente el índice de refracción n³ y en el que están almacenados centros de dispersión. En este caso se diferencian n² y n³. A partir de las varas de inserción o del tubo de inserción, durante el estirado de fibras se forman las zonas de dispersión. Como se ha descrito, los centros de dispersión se pueden formar mediante partículas de dispersión o mediante zonas inhomogéneas.

Una preforma según la invención presenta preferentemente 1 a 100 varas de inserción entre vara de núcleo y tubo envolvente, que están dispuestas esencialmente en paralelo al eje de la vara de núcleo. Son especialmente preferentes 1 a 50, 1 a 20, 1 a 10 y 1 a 5 varas de inserción. Si las zonas de dispersión producidas a partir de las varas de inserción no se funden conjuntamente en el estirado de fibras, el número de varas de inserción corresponde al de zonas de dispersión discretas en el núcleo de la fibra con índice de nivel de emisión lateral según la invención. Sin embargo, como ya se ha descrito, son posibles fusiones parciales o fusiones completas, de modo que el número de zonas de dispersión discretas no debe coincidir obligatoriamente con el número de varas de inserción en la preforma.

Las varas de inserción pueden estar dispuestas esencialmente con las mismas distancias entre sí. Sin embargo, el posicionamiento exacto de las varas de inserción en la preforma no es necesariamente esencial para la posterior apariencia del haz de fibras descrito, ya que las inhomogeneidades resultantes de un posicionamiento impreciso se anulan recíprocamente debido a la variedad de fibras de emisión lateral presentes en el haz de fibras.

Para la preforma se emplean preferentemente varas de inserción cuyo diámetro asciende a 0,2 mm hasta 2 mm, de modo especialmente preferente a 0,3 mm. Esto se considera independientemente del tipo de centros de dispersión almacenados en el vidrio de las varas de inserción.

El diámetro de los centros de dispersión en una vara de inserción o un tubo de inserción puede ascender preferentemente a 10 nm hasta 2000 nm, de modo especialmente preferente entre 100 nm y 1200 nm.

Si se emplean como centros de dispersión partículas de dispersión que están almacenadas en el material de la vara de inserción o del tubo de inserción, éstas contienen preferentemente SiO² y/o SiN y/o BaO y/o MgO y/o ZnO y/o Al²O³ y/o AIN y/o TiO² y/o ZrO² y/o Y²O³ y/o los metales de estos óxidos por separado y/o BN y/o B²O³ y/o Ru y/o Os y/o Rh y/o Ir y/o Ag y/o Au y/o Pd y/o Pt y/o carbono tipo diamante y/o partículas vitrocerámicas.

La concentración de las partículas de dispersión en la vara de inserción o el tubo de inserción, al menos uno, se sitúa preferentemente entre 10 ppm y 1000 ppm, de modo especialmente preferente entre 20 ppm y 100 ppm.

Si se emplean zonas inhomogéneas de vidrio de las varas de inserción o del tubo de inserción como centros de dispersión, la concentración de la zona inhomogénea en la vara de inserción o el tubo de inserción, al menos uno, se sitúa preferentemente entre 1 % y 80 %, de modo especialmente preferente entre 10 % y 50 % (en porcentaje en volumen).

Las zonas inhomogéneas en la vara de inserción o el tubo de inserción se forman por separación de fases y/o disgregación de los componentes vítreos del vidrio en el que están alojadas. Es decir, en el vidrio con el índice de refracción n³ se pueden formar, a modo de ejemplo, regiones de disgregación en forma de gotas con el índice de refracción n⁴ , que se forman a partir de una parte de componentes vítreos del vidrio básico con el índice de refracción n³.

Por consiguiente, estas regiones de disgregación con el índice de refracción n⁴ tienen una composición diferente a la del vidrio con el índice de refracción n³ y, por consiguiente, también pueden poseer otras propiedades físicas, a modo de ejemplo precisamente otro índice de refracción y/u otros coeficientes de expansión. El vidrio de la vara de inserción o del tubo de inserción, en el que están almacenadas las zonas inhomogéneas como centros de dispersión, está constituido por un vidrio de silicato que contiene As-Pb. Tal vidrio es un silicato de vidrio, que comprende Pb y As. En este caso, las zonas inhomogéneas pueden presentar un contenido en Pb y/o As elevado frente a la matriz vítrea circundante del tubo de inserción o de la vara de inserción.

Alternativamente, el vidrio de la vara de inserción o del tubo de inserción en el que están almacenadas las zonas inhomogéneas como centros de dispersión, está constituido de modo preferente por un vidrio de silicato de Ca-Zn que contiene flúor. Las zonas inhomobéneas pueden presentar entonces un contenido en flúor elevado frente a la matriz vítrea circundante de la vara de inserción o del tubo de inserción.

Para la producción de las fibras con índice de nivel de emisión lateral según la invención, en primer lugar se produce al menos una preforma descrita anteriormente como producto intermedio. A tal efecto se pone a disposición una vara de núcleo constituida por un vídrio con el índice de refracción m, alrededor de la vara de núcleo se dispone al menos una vara de inserción constituida por un vidrio con el índice de refracción n³ paralelamente al eje de la vara de núcleo. En el vidrio de la vara de inserción y/o de las varas de inserción están almacenados los centros de dispersión descritos anteriormente. El índice de refracción n³ se diferencia de n². Alrededor de la vara de núcleo se dispone un tubo envolvente constituido por un vidrio con el índice de refracción n² , de modo que la vara de núcleo y la vara de inserción y/o las varas de inserción se encuentran dentro del tubo envolvente. Sin embargo, también es posible disponer la vara de inserción o las varas de inserción en el espacio intermedio entre vara de núcleo y tubo envolvente antes o después de la disposición de vara de núcleo y vara de inserción. La preforma obtenida de este modo se fija a continuación a un agregado de calefacción, se calienta en éste, y se estira para dar una fibra de vidrio de modo conocido por el especialista.

En lugar de la vara de inserción y/o de los tubos de inserción, se puede proceder igualmente con uno o varios tubos de inserción dispuestos concéntricamente.

Durante el estirado de la fibra se funde el núcleo y la respectiva vara de inserción, o el respectivo tubo de inserción, en la interfase entre núcleo y vara de inserción, o bien tubo de inserción. En este caso, la vara de inserción también se transforma, es decir, si ésta presentaba un diámetro circular en la preforma, tras el estirado de fibra forma preferentemente una zona plana, ligeramente abombada, en la superficie periférica del núcleo. Si en esta zona están almacenados los centros de dispersión, de este modo se genera una zona de dispersión extendida a lo largo del eje de la fibra. Por así decirlo, los centros de dispersión se distribuyen en determinadas zonas de la superficie periférica del núcleo. Si se funden conjuntamente varias varas de inserción, es posible que la zona de dispersión rodee completamente el núcleo de la fibra, es decir, en su superficie periférica total.

La temperatura a la que se efectúa el estirado de fibras se llama temperatura de estirado, y se sitúa por encima de la temperatura de reblandecimiento del vidrio que constituye el tubo envolvente. Para el núcleo se emplean habitualmente vidrios que presentan una temperatura de reblandecimiento menor que la del vidrio del tubo envolvente, para que durante el calentamiento en el agregado de calefacción, también en el núcleo, se alcance una temperatura que se sitúa por encima de la temperatura de reblandecimiento del vidrio de la vara de núcleo. Sin embargo, también son conocidos procedimientos de calefacción que posibilitan que la temperatura de reblandecimiento de la vara de núcleo se pueda situar por encima de la del tubo envolvente. Preferentemente, la temperatura de estirado se sitúa también sobre la temperatura de reblandecimiento del vidrio de punto de fusión máximo, que se emplea en la preforma. A través del ajuste de la temperatura de estirado se influye sobre la viscosidad del vidrio durante el estirado de fibras, de modo que se puede obtener una fibra del grosor deseado en interacción con la velocidad de estirado.

Como se ha descrito anteriormente, las varas de inserción y/o los tubos de inserción en los que están alojadas partículas de dispersión como centros de dispersión pueden presentar el mismo índice de refracción que la vara de núcleo. Esto se puede conseguir del modo mas sencillo empleándose el mismo vidrio para vara de núcleo y varas de inserción y/o tubos de inserción. Naturalmente, la invención comprende también desviaciones del índice de refracción de vara de núcleo y vara de inserción y/o tubo de inserción y, por consiguiente, de núcleo de fibra y vidrio de matriz de la zona de dispersión, que se pueden presentar debido a variaciones en la producción del vidrio.

Para obtener zonas de dispersión discretas, que se extienden a lo largo del eje de la fibra, pero no rodean completamente la superficie periférica del núcleo, el procedimiento según la invención prevé que al menos una vara de inserción se funda con la vara de núcleo en el estirado de la preforma. Si se emplea más de una vara de inserción, éstas se disponen de modo que no se puedan fundir conjuntamente por completo. Sin embargo, también es posible que las varas de inserción se dispongan de modo que algunas se funden conjuntamente, pero otras no. De este modo se pueden generar zonas de dispersión de diferente anchura a lo largo del eje de la fibra.

Sin embargo, también es posible que se deba generar una zona de dispersión que rodee completamente el núcleo a lo largo del eje de la fibra. Por así decirlo, la zona de dispersión cubre la superficie periférica del núcleo total. Mediante el procedimiento según la invención, esto se consigue si se emplea una mayoría de varas de inserción, y se dispone éstas en la preforma de modo que se puedan fundir tanto con la vara de núcleo como también conjuntamente. En este caso, el grosor de la zona de dispersión es ajustable mediante número y diámetro de varas de inserción. Sin embargo, también es posible que una vara de inserción individual presente suficiente volumen para rodear la superficie periférica del núcleo en la fusión.

