MX2013009224A - Montaje de faro delantero para eliminar contaminacion basada en agua. - Google Patents

Abstract

Se describe un montaje de faro delantero que tiene un mecanismo para reducir la contaminación basada en agua. El mecanismo incluye un montaje de lente que tiene una lente externa y una lente interna. Un elemento de calefacción puede ser colocado entre las lentes interna y externa. Alternativamente, lentes internas y externas pueden estar espaciadas con un pasaje formado entre las mismas a través del cual puede circular fluido. Calor de diodos emisores de luz y un circuito impreso pueden ser dirigidos hacia la lente externa a través de pasajes formados en el montaje de faro delantero.

Description

MONTAJE DE FARO DELANTERO PARA ELIMINAR CONTAMINACIÓN BASADA EN AGUA COMPENDIO Las modalidades aquí descritas se relacionan generalmente con un sistema de iluminación que comprende un medio para remover y/o prevenir que se forme o acumule contaminación basada en agua en áreas de un lente óptico usado conjuntamente con una lámpara de diodo emisor de luz (LED).

Se proporciona un mecanismo para reducir contaminación basada en agua en un montaje de faro delantero. El mecanismo utiliza algo del calor creado por un emisor LED u otros dispositivos generadores de calor dentro del montaje de faro delantero, para calentar el área del lente de una lámpara LED. Así, el calor previene la acumulación de contaminación basada en agua en la forma de nieve o hielo en el lente, y el calor se aleja de los dispositivos generadores de calor, de tal modo ampliando la vida útil de un circuito y emisor LED que puedan deteriorar prematuramente cuando se exponen a temperaturas elevadas generadas por el LED y los componentes asociados.

Además, uno o más elementos de calefacción resistentes, dentro del faro delantero se puede utilizar conjuntamente con el calor que irradia del LED para quitar la contaminación basada en agua de un montaje de lámpara LED. Un fluido de transferencia térmica ópticamente claro se puede utilizar dentro de una lámpara LED para calentar la estructura del lente para prevenir la acumulación de la contaminación basada en agua en la lámpara LED.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 muestra una vista frontal ensamblada de una modalidad de un montaje de lámpara LED.

La Figura 2A es una vista despiezada de un montaje de lente para un montaje de faro delantero.

La Figura 2B es una vista despiezada de la lámpara LED mostrada en la Figura 1.

La Figura 3A muestra una vista despiezada de una modalidad un montaje de lente con un resistor allí en medio.

La Figura 3B muestra una vista ensamblada del montaje de lente de la Figura 3A.

La Figura 3C es una representación esquemática de un elemento de calefacción resistente.

La Figura 4A es una representación esquemática de otra modalidad de un mecanismo para reducir la contaminación basada en agua de un montaje de faro delantero.

La representación esquemática de la Figura 4B de otra modalidad de un mecanismo para reducir la contaminación basada en agua de un montaje de faro delantero.

La Figura 5 ilustra una vista en sección transversal de un mecanismo para reducir la contaminación basada en agua de un montaje de faro delantero.

Las Figuras 6A y 6B son vistas en sección transversal de un mecanismo para reducir la contaminación basada en agua de un montaje de faro delantero que tiene canales laterales.

Las Figuras 7a y 7b son modalidades de vistas en sección transversal de un mecanismo para reducir la contaminación basada en agua de un montaje de faro delantero usando un sistema de circulación.

Las Figuras 8a, 8b, y 8c son vistas en sección transversal de un mecanismo para reducir la contaminación basada en agua de un montaje de faro delantero incluyendo una bomba de calor de estado sólido.

Las Figuras 9a y 9b representan modalidades alternativas de un mecanismo para reducir la contaminación basada en agua de un montaje de faro delantero que utiliza una sola estructura de lente.

La Figura 9 muestra un método de incrustar un alambre en una estructura del lente de policarbonato.

Las Figuras 10 a 13 ilustran modalidades de un mecanismo para reducir la contaminación basada en agua de un montaje de faro delantero incluyendo elementos de calefacción por resistencia incrustados en el lente exterior.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE MODALIDADES REPRESENTATIVAS Para el propósito de promover una comprensión de las modalidades aquí descritas, se hacen referencias a las modalidades de un diodo emisor de luz de vehículo (LED) del montaje de faro delantero y el método de hacer solamente algunos de las cuales son ilustrados en los dibujos. Sin embargo se entiende que de tal modo no se pretenden ningunas limitaciones al alcance de cualesquiera modalidades descritas. Una persona con destreza ordinaria en la técnica apreciará fácilmente que las modificaciones tales como la geometría y materiales componentes, la colocación de componentes, tipo de dispositivos de calefacción y de control, y el tipo de conexiones eléctricas no salgan del espíritu y alcance de cualesquiera modalidades aquí descritas. Algunas de estas modificaciones posibles se mencionan en la descripción siguiente. Además, en las modalidades descritas, como números de referencia se refieren a elementos estructurales idénticos en los varios dibujos.

