ES2733855T3

ES2733855T3 - Elemento de superficie para alumbrar y calentar

Info

Publication number: ES2733855T3
Application number: ES17000667T
Authority: ES
Original assignee: FUTUREDYNAMICS GmbH
Current assignee: FUTUREDYNAMICS GmbH
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2014-09-16
Publication date: 2019-12-03
Anticipated expiration: 2034-09-16
Also published as: DE102013016158B4; DE102013016158A1; PL3229560T3; EP2854486B1; ES2639297T3; EP3229560A1; EP3229560B1; TR201911261T4; EP2854486A1; PL2854486T3; HRP20191276T1

Abstract

Elemento de superficie para alumbrar y para calentar que comprende una estructura multicapas que comprende una serie de varias capas que están dispuestas de manera que cubren superficialmente directamente una sobre otra, que presenta al menos una capa de alumbrado (1) y al menos una capa de calentamiento (2) así como una capa de aislamiento (3) y/o capa de cerámica (9) dispuesta entre estas, en donde a) dicha al menos una capa de alumbrado (1) se compone de una capa de electrodo frontal (4) transparente y una capa de electrodo trasera (5) con una capa luminosa (6) y una capa dieléctrica (7) dispuestas entre las mismas, y una tensión de alumbrado (UL) puede ser aplicada entre la capa de electrodo frontal (4) y la capa de electrodo trasera (5). b) a la al menos una capa de calentamiento puede aplicarse una tensión de calentamiento (UH).

Description

DESCRIPCION

Elemento de superficie para alumbrar y calentar

La invención hace referencia a un elemento de superficie para alumbrar y calentar.

El medio tradicional para aplicaciones publicitarias son las columnas de anuncios y paredes publicitarias. Aunque éstos hayan dado buenos resultados durante décadas, siendo intercambiables a través de procesos modernos de pegamento e impresión, en la era de los medios digitales se ha empezado más y más a buscar alternativas. Es cierto que existen pantallas luminosas con tubos de neón o LEDs. Sin embargo, por regla general, ellos requieren empalmes de corriente y de cable, presentan un peso elevado y son difíciles a instalar. Además, una modificación del mensaje publicitario es muy difícil a realizar. Las pantallas planas y las unidades de proyección actualmente están presentes en muchos espacios y sirven para la aplicación publicitaria intercambiable o el anuncio de eventos. No obstante, para mensajes publicitarios no siempre es necesario proporcionar directamente una pantalla plana completa. Se realizan también células solares estándar con LEDs y rótulos recortados a través de láser. Estos productos son bastante caros, monótonos y pesados y tienen un espesor de varios centímetros.

El documento US 6601 983 B1 desvela un módulo de alumbrado para el montaje en el lado exterior de un vehículo. El documento EP 1927507 desvela una disposición de LED para la instalación en un alumbrado.

La invención tiene por objetivo, por tanto, crear un dispositivo con el que se pongan a disposición en combinación funciones de calentamiento y alumbrado y que presenten debido a su diseño un campo de uso lo más amplio posible.

Este objetivo se soluciona mediante un elemento de superficie para el alumbrado y el calentamiento con las características de la reivindicación de patente 1. En las reivindicaciones dependientes se encuentran configuraciones ventajosas de la invención.

La invención se refiere a un elemento de superficie para el alumbrado y el calentamiento. Se hace referencia a la solicitud DE 102013016158.4.

El elemento de superficie para el alumbrado y el calentamiento se compone sustancialmente de una estructura multicapa que presenta por lo menos una capa de alumbrado y por lo menos una capa de calentamiento así como una capa aislante y/o capa de cerámica situada entre las mismas. Como mínimo una capa de alumbrado se compone en este caso de una capa de electrodo frontal transparente y una capa de electrodo trasera con una capa de alumbrado y una capa dieléctrica dispuestas entre las mismas. Entre la capa de electrodo frontal y la capa de electrodo trasera se puede aplicar una tensión de alumbrado y en la capa de calentamiento se puede aplicar un voltaje de calentamiento.

Gracias a esta configuración cabe la posibilidad de proporcionar un elemento de superficie con una gama de aplicaciones muy amplia, con cuya ayuda se pueden asumir funciones tanto de alumbrado como de calentamiento. A este respecto, el elemento de superficie en su forma geométrica no está limitado a una superficie plana. Por el contrario, también es posible fabricar unos elementos de superficie que presentan una superficie curvada o incluso una superficie curvada varias veces. Ventajoso en este caso es sobre todo también que dichos elementos de superficie pueden adaptarse in situ a las condiciones espaciales y por lo tanto pueden ser instalados ahorrando espacio. En particular, en caso de una oferta de espacio reducida, esta configuración de un elemento de superficie según la invención es muy ventajosa ya que solamente requiere muy poco espacio y no hace falta instalar dispositivos separados de alumbrado y de calentamiento. A este respecto, el suministro de energía por regla general es configurado de tal manera que tanto la tensión de calentamiento como la tensión de alumbrado se encuentran comprendidas en una gama de entre 12 voltios y 300 voltios. No obstante, otras gamas de tensión también son imaginables. Por regla general, las tensiones a ser empleadas dependen del ejemplo de aplicación y de las dimensiones de la capa luminosa y la capa de calentamiento.