En el estirado de la fibra a partir de la preforma, se aplica a ésta un vacío, es decir, en los espacios intermedios de la preforma se genera una presión que es menor que la presión del medio que rodea la preforma. De este modo, en el proceso de estirado se favorece la colocación del tubo envolvente, o bien de la camisa, en la vara de núcleo, o bien el núcleo de fibra y/o las varas de inserción y/o los tubos de inserción, y por consiguiente la zona o las zonas de dispersión. Este aspecto del procedimiento favorece la colocación de la camisa en la zona de dispersión y/o el núcleo, y contribuye, por consiguiente, a evitar espacios intermedios no deseados en las fibras estiradas.

En una configuración preferente del procedimiento según la invención, para el tubo envolvente se emplea un vidrio cuyo coeficiente de expansión térmica es menor que el coeficiente de expansión térmica del vidrio de núcleo empleado. El vidrio de núcleo es el vidrio que constituye la vara de núcleo y, por consiguiente, el núcleo de fibra. Como se ha descrito, de este modo se consigue que la camisa ejerza una tensión sobre el núcleo de fibra y/o las zonas de dispersión, de modo que la fibra resultante presenta una resistencia a la rotura elevada.

De modo especialmente preferente, el procedimiento según la invención se aplica en una instalación de estirado de multifibras. En una instalación de estirado de multifibras, a partir de una mayoría de preformas se estira al mismo tiempo un número correspondiente de fibras. De este modo se pueden producir eficientemente haces de fibras. Una instalación de estirado de multifibras se describe detalladamente, a modo de ejemplo, en las solicitudes de patente alemanas DE 10344205 B4 y DE 10344207 B3. En este caso se disponen esencialmente varias preformas en yuxtaposición en un agregado de calefacción de una instalación de estirado de multifibras, y se estiran simultáneamente varias fibras niveladas de emisión lateral en una instalación de estirado de multifibras, de modo que se obtiene un haz de fibras que contiene fibras con índice de nivel de emisión lateral.

El haz de fibras obtenido de este modo se puede elaborar posteriormente, o bien elaborar posteriormente con otros haces de fibras, con o sin propiedades de emisión lateral, para dar un haz de fibras mayor. Para la protección del haz de fibras, una configuración especialmente preferente del procedimiento según la invención prevé que alrededor del haz de fibras se extrusione una camisa externa a partir de un material sintético transparente y/o translúcido al menos en zonas parciales. El material sintético empleado es preferentemente ignífugo.

Alternativamente, el haz de fibras se puede rodear de fibras de vidrio, que forman una camisa externa no combustible, transparente y/o translúcida al menos en zonas parciales, alrededor del haz de fibras. Esto se puede efectuar mediante envoltura con otras fibras de vidrio, o el revestimiento con un tejido constituido por fibras de vidrio. La fibra con índice de nivel de emisión lateral según la invención se emplea preferentemente junto con otros conductores de la luz y/u otras fibras con índice de nivel de emisión lateral, en un haz de fibras que está rodeado, como se describe anteriormente, por una camisa externa transparente y/o translúcida.

Para generar haces de fibras rígidos, las preformas no se estiran para dar fibras con diámetros típicamente de 50 pm a 150 pm como en el caso de los haces de fibras flexibles, sino para dar fibras rígidas con índice de nivel de emisión lateral de aproximadamente 0,5 mm a 1 mm. Después se empaquetan de manera densa aproximadamente 200 a 10000 de estas fibras individuales rígidas en un tubo de camisa, cuyo diámetro puede ascender a aproximadamente 10 mm hasta 60 mm, y para dar un haz de fibras rígido con un diámetro de aproximadametne 0,5 mm a 20 mm. Este haz de fibras presenta esencialmente las mismas propiedades de emisión lateral que un haz de fibras flexible. De ello resultan sobre todo propiedades de empleo hasta típicamente 2 m de longitud aproximada para iluminaciones completamente rectas. Mediante deformación térmica, a modo de ejemplo flexión y/o prensado, a partir de las varas de fibra rectas se obtienen objetos bidimensionales o tridimensionales. Éstos pueden ser todas las soluciones de iluminación citadas a continuación, pero también logotipos o similares. También es posible la producción de varas de fibras planas, o generalmente de varas de fibras no circulares o placas. En el sentido de la invención, el concepto haz de fibras incluye haces de fibras constituidos tanto por fibras individuales rígidas como también por fibras flexibles.

Un haz de fibras según la invención se puede emplear para la iluminación acentuada de espacios internos y/o fachadas en arquitectura. En este caso, los haces de fibras se colocan a lo largo de contornos de componentes del espacio interno, a modo de ejemplo pasos, elementos soporte, contornos de edificios, etc, y se conectan a fuentes lumínicas apropiadas. De este modo es posible reajustar con fibras de emisión lateral los contornos de un edificio o partes de un edificio mediante el haz de fibras, y realizar una fuente lumínica en forma lineal.

De modo especialmente preferente, el haz de fibras que contiene las fibras con índice de nivel de emisión lateral según la invención se emplea para la iluminación acentuada de espacios internos de vehículos, en especial de automóviles, aviones, barcos y/o trenes. En este caso, el haz de fibras se puede colocar en cualquier punto o introducir en contornos de estos espacios internor. Si se acopla luz en el haz de fibras, ésta aparece preferentemente como banda luminiscente o línea luminiscente a lo largo de estos contornos. Pudiéndose configurar el haz de fibras de modo que contenga solo sustancias ignífugas, éste puede cumplir por sí mismo normativas de seguridad contra incendios muy estrictas. Esto lo hace especialmente apropiado para el empleo en vehículos de todo tipo. En automóviles, un tipo de aplicación preferente de un haz de fibras según la invención puede ser, a modo de ejemplo, un revestimiento interno de puerta, en el que se puede destacar de este modo el contorno de las cavidades de la palanca de abertura de puerta, de reposabrazos, de transiciones en el material de revestimiento, etc. En aviones y barcos se ofrece la aplicación a lo largo de visagras de ventanas, compartimentos de equipaje de mano, etc; son igualmente posibles iluminaciones de contorno de asientos, o de revestimientos que se encuentran en el asiento y/o elementos de la mesa. En aviones y barcos, el haz de fibras según la invención se puede emplear ventajosamente para el marcaje de vías de evacuación.

Es igualmente preferente el empleo del haz de fibras según la invención como parte de muebles, en especial de muebles de asiento, asientos de vehículos, decoraciones domésticas y/o cocinas. Si el haz de fibras se incorpora, a modo de ejemplo, en la costura de muebles de asiento, como sillones, sofás, sillas, etc, los contornos de este mueble se pueden acentuar con la iluminación del haz de fibras como banda luminiscente. En la integración en estanterías, armarios, de este modo se pueden diseñar decoraciones domésticas completas con efectos de luz selectivos.

En especial en construcción de automóviles, los faros se emplean también en medida creciente para generar un valor de reconocimiento del fabricante mediante instalaciones de iluminación especiales. Por lo tanto, algunos faros de automóviles presentan anillos de luz de posición que rodean la luz de cruce y aparecen como anillo luminiscente de manera homogénea en el caso de luz conectada. Otros fabricantes emplean, a modo de ejemplo, un anillo de LEDs en sus faros. El haz de fibras según la invención se emplea preferentemente en faros, en especial de faros de vehículos de todo tipo, de modo especialmente preferente en faros de automóviles. El haz de fibras según la invención posibilita generar cualquier estructura luminiscente de manera homogénea en faros. Por diversos motivos, también se aplican LEDs en medida creciente en faros de vehículos. Frente a LEDs dispuestos en bandas, este empleo según la invención tiene la ventaja de que, para producir la iluminación, son suficientes pocos LEDs. Además, frente a una banda de LEDs no son visibles puntos de luz individuales, lo que puede ser preferente también por motivos de diseño. También se pueden acoplar uno o varios LEDs en la superficie frontal del haz de fibras según la invención. En el sentido del empleo según la función se incluye la función como luz de posición dentro de faros, que comprenden a su vez, a modo de ejemplo, las aplicaciones como luz de posición y/o faros diurna.

Otro empleo preferente del haz de fibras según la invención es la iluminación de contorno de vehículos, en especial de automóviles, aviones, barcos y/o trenes. Esta iluminación de contorno puede sustituir o complementar las luces de posición descritas anteriormente, en caso dado en los correspondientes vehículos, y contribuir de este modo a la seguridad vial.

También es preferente el empleo del haz de fibras según la invención para la iluminación de pistas de aterrizaje para aeronaves, a modo de ejemplo aviones, helicópteros, dirigibles, etc. Hasta el momento, las pistas de aterrizaje se iluminan mediante una variedad de lámparas incandescentes en una fila. Éstas tienen un tiempo de vida limitado, por lo cual las lámparas incandescentes averiadas en tal fila se deben sustituir reiteradamente en el funcionamiento continuo del aeropuerto. Si el haz de fibras según la invención se dispone a lo largo de pistas de aterrizaje y/o también en su centro, se genera una estructura luminiscente en forma de fila, que marca la posición de la pista de aterrizaje en el caso de oscuridad y/o malas condiciones de visibilidad. La fuente de iluminación puede acoplar la luz en el haz de fibras en algunos puntos centrales, que ni siquiera se deben encontrar en la proximidad inmediata de la pista de aterrizaje. El haz de fibras según la invención está sensiblemente exento de mantenimiento, de modo que el mantenimiento de esta iluminación de pista de aterrizaje se limita a las pocas fuentes lumínicas empleadas. De este modo se pueden marcar, por ejemplo, las pistas de despegue y aterrizaje de aeropuertos, pero también se pueden marcar las de portaaviones, helipuertos y otros aviones.

