ES2882856T3 - Guía de luz con intensidad de luz uniforme - Google Patents

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Ronie George
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Abstract

Un conjunto (10) de tubería de luz adecuado para un vehículo, comprendiendo el conjunto de tubería de luz: - una tubería de luz (20) que tiene un extremo proximal (22), un extremo distal (24) opuesto, una longitud entre el extremo proximal y el extremo distal, y una superficie (26), comprendiendo la superficie una parte emisora (28) y una parte de superposición (27), en donde la tubería de luz (20) está comprendida de un material capaz de transmitir luz con un primer índice de refracción; y - una superficie reflectante secundaria (40) que comprende un segundo índice de refracción y una anchura, estando dispuesta la superficie reflectante secundaria (40) adyacente a la parte de superposición (27) de la tubería de luz (20), y de modo que se forma un espacio (36) entre la superficie reflectante secundaria (40) y la tubería de luz (20), en donde el primer índice de refracción es mayor que el índice de refracción del aire, y el segundo índice de refracción es mayor que el primer índice de refracción, por lo que, en uso, una fuente de luz (30) capaz de generar una pluralidad de rayos de luz (32) está dispuesta adyacente al extremo proximal (22) de la tubería de luz (20), con la pluralidad de rayos de luz (32) dirigidos generalmente hacia la tubería de luz (20) en la dirección del extremo distal (24); caracterizado por que la superficie reflectante secundaria (40) y la parte de superposición (27) de la tubería de luz (20) están dispuestas de manera que el espacio (36) que separa la superficie reflectante secundaria (40) de la tubería de luz (20) se selecciona de modo que, en uso, la superficie reflectante secundaria (40) es capaz de propagar una onda evanescente (38) desde la tubería de luz (20), la onda evanescente se genera en un punto donde cualquiera de una pluralidad de rayos de luz (32 ) que viajan a través de la tubería de luz (20) se reflejan internamente en un límite entre la parte de superposición (27) y el espacio (36), y se propagan desde la tubería de luz (29) a través del espacio (36) hasta la superficie reflectante secundaria (40) y se reflejan de nuevo en la tubería de luz (20) como una onda evanescente.

Description

DESCRIPCIÓN
Guía de luz con intensidad de luz uniforme
Antecedentes
El diseño de los componentes de iluminación exterior de los automóviles juega un papel importante en el estilo y la comercialización de vehículos en el mercado automovilístico. Los diseñadores de vehículos están interesados en tecnologías que puedan proporcionar las funciones reglamentarias requeridas de la iluminación exterior de automóviles y permitir una apariencia de luz y apagada única y estéticamente agradable de los componentes de iluminación del vehículo. También existe el deseo de crear uniformidad y continuidad en la apariencia de luz de lámparas funcionalmente separadas que pueden estar muy próximas entre sí, por ejemplo, la lámpara trasera de esquina y las lámparas del portón o apliques. Lograr la uniformidad deseada generalmente requiere el uso de la misma fuente de luz en diferentes lámparas con diferentes funciones. Por consiguiente, las posibles fuentes de luz deben ser capaces de proporcionar una gama de diferentes funciones de iluminación de automóviles.
Además del uso de bombillas incandescentes convencionales en la iluminación exterior, los ingenieros automovilísticos han incorporado más recientemente diodos emisores de luz en la iluminación como fuente de luz. Debido a que los diodos emisores de luz son una fuente puntual que generalmente proporciona luz en una distribución lambertiana, el uso de diodos emisores de luz da una apariencia de luz que es "irregular" o "punteada", que es común actualmente en muchos automóviles. Sin embargo, los diseñadores de vehículos más recientemente han exigido una mayor homogeneidad en la apariencia de luz de las lámparas. En consecuencia, un "estilo de neón" uniformemente encendido, similar a la apariencia de un tubo de neón, tiene una demanda relativamente alta. Sin embargo, los tubos de neón no se han adoptado extensamente en la iluminación de automóviles debido a una serie de inconvenientes técnicos.
Recientemente, se han usado guías de luz en lámparas para aproximarse al estilo de un tubo de neón. Sin embargo, las guías o tuberías de luz convencionales tienen dificultades para crear una apariencia de luz uniformemente porque la emisión de luz cerca de la fuente de luz es generalmente significativamente mayor que la emisión de luz a lo largo de la longitud de la guía. El resultado es una línea o barra de luz que es notablemente más brillante en un extremo que en el medio. Tales guías de luz se conocen por los documentos US-5303322 y US 2011/0242831.
Por tanto, existe la necesidad de una tubería de luz de grado óptico que pueda iluminarse con una única fuente localizada que proporcione una intensidad de luz uniforme en toda su longitud y que permita una lámpara que cumpla con los requisitos funcionales de una lámpara de automóvil.
Breve sumario
De acuerdo con un aspecto de la presente invención, se divulga un conjunto de tubería de luz con las características de la reivindicación 1. En al menos una realización, la superficie reflectante secundaria es un material no metálico capaz de reflejar la luz.
En al menos una realización, el espacio es variable a lo largo de la longitud de la tubería de luz.
En al menos una realización, la anchura de la superficie reflectante secundaria varía a lo largo de la longitud de la tubería de luz. En al menos una realización, la anchura de la superficie reflectante secundaria es más ancha en o cerca del extremo distal que en o cerca del extremo proximal de la tubería de luz. En al menos una realización, la anchura de la superficie reflectante secundaria es más estrecha en o cerca del extremo proximal y en o cerca del extremo distal de la tubería de luz que a lo largo de la longitud entre ellos. En al menos una realización, la tubería de luz incluye un codo, y en donde la superficie reflectante secundaria es más estrecha en o cerca del codo que en una ubicación adyacente al mismo.
En al menos una realización, la al menos una fuente de luz es un diodo emisor de luz.