En un principio es posible aplicar un elemento de superficie según la invención sobre cualquier tipo de superficie, por ejemplo sobre superficies de vidrio, papel, plástico, granito, metal o similares. En este sentido, las capas individuales serían aplicadas en el orden correspondiente sobre la respectiva superficie, en donde la capa de alumbrado forma la capa exterior y está orientada en la dirección del espacio que debe ser iluminado por la capa de alumbrado. La capa exterior, orientada hacia el espacio a ser iluminado, de la capa de alumbrado, en este caso, es la capa de electrodo frontal transparente, sobre la cual eventualmente aún está aplicada una capa de substrato transparente para la protección de la capa de electrodo frontal.

Sin embargo, también es posible no aplicar el elemento de superficie de acuerdo con la invención con sus capas directamente sobre la superficie a ser revestida. Más bien, la capa de alumbrado y la capa de calentamiento también pueden ser aplicadas sobre una capa de substrato de tal modo que se proporciona un elemento de superficie de forma laminar. Dicho elemento de superficie laminar puede ser utilizado muy ampliamente en su aplicación ya que en su conformación es absolutamente flexible y puede ser aplicado sobre los más diversos tipos de superficie. De ello se desprenden unas posibilidades excelentes de empleo en muchos ámbitos de la vida cotidiana, tal como por ejemplo en la construcción de casas o también en la industria del automóvil y/o similares.

Es especialmente ventajoso si

i) la capa de alumbrado tiene un espesor de entre 8,05 pm y 120 pm, teniendo de modo preferente

a) la capa de electrodo frontal transparente un espesor entre 0,05 pm y 5 pm,

b) la capa de electrodo trasera un espesor de entre 4 pm y 45 pm,

c) la capa luminosa entre 2 pm y 30 pm y

d) la capa dieléctrica un espesor de entre 4 pm y 45 pm,

ii) la capa de calentamiento tiene un espesor de entre 6 pm y 60 pm y/o

iii) la capa aislante tiene un espesor de entre 1 pm y 15 pm y la capa de cerámica (9) un espesor de entre 3 pm y 30 pm.

Estas capas pueden ser fabricadas de modo sencillo con procedimientos convencionales y pueden aplicarse sobre las superficies correspondientes. A modo de ejemplo se mencionan diversos procedimientos de impresión, como por ejemplo la serigrafía o también impresión offset.

Sin embargo, para la fabricación de una lámina flexible que puede ser utilizada en tantos ámbitos de aplicaciones como sea posible, se ha mostrado ser particularmente ventajoso que la capa de substrato separada tenga un espesor de entre 10 pm y 1000 pm. Gracias a esta realización de la invención se obtiene una lámina delgada que tiene un espesor máximo de 1 mm y que puede ser aplicada sobre las superficies correspondientes.

De modo adicional se ha mostrado ser conveniente que la capa de electrodo frontal contenga nanohilos de plata, nanotubos de carbón, materiales PEDOT/PSS (materiales de un poli 3,4-etilenodioxitiofeno dopado de poliestireno sulfonato), pigmentos ITO (pigmentos de óxido indio estaño), óxido de cinc, óxido de aluminio, soluciones orgánicas, emulsificantes, espesantes, diluyentes, condicionadores, agentes de viscosidad, pegamentos, agentes antioxidantes y/o materiales similares. Dichos materiales están especialmente apropiados para su aplicación como capa de electrodo frontal, ya que son muy permeables a la luz y por lo tanto únicamente una parte muy pequeña de la luz generada por la capa luminosa es absorbida por la capa de electrodo frontal. La luz emitida por la capa luminosa puede pasar, por lo tanto, esencialmente sin pérdidas a través de la capa de electrodo frontal y ser utilizada para la iluminación del espacio.

Puesto que, en lo que se refiere a la capa de electrodo trasera, no es necesario que sea transparente, la capa de electrodo trasera contiene plata, cobre, estaño, cinc, carbón, materiales PEDOT/PSS (materiales de un poli 3,4-etilenodioxitiofeno dopado de poliestireno sulfonato), pigmentos ITO (pigmentos de óxido indio estaño), óxido de cinc, óxido de aluminio, soluciones orgánicas, emulsificantes, espesantes, diluyentes, condicionadores, agentes de viscosidad, pegamentos, agentes antioxidantes y/o materiales similares. Gracias a las características de material de los materiales empleados, la capa de electrodo trasera y la capa de electrodo frontal presentan los distintivos eléctricos y/o electrónicos necesarios para la utilización como electrodo, de modo que la capa de alumbrado puede operar de manera muy eficiente con dichos electrodos.

Para la utilización de la capa luminosa, en particular nano sulfuro de cinc, europio, nitruro de silicio, soluciones orgánicas, emulsificantes, espesantes o diluyentes, condicionadores, agentes de viscosidad, pegamentos, agentes antioxidantes y/o materiales similares han mostrado ser especialmente convenientes. En particular, las soluciones orgánicas se han mostrado aquí como especialmente apropiadas ya que ellas generan con mucha eficacia energética, por ejemplo en forma de diodos luminosos, la luz correspondiente para la iluminación del espacio. De este modo, la capa luminosa o respectivamente la capa de alumbrado puede ser aplicada con mucha eficacia energética, de manera que casi la totalidad de la energía eléctrica que es alimentada a través de la tensión de alumbrado hacia la capa de alumbrado, es transformada en energía de luz.