Una aplicación preferente del tejido descrito e incluido en la invención es la iluminación trasera de visores. Los visores pueden ser dispositivos de visualización de cualquier tipo, pero preferentemente pantallas planas, a modo de ejemplo monitores de ordenador, televisores de pantalla plana y los visores de teléfonos móviles y PDAs (Personal Digital Assistants). Hasta el momento, los visores de gran formato, que requieren una iluminación trasera, se iluminan a través de tubos fluorescentes que están dispuestos en el borde del visor, o bien tras la superficie de visualización del visor. Se desea una iluminación lo más homogénea posible de la superficie de visualización, por lo cual, entre tubos fluorescentes y superficie de visualización, habitualmente se encuentra una placa difusora, que homogeneiza la luz emitida por los tubos fluorescentes. En las placas de difusor también se puede acoplar la luz lateralmente, a modo de ejemplo si los tubos fluorescentes están dispuestos en el borde del visor. La placa difusora actúa entonces como conductor de la luz. En visores más reducidos, a modo de ejemplo visores de teléfonos móviles y/o PDAs, habitualmente se acopla luz de LEDs en la placa difusora de manera lateral. En visores mayores, la iluminación LED se aplica recientemente en medida creciente, ya que es más económica que la iluminación con tubos fluorescentes. El problema en el caso de empleo de LEDs es poder realizar con éstos una superficie luminosa iluminada de manera suficientemente homogénea. Los haces de fibras de emisión lateral pueden ofrecer una solución. Si estos se colocan en estructuras apropiadas tras la superficie de visualización, en función de las necesidades tras una placa difusora, o bien también sin ésta, los LEDs pueden acoplar luz en las superficies frontales del haz de fibras, de modo que el haz o los haces de fibras con propiedades de emisión lateral proporciona la iluminación trasera del visor. Si la disposición del haz de fibras se equilibra con el desarrollo de intensidad de la luz emitida lateralmente, de este modo se puede obtener también una iluminación trasera homogénea de gran superficie de manera económica.

Todas las aplicaciones citadas anteriormente son igualmente posibles con tal tejido. En especial, tal tejido puede ser también parte de la superficie para sentarse de asientos, pero también del revestimiento y todas las aplicaciones conocidas para materiales textiles.

La invención se explica además por medio de los dibujos adjuntos. Representan:

Fig. 1a: la sección longitudinal a lo largo del eje de fibra de una fibra con índice de nivel de emisión no lateral del estado de la técnica.

Fig 1b: la sección transversal de una fibra con índice de nivel de emisión no lateral del estado de la técnica.

Fig. 2a: la sección longitudinal a lo largo del eje de fibra de una fibra con índice de nivel de emisión lateral según la invención con zona de dispersión que rodea completamente el núcleo.

Fig. 2b: la sección transversal de una fibra con índice de nivel de emisión lateral según la invención con zona de dispersión que rodea completamente el núcleo.

Fig. 3a: la sección longitudinal a lo largo del eje de fibra de una fibra con índice de nivel de emisión lateral según la invención con zonas de dispersión que rodean completamente el núcleo en zonas parciales a lo largo del eje de la fibra.

Fig. 3b: la sección transversal de una fibra con índice de nivel de emisión lateral según la invención con zonas de dispersión que rodean completamente el núcleo en zonas parciales a lo largo del eje de la fibra.

Fig. 4a: la sección longitudinal a lo largo del eje de fibra de una fibra con índice de nivel de emisión lateral según la invención con zonas de dispersión discretas, que se extienden en una zona parcial del volumen de núcleo a lo largo del eje de la fibra.

Fig. 4b: la sección transversal de una fibra con índice de nivel de emisión lateral según la invención con zonas de dispersión discretas, que se extienden en una zona parcial del volumen de núcleo a lo largo del eje de la fibra.

Fig. 5a: la sección longitudinal a lo largo del eje de fibra de una fibra con índice de nivel de emisión lateral según la invención con zonas de dispersión discretas, que se extienden respectivamente en una zona parcial del volumen de núcleo en zonas parciales a lo largo del eje de la fibra.

Fig. 5b: la sección transversal de una fibra con índice de nivel de emisión lateral según la invención con zonas de dispersión discretas, que se extienden respectivamente en una zona parcial del volumen de núcleo en zonas parciales a lo largo del eje de la fibra.

Fig. 6a: una preforma para la producción de una fibra con índice de nivel de emisión lateral según la invención, que contiene varas de inserción, en las que están almacenados centros de dispersión.

Fig. 6b: un haz de fibras que contiene fibras con índice de nivel de emisión lateral.

Fig. 6c: una preforma para la producción de una fibra con índice de nivel de emisión lateral según la invención, que contiene un tubo de inserción, en el que están almacenados centros de dispersión.

Fig. 7: el esquema de una instalación de estirado de multifibras.

Fig. 8: una sección transversal al eje de la fibra a través de un tejido, en el que las fibras con índice de nivel de emisión lateral según la invención están fijadas entre un elemento soporte y un elemento de estabilización. Fig. 9: una sección transveral al eje de la fibra a través de un tejido, en el que las fibras con índice de nivel de emisión lateral según la invención están almacenadas en un elemento soporte.

Fig. 10: una sección transversal al eje de la fibra a través de un tejido, en el que las fibras con índice de nivel de emisión lateral según la invención están fijadas como haz de fibras en un elemento soporte, y la estructura está encapsulada en una carcasa.

Fig. 11: un tejido con medidas para la conexión de fuentes lumínicas.

Fig. 12: la sección esquemática a través de un visor que contiene un elemento de superficie con fibras con índice de nivel de emisión lateral según la invención para la iluminación trasera del visor.

Fig. 13: un tejido correspondiente a la Fig. 11, pero con medidas para la conexión de fuentes lumínicas en ambas superficies frontales de las fibras con índice de nivel de emisión lateral.

Fig. 14: un espacio interno de avión con aplicaciones de haces de fibras con propiedades de emisión lateral.

Fig. 15a: un faro de automóvil con haces de fibras con propiedades de emisión lateral.

Fig. 15b: otro faro de automóvil con haces de fibras con propiedades de emisión lateral.

Fig. 16: un edificio con un pico luminoso de manera acentuada.

Fig. 17: la pista de aterrizaje de un aeropuerto con marca de pista de aterrizaje luminosa.

Fig. 18: imágenes SEM/EDX de partículas de dispersión esféricas en un vidrio que contiene Pb.

Fig. 19: imágenes SEM/EDX de partículas de dispersión esféricas con distribución de tamaños inhomogénea en un vidrio que contiene Pb.

Fig. 20: imágen de un haz de fibras que contiene fibras con índice de nivel de emisión lateral, cuyos centros de dispersión se generan mediante partículas de Pt almacenadas.

Fig. 21: imagen de un haz de fibras que contiene fibras con índice de nivel de emisión lateral, cuyos centros de dispersión se generan mediante separación de fases y/o disgregación.

Fig. 22: curvas de medición de la distribución de luminosidad de fibras con índice de nivel de emisión lateral según la invención en función de la longitud de fibra.

Fig. 23: curvas de medición de la distribución de luminosidad de fibras con índice de nivel de emisión lateral según la invención en función de la longitud de fibra.

Fig. 24: la sección transversal a través de una vara de fibras rígida, que contiene las fibras con índice de nivel de emisión lateral según la invención en forma rígida.

Todos los dibujos son esquemáticos, los diámetros de sus elementos no son a escala, y también las proporciones de tamaño de todos los elementos entre sí pueden diferir de los dibujos en los objetos reales.

La Fig. 1a muestra la sección longitudinal a lo largo del eje de fibra (A) de una fibra con índice de nivel del estado de la técnica. Esta fibra con índice de nivel está constituida por un núcleo (1) con el índice de refracción m. Ésta está completamente rodeada por la camisa (2), que presenta el índice de refracción n². La luz incidente (4) se conduce al núcleo (1), ya que en la camisa (2) se produce reflexión total debido al menor índice de refracción n². Sin embargo, la condición de reflexión total es posible solo hasta un ángulo límite de luz incidente sobre la camisa, que es dependiente de los valores de índice de refracción de núcleo y camisa. El ángulo límite p^Min se puede calcular mediante sin(p^Min) = n² / m, midiéndose p^Min desde un plano perpendicular al eje de la fibra.

Los índices de refracción del núcleo de la fibra y de la camisa que lo rodea son igualmente decisivos para el ángulo de aceptación a^Max, que, medido desde el eje de la fibra (A), describe el ángulo máximo de la luz incidente en la superficie terminal de la fibra, que se puede acoplar en la fibra. Como medida de la capacidad de la fibra para acoplar luz incidente oblicuamente es la apertura numérica N^a de la fibra. Ésta se calcula en N^a = n sin(a^Max) = (m² -n²²)^1/2, representando n el índice de refracción del medio que atraviesa la luz antes del acoplamiento en la fibra.

La Fig. 1b muestra la sección transversal de la fibra de la Figura 1a, es decir, una sección transversal al eje de la fibra (A). Las fibras representadas en la Fig. 1a y 1b no presentan propiedades de emisión lateral, ya que no contienen zona de dispersión.

La Fig. 2a muestra una fibra con índice de nivel de emisión lateral según la invención en su sección longitudinal a lo largo del eje de la fibra (A). Esta fibra presenta una zona (3) constituida por un vidrio, en el que están almacenadas partículas generadas mediante disgregación y/o separación de fases o partículas de dispersión como centros de dispersión, que se encuentra entre núcleo (1) y camisa (2) de la fibra, y rodea completamente el núcleo (1). La luz (4) acoplada en la fibra se desacopla hacia fuera mediante los centros de dispersión en esta zona (3), es decir, radialmente a partir de la fibra, también si se sobrepasa el ángulo p^Min. En caso contrario, sin presencia de centros de dispersión (3) se cumpliría la condición de reflexión total, y la fibra conduciría la luz esencialmente al núcleo (1). La dispersión de la luz (4) en los centros de dispersión almacenados en la zona (3) es responsable del desacoplamiento de la luz (4). Ya que el material de esta zona (3), en cuya matriz están almacenados los centros de dispersión, presenta en este caso el mismo índice de refracción n que el material del núcleo (1), la luz (4) puede llegar del material de matriz a las partículas de dispersión sensiblemente sin impedimento. Mediante interacción individual o múltiple con los centros de dispersión, a través de los centros de dispersión se puede desviar de su ángulo de incidencia original, de modo que el ángulo de incidencia en la camisa (2) se reduce de modo que éste es menor que p^Min, y puede desacoplar la luz de la fibra. Si el ángulo de incidencia sobre la camisa (2) es mayor que p^Min, se efectúa una retrorreflexión en la zona (3), o según incidencia y/o interacción con los centros de dispersión en el núcleo (1).