En al menos una realización, el conjunto de tubería de luz incluye además ópticas de acoplamiento dispuestas entre la al menos una fuente de luz y la tubería de luz. En al menos una realización, la parte de superposición de la tubería de luz tiene un área de sección transversal que tiene una primera forma y la parte emisora de la tubería de luz tiene un área de sección transversal que tiene una segunda forma diferente.
De acuerdo con un aspecto de la presente divulgación, se divulga un conjunto de lámpara de acuerdo con las características de la reivindicación 13. El conjunto de lámpara incluye además una carcasa y una lente, donde la lente está dispuesta adyacente a la carcasa de modo que la lente y la carcasa rodean sustancialmente la al menos una fuente de luz, la tubería de luz y la superficie reflectante secundaria.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1A muestra una vista posterior de una realización de un conjunto de tubería de luz óptica a modo de ejemplo de acuerdo con la presente divulgación;
La figura 1B muestra una vista lateral de una realización de un conjunto de tubería de luz óptica a modo de ejemplo de acuerdo con la presente divulgación;
La figura 2 muestra una vista lateral de una realización de un conjunto de tubería de luz óptica a modo de ejemplo de acuerdo con la presente divulgación;
La figura 3A muestra una vista en sección transversal de una realización de un conjunto de tubería de luz óptica a modo de ejemplo de acuerdo con la presente divulgación;
La figura 3B muestra una vista en sección transversal de una realización de un conjunto de tubería de luz óptica a modo de ejemplo de acuerdo con la presente divulgación;
La figura 4A muestra una vista posterior de una realización de un conjunto de tubería de luz óptica a modo de ejemplo de acuerdo con la presente divulgación;
La figura 4B muestra una vista lateral de una realización de un conjunto de tubería de luz óptica a modo de ejemplo de acuerdo con la presente divulgación;
La figura 5 muestra una vista posterior de una realización de un conjunto de tubería de luz óptica a modo de ejemplo de acuerdo con la presente divulgación;
La figura 6A muestra una vista posterior de una realización de un conjunto de tubería de luz óptica a modo de ejemplo de acuerdo con la presente divulgación;
La figura 6B muestra una vista posterior de una realización de un conjunto de tubería de luz óptica a modo de ejemplo de acuerdo con la presente divulgación;
La figura 7A muestra una vista posterior de una realización de un conjunto de tubería de luz óptica a modo de ejemplo de acuerdo con la presente divulgación;
La figura 7B muestra una vista lateral de una realización de un conjunto de tubería de luz óptica a modo de ejemplo de acuerdo con la presente divulgación;
La figura 8 muestra un diagrama de isocandelas de la distribución de luz emitida de una realización de un conjunto de tubería de luz óptica a modo de ejemplo de acuerdo con la presente divulgación;
La figura 9 muestra un diagrama de isocandelas de la distribución de luz emitida de una realización de un conjunto de tubería de luz óptica a modo de ejemplo de acuerdo con la presente divulgación;
La figura 10 muestra un diagrama de isocandelas de la distribución de luz emitida de una realización de un conjunto de tubería de luz óptica a modo de ejemplo de acuerdo con la presente divulgación;
La figura 11A muestra una vista lateral de una realización de un conjunto de tubería de luz óptica a modo de ejemplo de acuerdo con la presente divulgación;
La figura 11B muestra una vista posterior de una realización de un conjunto de tubería de luz óptica a modo de ejemplo de acuerdo con la presente divulgación;
La figura 12 muestra una vista posterior de una realización de un conjunto de tubería de luz óptica a modo de ejemplo de acuerdo con la presente divulgación;
La figura 13 muestra una vista en perspectiva parcialmente recortada de una realización de un conjunto de tubería de luz óptica a modo de ejemplo de acuerdo con la presente divulgación;
La figura 14A ilustra la reflexión interna total de un rayo de luz dentro de un material de acuerdo con la técnica anterior; y
la figura 14B ilustra el acoplamiento evanescente de un rayo de luz en un límite de medios de acuerdo con la técnica anterior.
Descripción detallada
La presente solicitud divulga diversas realizaciones de una tubería de luz de grado óptico y métodos para usar y construir la misma. De acuerdo con un aspecto de la presente divulgación, se divulga una tubería de luz sólida de grado óptico con una capa reflectante secundaria personalizada que permite una intensidad de luz emitida uniforme a lo largo de su longitud que puede iluminarse con una única fuente localizada. Con el fin de promover la comprensión de los principios de la presente divulgación, a continuación, se hará referencia a las realizaciones ilustradas en los dibujos y se usará un lenguaje específico para describir las mismas. Se entenderá que, a pesar de todo, no por ello se pretende limitar el alcance de esta divulgación.
Para los fines de la presente divulgación, los términos guía de luz y tubería de luz son equivalentes. La eficiencia de una guía de luz se puede cuantificar como la cantidad total de luz emitida desde una superficie emisora de la guía en comparación con la luz total emitida por una fuente de luz acoplada a la guía.
La figura 1A muestra un conjunto 10 de tubería de luz óptica de acuerdo con al menos una realización de la presente divulgación. Como se muestra en la figura 1A, el conjunto 10 de tubería de luz puede incluir una tubería de luz 20, que tiene un extremo proximal 22, un extremo distal 24 y una superficie 26, y una superficie reflectante secundaria 40 dispuesta adyacente a la superficie 26. La superficie 26 puede incluir una parte emisora 28 y una parte de superposición 27, donde la superficie reflectante secundaria 40 puede estar dispuesta adyacente a la parte de superposición 27 de la superficie 26. El conjunto 10 de tubería de luz puede incluir además al menos una fuente de luz 30 acoplada ópticamente a la tubería de luz 20 en o cerca del extremo proximal 22 de modo que una pluralidad de rayos de luz 32 puedan transmitirse a la tubería de luz 20 en la dirección general del extremo distal 24.