La capa dieléctrica contiene titanato de bario, agentes aislantes, soluciones orgánicas, emulsificantes, espesantes o diluyentes, condicionadores, agentes de viscosidad, pegamentos, agentes antioxidantes y/o materiales similares. La capa de calentamiento contiene esencialmente nanotubos de carbón, soluciones orgánicas, emulsificantes, espesantes, diluyentes, condicionadores, agentes de viscosidad, pegamentos, agentes antioxidantes y/o materiales similares. Los materiales empleados aquí como capa de calentamiento transforman casi el 100 % de la energía eléctrica alimentada a través de la tensión de calentamiento en calor. Por lo tanto, a través del elemento de superficie según la invención se puede generar una temperatura máxima de más de 200 ° (523 K).

De modo preferente, entre la capa de calentamiento y la capa de alumbrado aún está dispuesta una capa aislante para lograr una separación electrónica/eléctrica entre estas capas. La capa aislante contiene esencialmente PET, PVC, soluciones orgánicas, emulsificantes, espesantes, diluyentes, condicionadores, agentes de viscosidad, pegamentos, agentes antioxidantes y/o materiales similares.

Adicionalmente, entre la capa de alumbrado y la capa de calentamiento aún puede estar prevista una capa de cerámica. La capa de cerámica contiene sustancialmente nanocerámicas, soluciones orgánicas, emulsificantes, espesantes, diluyentes, condicionadores, agentes de viscosidad, pegamentos, agentes antioxidantes y/o materiales similares y sirve, gracias a su buena capacidad calorífica, esencialmente para transmitir el calor generado por el elemento de calentamiento mejor al entorno del espacio.

La capa de substrato contiene esencialmente vidrio, papel, plástico, granito, metal y/o materiales similares. A partir de dichos materiales se pueden fabricar unas capas de substrato muy delgadas, de modo que unos elementos de superficie en la forma de láminas preferiblemente flexibles pueden ser fabricados de manera sencilla para todas las aplicaciones posibles. Estas láminas flexibles pueden ser dispuestas sobre muchas superficies posibles y ser utilizadas allí para el calentamiento y la iluminación de espacios.

Adicionalmente también están provistos unos conmutadores y/o dispositivos de regulación con los cuales la tensión de calentamiento y la tensión de alumbrado pueden encenderse y apagarse y ser reguladas, estando los conmutadores y/o dispositivos de regulación realizados en forma de elementos externos o como elementos internos integrados o externos, como por ejemplo medidores de luminosidad, sensores de movimiento, temporizadores, reductores de luz y/o medidores de temperatura y/o similares.

De manera ventajosa, la capa luminosa está configurada para el alumbrado con una luminancia de hasta 500 cd/m2, de modo preferible para el alumbrado sin destellos y/o antideslumbrante y de modo especialmente preferible para el alumbrado en diversos colores.

Cabe la posibilidad de que la capa de calentamiento está configurada para el calentamiento hasta un máximo de 523 K.

En un principio, las diversas capas del elemento de superficie según la invención para el alumbrado y el calentamiento pueden estar presentes como pasta que es aplicada por ejemplo con un procedimiento de serigrafía sobre cualquier material que alumbra y calienta, después de haber sido imprimido con las pastas. La ventaja del elemento de superficie según la invención es que las capas son absolutamente flexibles y permiten un espesor de menos de un milímetro. El espesor de la capa no está limitado en este caso. Una ventaja adicional es que la luz ilumina de modo muy homogéneo, antideslumbrante y sin destellos, en unos colores aptos a ser definidos, con un consumo eléctrico muy reducido. Son posibles luminosidades de hasta 500 cd/m2. La capa de calentamiento transforma casi un 100 % de la energía eléctrica en calor y puede generar temperaturas máximas por encima de 200 °C (523 K). Asimismo el elemento de superficie desarrollado está apropiado para el calentamiento y la iluminación para un uso en el interior y al aire libre. Aguanta la humedad y el hecho de estar mojado. La capa puede ser empleada también bajo el agua. El rango de temperaturas puede situarse entre menos 45° C (228 K) y 150° C (423 K). La duración de funcionamiento es extremadamente larga y actualmente se sitúa en varias 1000 horas. La ventaja del elemento de superficie según la invención es adicionalmente el empleo de materiales optimizado de las capas que transforman energía. De esta manera, por la primera vez es posible fabricar estos productos combinados por medio de un procedimiento sencillo de producción, por ejemplo un proceso de serigrafía. Gracias a la combinación de funciones de alumbrado y de calentamiento, las ventajas de peso y de precio siempre se encuentran en aquellos casos cuando se quiere o debe utilizar luz y calentamiento en un lugar.

Además, la invención se basa en el objeto de proporcionar un elemento de superficie para alumbrar y almacenar energía que sea ligero, económico y muy delgado.

El elemento de superficie según la invención para alumbrar y almacenar energía presenta una estructura multicapa que comprende por lo menos una capa de alumbrado para la iluminación, por lo menos una capa de acumulador para el almacenamiento y por lo menos un elemento de soporte como substrato para la impresión de las demás capas, estando por lo menos una capa de alumbrado y por lo menos una capa de acumulador, al menos por secciones, imprimidas sobre al menos un elemento de soporte.