Si la luz (4) no incide casualmente sobre ningún centro de dispersión en su vía a través de la zona (3), ésta incide sobre la camisa (2), y se comporta como si no se encontrara presente ninguna zona con centros de dispersión almacenados. En este caso, esto significa que si el ángulo de paso a través de la zona (3), y con éste el ángulo de incidencia sobre la camisa (2) es mayor que p^Min, la luz se retrorrefleja de la camisa (2) de nuevo a la zona (3). La luz retrorreflejada por su parte puede incidir de nuevo sobre centros de dispersión, como en el caso descrito anteriormente, mediante lo cual resultarían trayectorias ópticas que podrían conducir en último lugar a un desacoplamiento de la luz de la fibra o su conducción al núcleo (1).

Por medio de la Fig. 2b, que muestra la sección transversal de la fibra según la Fig. 2a, es evidente que la zona (3) rodea completamente el núcleo en este ejemplo de realización.

En la Fig. 3a, la zona (3) con los centros de dispersión almacenados está configurada de modo que presenta centros de dispersión almacenados en zonas alternantes, que se extienden a lo largo del eje de la fibra (A) y rodean completamente el núcleo (1) correspondientemente a la sección transversal según la Fig. 3b, y se alternan con zonas a lo largo del eje de la fibra (A), en las que no están almacenados centros de dispersión. Si la luz (4) conducida al núcleo (1) incide sobre zonas con centros de dispersión almacenados (3), la luz (4) se puede desacoplar radialmente correspondientemente a los mecanismos descritos anteriormente con una determinada probabilidad. No obstante, si la luz (5) conducida al núcleo (1) incide sobre zonas sin centros de dispersión almacenados, ésta incide sensiblemente sin impedimento a través de estas zonas, ya que éstas presentan en este caso el mismo índice de refracción n que el núcleo (1), y se pueden conducir a la fibra mediante reflexión total en la camisa (2). A través del ajuste selectivo del intervalo entre las zonas de dispersión (3) con centros de dispersión almacenados y las zonas sin centros de dispersión almacenados se puede ajustar la cantidad de luz desacoplada. Sin embargo, como ya se ha descrito, también otros parámetros son responsables de la eficiencia de desacoplamiento.

La Fig. 4a muestra la sección longitudinal de una fibra con índice de nivel según la invención a lo largo del eje de la fibra (A), que presenta zonas discretas (3) de vidrio, en la que están almacenados centros de dispersión generados mediante separación de fases y/o disgregación, y que se extienden a lo largo del eje de la fibra (A), pero solo en zonas parciales del volumen del núcleo. Esto es evidente especialmente también por medio de la sección transversal según la Fig. 4b. Dicho de otro modo, en este caso solo zonas parciales de la superficie periférica del núcleo están cubiertas con una zona (3) en la que se presentan centros de dispersión. Por lo tanto, en este caso se habla de zonas discretas que presentan la función desacoplante de la luz. Como ya se describió, estas zonas discretas se generan mediante la fusión de varas de inserción con una vara de núcleo, estando constituidas las varas de inserción por un vidrio en el que están almacenados los centros de dispersión. En este caso, los centros de dispersión se producen mediante separación de fases y/o disgregación del propio vidrio. No obstante, es igualmente posible el empleo de partículas de dispersión almacenadas. La forma representada en la Fig. 4b se debe entender de manera puramente esquemática. La zona discreta (3) con los centros de dispersión almacenados puede estar moldeada en cualquier caso. El proceso de fusión determina esencialmente la verdadera forma de esta zona discreta (3). Como se describe por medio de la Fig. 2a, la luz (4) se puede desacoplar radialmente de la fibra mediante las zonas discretas (3) con centros de dispersión almacenados.

Análogamente al ejemplo de realización según la Fig. 3a, también en el caso de presencia de centros de dispersión almacenados en zonas discretas (3), correspondientemente a la Fig. 4a, es posible que las zonas discretas (3) estén provistas de centros de dispersión solo en fragmentos parciales de su extensión a lo largo del eje de la fibra (A). Una sección transversal a lo largo del eje de fibra (A) de tal fibra se representa en la Fig. 5a, una sección transversal en la Fig. 5b.

La Fig. 6a muestra una preforma (10), que es apropiada para la producción de una fibra con indice de nivel de emisión lateral según la invención con zonas con centros de dispersión almacenados que rodean completamente el núcleo, o zonas discretas que rodean el núcleo solo en zonas parciales del volumen del núcleo, que se extienden a lo largo del eje de la fibra (A). Por consiguiente, ésta es necesaria como producto previo de la fibra de emisión lateral según la invención y, por consiguiente, también para un haz de fibras según la invención. La preforma (10) contiene una vara de núcleo (11), alrededor de la cual están dispuestas las varas de inserción (13). La vara de núcleo (11) y las varas de inserción (13) están rodeadas por un tubo envolvente (12). En la mayor parte de los casos, vara de núcleo (11) y tubo envolvente (12) están orientados coaxialmente entre sí, es decir, el eje de vara de núcleo (11) y tubo envolvente (12) se superponen esencialmente, y entre vara de núcleo (11) y tubo envolvente (12) se encuentra al menos una vara envolvente (13). Los ejes de la vara o de las varas de inserción (13) son generalmente paralelos al eje de vara de núcleo (11) y tubo envolvente (12).

La vara de núcleo está constituida por un vidrio con el índice de refracción n¹, y el tubo envolvente está constituido por un vidrio con el índice de refracción n². Las varas de inserción están constituidas por un vidrio con el índice de refracción n³ , en el que están almacenados los centros de dispersión. El índice de refracción n³ del vidrio de las varas de inserción (13) es mayor que el índice de refracción n² de la camisa. En este caso, el índice de refracción n³ del vidrio de las varas de inserción (13) es igual o mayor que el índice de refracción n¹ del núcleo, ya que, por consiguiente, la luz conducida al núcleo puede llegar eficazmente a la zona en la que se presentan los centros de dispersión y, por consiguiente, se puede efectuar una alta eficiencia del desacoplamiento lateral de la luz a partir de la fibra. Según la invención, ambas condiciones están interrelacionadas, de modo que en este caso se considera n < n³ > n² , considerándose entonces también n > n².

Como se ha descrito, para obtener una fibra sometida a tensión mecánica, el vidrio del tubo envolvente (12) se selecciona preferentemente de modo que su expansión térmica sea menor que la del vidrio de la vara de núcleo (11).

En la extensión de la preforma (10), la vara de núcleo (11) se convierte en el núcleo de la fibra (1), y el tubo envolvente (12) se convierte en la camisa (2). Las varas de inserción (13) con los centros de dispersión almacenados se funden con la vara de núcleo (11) y el tubo envolvente (12) en el estirado de fibras, y se convierten en las zonas (3), en las que están almacenados los centros de dispersión. Es igualmente posible que las varas de inserción (13) se fundan también conjuntamente en este caso. Si se efectúa una fusión correspondientemente intensa y/o en la preforma (10) están contenidas suficientes varas de inserción (13), durante el estirado de fibras, las varas de inserción (13) pueden formar una zona (3) con centros de dispersión almacenados, que rodea completamente el núcleo de fibra (1) de modo correspondiente a las Fig. 2a a 3b. Si la fusión de las varas de inserción (13) entre sí es incompleta, las zonas discretas (3) con centros de dispersión almacenados se producen correspondientemente a las Fig. 4a a 5b.

En la Fig. 6b se representa un haz de fibras (23), que contiene una variedad de fibras con índice de nivel de emisión lateral (22). En la presente forma, éste está rodeado por una camisa externa (24), que protege el haz frente a cargas mecánicas y que puede estar constituido, como se ha descrito, por materiales sintéticos y/o fibras de vidrio.

La Fig. 6c muestra una preforma (10), incluida igualmente en la invención, para la producción de una fibra con índice de nivel de emisión lateral, que contiene un tubo envolvente (131) constituido por un vidrio, en el que están almacenados centros de dispersión, que se generaron en este caso mediante separación de fases y/o disgregación.

El almacenamiento de partículas de dispersión como centros de dispersión es igualmente posible. La preforma (10) contiene igualmente una vara de núcleo (11) alrededor de la cual está dispuesto el tubo de inserción (131). La vara de núcleo (11) y el tubo de inserción (131) están rodeados de un tubo envolvente (12) por su parte. En la mayor parte de los casos, vara de núcleo (11), tubo de inserción (131) y tubo envolvente (12) están orientados coaxialmente entre sí, es decir, los ejes de vara de núcleo (11), tubo de inserción (131) y tubo envolvente (12) se superponen esencialmente, y entre vara de núcleo (11) y tubo envolvente (12) se encuentra el tubo de inserción (131).

La vara de núcleo (11) está constituida por un vidrio con el índice de refracción n1 y el tubo envolvente (12) está constituido por un vidrio con el índice de refracción n². El tubo de inserción (131) está constituido por un vidrio con el índice de refracción n³ , en el que están almacenados los centros de dispersión. Los índices de refracción m, n² y n³ cumplen las relaciones descritas por medio de la Fig. 6a.

La Fig. 7 muestra el estirado de fibras simultáneo de fibras (22) a partir de varias preformas (10) en una instalación de estirado de multifibras. Las preformas (10) se introducen en un agregado de calefacción (20). Al menos la zona inferior de las preformas (10) se lleva a temperatura de estirado. El agregado de calefacción (20) incluye habitualmente varios conectores de calefacción, asignándose un conector de calefacción a cada preforma (10). En el conector de calefacción están contenidos habitualmente los medios para el calentamiento de la preforma (10). Según el dibujo se estiran simultáneamente varias fibras (22), éstas se desvían a través de un cilindro de desvío (21) y se arrollan sobre una bobina de tensado. Sobre la bobina de tensado se encuentra un haz de fibras (23), que en este caso no está rodeado por una camisa externa. El número de fibras en el haz de fibras corresponde al número de fibras estiradas simultáneamente (22).