Como se muestra en la figura 1A, la superficie reflectante secundaria 40 puede no ser coextensiva con la superficie 26. Específicamente, el área de la superficie reflectante secundaria 40 puede variar desde un extremo proximal 42 cerca de la fuente de luz 30 hasta un extremo distal 44 más alejado de la fuente de luz 30, que corresponden generalmente al extremo proximal 22 y al extremo distal 24 de la tubería de luz. 20, respectivamente. Más específicamente, la anchura de la superficie reflectante secundaria 40 puede variar a lo largo de la tubería de luz 20 desde el extremo proximal 22 hacia el extremo distal 24, de modo que la superficie reflectante secundaria 40 puede ser más ancha en o cerca del extremo distal 44 más alejado de la fuente de luz 30 y se reduce o se estrecha en o cerca del extremo proximal 42 cerca de la fuente de luz 30. Además, la superficie reflectante secundaria 40 puede estar dispuesta adyacente a la superficie 26 de modo que se mantenga un espacio 36 entre ellas, como se muestra en la figura 1B. La magnitud del espacio 36 como se representa en la figura 1B en relación con el tamaño de la superficie reflectante secundaria 40 y la tubería de luz 20 se ha exagerado para mayor claridad. La superficie reflectante secundaria 40 puede extenderse además hasta el extremo distal 24 de la tubería de luz 20 y disponerse adyacente al mismo. En tal realización, cualquiera de la pluralidad de rayos de luz 32 que inciden sobre el extremo distal 24 puede reflejarse en la dirección general del extremo proximal 22 y, por lo tanto, contribuir a la distribución de la luz emitida del conjunto 10 de tubería de luz.
En funcionamiento, el conjunto 10 de tubería de luz puede producir una distribución de luz emitida deseada de intensidad sustancialmente uniforme usando reflexión interna total y acoplamiento evanescente. La figura 14A ilustra el principio de reflexión interna total de acuerdo con la técnica anterior. La reflexión interna total es un fenómeno de la luz cuando interseca un límite entre diferentes medios. Como se muestra en la figura 14A, un rayo de luz 95 individual que se propaga a través de un primer medio 90, que tiene un índice de refracción n-i , puede incidir sobre una superficie 93 en un ángulo de incidencia 0i, donde la superficie 93 forma un límite 91 con un segundo medio 92, que tiene un índice de refracción n2. El ángulo de incidencia 0i puede definirse en relación con la normal de la superficie 93 en el punto donde el rayo de luz 95 incide sobre la superficie 93.
El rayo de luz 95 que incide sobre la superficie 93 en un ángulo de incidencia 0i será refractado parcialmente en el límite 91 y reflejado parcialmente dentro del primer medio 90. Donde se refleja, el rayo de luz 95 puede reflejarse en el límite 91 y permanecer en el primer medio 90. Donde se refracta, como se muestra en la figura 14B, el rayo de luz 95 puede atravesar la superficie 93 y emitir desde el primer medio 90. Si el rayo de luz 95 se refleja o refracta depende del ángulo de incidencia 0i, el índice de refracción n del primer medio 90 y el índice de refracción n2 del segundo medio 92 según lo definido por la Ley de Snell:
n¡ (sen 0¡) = n2(sen02),
donde 02 es el ángulo del rayo de luz después de intersecar el límite 91 con relación a la normal de la superficie intersecada.
De acuerdo con la Ley de Snell, donde n es mayor que n2 (es decir, donde el primer medio 90 tiene un índice de refracción mayor que el segundo medio 92), existe un ángulo crítico 0c en el que todos los rayos de luz 95 tienen un ángulo de incidencia 0i mayor que el ángulo crítico 0c se reflejará completamente dentro del primer medio 90. El ángulo crítico está dado por:
0e = arcsen(n2/ ni)
La reflexión de todos los rayos de luz 95 con un ángulo de incidencia 0i en el límite mayor que el ángulo crítico 0c se conoce como reflexión interna total. Donde la fracción n2/n1 es mayor que 1, el arcoseno no está definido, lo que significa que no se produce reflexión interna total. Por consiguiente, el ángulo crítico 0c solo se define para n2/n1 menor que 1, lo que significa que el índice de refracción m del primer medio 90 debe ser mayor que el índice de refracción n2 del segundo medio 92 para lograr la reflexión interna total.
En cada punto a lo largo del límite 91 donde se produce reflexión interna total, se crea un campo electromagnético estacionario llamado onda evanescente 98 porque los campos eléctricos y magnéticos asociados con el rayo de luz 95 no pueden ser discontinuos en el límite 91. Esencialmente, aunque se produce reflexión interna total, un aspecto del rayo de luz 95 incidente se transmite a través del límite 91 como una onda no viajera o "estacionaria", cuyas únicas soluciones en un material dieléctrico son las que decaen exponencialmente. La onda estacionaria resultante se conoce como onda evanescente.
Como se muestra en la figura 14B, se puede hacer que la onda evanescente 98 se propague como un rayo de propagación 99 a través de un tercer medio 94 mediante un acoplamiento evanescente, donde un índice de refracción n3 del tercer medio 94 es mayor que el índice de refracción m del primer medio 90, y donde el tercer medio 94 se posiciona muy cerca del primer medio 90 en un punto donde se produce la reflexión interna total del rayo de luz 95. El fenómeno de la luz en el que se hace que la onda evanescente se propague a través del tercer medio 94 se denomina acoplamiento evanescente.
En al menos una realización de acuerdo con la presente divulgación, el conjunto 10 de tubería de luz está diseñado para usar los principios de reflexión interna total y acoplamiento evanescente de los rayos de luz 32 de la fuente de luz 30 que viaja a través de la tubería de luz 20 para generar una distribución de luz emitida que es de mayor intensidad y uniformidad que una guía de luz convencional. Como se muestra en la figura 2, en al menos una realización de acuerdo con la presente divulgación, la superficie reflectante secundaria 40 puede posicionarse adyacente a la parte de superposición 27 de la superficie 26 para formar el espacio 36 entre ellas. El espacio 36 se selecciona para permitir la propagación de una onda evanescente 38 en la parte de superposición 27. Debido a que la onda evanescente 38 decae exponencialmente a una distancia de la superficie 26, el espacio 36 puede ser muy pequeño. En al menos una realización, el espacio 36 puede seleccionarse para posicionar la superficie reflectante secundaria 40 dentro de varias longitudes de onda del rayo de luz 32 desde la parte de superposición 27 de la superficie 26. En al menos una realización, las irregularidades de la superficie entre la tubería de luz 20 y la superficie reflectante secundaria 40 que resultan de los procesos de fabricación convencionales pueden ser suficientes para formar el espacio 36 apropiado.