Un montaje de faro delantero 10 de conformidad con una modalidad de la invención como se ilustra en la Figura 1. En la modalidad ilustrada, el montaje de faro delantero incluye una pluralidad de diodos emisores de luz, uno de los cuales se indica en 12. Aquellos con destreza en la técnica apreciarán que la cantidad de diodos emisores de luz descritos no deberán interpretarse como limitantes, en que más o menos los diodos emisores de luz se pueden utilizar dependiendo del uso del faro delantero. El montaje de faro delantero 10 incluye un montaje de lente 15 y un alojamiento 20. El montaje de lente 15 se forma de un material que previene que los diodos emisores de luz 12 sean expuestos al ambiente exterior. Por ejemplo, el lente se puede formar de poliéster, policarbonato, o vidrio. Además, el montaje de lente 15 puede ser una estructura de lente individual o dual, que será descrita con detalle abajo. En la modalidad mostrada en la Figura 1 , los elementos de calefacción 25 se incorporan en el montaje de lente 15 para ayudaren el retiro de contaminación basada en agua.

La Figura 2A es una vista despiezada de un montaje de lente 9 para un montaje de faro delantero 10. Una capa interna del lente 14 y una capa externa del lente 15, que incluyen el perímetro lateral 16 que termina en la saliente 22, se muestran junto con el elemento de sello 31. Un elemento resistente 25 está instalado entre la capa interna del lente 14 y la capa externa 15 usando un adhesivo sensible a presión basado en acrílico ópticamente claro como un relleno y un agente enlazador. Los lentes internos y externos (14, 15) se pueden formar de policarbonato, poliéster, o vidrio.

La Figura 2B es una vista despiezada de un montaje de faro delantero 10, de una modalidad que comprende un tablero de circuito, diodos emisores de luz 12, alojamiento 26, lentes internos y extemos unidos por adhesivo para formar un montaje de lente. El montaje de lente de la Figura 2A se agrega al alojamiento 26 para formar el montaje de faro delantero 10.

La Figura 3a es una vista despiezada de una modalidad del montaje de lente 15 para el uso con el montaje de faro delantero 10. Como se describe, el montaje de lente 15 es un lente compuesto que incluye el lente interno 50 y el lente extemo 55 con el elemento de calefacción por resistencia 60 colocado entre ellos. Las capas de lente internas y externas 50 y 55 se pueden formar de un material de grado óptico, tal como policarbonato o vidrio. Un material adhesivo de un grado óptico, es decir un pegamento basado en acrílico, se aplica en los lados superiores e inferiores del elemento de calefacción 60, que es un elemento eléctricamente resistente que tiene un diámetro bastante pequeño que no interfiere con el funcionamiento óptico del montaje de lente 15. A modo de ejemplo, los adhesivos alternativos adecuados incluyen pegamentos activados térmicamente o termoendurecibles, adhesivos químicamente activados, derretidos por calor tales como aquellos que utilizan agentes de enlace cruzado, materiales de curado con luz activados con UV (LCM), adhesivos encapsulados, y semejantes. Así, el montaje de lente 15 se fabrica para encajar con suficiente precisión para tener el mismo efecto que una sola capa de lente. Para lograr esto, el índice de refracción de cada material usado en el montaje de lente se debe conocer además de la geometría. Entonces, las modificaciones a las geometrías de cada capa de lente se pueden considerar para asegurarse de empezar y terminar un camino de luz de rayos de luz que pasan a través de un montaje de lente 15 que concuerda con una capa única de lente que el ensamble de lente 15 está reemplazando. El índice de refracción para todos los puntos de interés a través de las superficies de lente se puede determinar usando la siguiente ecuación: n sen a , = in d sen a , nresul en donde: • omsui es el ángulo entre un rayo que ha pasado a través de una superficie de un medio a otro y la línea normal en el punto en la superficie por donde pasa el rayo. • r\indd es el índice refractario del material dentro del cual el rayo está viajando mientras se acerca a una superficie de interfaz entre dos medios. • ^resui es el índice refractario del material por el que el rayo pasa una vez que cruza la superficie de interfaz entre dos medios. • íncid es el ángulo entre un rayo mientras se acerca a una superficie entre un medio y otro y la línea normal en el punto en la superficie por donde el rayo pasa.