La Fig. 8 muestra la estructura básica de un tejido según la invención como sección transversal al eje del haz de fibras (A). En este caso, las fibras con índice de nivel de emisión lateral individuales (22) están pegadas como monocapa sobre un elemento soporte transparente (71) y, por consiguiente, fijadas a éste. La luz (4) emitida a través de las fibras con índice de nivel de emisión lateral (22) pasa a través del elemento soporte (71), y se irradia de éste preferentemente a todas las posibles direcciones espaciales. Por consiguiente, la superficie del elemento soporte (71) opuesta a las fibras con índice de nivel actúa como superficie de irradiación, luminosa preferentemente de manera homogénea. En la parte trasera, un elemento de estabilización (72) está unido a las fibras con índice de nivel de emisión lateral, de modo que éstas forman una estructura tipo sandwich con el elemento soporte (71) y el elemento de estabilización (72). Como elemento de estabilización (72) se puede emplear, a modo de ejemplo, una lámina de aluminio, cuya fijación se puede efectuar fácilmente mediante unión adhesiva.

En la Fig. 9 se representa una variante en la que las fibras con índice de nivel de emisión lateral orientadas predominantemente en paralelo (22) son sobreinyectadas con un material sintético transparente, que forma el elemento soporte (71) de este modo. Esto se puede efectuar como proceso de moldeo por inyección por secciones, o casi de manera continua como proceso de extrusión. En este caso, la luz (4) emitida por las fibras con índice de nivel se puede emitir preferentemente por ambas superficies del tejido. No obstante, también es posible que una superficie del tejido esté provista de una luz reflectante, de modo que solo la irradiación de luz se puede efectuar en una dirección, pero se aumenta su intensidad.

En la Fig. 10, las fibras con índice de nivel de emisión lateral se presentan al menos como componente de haces de fibras distanciados entre sí (23), en el que están contenidas una variedad de fibras con índice de nivel de emisión lateral (22). En este caso, los haces de fibras (23) están fijados a un elemento soporte (71) con una capa cubriente reflexiva en este ejemplo. La disposición completa está preferentemente encapsulada. La luz (4) emitida por los haces de fibras (23) incide a través del encapsulado (75) en este caso. Éste puede estar constituido por un material sintético transparente. Sin embargo, son igualmente posibles otros materiales, de modo que se posibilita un encapsulado hermético del tejido. Naturalmente, también es posible que, en esta solución de encapsulado, en lugar del haz de fibras (23), también se fijen fibras con índice de nivel de emisión lateral (22) sobre el elemento soporte (71).

La Fig. 11 muestra un tejido en el que las fibras con índice de nivel de emisión lateral (22) y/o los haces de fibras (23) que contienen las fibras con índice de nivel de emisión lateral están dispuestos esencialmente en paralelo. En este caso, las fibras con índice de nivel (22) y/o los haces de fibras (23) pueden estar fijados entre sí y/o unidos a elementos soporte (71) y/o elementos de estabilización (72) no representados. Se puede acoplar una fuente lumínica (81) en la superficie frontal de las fibras con índice de nivel (22) y/o los haces de fibras (23) según la invención. A tal efecto, las fibras con índice de nivel (22) y/o los haces de fibras (23) se reúnen por medio de un agrupamiento conductor de la luz (83), de modo que la disposición plana se transforma en una superficie de acoplamiento (82). En la superficie de acoplamiento (82), las superficies frontales de las fibras con índice de nivel (22) se reúnen lo más densamente posible de modo preferente. Si se acopla luz de la fuente lumínica (81) a través de la superficie de acoplamiento (82) en las fibras con índice de nivel (22) y/o los haces de fibras (23) y, por consiguiente, en el tejido, ésta se puede desacoplar lateralmente a través de las fibras con índice de nivel (22) y/o los haces de fibras (23), dispuestos en paralelo, y emitir por la superficie.

Correspondientemente a la Fig. 13., el tejido puede presentar también dos superficies de acoplamiento (81, 82), de modo que se puede acoplar luz en el haz de fibras (23) y/o las fibras con índice de nivel de emisión lateral (22) desde ambas superficies frontales. No obstante, según el tipo de disposición de haces de fibras (23) y/o de las fibras con índice de nivel de emisión lateral (22), también es posible un mayor número de superficies de acoplamiento (81, 82).

La Fig. 12 representa la sección esquemática a través de un visor que contiene un elemento plano según la invención para la iluminación trasera del visor. En este caso, una unidad de visor (91) se ilumina a contra luz por medio de varios haces de conductores de la luz (23) distanciados, dispuestos en paralelo entre sí, respectivamente con una variedad de fibras con índice de nivel de emisión lateral (22). El haz de fibras (23) está fijado sobre un elemento soporte (72), que es reflectante preferentemente en el lado orientado al haz de fibras (23). La unidad de visor (91) puede ser, a modo de ejemplo, una unidad TFT con ambas placas de polarización y los cristales líquidos. La luz (4) emitida por el haz de fibras (23) pasa a través de la unidad TFT. De modo especialmente preferente, en este ejemplo de aplicación se emplean LEDs como fuente lumínica (81).

En la Fig. 14 se representa el espacio interno de un avión, a modo de ejemplo la cabina de un avión de pasajeros. Los haces de fibras que contienen las fibras de emisión lateral según la invención pueden tener diversas aplicaciones en cabinas de avión. Si la camisa externa del haz de fibras está constituida por materiales que son ignífugos, los haces de fibras, que contienen vidrio por lo demás, cumplen los requisitos de autorización para la admisión de autoridades responsables de vuelos de pasajeros, y las recomendaciones del fabricante aplicables. En la Fig. 14 se representan los haces de fibras de emisión lateral ocasionalmente como bandas anchas. Esta representación no debe ser a escala. Los haces de fibras se emplean habitualmente como cordón de fibras estrecho, que aparecen como línea luminosa.

Tal banda luminosa se puede aplicar como iluminación de contorno (30) a lo largo de y/o alrededor de la ventana de cabinas de avión, a lo largo de y/o alrededor de los compartimentos de almacenamiento de equipaje de mano y/o a lo largo y/o alrededor de distribuidores de espacio interno. Generalmente es posible cualquier forma de iluminación de contorno dentro de la cabina de avión. En el suelo de la cabina de avión se puede colocar el haz de fibras de emisión lateral para el marcado de las vías (31) dentro del avión. Es especialmente ventajoso este marcado de vías (31) para el marcado de vías para la salida de emergencia. Es igualmente posible emplear los haces de fibras de emisión lateral como iluminación de contorno para asientos (33). Por medio de acoplamiento de luz con fuentes lumínicas RGB de color y/o seleccionables, se pueden obtener ambientes de color según la hora del día o la duración del vuelo. Además del efecto decorativo, estas aplicaciones tienen la ventaja de que, para el ajuste de las condiciones nocturnas en la cabina, que se emplean para apoyar las fases de sueño para pasajeros, se puede reducir la luz ambiental, pero los pasajeros pueden encontrar aún sus asientos. Se ha reconocido que, precisamente en vuelos de largo recorrido, la introducción de fases de sueño hace que el viaje sea más relajado para los pasajeros. Se considera lo mismo para ambientes lumínicos de diferentes colores en diversas fases del vuelo, en las que se ajustan ambientes de luz, a modo de ejemplo, en función del biorritmo de los pasajeros. Por lo tanto, cada vez se valora más un equipamiento nocturno y ambientes lumínicos de colores ajustables en el interior de cabinas de avión.

Si las fibras conductoras de la luz se emplean en forma de un tejido, a modo de ejemplo entrelazándose éstas con fibras textiles, éstas se pueden integrar en el tejido de los revestimientos de asiento. Con las fibras no solo es posible realizar entonces iluminaciones de contorno, sino también dar una configuración luminosa también a áreas como partes de la superficie de los asientos (32).

La Fig. 15a muestra un faro de automóvil (40), en el que los haces de fibras de emisión lateral adoptan tareas de iluminación. En este ejemplo, éstos rodean como anillo (41) luces de cruce (42) y/o luces largas (42). De este modo, los haces de fibras de emisión lateral se pueden emplear dentro del faro (40) como luz de posición y/o luz diurna. En la Fig. 15b se representa igualmente un faro de automóvil (40), en el que el haz de fibras de emisión lateral (45) está dispuesto como cordón por debajo del faro principal (42). También en este ejemplo, además de funciones decorativas se pueden realizar las tareas como luz de posición y/o diurna.

La aplicación del haz de fibras según la invención (41, 45) en faros de automóvil (40) es ventajosa, ya que el haz de fibras (41, 45) está constituido por vidrio al menos predominantemente y, por consiguiente, es resistente frente a calor e intemperie, que se puede intensificar mediante la acción de sustancias agresivas. El haz de fibras de vidrio según la invención es menos sensible frente a intemperie y carga por calor que haces de fibras de emisión lateral constituidos por materiales sintéticos. Además, en el haz de fibras de vidrio se pueden acoplar potencias lumínicas mucho más elevadas que las factibles en haces de fibras constituidos por material sintético.

Del mismo modo, en especial los LEDs son especialmente apropiados para el acoplamiento en haces de fibras de emisión lateral, ya que su superficie de irradiación, reducida en comparación con lámparas incandescentes o lámparas de descarga de gas, posibilita un acoplamiento eficaz sin una óptica de gran volumen. De este modo, en faros de automóvil se pueden ahorrar, entre otros, costes, peso y espacio. Frente a la colocación de LEDs dispuestos en forma de banda, el empleo de un haz de fibras de emisión lateral (41, 45) en faros de automóvil (40) tiene la ventaja de que la luz se irradia de manera homogénea, de modo que no se produce la impresión de puntos de luz separados, desagradable estéticamente, no se irrita a otros usuarios de la carretera por medio de una variedad de puntos de luz, el efecto luminoso es sensiblemente independiente del ángulo, y se reduce el número de LEDs, y de este modo se puede ahorrar energía en el empleo del faro, lo que puede reducir a su vez el consumo de combustible del vehículo y, por consiguiente, sus emisiones de CO².