La fuente de luz 30 se puede acoplar a la tubería de luz 20 de modo que la pluralidad de rayos de luz 32 emitidos desde la fuente de luz 30 viajen sustancialmente axialmente a través de la tubería de luz 20 en la dirección general del extremo distal 24. La pluralidad de rayos de luz 32 puede reflejarse internamente dentro y a lo largo de al menos una parte de la tubería de luz 20 y finalmente refractarse a través de la superficie 26 de la tubería de luz 20 como una pluralidad de rayos de luz 34 emitidos cuando el ángulo de incidencia 0i está por debajo del ángulo crítico 0c.
Donde un rayo de luz 32 se refleja internamente en la parte de superposición 27 de la superficie 26, la onda evanescente 38 puede generarse en el límite con la superficie reflectante secundaria 40 como se muestra en la figura 2. La onda evanescente 38 puede entonces ser reflejada por la superficie reflectante secundaria 40 a través del espacio 36 y dentro de la tubería de luz 20 como un rayo evanescente 33. La trayectoria del rayo evanescente 33 reflejado será generalmente diferente a la del rayo de luz 32 reflejado interno debido a la refracción en el límite con la parte de superposición 27. En consecuencia, el ángulo de incidencia del rayo evanescente 33 será generalmente diferente al del rayo de luz 32 al intersecarse con la parte emisora 28 de la superficie 26. Como resultado, el rayo evanescente 33 puede refractarse a través de la parte emisora 28 como un rayo de luz 34 emitido en lugar de reflejado internamente, como puede ser el rayo de luz 32. Al generar, refractar y luego emitir una pluralidad de rayos evanescentes 33 desde la superficie 26, la tubería de luz 20 hace uso de la energía luminosa generalmente perdida en cada incidencia de reflexión interna total de la pluralidad de rayos de luz 32 a lo largo de la superficie 26, permitiendo de este modo una mayor eficiencia respecto a las guías de luz ópticas convencionales.
Además de generar, refractar y luego emitir la pluralidad de rayos evanescentes 33 desde la superficie 26, la tubería de luz 20 aumenta aún más la eficiencia al recapturar y posteriormente emitir rayos de luz 34 que se refractan a través de la parte de superposición 27 de la superficie 26. Debido a que la superficie reflectante secundaria 40 es reflectante, los rayos de luz 32 que se refractan a través de la parte de superposición 27 y se emiten como rayos emitidos 34 pueden reflejarse de nuevo en la tubería de luz 20 como rayos reflejados 35 como se muestra en la figura 2. Similar al rayo evanescente 33, la trayectoria del rayo reflejado 35 será generalmente diferente a la del rayo de luz 32 reflejado interno debido a la refracción en el límite de la parte de superposición 27. En consecuencia, el ángulo de incidencia del rayo reflejado 35 será generalmente diferente al del rayo de luz 32 al intersecarse con la parte emisora 28 de la superficie 26. Como resultado, el rayo reflejado 35 puede refractarse a través de la parte emisora 28 como un rayo de luz 34 emitido en lugar de reflejado internamente, como puede ser el rayo de luz 32. Alternativamente, el rayo reflejado 35 puede sufrir una reflexión interna adicional al intersecar la superficie 26, propagándose de este modo más a lo largo del eje de la tubería de luz 20.
En consecuencia, la eficiencia del conjunto 10 de tubería de luz óptica de acuerdo con la presente divulgación se mejora respecto a las tuberías de luz convencionales que no incluyen la superficie reflectante secundaria 40 adyacente a la parte de superposición 27 de la superficie 26. En primer lugar, los rayos de luz 32 que tienen un ángulo de incidencia 0i sobre la superficie 26 mayor que el ángulo crítico 0c pueden reflejarse internamente dentro de la tubería de luz 20 y finalmente emitirse a través de la superficie emisora 28. En segundo lugar, los rayos de luz 32 que tienen un ángulo de incidencia 0i menor que el ángulo crítico 0c pueden refractarse a través de la superficie 26. Los rayos de luz 32 refractados en la parte de superposición 27 pueden viajar a través del espacio 36, ser reflejados por la superficie reflectante secundaria 40 de regreso a la tubería de luz 20 y finalmente emitidos a través de la superficie emisora 28 como se muestra en la figura 2. En tercer lugar, la energía luminosa que podría perderse en un punto de reflexión interna total puede convertirse en una onda evanescente 38 que se propaga y que puede ser reflejada por la superficie reflectante secundaria 40 de regreso a la tubería de luz 20 y finalmente emitida a través de la superficie emisora 28, lo que contribuye además a la intensidad de la luz emitida por la tubería de luz 20.