En lo que se refiere a una estructura multicapa, se debe entender como una secuencia de varias capas. Como elemento de soporte está provisto un substrato de capa hecho de material de fibra cerámica, lámina de PET, papel, láminas especiales como por ejemplo Kapton, Navion de Dupont, acrílico, metacrilato, Makrolon, vidrio, granito, metal o similares. En este sentido cabe la posibilidad tanto que el elemento de soporte esté orientado hacia la capa de acumulador como que el elemento de soporte esté orientado hacia la capa de alumbrado. Las capas están dispuestas una directamente encima de la otra, cubriendo la superficie. Sin embargo, también es imaginable una disposición indirecta con al menos una capa intermedia. No obstante, una cantidad arbitraria de capas es posible. De modo ventajoso, el elemento de soporte está realizado como capa rectangular. No obstante, también se pueden concebir otras formas discrecionales. De manera especialmente ventajosa, el elemento de soporte está realizado como lámina. Ello es ventajoso ya que de esta manera se crea una estructura especialmente ligera que puede adaptarse a cualquier substrato.

Adicionalmente cabe la posibilidad de que el elemento de soporte esté realizado de forma transparente. Ello es particularmente ventajoso para que sea permeable para la luz de una capa luminosa. Sin embargo, también es concebible un elemento de soporte no transparente.

Se puede concebir que la capa de alumbrado represente una iluminación monocroma en toda la superficie. Ventajosa es una capa de alumbrado segmentada, de la cual al menos un segmento de superficie parcial puede ser incitado para el alumbrado. A este respecto se puede concebir que un segmento de superficie parcial presente la forma de una imagen promocional, de un segmento de letra o un segmento de signo.

De esta manera, el segmento puede ser utilizado como elemento publicitario o elemento indicativo luminoso. En particular se puede imaginar que la capa de alumbrado se compone de varios segmentos luminosos que pueden activarse de modo separado. Ello presenta ventajas ya que de esta manera el elemento de superficie puede representar diversas formas luminosas. Para la activación se puede concebir una placa electrónica que está dispuesta como capa adicional de manera adyacente a la capa de alumbrado y presenta contactos con los diversos segmentos de superficie parciales de la capa de alumbrado. Ello es ventajoso ya que de esta manera el control está integrado directamente en el elemento de superficie.

En una forma de realización ventajosa adicional, por lo menos una capa de alumbrado comprende una capa de electrodo frontal y una capa de electrodo trasera, con una capa luminosa y una capa dieléctrica dispuestas entre las mismas, en donde entre la capa de electrodo frontal y la capa de electrodo trasera se puede aplicar una tensión de alumbrado. Los materiales ventajosos para la capa de electrodo frontal, la capa de electrodo trasera, la capa luminosa así como la capa dieléctrica corresponden a los materiales de estas capas en el elemento de superficie para el alumbrado y el calentamiento. También los espesores ventajosos de estas capas corresponden a los espesores ventajosos en el elemento de superficie para el alumbrado y el calentamiento. Esta estructura de cuatro capas es especialmente ventajosa. Para aprovechar de modo eficiente el efecto de electroluminiscencia sirve la capa dieléctrica para la adaptación de una capacidad. Especialmente conocido es el efecto de electroluminiscencia en el sulfuro de cinc que puede ser incitado para alumbrar a través de una tensión alterna de alta frecuencia. Mediante la capa de electrodo frontal y la capa de electrodo trasera, la tensión alterna puede ser transmitida a la capa luminosa. Es concebible que ambas capas comprendan únicamente un empalme, de modo que una tensión alterna aplicada desde el exterior se transmite de manera efectiva. Ello es ventajoso debido a su sencillez. Sin embargo, de modo ventajoso se puede concebir que por ejemplo una pletina esté dispuesta apoyándose en la capa de electrodo trasera que permite una selección de los segmentos luminosos a ser controlados de la capa luminosa, estando sin embargo las capas de electrodo frontales de los diversos segmentos luminosos conectadas las unas con las otras. No obstante, el elemento de superficie se limita a las variantes mencionadas.

En una forma de realización ventajosa adicional, el elemento de superficie comprende de manera adicional una unidad de conversión de energía para convertir energía lumínica incidente en energía eléctrica. Ello es ventajoso ya que de esta manera es posible almacenar por ejemplo luz solar incidente como energía eléctrica en la capa de acumulador y a continuación esta luz puede emplearse para iluminar la capa de alumbrado.

En una forma de realización ventajosa adicional, la unidad de conversión de energía está realizada en forma de capa transparente, particularmente de tal manera que a la como mínimo una capa de acumulador sigue, una encima de otra, directamente o indirectamente al menos una capa de alumbrado y a la como mínimo una capa de alumbrado sigue sobre o indirectamente por lo menos una unidad de conversión de energía. Ello es ventajoso ya que de esta manera la unidad de conversión de energía puede ser orientada hacia la luz incidente. Puesto que la capa de conversión de energía está realizada transparente, puede ser utilizada como capa permeable para la luz de la capa de alumbrado, cuando disminuye la luz incidente, por ejemplo en el anochecer. En este caso cabe la posibilidad que un taladro metalizado entre la capa de conversión de energía y la capa de acumulador, atravesando la capa de alumbrado, facilite la transmisión de la capa eléctrica generada en la capa de conversión de energía hacia la capa de acumulador. De modo ventajoso, un taladro metalizado adicional permite la liberación de la energía almacenada en la capa de acumulador para la incitación de la capa de alumbrado.