La Fig. 16 muestra la iluminación de contorno (51) de partes de un edificio (50). En el presente ejemplo, el edificio es un bloque de pisos, apareciendo iluminados los contornos de la cúpula para el observador por medio de los haces de fibras de emisión lateral colocados en los mismos.

Por medio de la Fig. 17 se representa la aplicación del haz de fibras según la invención con propiedades de emisión lateral como marca de pistas de aterrizaje de aviones (60). Tanto las marcas laterales (61) como también las bandas centrales (62), como se ha descrito anteriormente, se pueden realizar ventajosamente por medio de las fibras con índice de nivel de emisión lateral según la invención.

La Fig. 18 muestra una imagen SEM/EDX de un vidrio, que se puede emplear preferentemente para varas de inserción (13) y/o tubos de inserción (131). Como es sabido generalmente por el especialista, SEM representa la abreviatura de Scanning Electron Microscope, en aleman Rasterelektronenmikroskop. Su principio de funcionamiento se basa en rasterizar un haz de electrones delgado sobre el objeto. En este caso, los electrones salientes de nuevo o retrodispersados a partir del objeto, o también otras señales, se detectan de manera sincrónica. La corriente registrada determina el valor de intensidad del elemento de imagen asignado. EDX representa el procedimiento de análisis por rayos X de energía dispersiva, que es igualmente conocido por el especialista. Este procedimiento es apropiado especialmente para análisis químicos en superficies en el intervalo de pm.

La figura total mostrada en la Fig. 18 muestra una zona de la muestra de vidrio de aproximadamente 7 pm de anchura. En el presente caso se analizó un vidrio de silicato de Na-Al-K-As-Pb y, por consiguiente, un vidrio que contiene Pb con este método. Las manchas circulares claras muestran los centros de dispersión almacenados en el vidrio, que presentan en este caso una distribución de tamaños aproximadamente igual, y son en realidad esféricos. Su diámetro asciende aproximadamente a 100 nm hasta 600 nm. La valoración de los espectros EDX ha dado por resultado que los centros de dispersión esféricos tienen cualitativamente la misma composición que el vidrio de silicato de Na-Al-K-As-Pb que lo rodea, pero presentan contenidos en As y Pb considerablemente más elevados. Por lo tanto, se debe partir de que, en el caso de los centros de dispersión, se trata de productos de disgregación. Éstos se presentan en el vidrio ya antes del estirado de fibras, por lo cual este vidrio parece opaco blanquecino.

En la Fig. 19 se representa igualmente una imagen SEM/EDX de un vidrio de silicato de Na-Al-K-As-Pb con las misma escala que se representan en la Fig. 18. En este caso es llamativo que se presenten centros de dispersión con dos clases de tamaños diferentes, que están mezclados entre sí. También en este caso, debido a los espectros EDX se puede partir de que estas partículas de dispersión presentan un contenido más elevado en As y Pb, y se producen como punto de disgregación de la matriz de vidrio que las rodea.

La Fig. 20 muestra una imagen fotográfica de un haz de fibras que contiene fibras con índice de nivel de emisión lateral, cuyos centros de dispersión se generan mediante partículas de Pt almacenadas como centros de dispersión. Como se puede observar por medio de la Fig. 20, tal fibra muestra un acoplamiento lateral eficaz con evolución de luminosidad a lo largo de la longitud del haz de fibras representada, pero también puntos de luz muy luminosos individuales. Estos puntos de luz muy luminosos se pueden deseables o no deseables según aplicación.

En la Fig. 21 se representa la imagen fotográfica de un haz de fibras según la invención (23) que contiene fibras con índice de nivel de emisión lateral según la invención (22), cuyos centros de dispersión se generaron, como se ha descrito, mediante separación de fases y/o disgregación. En comparación con la Fig. 20 es llamativo que el haz de fibras mostrado según la invención presente una evolución de luminosidad muy uniforme a lo largo de la longitud del haz de fibras, y además ilumina de manera muy homogénea, es decir, no se pueden observar puntos de luz muy luminosos individuales, de modo que el haz de fibras (23) aparece como una banda de iluminación homogénea.

La Fig. 22 muestra las luminosidades medidas de emisión lateral de fibras con índice de nivel de emisión lateral según la invención (90, 91, 92), aplicadas frente a la distancia de la superficie frontal de la fibra. La curva (92) representa una fibra con índice de nivel de emisión lateral según la invención, en la que los centros de dispersión se generaron mediante adición de partículas de Pt, pero no mediante disgregación y/o separación de fases. La medida de luminosidad en dependencia de la distancia proporciona el perfil de distribución de luminosidad de la fibra de emisión lateral. Para la mayor parte de aplicaciones son deseables luminosidades lo mayores posible en una distancia lo mayor posible. Los valores de luminosidad en la Fig. 22 se indican en unidades arbitrarias. La curva (90) muestra el perfil de distribución de luminosidad de una fibra con índice de nivel de emisión lateral según la invención, que se estiró a partir de una preforma con 3 varas de inserción con un diámetro de 300 |jm, estando constituidas las varas de inserción por un vidrio en el que están almacenadas zonas inhomogéneas producidas mediante separación de fases y/o disgregación como centros de dispersión. En contrapartida, la curva (91) muestra una fibra con índice de nivel de emisión lateral según la invención, en el que la preforma estaba constituida por las mismas varas de inserción que en la curva (90), pero se emplearon solo 2 varas de inserción. Como se puede identificar, las luminosidades y, por consiguiente, la eficiencia de desacoplamiento de las fibras con índice de nivel de emisión lateral (90, 91) son significativamente diferentes. Un número mayor de varas de inserción conduce a un desacoplamiento más intenso, descendiendo rápidamente el perfil de luminosidad a distancia de la fuente lumínica, pero también en relación con la intensidad de entrada. Por consiguiente, mediante el número de varas de inserción se puede escalar la eficiencia de desacoplamiento de manera sencilla.

La fibra con índice de nivel de emisión lateral que se midió para la curva (92) se produjo a partir de una preforma con 30 varas de inserción, representándose los centros de dispersión en las varas de dispersión mediante partículas de Pt con una distribución de diámetros-tamaños de 150 nm a 450 nm. La comparación de las curvas (90) y (91) con centros de dispersión que se han producido mediante separación de fases y/o disgregación, con la curva (92) con centros de dispersión que se representan mediante partículas de Pt, muestra que, con ayuda de varas de inserción correspondientes a las curvas (90) y (91), con menos material y costes considerablemente menores, en el caso de la curva (90) se puede obtener una eficiencia de desacoplamiento más elevada que mediante las varas de inserción que determinan la curva (92). Sin embargo, el descenso relativo de intensidad en la curva (92) es claramente menor que en las curvas (90) y (91).

Por consiguiente, es evidente que tanto mediante la selección del número de varas de inserción y, por consiguiente, a través de la cantidad de centros de dispersión en la fibra, como también a través de la selección de los centros de dispersión, incluso la eficacia de desacoplamiento se puede ajustar correspondientemente al respectivo requisito. En especial también es posible mezclar diversas varas de inserción con diferentes centros de dispersión en una preforma, así como emplear varas de inserción que contienen, a modo de ejemplo, centros de dispersión constituidos por partículas de Pt y centros de dispersión que se forman mediante separación de fases y/o disgregación.

En la Fig. 23 se representan las luminosidades de emisión lateral medidas de una fibra con índice de nivel de emisión lateral según la invención (95) frente a la distancia de la superficie frontal de la fibra, pero con acoplamiento de ambos lados a diferencia de la Fig. 22. Los valores de luminosidad en la Fig. 23 se indican igualmente en unidades arbitrarias. La curva (95) representa la misma fibra con índice de nivel de emisión lateral que la descrita respecto a la curva (90), la curva (96) representa una fibra con índice de nivel de emisión lateral como la descrita respecto a la curva (92). Como se puede identificar fácilmente en la comparación de las Fig. 22 y 23, un acoplamiento de ambos lados aumenta la intensidad precisamente en la parte central de la fibra, con lo cual es preferente un acoplamiento de ambos lados en muchas aplicaciones.

La curva (95) muestra intensidades sistemáticamente más elevadas que la curva (96), aunque el descenso de luminosidad en la curva (96) es más pronunciado. También en el caso de acoplamiento de ambos lados son naturalmente factibles las posibilidades de escalado del efecto de emisión lateral.

La Fig. 24 muestra la sección transversal a través de una vara de fibras rígida (220) que contiene una mayoría de fibras con índice de nivel de emisión lateral según la invención (22) en forma rígida, así como en ampliación la sección transversal esquemática a través de una fibra rígida con índice de nivel de emisión lateral según la invención. La vara de fibras (220) está rodeada por una camisa (120) de vidrio, en cuyo interior se encuentran las fibras con índice de nivel de emisión lateral (22). Alternativamente, la camisa (120) también se puede fabricar a partir de materiales sintéticos. Como se ha descrito, ésta es preferentemente transparente y/o translúcida al menos en zonas parciales, para poder desacoplar luz lateralmente a partir de la vara de fibras (220) en estas zonas, y ser percibidas por un observador. Las fibras individuales con índice de nivel de emisión lateral (22) pueden estar fundidas conjuntamente en sus superficies de contacto. Se considera lo mismo para las superficies de contacto de las fibras individuales con índice de nivel de emisión lateral (22) con la camisa (120). La camisa (120) sirve principalmente para sostener y/o proteger frente a influencias externas las fibras con índice de nivel de emisión lateral (22). Mediante la camisa (120) se puede impedir en especial que partículas u otras sustancias puedan penetrar en los espacios intermedios entre las fibras individuales con índice de nivel de emisión lateral (22). Además, gracias a la camisa (120), la vara de fibras (220) presenta una superficie esencialmente lisa, lo que es ventajoso para algunos requisitos.