El elemento de calefacción 60 se puede formar de cobre o de otro material base que operaría dentro de las limitaciones de voltaje y corriente necesarias para retirar la contaminación basada en agua del montaje de lente 15. Por ejemplo, el elemento de calefacción 60 puede operar en un voltaje de 12-24 VDC VAC. Una energía máxima de 0.1255 watt cm2 de área de lente también puede ser aplicada. Más particularmente, el elemento de calefacción 60 puede tener resistencia específica como se determina por la densidad de energía requerida, voltaje de operación, y el área específica de lente para que el elemento de calefacción 60 sea capaz de retirar un promedio de 3.095 miligramos de hielo por cm2 del área de lente por minuto sobre una duración máxima de 30 minutos en que el montaje de faro delantero 10 se ha retenido a -35C por un período no menor que 30 minutos en una cámara de ambiente con la cámara de ambiente completamente activa para ambas duraciones de 30 minutos. La energía total (en watts) se puede determinar multiplicando al área eficaz del montaje de lente 15 requerido para despejarse de contaminación basada en agua (en cm2) por la energía por área de lente. Así, la resistencia del elemento de calefacción 60 es dependiente sobre el tipo de material usado para hacer el elemento de calefacción por resistencia 60, así como su diámetro.

En algunas modalidades, en el elemento de calefacción por resistencia 30 se puede formar al depositar una capa de película metálica de óxido de estaño-indio (ITO) en una hoja de poliéster, tal como se fabrica por Mineo®. El diámetro del elemento de calefacción 60 puede estar en el rango de 10 a 20 mieras. En una modalidad, el elemento de calefacción 60 se configura en un patrón y se dispone entre dos hojas de poliéster, tales como Termal-Clear™. En algunas modalidades alternas el elemento de calefacción 60 se puede formar al depositar una capa de película metálica de óxido de estaño -indio (ITO) en una hoja de poliéster, tal como se fabrica por Mineo®. Además, el material utilizado para hacer elemento de calefacción 60 puede ser cobre o un óxido conductor transparente como óxido de estaño -indio (ITO), óxido de estaño adulterado con flúor (FTO) y óxido de zinc dopado u otros materiales igualmente conductores y ópticamente transparentes.

El montaje de lente 15 se muestra en una configuración ensamblada en la Figura 3b. En una modalidad, el montaje de lente 15 se forma poniendo el elemento de calefacción 60 en un material adhesivo sensitivo a presión usando un dispositivo fijo robótico u otros medios controlables/repetibles capaces de colocar el elemento de calefacción 60. El elemento de calefacción 60, que contiene adhesivo, entonces se intercala entre las capas de lente, 50 y 55, que son presionadas juntas usando una abrazadera, ariete, prensa, u otros medios de aplicar una fuerza de abrazadera al montaje de lente 15 al contactar con una superficie interna 62 de la lente interna 50 y una superficie exterior 63 del lente extemo 55 con interfases cedentes (bloques de goma, etc.). Las interfases cedentes se pueden formar tales que entran en contacto con las porciones de centro de lentes internos y externos, 50 y 55, antes de deformarse para hacer contacto con el resto de la superficie interna 62 y de la superficie externa 64 con el fin de disipar el aire y otros gases encerrados.

Alternativamente, el elemento de calefacción 60 o el alambre se pueden incrustar dentro de un lente por medio de un procedimiento ultrasónico. Esencialmente, el procedimiento comienza con la determinación de una ubicación dé montaje en el substrato del lente. Después, un alambre se rosca sobre una herramienta que incrusta conocida como sonotrodo. El sonotrodo ayuda en presionar el alambre contra el substrato de lente, y comprende un transductor ultrasónico, que calienta el alambre por fricción. Las moléculas del substrato del policarbonato vibran simultáneamente muy rápidamente, de modo que el material de lente se derrite en el área de la abertura. Por consiguiente, el alambre se incrusta en el substrato de policarbonato por medio de presión y calor. Un paso final en el proceso implica el conectar los extremos del alambre que no están incrustados, con las terminales en el substrato de lente.