En una forma de realización ventajosa adicional, la como mínimo una unidad de conversión de energía no está realizada transparente, preferiblemente de tal manera que por lo menos una capa combinada del elemento de superficie está realizada a partir de una sección de superficie parcial configurada como capa de alumbrado y una sección de superficie parcial configurada como unidad de conversión de energía, de modo especialmente preferible de tal manera que a la como mínimo una capa de acumulador sigue directamente o indirectamente, una encima de otra, al menos una capa combinada. Las secciones de superficie parcial de la unidad de conversión de energía y de la capa de alumbrado están dispuestas una al lado de la otra, en la dirección de extensión de las capas. Ello es especialmente ventajoso ya que de este modo ninguna otra capa está dispuesta de forma adyacente a la capa de alumbrado que amortiguaría la luz incidente. De modo adicional, las unidades de conversión de energía conocidas internamente, que no están realizadas transparentes, son más eficientes y presentan un grado de eficacia mayor con respecto a las unidades de conversión de energía transparentes. Sin embargo, una desventaja consiste en el hecho de que no toda la superficie del elemento de superficie está disponible para la unidad de conversión de energía y la capa de alumbrado. No obstante es ventajoso que la capa de acumulador puede estar dispuesta tanto de forma adyacente a la capa de conversión de energía como adyacente a la capa de alumbrado lo que, en ambos casos, permite mejorar el transporte de energía.

En una forma de realización ventajosa adicional, la unidad de conversión de energía comprende, una encima de la otra, al menos una capa de electrodo frontal transparente y/o directamente o indirectamente después al menos una capa de estructura de soporte para la estabilización del elemento de superficie y/o directamente o indirectamente después al menos una capa de material de captación de rayos solares y/o directamente o indirectamente después al menos una capa de transporte y/o directamente o indirectamente después al menos una capa de electrodo trasera y/o directamente o indirectamente después al menos una capa de encapsulado, pudiendo aplicarse con ventaja una tensión entre la capa de electrodo frontal transparente y la capa de electrodo trasera. Cabe la posibilidad de que se renuncie a la capa de transporte y la capa de estructura de soporte. Ello es ventajoso puesto que, de esta manera, se facilita una forma de realización especialmente delgada. Sin embargo, una desventaja es que la capa de transporte presenta unas características particularmente buenas para el mantenimiento de la separación de carga. Además cabe la posibilidad de que el material de captación de rayos solares pierda sus efectos sin una capa de estructura de soporte estabilizante. Para la capa de estructura de soporte se pueden utilizar vidrios, metacrilato, láminas de metal, láminas de plástico y unos substratos similares, flexibles o rígidos. Para la capa de transporte se pueden concebir unas conformaciones negativas y positivas de materiales orgánicos e inorgánicos. Tienen el objetivo de mejorar el transporte de los electrodos.

De manera ventajosa, el encapsulado está configurado como capa aislante.

El encapsulado adyacente al electrodo trasero presenta ventajosamente un espesor de entre 500 nanómetros y 250 micras. De modo ventajoso, el electrodo trasero presenta un espesor de entre 100 nanómetros y 15 micras. De modo ventajoso, la capa de transporte presenta un espesor de entre 50 nanómetros y 5 micras. De modo ventajoso, el material de captación de rayos solares presenta un espesor de entre 50 nanómetros y 5 micras. De modo ventajoso, la estructura de soporte presenta un espesor de entre 100 nanómetros y 5 micras. El electrodo frontal presenta ventajosamente un espesor de entre 100 nanómetros y 5 micras. De modo ventajoso, el encapsulado adyacente al electrodo frontal presenta un espesor de entre 20 y 250 micras.

En una forma de realización ventajosa adicional, la capa de acumulador presenta las al menos dos capas de substrato impresas, entre medias al menos un separador con un electrolito y en los lados exteriores en cada caso al menos una capa de encapsulación. De manera ventajosa, la capa de encapsulación está configurada en cada caso como capa de aislamiento. Las capas de substrato están configuradas de manera ventajosa a partir de un material de lámina. Son concebibles, no obstante, materiales discrecionales que también se consideran para el elemento portante. Como materiales para la capa de acumulador son concebibles, entre otros, grafenos, grafito, soluciones orgánicas, emulsificantes, espesantes o diluyentes, acondicionadores, agentes de viscosidad, pegamentos así como agentes antioxidantes. La capa de acumulador está configurada como supercondensador, también denominado ultracondensador.

En una forma de realización ventajosa adicional, un sensor de luminosidad está integrado en el elemento de superficie, preferiblemente con unidades de regulación adicionales. Ello es ventajoso ya que de esta manera es posible conmutar automáticamente, en función de la luminosidad, entre el funcionamiento por carga de batería a través de una capa de conversión de energía y el funcionamiento de iluminación de la capa de alumbrado.

En una forma de realización ventajosa adicional, las capas de encapsulado están realizadas en forma de capas aislantes y/o el elemento de superficie comprende por lo menos una capa intermedia adicional, realizada preferiblemente como capa aislante, como substrato flexible, como substrato rígido o como capa de electrónica imprimida o no imprimida. En función del uso previsto, estas capas adicionales pueden ser adaptadas ventajosamente, añadidas u omitidas.

En una forma de realización ventajosa adicional, el elemento de superficie está realizado como panel publicitario y/o como rótulo de indicación, por ejemplo como panel de tráfico, o como rótulo de seguridad, o para una salida de emergencia y/o como panel de información de trenes. Sin embargo, el uso no se limita a ello.