La anchura o área de la superficie reflectante secundaria 40 puede variarse para afectar la intensidad y uniformidad de la distribución de luz emitida y, de este modo, la apariencia de luz a lo largo de la longitud de la tubería de luz 20. En al menos una realización, la anchura de la superficie reflectante secundaria 40 puede aumentar generalmente a medida que aumenta la distancia desde la fuente de luz 30 para mantener una intensidad uniforme de la distribución de luz emitida a lo largo de la longitud de la tubería de luz 20. No es necesario que el cambio de anchura de la superficie reflectante secundaria 40 sea lineal o constante. De la misma manera, la anchura de la superficie reflectante secundaria 40 puede disminuir a medida que aumenta la distancia desde la fuente de luz 30 según sea necesario para mantener una intensidad uniforme de la distribución de luz emitida a lo largo de la longitud de la tubería de luz 20 como se describe en el presente documento. Por lo tanto, el posicionamiento, configuración y propiedades de la superficie reflectante secundaria 40 con relación a la tubería de luz 20 permiten que el conjunto 10 de tubería de luz óptica produzca la intensidad de luz deseada con la apariencia estética deseada de forma eficaz y eficiente. Por ejemplo, en una realización a modo de un conjunto 10 de tubería de luz que tiene una longitud de 27 pulgadas (in) (689 milímetros (mm)), la anchura de la superficie reflectante secundaria 40 puede permanecer relativamente estrecha y aumentar muy lentamente hasta un distancia de aproximadamente 14 in (356 mm) de la fuente de luz 30, donde la anchura de la superficie reflectante secundaria 40 puede entonces aumentar rápidamente respecto a la longitud restante de la tubería de luz 20.
La geometría de la tubería de luz 20 se puede variar de acuerdo con la apariencia de luz deseada del conjunto 10 de tubería de luz. Como se muestra en la figura 3A, la tubería de luz 20 puede tener un área de sección transversal circular de radio R, que puede permitir la parte de superposición 27 reflectante de la manera más eficiente. La tubería de luz 20 puede tener otras formas de sección transversal, incluyendo, pero sin limitarse a, elíptica y parabólica. Además, la tubería de luz 20 puede incorporar más de una forma de sección transversal. Como se muestra en la figura 3B, la tubería de luz 20 puede incluir una parte de superposición 27 reflectante circular de radio R y una parte emisora 28 elíptica de radio R'. La tubería de luz 20 puede tener cualquier configuración de sección transversal adecuada dependiendo de la apariencia de luz deseada del conjunto 10 de tubería de luz.
Las figuras 4A y 4B muestran un conjunto 10 de tubería de luz de acuerdo con al menos una realización de la presente divulgación. El conjunto 10 de tubería de luz puede incluir más de una fuente de luz 30, cada una dispuesta en o cerca del extremo proximal 22 y del extremo distal 24 de la tubería de luz 20 que tiene la superficie reflectante secundaria 40 dispuesta adyacente a la misma. Como se muestra en la figura 4A, la superficie reflectante secundaria 40 puede variar en anchura de modo que la superficie reflectante secundaria 40 sea reducida o estrecha en o cerca de cada fuente de luz 30 y más ancha en una posición entre el extremo proximal 22 y el extremo distal 24. En consecuencia, el conjunto 10 de tubería de luz puede incorporar una pluralidad de fuentes de luz 30, y la superficie reflectante secundaria 40 puede variar en anchura por consiguiente para permitir que la intensidad y uniformidad de los rayos de luz 34 emitidos formen la apariencia de luz deseada del conjunto 10 de tubería de luz.
En al menos una realización de acuerdo con la presente divulgación, la tubería de luz 20 puede no ser completamente recta y puede incluir al menos una parte curvada 29 como se muestra en la figura 5. En una parte curvada 29, es más probable que los rayos de luz 32 salgan de la tubería de luz 20 a través de la superficie emisora 28debido a los ángulos de incidencia 0i cambiantes correspondientes al cambio de geometría y forma de la superficie 26 de la tubería de luz 20. En consecuencia, debido a que la luz tiende a "sangrar" o escapar de la tubería de luz 20 en o cerca de la parte curvada 29, la anchura de la superficie reflectante secundaria 40 se puede disminuir en o cerca del radio de la parte curva 29 para permitir y mantener la intensidad deseada de la luz emitida.
En al menos una realización de acuerdo con la presente divulgación, la tubería de luz 20 puede incluir una superficie reflectante secundaria 40 formada y definida por una pluralidad de bandas espaciadas 46 que abarcan la anchura de la superficie reflectante secundaria 40 como se muestra en la figura 6A. En al menos una realización, las bandas espaciadas 46 que definen la superficie reflectante secundaria 40 pueden estar muy poco espaciadas. El espaciamiento de las bandas espaciadas 46 puede ajustarse para afectar la intensidad y uniformidad de la distribución de luz emitida, emitida por la tubería de luz 20. En consecuencia, el conjunto 10 de tubería de luz puede incluir diversas configuraciones de bandas espaciadas 46 para permitir que la intensidad y uniformidad de los rayos de luz 34 emitidos formen la apariencia de luz deseada del conjunto 10 de tubería de luz.
En al menos una realización de acuerdo con la presente divulgación, la tubería de luz 20 puede incluir una superficie reflectante secundaria 40 formada por una pluralidad de puntos reflectantes 48 que definen la superficie reflectante secundaria 40 como se muestra en la figura 6B. En al menos una realización, la pluralidad de puntos reflectantes 48 que definen la superficie reflectante secundaria 40 pueden estar muy poco espaciados. El espaciamiento o densidad de la pluralidad de puntos reflectantes 48 puede ajustarse para afectar la intensidad y uniformidad de la distribución de luz emitida, emitida por la tubería de luz 20. En consecuencia, el conjunto 10 de tubería de luz puede incorporar diversas configuraciones de la pluralidad de puntos reflectantes 48 para permitir que la intensidad y uniformidad de los rayos de luz 34 emitidos formen la apariencia de luz deseada del conjunto 10 de tubería de luz. En al menos una realización alternativa, la superficie reflectante secundaria 40 puede estar comprendida por otros patrones adecuados además de las bandas espaciadas 46 o los puntos reflectantes 48.