La Figura 3c muestra una vista de un circuito 70 usado en una modalidad que proporciona energía al elemento de calefacción 60. El circuito 70 comprende un elemento de calefacción por resistencia 60 hecho de un alambre fino, que comprende cualquiera de varios materiales incluyendo cobre, óxido de estaño-indio (ITO), óxido de estaño adulterado con flúor (FTO), y óxido de zinc dopado.

Preferiblemente, los materiales seleccionados para el elemento de calefacción 60 deben ser ópticamente transparentes, y ser capaces de resistir fluctuaciones en la dirección de flujo de corriente. Se configura el elemento de calefacción 60 como un par de bucles metálicos o de óxido metálicos conectados en paralelo. Un primer circuito 72 se conecta a los contactos A y B. Un segundo circuito 74 está conectado a los contactos B y C. La construcción del circuito permite el uso de 24 ó 12 sistemas de voltio en el mismo nivel de energía. Así, para operaciones de 24 voltios, solo los circuitos A y C se utilizan. Para la operación de 12 voltios, los contactos A y C están conectados juntos a un poste y un contacto B al otro poste.

El sistema de control simple 100 se puede utilizar para permitir que el elemento de calefacción 60 opere automáticamente. La lógica de control automática o manual dictaría que mientras la temperatura ambiente local al montaje de lente esté dentro del rango de temperatura en donde la contaminación basada en agua puede ocurrir, el elemento de calefacción 60 está activo (encendido). Un sistema de control automático se puede construir de un comparador que enciende o apaga el elemento de calefacción 60 basado en el valor de resistencia del elemento de calefacción 60 (que puede variar con temperatura). El valor de resistencia se puede comparar con una resistencia umbral fija asociada con una temperatura máxima del rango en donde la contaminación basada en agua puede ocurrir. Entonces, si el valor de la resistencia está en o debajo del umbral, el comparador cambia para cerrar el circuito proporcionando energía al elemento de calefacción 60 y permanece en ese estado. Inversamente, si el valor de resistencia está sobre la resistencia umbral, el comparador cambia para abrir la energía de interrupción del circuito en el mecanismo, que permanece en un estado apagado. El valor de umbral se puede determinar por el cálculo usando las propiedades de material del elemento de resistencia, adhesivo, y material de lente y geometrías y verificado con la prueba empírica o solo determinado con la prueba empírica. Alternativamente, el sistema de control puede utilizar un dispositivo para indicar la temperatura electrónica separada. El sistema de control puede simplemente ser un interruptor que se opera manualmente, se podría controlar por un controlador lógico programable, u otros medios de encender/apagar el dispositivo, o el dispositivo se podría dejar encendido todo el tiempo.

La Figura 4A es una representación esquemática de otra modalidad de un mecanismo 110 para reducir la contaminación basada en agua de un montaje de faro delantero 10. El mecanismo 110 incluye lentes internas y extemas 120 y 121 y una fuente de energía que disipa energía en la forma de calor. La fuente de energía pueden ser los diodos emisores de luz 125, o cualquier otra parte que disipe energía en la forma de calor ya sea por principios mecánicos o eléctricos. Un fluido ópticamente claro, en forma gaseosa o líquida, se dirige más allá de las fuentes de energía (diodos emisores de luz 125) con una bomba operada mecánica o eléctricamente, ventilador, compresor o semejantes. En la modalidad mostrada, un ventilador 122 se utiliza para circular el fluido. La convección libre también se puede utilizar para transferir energía térmica de las fuentes de energía 125 a las partículas de masa contenidas en el fluido, que entonces se dirige a través de un canal 128 entre el lente interno 120 y el lente externo 121. La energía térmica entonces se transfiere de las partículas de masa fluida a los lentes 120 y 121 tales que la acumulación de contaminación basada en agua no puede ocurrir. La energía térmica también retira cualquier contaminación basada en agua previamente acumulada de los lentes 120 y 121. El mecanismo 1 10 se puede utilizar solo o en conjunto con otro dispositivo, tal como un elemento de calefacción, para proporcionar suficiente energía a los lentes 120 y 121. El fluido se puede canalizar usando geometrías existentes dentro del montaje de lente 15 y geometrías adicionales se pueden agregar para proporcionar pasajes para el fluido. El fluido se puede encapsular en parte o totalmente o fluir libre contra los lentes 120 y 121. En la modalidad ilustrada en la Figura 4a, el canal 128 facilita la transferencia de aire frío que se origina del lente extemo 121 , que se expone al exterior del faro delantero, hacia los diodos emisores de luz 125 para disminuir la temperatura de los diodos emisores de luz 125. Así, el mecanismo 110 proporciona medios de distribuir fluido calentado y enfriado dentro del montaje de faro delantero 10. Será apreciado por aquellos con destreza en la técnica que el "fluido" como se usa aquí puede comprender líquido, substancias gaseosas, incluyendo aire u otros vapores, los fluidos poliméricos de flujo libre, fluidos parcial o totalmente encapsulados, así como fluidos que comprenden partículas de masa. Los fluidos de transferencia térmica representativos conocidos en la técnica también pueden incluir poliolefinas, polialfaolefinas, los difeniletanos, y semejantes, fabricados y vendidos por Radco®.