Adicionalmente el objeto es solucionado también a través de un procedimiento para la fabricación de un elemento de superficie, en donde al menos una de las capas es imprimida mediante serigrafía sobre el elemento de soporte. La ventaja del procedimiento de serigrafía es que los espesores óptimos de capa en la altura deseada pueden ser aplicados muy rápidamente. Con la máquina de imprimir correspondiente se pueden alcanzar velocidades de hasta 400 m2 por hora.

Como materiales para las capas individuales de la capa de conversión de energía se pueden concebir ventajosamente unas capas activas, por ejemplo hechas de CEGS, CZTS, Peroskite, CsSnl 3 y otras capas orgánicas e inorgánicas.

Adicionalmente también se puede concebir ventajosamente al menos una capa de cerámica como capa intermedia. De modo especialmente ventajoso, una capa de cerámica se compone de nanocerámicas, soluciones orgánicas, emulsificantes, espesantes, diluyentes, condicionadores, agentes de viscosidad, pegamentos, agentes antioxidantes y/u otros materiales.

Los espesores de capa de una capa de acumulador ascienden para el encapsulamiento de manera ventajosa a de 20 a 250 micrómetros, para el substrato impreso de manera ventajosa a de 3 a 250 micrómetros, para el separador incluidos los electrolitos de manera ventajosa a de 500 nanómetros a 250 micrómetros.

Las luminosidades de la capa de alumbrado ascienden ventajosamente a entre Candela por m2 hasta 10.000 Candela por m2

Las densidades de energía del acumulador se sitúan ventajosamente entre 15 vatio-horas por kilogramo hasta 800 vatio-horas por kilogramo.

De modo ventajoso, los elementos de superficie pueden ser utilizados en un rango de temperaturas de entre - 40° hasta 90° C.

Para un taladro metalizado entre las diversas capas se puede imaginar un marco de contacto. Ello es ventajoso ya que de este modo no está afectada una región interior del elemento de superficie. Sin embargo, también se pueden imaginar taladros metalizados en la región central. Un marco puede estar realizado por ejemplo como marco de aluminio o de plástico. Como elementos de control se pueden concebir sensores de luminosidad, temporizadores o un microconmutador, entre los cuales, de modo ventajoso, al menos un elemento está integrado en el elemento de superficie. A este respecto, sin embargo, también son posibles unos conmutadores electrónicos en el exterior del elemento de superficie.

Unos objetivos, ventajas, características y posibilidades de aplicación adicionales de la presente invención se desprenden de las descripciones subsiguientes de ejemplos de realización con la ayuda de los dibujos. A este respecto, todas las características descritas y/o representadas a modo de imagen, en sí mismas o en cualquier combinación significativa, constituyen el objeto de la presente invención, también independientemente de si se recogen en las reivindicaciones o su relación entre sí. Muestran:

Fig. 1 un primer ejemplo de realización de un elemento de superficie en una representación en corte transversal y; Fig. 2 un segundo ejemplo de realización de un elemento de superficie en una representación en corte transversal y;

Fig. 3 la estructura esquemática de las capas de un elemento de superficie con unidad de conversión de energía, estando la capa de soporte dispuesta adyacente a la capa de acumulador y estando la capa de conversión de energía realizada de forma transparente;

Fig. 4 la estructura esquemática de un elemento de superficie con una capa de soporte transparente, adyacente a una capa combinada con una capa de conversión de energía no transparente y una capa de alumbrado;

Fig. 5 la estructura esquemática de una capa de acumulador;

Fig. 6 la estructura esquemática de una capa de conversión de energía;

Fig. 7 la estructura esquemática de una capa de alumbrado y

Fig. 8 la estructura esquemática de una capa de alumbrado con un elemento de soporte adyacente, realizado como capa de substrato;

Los ejemplos de realización representados en las figuras 1 y 2 muestran unos elementos de superficie, que están aplicados sobre una capa de substrato 8.

En la figura 1 se utiliza una capa de substrato transparente 8 que está aplicada sobre una capa de electrodo frontal transparente 4 de una capa de alumbrado 1. Sobre la capa de electrodo frontal 4 está aplicada adicionalmente una capa luminosa 6 y sobre la misma una capa dieléctrica 7. La capa de alumbrado 1 es cerrada por una capa de electrodo trasera 5. Entre el electrodo frontal 4 y el electrodo trasero 5 puede ser aplicada una tensión de alumbrado U^l. Dicha tensión de alumbrado U^lpuede situarse, en función del espesor de capa y del caso de aplicación, entre 12 voltios y 300 voltios. No obstante, también son posibles unas tensiones más bajas o más altas. De modo adicional, sobre la capa de alumbrado 1 o respectivamente sobre la capa de electrodo trasera 5 de la capa de alumbrado 1 está aplicada una capa aislante 3 para la separación eléctrica/electrónica de la capa de alumbrado 1 y de una capa de calentamiento subsiguiente 2, a la cual sigue una capa de cerámica 9. Encima de la capa de cerámica 9 está situada finalmente la capa de calentamiento 2 a la cual se puede aplicar una tensión de calentamiento UH. También la tensión de calentamiento UH puede adoptar diversos voltajes, en función del caso de aplicación, pero de modo preferente se sitúa en una gama entre 12 voltios y 300 voltios.