En al menos una realización de acuerdo con la presente divulgación, la tubería de luz 20 puede incluir una pluralidad de elementos ópticos 25 de tubería formados en la parte de superposición 27 de la superficie 26 como se muestra en las figuras 7A y 7B. Los elementos ópticos 25 de tubería pueden formarse para afectar adicionalmente a la intensidad y uniformidad de la distribución de luz emitida por la tubería de luz 20 alterando el ángulo de incidencia, y de este modo, la refracción, de los rayos de luz 32 incidentes. La superficie reflectante secundaria 40 puede estar dispuesta adyacente a la pluralidad de elementos ópticos 25 de tubería en la superficie 26. En al menos una realización, la pluralidad de elementos ópticos 25 de tubería pueden formarse de modo que la pluralidad de elementos ópticos 25 de tubería sobresalgan de la superficie 26 como se muestra en la figura 7B. Sin embargo, donde los elementos ópticos 25 de tubería son relativamente grandes, puede emitirse un número significativo de rayos de luz 32 cerca de la fuente de luz 30. Por consiguiente, en al menos una realización como se muestra en la figura 7A, la superficie reflectante secundaria 40 puede estar dispuesta en o cerca del extremo proximal 22 cerca de la fuente de luz 30 donde no se forman elementos ópticos 25 de tubería. En tal realización, la superficie reflectante secundaria 40 puede no extenderse sobre el área que incluye los elementos ópticos 25 de tubería. En al menos una realización a modo de ejemplo, donde los elementos ópticos 25 de tubería son relativamente pequeños, los elementos ópticos 25 de tubería combinados con la superficie reflectante secundaria 40 pueden permitir un aumento del 5-10 % en la luz total emitida.
La figura 8 representa un diagrama de isocandelas de datos empíricos de una distribución de luz emitida de al menos una realización de la presente divulgación. En una realización a modo de ejemplo, el conjunto 10 de tubería de luz puede incluir la tubería de luz 20 que tiene una longitud de 3 in (76,2 mm), un área de sección transversal circular que tiene un diámetro de 0,375 in (9,525 mm) y la superficie reflectante secundaria 40 reducida que tiene una anchura máxima de 0,25 in (6,35 mm) en o cerca del extremo distal 44 y una anchura mínima de 0,0039 in (0,10 mm) en o cerca del extremo proximal 42. Como se muestra en la figura 8, tal realización puede producir una distribución de luz emitida que tiene una difusión angular de aproximadamente 35 grados hacia arriba y hacia abajo y de aproximadamente 65 grados hacia la izquierda y hacia la derecha.
La figura 9 representa un diagrama de isocandelas de datos empíricos de una distribución de luz emitida de al menos una realización de la presente divulgación. En una realización a modo de ejemplo, el conjunto 10 de tubería de luz puede incluir la tubería de luz 20 que tiene una longitud de 3 in (76,2 mm), un área de sección transversal elíptica que tiene una anchura a lo largo de su eje mayor de 0,375 in (9,525 mm) y una altura a lo largo de su eje menor de 0,25 in (6,35 mm) y la superficie reflectante secundaria 40 reducida que tiene una anchura máxima de 0,25 in (6,35 mm) en o cerca del extremo distal 44 y una anchura mínima de 0,0039 in (0,10 mm) en o cerca del extremo proximal 42. Como se muestra en la figura 9, tal realización puede producir una distribución de luz emitida que tiene una difusión angular de aproximadamente 60 grados hacia arriba y hacia abajo y mayor de 80 grados hacia la izquierda y hacia la derecha.
La figura 10 representa un diagrama de isocandelas de datos empíricos de una distribución de luz emitida de al menos una realización de la presente divulgación. En una realización a modo de ejemplo, el conjunto 10 de tubería de luz puede incluir la tubería de luz 20 que tiene una longitud de 3 in (76,2 mm), un área de sección transversal elíptica que tiene una anchura a lo largo de su eje mayor de 0,50 in (12,7 mm) y una altura a lo largo de su eje menor de 0,125 in (3,18 mm) y la superficie reflectante secundaria 40 reducida que tiene una anchura máxima de 0,25 in (6,35 mm) en o cerca del extremo distal 44 y una anchura mínima de 0,0039 in (0,10 mm) en o cerca del extremo proximal 42. Como se muestra en la figura 10, tal realización puede producir una distribución de luz emitida que tiene una difusión angular mayor de 80 grados hacia arriba y hacia abajo y mayor de 80 grados hacia la izquierda y hacia la derecha.
La tubería de luz 20 puede formarse de un material de grado óptico, lo que significa que el material puede tener una transmisividad superior al 90% y exhibir una absorción muy baja respecto a las longitudes de onda visibles usables deseadas. Por ejemplo, la tubería de luz 20 puede formarse de vidrio, cuarzo, polimetilmetacrilato (es decir, acrílico), policarbonato, silicona o cualquier otro material de grado óptico adecuado. La superficie reflectante secundaria 40 puede formarse de cualquier material que tenga un índice de refracción más alto que el de la tubería de luz 20 y que tenga una reflectividad suficiente para permitir la intensidad y uniformidad prescritas de la luz emitida por la tubería de luz 20.
La superficie reflectante secundaria 40 puede formarse de un material reflectante no metálico que tenga un índice de refracción mayor que el índice de refracción de la tubería de luz 20 para permitir un acoplamiento evanescente en cada punto de reflexión interna total. Además, la superficie reflectante secundaria 40 puede ser un material dieléctrico. Aunque generalmente reflectante, no se puede usar un material metálico para formar la superficie reflectante secundaria 40. Debido a que el índice de refracción de un material metálico es un número complejo que tiene componentes reales e imaginarios, el campo evanescente 38 formado en cada punto de refracción interna total no permite el acoplamiento evanescente de los rayos de luz 32 como se describe en el presente documento. En consecuencia, si la superficie reflectante secundaria 40 estuviera formada de un material metálico, los rayos de luz 32 no se propagarían como una onda estacionaria hacia el extremo distal 24 de la tubería de luz 20. En cambio, los rayos de luz 32 pueden reflejarse en la superficie reflectante secundaria 40 y transmitirse a través de la parte emisora 28 de la superficie 26 sin viajar una distancia deseada a través de la tubería de luz 20 antes de la emisión.