La Figura 4B es una representación esquemática de una modalidad de un mecanismo 210 para reducir la contaminación basada en agua de un montaje de faro delantero 10. Similar a la modalidad descrita junto con la Figura 4a, el mecanismo 210 incluye lentes internos y extemos 220 y 221 que tienen un canal 128 entre ellos, un ventilador 222 y los diodos emisores de luz 225 que disipan energía en la forma de calor. Además, el mecanismo 210 incluye un disipador de calor 230 que tiene aletas 232. Una bomba de calor de estado sólido 235, tal como un dispositivo Peltier, se puede insertar entre el disipador de calor 230 y los diodos emisores de luz 125. Cuando está energizada la bomba de calor de estado sólido 235 actúa para invertir la dirección de la transferencia de energía para provocar que la energía fluya del disipador de calor 230 a los diodos emisores de luz 125, como se indica por la flecha 237, bajo condiciones controladas en donde los diodos emisores de luz 125 no se dañarían debido al sobrecalentamiento.

La transferencia de calor hacia los diodos emisores de luz 125 puede ser utilizada cuando la temperatura local al mecanismo 210 y a los diodos emisores de luz 125 es suficientemente baja que las condiciones son correctas para que la contaminación basada en agua se desarrolle o acumule en el lente externo 121. La bomba de calor 235 también aumenta la energía que se transfiere del diodo emisor de luz al fluido, proporcionando de tal modo con más eficacia energía al lente externo 121 con el fin de retirar la contaminación basada en agua. Las bombas de calor de estado sólido adicionales, u otros tipos de bombas de calor, se pueden utilizar en otras localizaciones dondequiera que rodean un canal de fluido que se esté utilizando con el fin de transferir energía como se describe anteriormente.

Como se conoce en la técnica, la bomba de calor de Peltier 235, opera basada en el efecto Thomson, que se basa sobre el principio que la diferencia potencial eléctrica es proporcional a la diferencia de la temperatura. Específicamente, se crea un gradiente térmico cuando una diferencia de temperatura a lo largo de un conductor está presente tal que una porción del conductor es más caliente, mientras que la otra es más fría. La energía térmica bajo la forma de electrones, viajará intrínsecamente de la porción más caliente del conductor a la porción más fría.

En términos de polaridad, los electrones viajan normalmente de positivo a negativo.

El efecto Peltier implica el descubrimiento que cuando la corriente fluye a través de un circuito que comprende dos o más metales de propiedades electrónicas variadas (ejemplo, tipo n contra tipo p), la corriente conduce una transferencia de calor a partir de una unión a la otra. Sin embargo, cuando se invierte la polaridad como es el caso bajo un voltaje aplicado, los electrones viajarán en la dirección opuesta (es decir, de negativo al positivo). De manera similar, la transferencia térmica también ocurrirá en la dirección opuesta. Así, la dirección de la transferencia térmica puede ser controlada manipulando la polaridad del funcionamiento actual a través de la bomba de calor de Peltier 235.