Contrariamente a la figura 1, en la figura 2 nos encontramos con una capa de substrato 8 no transparente, sobre la cual, en un lado, está aplicada la capa de alumbrado 1 con el electrodo frontal transparente 4 y el electrodo trasero 5 entre los cuales, en cambio, están dispuestas una capa luminosa 6 y una capa dieléctrica 7. En el otro lado de la capa de substrato 8, para la separación eléctrica/electrónica de la capa de alumbrado 1 y de la capa de calentamiento 2, está dispuesta una capa aislante 3. Entre la capa aislante 3 y la capa de calentamiento 2 está dispuesta, también en este ejemplo de realización, una capa de cerámica 9 a través de la cual el calor generado por la capa de calentamiento 2 puede ser transmitido mejor hacia el entorno.

En un principio, los ejemplos de realización, representados en las figuras 1 y 2, del elemento de superficie de acuerdo con la invención pueden ser fabricados a través de un procedimiento de serigrafía, donde los materiales de partida de las diversas capas están presentes como pastas. En este sentido ha mostrado su eficacia el hecho de utilizar los materiales mencionados al principio de la descripción para las diversas capas, en donde ventajosamente las pastas para la fabricación de las diversas capas comprenden todas las nanopartículas.

En particular, en los ejemplos de realización de las figuras 1 y 2, la capa de substrato 2 consiste de un material plástico, la capa de electrodo frontal 4 de PEDOT/PSS, la capa luminosa 6 de una solución orgánica, la capa dieléctrica 7 de titanato de bario, la capa de electrodo trasera 5 de plata, la capa aislante 3 de PVC, la capa de cerámica 9 de nanocerámicas y la capa de calentamiento 2 de nanotubos de carbón.

Las figuras 3 y 4 muestran dos formas de realización ejemplares para un elemento de superficie 10 para el alumbrado y el almacenamiento de energía. Fig. 3 muestra un elemento de superficie 10 con una unidad de conversión de energía transparente 20. Sobre un elemento de soporte 100, en un primer tiempo, está dispuesta una capa de acumulador 60. Por encima de ella se encuentra una capa de alumbrado 40 y encima la unidad de conversión de energía 20. El elemento de superficie 10 está mostrado en un modo de iluminación. La luz 18 emitida por la capa de alumbrado 40 está representada en forma de flechas. Sin embargo, también cabe la posibilidad de que el elemento de soporte 100 esté dispuesto en el lado de la unidad de conversión de energía 20 en forma de capa de substrato transparente. Una disposición de este tipo de muestra por ejemplo en la figura 4, pero con una unidad de conversión de energía no transparente 20. Los números de referencias no se explicarán necesariamente de nuevo. Aquí, la capa de alumbrado 40 está realizada como capa combinada con la unidad de conversión de energía 20. El elemento de soporte 14 está dispuesto de modo adyacente a la capa combinada. También en este caso cabe la posibilidad de que el elemento de soporte 14 esté dispuesto de modo adyacente a la capa de acumulador 60. En función del lado en el que está dispuesto el elemento de soporte, cambia el orden en el que se imprimen las capas.

Fig. 5 muestra una capa de acumulador 60 a modo de ejemplo. Un separador 66 incluyendo un electrolito está envuelto por dos capas de un substrato imprimido 64, 68. En un lado se encuentra una conexión positiva 72, en el otro lado una conexión negativa 74. Las dos capas de substrato imprimidas 64, 68 están rodeadas por capas de encapsulado 62, 70.

Fig. 6 representa una capa de conversión de energía 20 a modo de ejemplo. La misma se muestra en un modo de irradiación. La referencia 12 representa la luz incidente 12 en forma de flechas. En el lado orientado hacia la luz incidente 12 se encuentra un encapsulado transparente 22. En el lado opuesto se encuentra también un encapsulado 22 que puede estar realizado tanto transparente como no transparente. Adyacente al encapsulado 22 orientado hacia la luz incidente 12 se encuentra un electrodo frontal transparente 24 con una conexión de electrodo 25. Adyacente al electrodo frontal 24 se sitúa una estructura de soporte 26, adyacente a la misma un material de captación de rayos solares 28, adyacente a éste una capa de transporte 21, y adyacente a la misma de nuevo un electrodo trasero 23. Dicho electrodo trasero puede estar realizado de modo transparente o no transparente, según la forma de realización, y dispone de una conexión negativa 27.

Las figuras 7 y 8 muestran respectivamente una estructura de capas de una capa de alumbrado 40. Dicha capa está representada en el modo de alumbrado con la luz emitente 18. En el lado de la emisión se encuentra una capa de electrodo frontal 42, adyacente a la misma una capa luminosa 44, adyacente a ésta una capa dieléctrica 46 y adyacente a la misma una capa de electrodo trasera 48. Entre la capa de electrodo frontal 42 y la capa de electrodo trasera 48 se puede aplicar una tensión U^l. En la figura 8, en el lado de la emisión, adyacente a la capa de electrodo frontal 42, está representado un elemento de soporte 50 que está realizado en forma de capa de substrato transparente.