La superficie reflectante secundaria 40 puede formarse mediante cualquier proceso adecuado que aplique o disponga un material dieléctrico de índice de refracción más alto que la tubería de luz 20 adyacente al menos a la parte de superposición 27 de la superficie 26. En al menos una realización de acuerdo con la presente divulgación, la tubería de luz 20 puede incluir una superficie reflectante secundaria 40 que está formada mediante un proceso de moldeo de dos disparos, donde la superficie reflectante secundaria 40 se moldea sobre la parte de superposición 27 de la superficie 26 de una tubería de luz 20 previamente moldeada como se muestra en las figuras 11A y 11B. Asimismo, puede usarse cualquier proceso de moldeo adecuado para formar la superficie reflectante secundaria 40 incluidos, pero sin limitarse a, moldeo por transferencia, moldeo por inserto, moldeo multicolor, laminado y termoformado. En al menos una realización, la superficie reflectante secundaria 40 puede formarse mediante un proceso de impresión que incluye, pero sin limitarse a, tampografía, impresión por almohadillas, serigrafía, pintura, deposición de vapor, estampación en caliente o cualquier otro proceso adecuado para formar la superficie reflectante secundaria 40 descrita en el presente documento.
En al menos una realización de acuerdo con la presente divulgación, el conjunto 10 de tubería de luz puede incluir además una superficie reflectante secundaria 40 formada mediante una combinación de dos o más procesos. Por ejemplo, en al menos una realización como se muestra en la figura 12, una primera parte 43 de la superficie reflectante secundaria 40 puede formarse mediante un proceso de impresión como se describe en el presente documento, y una segunda parte 45 de la superficie reflectante secundaria 40 puede formarse mediante un proceso de moldeo como se describe en el presente documento. El uso de dos o más procesos para formar la superficie reflectante secundaria 40 puede permitir la formación de características que de otro modo no se formarían de forma viable usando un proceso u otro.
La fuente de luz 30 puede ser cualquier fuente adecuada de luz visible que incluya las longitudes de onda de luz deseadas para una aplicación dada. En al menos una realización de la presente divulgación, la fuente de luz 30 puede ser uno o más diodos emisores de luz. En al menos una realización, la una o más fuentes de luz 30 puede(n) ser diodos emisores de luz roja, ámbar o blanca que cumplen con los requisitos de color regulados de la Norma Federal de Seguridad de Vehículos Motorizados de Estados Unidos 108 o regulaciones de color comparables de otras jurisdicciones.
La fuente de luz 30 puede acoplarse ópticamente con la tubería de luz 20 por varios medios. En al menos una realización, el extremo proximal 22 de la tubería de luz 20 puede incluir un perfil plano adyacente a la fuente de luz 30. En al menos una realización, el extremo proximal 22 de la tubería de luz 20 puede incluir una óptica de acoplamiento diseñada para transferir eficientemente los rayos de luz 32 al interior de la tubería de luz 20. En al menos una realización a modo de ejemplo, la óptica de acoplamiento puede aumentar la eficiencia de transferencia entre un 5 y un 7 % en comparación con un extremo proximal 22 de perfil plano. En al menos una realización, el extremo proximal 22 puede estar en ángulo para coincidir con la apertura numérica de la geometría de la tubería de luz 20 para mejorar aún más la eficiencia de la transferencia. En al menos una realización a modo de ejemplo, se puede obtener una relación de contraste menor o igual a 1,5 usando una tubería de luz 20 de 27 in con una eficiencia del 50-55 %, donde el conjunto 10 de tubería de luz emitió aproximadamente 30 lúmenes (lm) usando una fuente de luz 30 de 56 lm.
En al menos una realización de acuerdo con la presente divulgación, el conjunto 10 de tubería de luz puede incluir además una lente 50 que rodea al menos una parte de la parte emisora 28 de la superficie 26 como se muestra en la figura 13. La lente 50 puede formarse con una pluralidad de elementos ópticos 52 de lente formados en y a través de al menos una parte de una superficie 54 de la lente 50. En al menos una realización, la lente 50 puede incluir cualquier tipo de elementos ópticos 52 de lente incluidos, pero sin limitarse a, Fresnel, estría, almohada, réflex o cualquier otra configuración óptica adecuada. La lente 50 con la pluralidad de elementos ópticos 52 de lente puede formarse para permitir la distribución de luz funcional deseada y la intensidad y uniformidad de la distribución de luz emitida, emitida por la tubería de luz 20 para permitir además la apariencia de luz deseada del conjunto 10 de tubería de luz.
El conjunto 10 de tubería de luz óptica puede implementarse en diversas aplicaciones para permitir una apariencia de luz uniforme. A modo de ejemplo no limitante, en al menos una realización, el conjunto 10 de tubería de luz puede usarse en una lámpara de automóvil que tiene una lente y una carcasa para proporcionar la función de la lámpara trasera de un vehículo y una apariencia deseada, que puede integrarse en el tema de estilo del vehículo. De la misma manera, el conjunto 10 de tubería de luz puede usarse en una lámpara de aplique de automóvil e integrarse en el tema de estilo del vehículo. En una realización a modo de ejemplo, el conjunto 10 de tubería de luz puede ser particularmente adecuado para una lámpara de automóvil con función de estacionamiento. En una realización a modo de ejemplo, el conjunto 10 de tubería de luz puede implementarse en una lámpara de freno central montada en alto. Cuando se usa el conjunto 10 de tubería de luz dentro de la carcasa y la lente en un conjunto de lámpara, la lente puede incluir elementos ópticos de lente, similares a la pluralidad de elementos ópticos 52 de lente, incluidos, pero sin limitarse a, Fresnel, estría, almohada, réflex o cualquier otra configuración óptica adecuada.