El calor creado por los diodos emisores de luz 125, el tablero de circuito (no mostrado en la Figura 4b), u otros dispositivos generadores de calor se pueden absorber por el disipador de calor 230. Para prevenir calor absorbido de ser agotado a la atmósfera por medio de las aletas 232, la bomba de calor 235 se puede activar para transportar calor del disipador de calor 230 a un canal situado debajo del disipador de calor. En una modalidad, los sensores se pueden utilizar para supervisar cuando la temperatura del fluido cae debajo de cierto nivel, en cuyo caso un circuito de control puede activar la bomba de calor 235 para transportar calor almacenado del disipador de calor 230 para promover de tal modo la circulación del fluido calentado dentro del mecanismo 210. El disipador de calor 230, que recoge y almacena el calor que se origina de los dispositivos generadores de calor. Estos dispositivos generadores de calor pueden incluir diodos emisores de luz, resistores, ventiladores o bombas de aire, componentes electrónicos de energía incluyendo pero no limitado a reguladores de corriente modo linear e interruptor, que se puedan requerir para conducir o regular energía dentro de la lámpara. Esencialmente, el disipador de calor 330 puede recoger calor de cualquier dispositivo que cree calor dentro de la lámpara, ya sea o no la función primaria del dispositivo hacerlo. Posteriormente, el calor recogido por el disipador de calor 330 se puede descargar a la atmósfera por medio de las aletas 332.

La Figura 5 ilustra una vista en sección transversal de un mecanismo 310 para reducir la contaminación basada en agua de un montaje de faro delantero 10. El mecanismo 310 incluye un lente interno 320 y lente externo 321 y las fuentes de calor, incluyendo los diodos emisores de luz y un tablero de circuito 325. Un canal 326 está situado debajo del tablero de circuito 325 para permitir el paso del fluido. Según lo discutido arriba, el calor generado por los diodos emisores de luz y el sistema de circuitos asociado en el tablero de circuito 325 se transfiere al canal 326 por medio de un proceso de convección. Un canal 328 para transferencia de fluido también está situado entre los lentes internos y externos 320 y 321. Posteriormente, una porción del calor transferido al canal 326, sale del mecanismo 310 por medio del disipador de calor 330 que tiene aletas 332.

Más específicamente, un proceso de libre convección se puede utilizar para circular fluido entre los lentes internos y externos 320 y 321 para maximizar derretido de nieve y hielo del lente externo 321. En esta modalidad, el calor se transfiere al fluido por medio de geometrías dentro de la estructura de lente. La temperatura inicial del canal 328 es fría. El segundo canal de flujo de fluido 326 está situado debajo del tablero de circuito 325 y facilita la absorbancia del calor que se origina del tablero de circuito 325. Así, la temperatura inicial del canal 326 es caliente. Como se ilustra en las Figuras 6a y 6b, los canales laterales 327, 327 ' situados en paredes laterales opuestas del mecanismo 310 conectan los canales 326 y 328. Los canales se pueden formar en un ángulo en el rango de 10 a 30 grados, como en la Figura 6a, a un ángulo de aproximadamente 120 a 150 grados, como en la Figura 6b. Los canales laterales en ángulo 327, 327 ' así como los canales 326 y 328 representan un sistema de canales que permiten al fluido calentado fluir dentro del mecanismo 310 por medio de un proceso de convección libre mejorado por gravedad, densidad, y flotabilidad. Este proceso optimiza el flujo de fluido dentro de la estructura dual de lente, causada por la absorción y la desorción del calor según lo discutido infra.

El fluido calentado situado en el canal 326, es intrínsecamente menos denso que un fluido más frío situado en el canal 328. La aceleración gravitacional crea una fuerza flotante haciendo un fluido más frío, más pesado en el canal 328 para moverse hacia abajo para desplazar el fluido más cálido en el canal 326. Mientras que el fluido frío se recolecta en el canal 326, absorbe calor del tablero de circuito 325, de los diodos emisores de luz, y de otros dispositivos generadores de calor. Mientras que el fluido se hace más cálido, las fuerzas viscosas del fluido disminuyen e incrementan fuerzas de flotación que estimulan el flujo de fluido. Las fuerzas de flotación alcanzan así las fuerzas viscosas del fluido, y el flujo se comienza hacia los canales 328. La presión dentro de los canales laterales se minimiza al optimizar el área de sección transversal de los canales de modo que aumenta el área en sección transversal en la dirección del flujo de fluido deseado. Por consiguiente, el flujo de fluido dentro de los canales laterales se promueve en la dirección del canal 328, y se resiste en la dirección del canal 326. Una vez que el fluido alcanza el canal 328 su calor se desorbe por la nieve y hielo que se acumulan en el lente externo 321. Este proceso de estado estable se repite continuamente, hasta que el lente externo 321 es libre de contaminación basada en agua causada por temperaturas al aire libre frías.