Lista de referencias

1 Capa de alumbrado

2 Capa de calentamiento

3 Capa aislante

4 Capa de electrodo frontal

5 Capa de electrodo trasera

6 Capa luminosa

7 Capa dieléctrica

8 Capa de substrato

9 Capa de cerámica

Uh Tensión de calentamiento

Ul Tensión de alumbrado

10 Elemento de superficie

Luz incidente

Elemento de soporte

Luz emitente

Unidad de conversión de energía Capa de transporte

Encapsulado

Electrodo trasero

Electrodo frontal

Conexión de electrodo

Capa de estructura de soporte Conexión negativa

Material de captación de rayos solares Capa de alumbrado

Capa de electrodo frontal

Capa luminosa

Capa dieléctrica

Capa de electrodo trasera

Elemento de soporte

Capa de acumulador

Capa de encapsulado

Substrato imprimido

Separador

Capa de substrato

Capa de encapsulado

Conexión negativanurm

Elemento de soporte

Claims

REIVINDICACIONES

1. Elemento de superficie para alumbrar y para calentar que comprende una estructura multicapas que comprende una serie de varias capas que están dispuestas de manera que cubren superficialmente directamente una sobre otra, que presenta al menos una capa de alumbrado (1 ) y al menos una capa de calentamiento (2 ) así como una capa de aislamiento (3) y/o capa de cerámica (9) dispuesta entre estas, en donde

a) dicha al menos una capa de alumbrado (1) se compone de una capa de electrodo frontal (4) transparente y una capa de electrodo trasera (5) con una capa luminosa (6) y una capa dieléctrica (7) dispuestas entre las mismas, y una tensión de alumbrado (U^l) puede ser aplicada entre la capa de electrodo frontal (4) y la capa de electrodo trasera (5).

b) a la al menos una capa de calentamiento puede aplicarse una tensión de calentamiento (U^h).

2. Elemento de superficie según la reivindicación 1, caracterizado por que está prevista una capa de substrato (8).

3. Elemento de superficie según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que está configurado a modo de lámina y por tanto de manera adaptable a cualquier soporte.

4. Elemento de superficie según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que

i) la capa de alumbrado (1) tiene un espesor entre 8,05 pm y 120 pm, en donde preferentemente

a) la capa de electrodo frontal (4) transparente tiene un espesor entre 0,05 pm y 5 pm,

b) la capa de electrodo trasero (5) entre 4 pm y 45 pm,

c) la capa luminosa (6) entre 2 pm y 30 pm y

d) la capa dieléctrica (7) entre 4 pm y 45 pm,

ii) la capa de calentamiento (2) tiene un espesor entre 6 pm y 60 pm y/o

iii) la capa de aislamiento (3) tiene un espesor entre 1 pm y 15 pm y la capa de cerámica (9) entre 3 pm y 30 pm.

5. Elemento de superficie según una de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado por que la capa de substrato (8) tiene un espesor entre 10 pm y 1000 pm.

6. Elemento de superficie según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que

i) la capa de electrodo frontal (4) contiene alambres de nanoplata, tubos de nanocarbono, materiales de PE-DOT/PSS (materiales de poli-3,4-etilendioxitiofeno dopado de sulfonato de poliestireno), pigmentos de ITO (pigmentos de óxido de indio y estaño), óxido de cinc, óxido de aluminio, soluciones orgánicas, emulsificantes, espesantes, diluyentes, condicionadores, agentes de viscosidad, pegamentos, agentes antioxidantes y/o similares y/o

ii) la capa de electrodo trasero (5) contiene plata, cobre, estaño, carbono, materiales de PEDOT/PSS (materiales de poli-3,4-etilendioxitiofeno dopado de sulfonato de poliestireno), óxido de cinc, óxido de aluminio, soluciones orgánicas, emulsificantes, espesantes, diluyentes, condicionadores, agentes de viscosidad, pegamentos, agentes antioxidantes y/o similares y/o

iii) la capa luminosa (6) contiene sulfuro de nanocinc, europio, nitruro de silicio, soluciones orgánicas, emulsificantes, espesantes o diluyentes, condicionadores, agentes de viscosidad, pegamentos, agentes antioxidantes y/o similares y/o

iv) la capa dieléctrica (7) contiene titanato de bario, agente aislante, soluciones orgánicas, emulsificantes, espesantes o diluyentes, condicionadores, agentes de viscosidad, pegamentos, agentes antioxidantes y/o similares y/o

v) la capa de calentamiento (2) contiene nanotubos de carbono, soluciones orgánicas, emulsificantes, espesantes, diluyentes, condicionadores, agentes de viscosidad, pegamentos, agentes antioxidantes y/o similares y/o

vi) la capa de aislamiento (3) contiene PET, PVC, soluciones orgánicas, emulsificantes, espesantes, diluyentes, condicionadores, agentes de viscosidad, pegamentos, agentes antioxidantes y/o similares y/o

vii) la capa de cerámica (9) contiene nanocerámicas, soluciones orgánicas, emulsificantes, espesantes, diluyentes, condicionadores, agentes de viscosidad, pegamentos, agentes antioxidantes y/o similares.

7. Elemento de superficie según una de las reivindicaciones 2 a 6, caracterizado por que la capa de substrato (9) contiene vidrio, papel, plástico, granito, metal y/o similares.

8. Elemento de superficie según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que están previstos interruptores con los que se puede conectar y desconectar la tensión de calentamiento (UH) y la tensión de alumbrado (U^l), en donde los interruptores están configurados como interruptores externos o, si no, como sensores internos integrados o externos, tales como por ejemplo medidores de luminosidad, sensores de movimiento, temporizadores y/o medidores de temperatura y/o similares.

9. Elemento de superficie según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la capa luminosa (6) está configurada para el alumbrado con una luminosidad de hasta 500 Cd/m2 preferentemente sin destellos y/o antideslumbrante y de manera especialmente preferente para el alumbrado en distintos colores.

10. Elemento de superficie según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la capa de calentamiento (2) está configurada para el calentamiento hasta como máximo 523 K.