Aunque en el presente documento se han descrito con considerable detalle diversas realizaciones de tubería de luz óptica y métodos para usar y construir la misma, las realizaciones se ofrecen simplemente a modo de ejemplos no limitantes de la divulgación descrita en el presente documento. Por tanto, se entenderá que se pueden realizar diversos cambios y modificaciones, y se pueden sustituir elementos de las mismas por elementos equivalentes, sin alejarse del alcance de la invención, que se define por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Un conjunto (10) de tubería de luz adecuado para un vehículo, comprendiendo el conjunto de tubería de luz:
- una tubería de luz (20) que tiene un extremo proximal (22), un extremo distal (24) opuesto, una longitud entre el extremo proximal y el extremo distal, y una superficie (26), comprendiendo la superficie una parte emisora (28) y una parte de superposición (27), en donde la tubería de luz (20) está comprendida de un material capaz de transmitir luz con un primer índice de refracción; y
- una superficie reflectante secundaria (40) que comprende un segundo índice de refracción y una anchura, estando dispuesta la superficie reflectante secundaria (40) adyacente a la parte de superposición (27) de la tubería de luz (20), y de modo que se forma un espacio (36) entre la superficie reflectante secundaria (40) y la tubería de luz (20), en donde el primer índice de refracción es mayor que el índice de refracción del aire, y el segundo índice de refracción es mayor que el primer índice de refracción,
por lo que, en uso, una fuente de luz (30) capaz de generar una pluralidad de rayos de luz (32) está dispuesta adyacente al extremo proximal (22) de la tubería de luz (20), con la pluralidad de rayos de luz (32) dirigidos generalmente hacia la tubería de luz (20) en la dirección del extremo distal (24);
caracterizado por que la superficie reflectante secundaria (40) y la parte de superposición (27) de la tubería de luz (20) están dispuestas de manera que el espacio (36) que separa la superficie reflectante secundaria (40) de la tubería de luz (20) se selecciona de modo que, en uso, la superficie reflectante secundaria (40) es capaz de propagar una onda evanescente (38) desde la tubería de luz (20), la onda evanescente se genera en un punto donde cualquiera de una pluralidad de rayos de luz (32 ) que viajan a través de la tubería de luz (20) se reflejan internamente en un límite entre la parte de superposición (27) y el espacio (36), y se propagan desde la tubería de luz (29) a través del espacio (36) hasta la superficie reflectante secundaria (40) y se reflejan de nuevo en la tubería de luz (20) como una onda evanescente.
2. El conjunto (10) de tubería de luz de la reivindicación 1, en donde la superficie reflectante secundaria (40) está comprendida de un material no metálico capaz de reflejar la luz.
3. El conjunto (10) de tubería de luz de la reivindicación 1, en donde el espacio (36) es variable a lo largo de la longitud de la tubería de luz (20).
4. El conjunto (10) de tubería de luz de la reivindicación 1, o de cualquiera de las reivindicaciones 2-3, en donde la anchura de la superficie reflectante secundaria (40) varía a lo largo de la longitud de la tubería de luz (20).
5. El conjunto (10) de tubería de luz de la reivindicación 4, en donde la anchura de la superficie reflectante secundaria (40) es más ancha en o cerca del extremo distal (24) que en o cerca del extremo proximal (22) de la tubería de luz (20).
6. El conjunto (10) de tubería de luz de la reivindicación 4, en donde la anchura de la superficie reflectante secundaria (40) es más estrecha en o cerca del extremo proximal (22) y en o cerca del extremo distal (24) de la tubería de luz (20) que a lo largo de la longitud entre ellos.
7. El conjunto (10) de tubería de luz de la reivindicación 4, en donde la tubería de luz (20) comprende un codo (29), y en donde la superficie reflectante secundaria (40) es más estrecha en o cerca del codo que en una ubicación adyacente al mismo.
8. El conjunto (10) de tubería de luz de la reivindicación 1, o de cualquiera de las reivindicaciones 2-7, comprendiendo además el conjunto de tubería de luz:
al menos una fuente de luz (30) dispuesta adyacente al extremo proximal (22) de la tubería de luz (20), la al menos una fuente de luz capaz de generar una pluralidad de rayos de luz (32), en donde la pluralidad de rayos de luz se dirigen generalmente al interior de la tubería de luz en la dirección del extremo distal (24).
9. El conjunto (10) de tubería de luz de la reivindicación 8, comprendiendo además el conjunto de tubería de luz: al menos una fuente de luz (30) dispuesta adyacente al extremo distal (24) de la tubería de luz, la al menos una fuente de luz capaz de generar una pluralidad de rayos de luz (32), en donde la pluralidad de rayos de luz se dirigen generalmente al interior de la tubería de luz en la dirección del extremo proximal (22).
10. El conjunto de tubería de luz de la reivindicación 8 o de la reivindicación 9, en donde la al menos una fuente de luz es un diodo emisor de luz.
11. El conjunto de tubería de luz de la reivindicación 8 o de la reivindicación 9 o de la reivindicación 10, comprendiendo además el conjunto de tubería de luz: ópticas de acoplamiento dispuestas entre la al menos una fuente de luz y la tubería de luz.
12. El conjunto de tubería de luz de la reivindicación 1, o de una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 11, en donde la parte de superposición (27) de la tubería de luz (20) comprende un área de sección transversal que tiene una primera forma y la parte emisora de la tubería de luz comprende un área de sección transversal que tiene una segunda forma diferente.
13. Un conjunto de lámpara, comprendiendo el conjunto de lámpara:
- un conjunto (10) de tubería de luz como se ha definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1-12, en donde el conjunto comprende además al menos una fuente de luz (30) dispuesta adyacente al extremo proximal (22) de la tubería de luz (20) y capaz de generar una pluralidad de rayos de luz (32), en donde la pluralidad de rayos de luz se dirigen generalmente al interior de la tubería de luz en la dirección del extremo distal (24),
- una carcasa; y
- una lente (50), en donde la lente está dispuesta adyacente a la carcasa de modo que la lente y la carcasa rodean sustancialmente la al menos una fuente de luz, la tubería de luz y la superficie reflectante secundaria.
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