La Figura 7a es una vista en sección transversal de otra modalidad de un mecanismo 410 para reducir la contaminación basada en agua de un montaje de faro delantero 10. El mecanismo 410 incluye un lente interno 420 y lente externo 421 y las fuentes de calor, incluyendo los diodos emisores de luz y un tablero de circuito 425. Un canal 426 está situado debajo del tablero de circuito 425 para permitir el paso del aire. Según lo discutido arriba, el calor generado por los diodos emisores de luz y el sistema de circuitos asociado en el tablero de circuito 425 se transfiere al canal 426 por medio de un proceso de convección. Un dispositivo de circulación tal como ventilador 427 se proporciona para estimular aún más circulación de aire dentro del mecanismo 410. Un canal 428 para transferencia del fluido también está situado entre los lentes internos y extemos 420 y 421. Posteriormente, una porción del calor transferido al canal 426, sale del mecanismo 410 por medio del disipador de calor 430 que tiene aletas 432.

La Figura 7b es una vista en sección transversal del mecanismo 410 1 en donde un líquido se circula dentro de los canales 426 ' y 428 · . Según lo discutido anteriormente el líquido puede ser un fluido de transferencia de calor conocido en la técnica tal como poliolefinas, polialfaolefinas, difeniletanos, y semejantes. Una bomba 427 ' se proporciona para circular el líquido dentro del mecanismo 410.

Las Figuras 8a, 8b, y 8c son vistas en sección transversal de un mecanismo 510 para reducir la contaminación basada en agua de un montaje de faro delantero 10 incluyendo una bomba de calor de estado sólido 512. La Figura 8a ilustra el mecanismo 510 con un solo lente 521. Las fuentes de calor, incluyendo los diodos emisores de luz y un tablero de circuito 525 también se proporcionan. En la modalidad de la Figura 8a, el calor se transfiere por la bomba de calor de estado sólido 512. Según lo discutido anteriormente, la bomba de calor 512 transfiere calor de un disipador de calor 530 hacia el tablero de circuito 525. Así, el calor de fuentes de calor, incluyendo el tablero de circuito 525 se dirige hacia el lente 521 para calentar el lente 521 para reducir la contaminación basada en agua de un montaje de faro delantero 10.

La modalidad mostrada en la Figura 8b también es un mecanismo 510 ' para reducir la contaminación basada en agua de un lente, en donde se emplea una bomba de calor 512 ' . El mecanismo 510 ' incluye el lente interno 520 ' y el lente externo 521 ' . Según lo discutido con respecto a la Figura 5, el calor generado por los diodos emisores de luz y el sistema de circuitos asociado en el tablero de circuito 5251 se transfiere al canal 526 ' por medio de un proceso de convección. Un canal 528 ' para transferencia de fluido también está situado entre los lentes internos y extemos 520 ' y 521 ' . Las fuentes de calor, incluyendo los diodos emisores de luz y un tablero de circuito 525 ' también se proporcionan. En la modalidad de la Figura 8b, una bomba de calor de estado sólido 512 ' se coloca debajo del tablero de circuito 525 ' y actúa para dirigir el calor del tablero de circuito 525 ' y de los diodos emisores de luz. El calor entonces se transfiere de la bomba de calor 512 ' al canal 528 ' para calentar el fluido dentro del canal. El fluido calentado entonces sube por los canales formados en los lados del mecanismo al canal 528. El aire calentado puede entonces calentar el lente 521 para reducir la contaminación basada en agua de un montaje de faro delantero 10. Transferir calor lejos del tablero de circuito 525 ' y de los diodos emisores de luz también reduce la temperatura de los elementos de circuito y de los diodos emisores de luz, de tal modo previniendo la degradación debido al calor.

La Figura 8c representa un mecanismo 510 para reducir la contaminación basada en agua de un lente, en donde una primera bomba de calor 512" y una segunda bomba de calor 513" se emplean. El mecanismo 510" incluye el lente interno 520" y el lente externo 521". El calor generado por los diodos emisores de luz y el sistema de circuitos asociado en el tablero de circuito 525" se transfiere al canal 526" por medio de un proceso de convección. Un canal 528" para transferencia de fluido también está situado entre los lentes internos y externos 520" y 521". La primera bomba de calor de estado sólido 512" se coloca debajo del tablero de circuito 525" y actúa para dirigir el calor del tablero de circuito 525" y de los diodos emisores de luz. El calor entonces se transfiere de la bomba de calor 512" al canal 526" para calentar el fluido dentro del canal. Además, una segunda pompa de calor 513" se coloca adyacente al disipador de calor 530" para transferencia de calor del disipador de calor 530" hacia el canal 526". El fluido calentado entonces sube por los canales formados en los lados del mecanismo 510" al canal 528". El aire calentado puede entonces calentar el lente 521 para reducir la contaminación basada en agua de un montaje de faro delantero 10.