Además, en la Fig. 24 se representa en ampliación la sección transversal esquemática a través de una fibra individual con índice de nivel de emisión lateral (22). Esta corresponde esencialmente a la sección transversal representada en la Fig. 4b. La fibra con índice de nivel de emisión lateral (22) está constituida por el núcleo (1), que está rodeado por la camisa (2). En el dibujo, entre ambos se encuentran dos zonas de dispersión (3). Éstas se representan en forma de puntos en el dibujo, pero deben simbolizar que se generaron por medio de dos varas de inserción (13), que están fundidas con el núcleo (1). Es igualmente posible que las zonas de dispersión (3) estén también fundidas conjuntamente, de modo que rodeen el núcleo (1) a lo largo de la superficie periférica del núcleo. Para la generación de una forma preferente de realización de las fibras con índice de nivel de emisión lateral según la invención se estiró una vara de núcleo (11) con superficie pulida al fuego, junto con varas de inserción (13) y un tubo envolvente, para dar una fibra según el procedimiento descrito. La vara de núcleo presentaba un diámetro de 30 mm. El tubo envolvente (12) tenía un diámetro externo de 35 mm y un diámetro interno de 33,5 mm. En el tubo envolvente (12) fundido en un extremo se insertó la vara de núcleo (11), y en la ranura intermedia se dispusieron 1 a 100 varas de inserción (13) constituidas con un vidrio con la misma composición que la vara de núcleo (11), al que se añadieron en la fusión, no obstante, partículas de circonio de finura nanométrica o partículas de metal noble de finura nanométrica en el intervalo de concentración de 1 ppm a 100 ppm. El diámetro de las varas de inserción se situaba entre 0,1 mm y 2 mm. El extremo cerrado de la preforma (10) producida de este modo se introdujo en el agregado de calefacción (20) de una instalación de estirado conocida bajo aplicación de un vacío en el extremo abierto de la performa entre vara de núcleo (11) y tuvo envolvente (12), y se calentó hasta la temperatura de estirado. La temperatura de estirado se situaba típicamente entre 800°C y 1100°C. Tras reblandecimiento del extremo de la preforma (10), esta se estiró hacia abajo desde el agregado de calefación (20) y, por consiguiente, se estrechó para dar una fibra. Mediante este proceso se ablandaron las varas de inserción (13) en tal medida que se deformaban, y formaban finalmente una zona de dispersión (3) entre núcleo (1) y camisa (2) de la fibra (22). Mediante la guía posterior de la preforma (10) al agregado de calefacción (20) era posible un proceso de estirado de fibras continuo, cuyo resultado era una fibra con índice de nivel de emisión lateral con un diámetro de 5 pm a 300 pm y una longitud de varios kilómetros.

Para la generación de otra forma preferente de realización de la fibra con índice de nivel de emisión lateral según la invención se estiró una vara de núcleo (11) con superficie pulida al fuego junto con varas de inserción (13) y un tubo envolvente, según el procedimiento descrito, para dar una fibra. La vara de núcleo presentaba un diámetro de 30 mm. El tubo envolvente (12) tenía un diámetro externo de 35 mm y un diámetro interno de 33,5 mm. En el tubo envolvente (12) fundido en un extremo se insertó la vara de núcleo (11), y en la ranura intermedia se dispusieron 1 a 30 varas de inserción (13) constituidas con un vidrio de silicato que contenía As-Pb, en el que estaban almacenados centros de dispersión kque presentaban un contenido elevado en Pb, y se generaron mediante separación de fases y/o disgregación. Tal vidrio se puede adquirir comercialmente como vidrio de color de diversos fabricantes. La vara de vidrio obtenible con un diamétro de algunos milímetros se estiró como se ha descrito anteriormente para la producción en un grosor típico entre aproximadamente 100 pm y 1 mm.

Para la producción de una vara conductora de luz descrita anteriormente, que está constituida esencialmente por una fibra rígida con índice de nivel de emisión lateral rodeada de un vidrio envolvente, se estiró una preforma (10) con 1 a 20 varas de inserción (13) a partir de un vidrio de color, y con un diámetro de 0,1 mm a 0,5 mm hasta un grosor de 1 mm a 20 mm, y preferentemente de 3 mm a 10 mm. Los centros de dispersión almacenados en el vidrio de color se generan mediante inhomogeneidades del vidrio de color, y están contenidos en el vidrio de color desde el comienzo. La fibra con índice de nivel de emisión lateral obtenida de este modo es rígida debido a este diámetro. En la vara conductora de luz descrita, las varas de inserción (13) pueden estar dispuestas en distribución periférica, o estar dispuestas concentradas en un lado, con lo cual se puede orientar el efecto de irradiación lumínica lateral en su característica de irradiación.

Los centros de dispersión almacenados en el vidrio de color se generan mediante inhomogeneidades del vidrio de color, y están contenidos en el vidrio de color desde el comienzo. La fibra con índice de nivel de emisión lateral obtenida de este modo es rígida debido a este diámetro.

Para la producción de una vara de fibras rígida descrita (220) que contiene una mayoría de fibras rígidas con índice de nivel de emisión lateral (22) se estiró una preforma constituida típicamente por 500 a 2000, preferentemente de 800 a 1200 fibras individuales rígidas con índice de nivel de emisión lateral (22), con un diametro de 0,5 mm a 1 mm y un tubo envolvente, hasta un grosor de 1 mm a 20 mm, y preferentemente de 3 mm a 10 mm. Las fibras individuales rígidas con índice de nivel de emisión lateral (22) se generaron, como se describe anteriormente, mediante el estirado a partir de preformas (10), a partir de varas de núcleo (11), varas de inserción (13) y tubo envolvente (12). Por lo tanto, en el caso de producción de una vara de fibras rígida (220) se trata, por así decirlo, de un proceso de reestirado de fibras con índice de nivel de emisión lateral (22) generadas previamente.

Tanto la vara conductora de luz descrita como también la vara de fibras descrita (220) se pueden curvar y/o prensar en 2D, así como 3D, en otros pasos de proceso, para modificar, a modo de ejemplo, su geometría de sección transversal y/o adaptar su forma a los requisitos.

Como materiales para la vara de núcleo (11) y, por consiguiente, para el núcleo (1), se pueden emplear ventajosamente vidrios con las composiciones citadas a continuación.

Variante 1 de vidrio de núcleo con índice de refracción n1 de 1,65 a 1,75, que contiene (en % en moles sobre la base de óxido)

SiO² 25 a 45 Ta₂O₅ 0,1 a 6

B²O³ 13 a 25 ZrO² 0,1 a 8

CaO 0 a 16 ZnO 0,1 a 8

SrO 0 a 8 CaO SrO+ BaO ZnO > 33

BaO 17 a 35 Al₂O₃ 0 a 5

La²O³ 2 a 12

Variante 2 de vidrio de núcleo con índice de refracción n1 von 1,65 a 1,75, que contiene (en % en moles sobre la base de óxido)

SiO² 54,5 a 65

ZnO 18,5 a 30

Suma de óxidos alcalinos 8 a 20

La²O³ 0 a 3

ZrO² 2 a 5

HfO² 0,02 a 5

ZrO² + HfO² 2,02 a 5

BaO 0,4 a 6

SrO 0 a 6

MgO 0 a 2

CaO 0 a 2

Suma de óxidos alcalinotérreos 0,4 a 6

Li²O 0,5 a 3, pero no más de 25 % en moles de la suma de óxidos alcalinos

SiO ZrO2 HfO2 > 58,5

Proporción ZnO : Suma de óxidos alcalinotérreos > 3,5 : 1

Variante 3 de vidrio de núcleo con índice de refracción n1 de 1,58 a 1,65, que contiene (en % en moles sobre la base de óxido)

SiO² 50 a 60 Nb₂O_s 0 a 4

B₂O₃ 0 a 15 La²O³ + Y²O³ + Nb²O⁵ 0 a 4

BaO 10 a 35 Na²O 4,5 a 10

SrO 0 a 18 K²O 0,1 a 1

Sr Ba 10 a 35 Rb²O 0 a 1,5

ZnO 0 a 15 Cs²O 0 a 1,5

Sr Ba Zn 10 a 40 Rb²O Cs²O 0 a 1,5

B²O³ + ZnO 5 a 35 Suma de óxidos alcalinotérreos 4,8 - 11

Al²O³ 0,1 a 1,9 MgO 0 a 6

ZrO² 0 a 4 CaO 0 a < 5 La²O³ 0 a 4

Y₂O₃ 0 a 4

Variante 4 de vidrio de núcleo con índice de refracción, que contiene (en % en peso sobre la base de óxido)

SiO² 42 a 53

ZnO 30 a 38

Na²O < 14

K²O < 12

Na²O+K²O > 2

BaO < 0,9

índice de refracción, que contiene (en % en peso

SiO² 30 a 45

B2O3 < 12

ZnO < 10

BaO 25 a 40

Na²O < 10

K²O < 2

Al²O³ < 1

La²O³ < 10

% en peso sobre la base de óxido), que contiene

SiO²70 a 78 MgO 0 a 1

Al²O³0 a 10 CaO 0 a 2

B²O³5 a 14 SrO 0 a 1

Na²O 0 a 10 BaO 0 a 1

K²O 0 a 10 F 0 a 1

y esencialmente no contiene U²O.

% en peso sobre la base de óxido), que contiene

SiO²63 a 75 MgO 0 a 5

Al²O³1 a 7 CaO 1 a 9

B²O³0 a 3 BaO 0 a 5

Na²O 8 a 20 F 0 a 1

K²O 0 a 6

y esencialmente no contiene Li²O.

Variante 3 de vidrio de camisa (en % en peso sobre la base de óxido), que contiene

SiO²75 a 85

Al²O³1 a 5

B²O³ 10 a 14

Na²O 2 a 8

K²O 0 a 1

y esencialmente no contiene LͲO ni MgO.

Variante 4 de vidrio de camisa (en % en peso sobre la base de óxido), que contiene

SiO2 62 a 70

B²O³ >15

Li²O >0.1

Na²O 0 a 10

K²O 0 a 10

MgO 0 a 5

CaO 0 a 5

SrO 0 a 5

BaO 0 a 5

ZnO 0 a 5

F 0 a 1

Variante 5 de vidrio de camisa (en % en peso sobre la base de óxido), que contiene

SiO² 60 a 72

B2O3 < 20

Al²O³ <10

Na²O < 18

K₂O < 15

Li²O < 5

F < 1

Variante 6 de vidrio de camisa (en % en peso sobre la base de óxido), que contiene

SiO² 72-78

B₂O₃ 5 a 15

Al2O3 5 a 10

Na²O < 10

K₂O < 10

Li²O < 5

F < 1

Variante 7 de vidrio de camisa (en % en peso sobre la base de óxido), que contiene

SiO² 70-80

B₂O₃ < 5

Al²O³ < 10

La2O3 < 2

Na²O < 10

K²O < 10

ZrO² < 2

Como se ha descrito, todos los vidrios en el sentido de la invención, empleados para los vidrios de núcleo, se pueden emplear también para el vidrio de las varas de inserción (13) y, por consiguiente, también pueden servir como vidrio de matriz para la producción de la zona de dispersión (3), almacenándose partículas de dispersión en el vidrio, en especial si se emplean partículas de dispersión como centros de dispersión.

Las fibras de vidrio obtenidas de este modo presentan una excelente resistencia a la rotura. Para fibras con índice de nivel de emisión lateral que se estiraron a partir de los vidrios citados anteriormente a una temperatura de estirado de 1040°C, los ensayos de bucle realizados dieron por resultado los siguientes valores en el ensayo de bucle:

En este caso, las partículas de dispersión estaban constituidas principalmente por Pt. Nⁱ designa el número de varas de inserción empleadas en la preforma, FF el factor de forma, equivalente al diámetro de las partículas de dispersión. Por consiguiente, FF = 150-450 simboliza la presencia de partículas de dispersión en una distribución de tamaños de grano con los diámetros 150 nm a 450 nm. Correspondientemente, Ff = 500-1200 partículas de dispersión en una distribución de tamaño de grano con los diámetros 500 nm a 1200 nm. Para cada combinación de Nⁱ y FF se realizaron respectivamente 25 ensayos de bucle. dMin indica el diámetro mínimo de bucle en mm con el que se rompe la fibra, dMax el diámetro máximo de bucle en mm con el que se podía observar una rotura de fibra. dRotura es el valor medio aritmético de los resultados individuales de los 25 ensayos de bucle en mm respectivamente.

Por medio de la tabla es visible que, debido al descenso de dRotura, el aumento del diámetro de las partículas de dispersión parece conducir a una ligera mejora de la resistencia a la rotura. Sin embargo, un aumento del número de varas de inserción parece reducir insignificamente la resistencia a la rotura. No obstante, la comparación con una fibra de vidrio sin las zonas de dispersión según la invención, que presenta un valor de dRotura = 1,25, demuestra que las fibras con índice de nivel de emisión lateral según la invención garantizan todavía una muy buena resistencia a la rotura. Las fibras con índice de nivel de emisión lateral con diámetros de núcleo no circulares, como son conocidas por el estado de la técnica, se rompen considerablemente antes en los ensayos de bucle.

Frente a las fibras con índice de nivel de emisión lateral conocidas por el estado de la técnica, las fibras con índice de nivel de emisión lateral según la invención tienen además la ventaja de desacoplar la luz lateralmente con mayor eficacia, de que el efecto de emisión lateral es muy convenientemente escalable para las respectivas aplicaciones mediante el empleo de las varas de inserción (13), y de que las fibras con índice de nivel de emisión lateral según la invención, debido al material que las compone, son ignífugas. Por lo tanto, éstas se pueden emplear en zonas con reglamentaciones contra incendios elevadas. Éstos son campos de aplicación que están cerrados en especial para fibras de materiales sintéticos. Con el procedimiento según la invención se pueden producir mecánicamente, de manera rentable, haces de fibras que contienen las fibras con índice de nivel de emisión lateral según la invención.

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES

   1. - Fibras con índice de nivel de emisión lateral, que contienen un núcleo un núcleo conductor de la luz (1) constituido por un vidrio con un índice de refracción n y una camisa (2) transparente y/o translúcida que rodea el núcleo a lo largo del eje de la fibra (A), constituida por un vidrio con un índice de refracción n² , considerándose n² < n¹ , encontrándose entre núcleo y camisa al menos una zona de dispersión (3), presentando la zona de dispersión (3) una matriz constituida por un vidrio, que presenta esencialmente el índice de refracción n³ , y centros de dispersión almacenados en la matriz, y estando fundida con el núcleo (1) y la camisa (2), caracterizadas por que la zona de dispersión (3) es una zona fundida de al menos una vara de inserción o un tubo de inserción, que comprende la matriz de vidrio con el índice de refracción n3 y centros de dispersión almacenados en el mismo, con una vara de núcleo, siendo los centros de dispersión partículas de dispersión o siendo los centros de dispersión zonas inhomogéneas del vidrio en el que están alojadas, presentándose las zonas inhomogéneas como zonas de fases separadas o zonas disgregadas con un índice de refracción n4 en el vidrio con el índice de refracción n3, considerándose (13) s n1 para la relación entre el índice de refracción del vidrio de la matriz y el índice de refracción del núcleo.

   2. - Fibras con índice de nivel de emisión lateral según la reivindicación 1, caracterizadas por que entre núcleo (1) y camisa (2) se encuentra al menos una zona de dispersión (3), que rodea completamente el núcleo a lo largo del eje de la fibra (A).

   3. - Fibras con índice de nivel de emisión lateral según la reivindicación 1, caracterizadas por que entre núcleo (1) y camisa (2) se encuentra al menos una zona de dispersión discreta (3), que se extiende a lo largo del eje de la fibra (A) en una zona parcial del volumen del núcleo.

   4. - Fibras con índice de nivel de emisión lateral según la reivindicación 3, caracterizadas entre núcleo (1) y camisa (2) se encuentran varias zonas de dispersión discretas (3), que se extienden en zonas parciales a lo largo del eje de la fibra (A) en una zona parcial del volumen del núcleo.

   5. - Fibras con índice de nivel de emisión lateral según al menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizadas por que las partículas de dispersión contienen Siܲ y/o SiN y/o BaO y/o MgO y/o ZnO y/o A hO y/o AlN y/o TiO² y/o ZrO² y/o Y²O³ y/o los metales de estos óxidos por separado y/o BN y/o B²O³ y/o Ru y/o Os y/o Rh y/o Ir y/o Ag y/o Au y/o Pd y/o Pt y/o carbono tipo diamante y/o partículas vitrocerámicas.

   7. - Fibras con índice de nivel de emisión lateral según la reivindicación 1, caracterizadas por que el vidrio en el que están almacenadas es un vidrio de silicato que contiene As-Pb, y las zonas inhomogéneas presentan un contenido elevado en Pb y/o As frente a la matriz de vidrio en la que están almacenadas.

   8. - Fibras con índice de nivel de emisión lateral según al menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizadas por que el diámetro del núcleo conductor de la luz (1) asciende a más de 0,4 mm, y la fibra con índice de nivel de emisión lateral está configurada como vara conductora de la luz rígida.

   9. - Procedimiento de producción de una fibra con índice de nivel de emisión lateral según una de las reivindicaciones 1-8, que contiene los pasos de procedimiento

   - puesta a disposición de una vara de núcleo (11) constituida por un vidrio con el índice de refracción n¹ , - disposición de un tubo envolvente (12) constituido por un un vidrio con el índice de refracción n² , considerándose n² < m, de modo que la vara de núcleo (11) se encuentra dentro del tubo envolvente (12) y se obtiene una performa (10),

   - calentamiento de la preforma (10),

   - estirado de la preforma (10) para dar una fibra de vidrio (22) o una vara conductora de la luz, caracterizado por que,

   para la obtención de la preforma (10) se dispone además al menos una vara de inserción (13), constituida por un vidrio con el índice de refracción n³ entre tubo envolvente (12) y vara de núcleo (11), esencialmente en paralelo al eje de la vara de núcleo, diferenciándose n³ esencialmente de n² , y estando almacenados centros de dispersión en el vidrio de la vara de inserción (13), y fundiéndose al menos una vara de inserción (13) con la vara de núcleo (11) en la interfase entre vara de inserción (13) y vara de núcleo (11) en el estirado de la preforma (10), de modo que se forma al menos una zona de dispersión (3).

   10. - Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado por que, en el estirado de la preforma (10), al menos una vara de inserción (13) se funde con la vara de núcleo (11), de modo que se forma una fase de dispersión discreta, que se extiende al menos en un volumen parcial del núcleo de la fibra (1) a lo largo del eje de la fibra (A).

   11. - Procedimiento según una de las reivindicaciones 9 a 10, caracterizado por que la preforma (10) contiene una mayoría de varas de inserción (13), que se funden tanto con la vara de núcleo (11) como también conjuntamente en el estirado de la preforma (10), de modo que se forma al menos una zona de dispersión (3), que rodea completamente el núcleo de la fibra (1) a lo largo del eje de la fibra (A).

   12. - Empleo de al menos una fibra con índice de nivel de emisión lateral según una de las reivindicaciones 1 a 8 junto con otros conductores de la luz y/u otras fibras con índice de nivel de emisión lateral según una de las reivindicaciones 1 a 8 en un haz de fibras.

   13. - Empleo según la reivindicación 12 como vara de fibras rígida.

   14. - Empleo según la reivindicación 12 en un haz de fibras flexible, alrededor del cual se extrusiona un material sintético transparente y/o translúcido al menos en zonas parciales y/o que está entubado o insertado en un perfil de material sintético transparente y/o translúcido.

   15.- Empleo según una de las reivindicaciones 12 a 14 en tejidos.

   16.- Empleo según una de las reivindicaciones 12 a 15 para la iluminación de contornos de vehículos y/o como parte de revestimientos internos (30) de vehículos, en especial de automóviles, aviones, barcos y/o trenes.