Las Figuras 9a y 9b representan modalidades alternativas de un mecanismo 610, 610' para reducir la contaminación basada en agua de un montaje de faro delantero 10 que utiliza una sola estructura de lente. Como se muestra, un dispositivo que mueve el aire, tal como un ventilador o bomba de aire, 612, 612 ' , se coloca en un compartimiento 613, 613 ' , debajo del tablero de circuito 625, 625 ' y en proximidad cercana a un canal 626, 626 ' . El calor del tablero de circuito 625, 625 ' se dirige dentro del canal 626, 626 ' y a través de los pasajes 627, 627 ' hacia el compartimiento 613, 613 ' . El ventilador, 612, 612 ' actúa para forzar el aire en una cámara 628, 628 ' dentro del mecanismo 610, 610 ' para circular para evitar que el aire caliente se atrape en un área particular. Aire caliente que irradia de los diodos emisores de luz y del tablero de circuito 625, 625 ' sube hasta el lente 630, 630 ' . Si la nieve o el hielo se han acumulado en el lente 630, 630 ' , este calor ayudará en derretir la nieve y/o el hielo. Sin embargo, si la temperatura del lente 630, 630 ' , es la misma o más que el aire dentro de la cámara 628, 628 ' , el calor tenderá a acumularse en el área debajo del lente 630, 6301 y sobre el tablero de circuito 625, 625 ' causando un riesgo a los diodos emisores de luz y otros sistemas de circuitos. El ventilador 612, 612 ' jala aire frío, más denso, que emigra naturalmente hacia la porción inferior del faro delantero, hasta la porción entre el lente 630, 630 ' y el tablero de circuito 625, 625 ' , así facilitando un reemplazo de un aire más cálido atrapado dentro de esta área. Como se muestra, uno o más agujeros 632, 632 ' se pueden proporcionar en el tablero de circuito 625, 625 ' para facilitar la transferencia del aire de la porción inferior del mecanismo 610, 610 ' , a través de los agujeros 632, 632 ' y en la cámara 628, 628 ' , de tal modo haciendo circular el aire a través del mecanismo 610, 610 ' , y particularmente haciendo circular el aire cálido generado por los diodos emisores de luz y el sistema de circuitos para facilitar el reducir la contaminación basada en agua de un montaje de faro delantero 10. La modalidad de la Figura 9b incluye una bomba de calor de estado sólido o tapón térmico 635 además incluida para asistir a reducir la contaminación basada en agua de un montaje de faro delantero 10. La bomba de calor 635 dirige calor del tablero de circuito 625 ' y de los diodos emisores de luz abajo en un canal 626 ' donde el calor se transfiere, por medio del ventilador 612 ' , al aire dentro del canal 628 ' de la manera descrita arriba.

Como se ilustra en cada una de las Figuras 10 a 13 un elemento de calefacción por resistencia se puede incrustar en el lente externo de cualquiera de las modalidades discutidas anteriormente. Con respecto a la Figura 10, un mecanismo 710 para reducir la contaminación basada en agua de un montaje de faro delantero 10 se muestra con el elemento de calefacción por resistencia 712.

El elemento de calefacción 712 es accionado por el tablero de circuito 725 y proporciona calor al lente 730 cuando la nieve y el hielo se acumulan en el lente, para de tal modo despejar el lente de la contaminación basada en agua que puede actuar como filtro que disminuye la transmitancia de luz a través del lente 730.

La Figura 11 ilustra una modalidad alterna a aquella descrita en la Figura 10. Un mecanismo 810 para reducir la contaminación basada en agua de un montaje de faro delantero 10 se muestra con el elemento de calefacción por resistencia 812 incrustado en un lente exterior 830. Un lente interno 831 también se muestra con un canal 836 formado entre ellos. El fluido dentro del canal 836 fluye a través de los canales laterales y a través del canal 839, que se forma entre el tablero de circuito 845 y el disipador de calor 850. Una vez calentado, el elemento de calefacción por resistencia 812 proporciona calor al lente externo 830 para facilitar el retiro de la contaminación basada en agua tal como nieve y hielo del lente externo. Además, el elemento de calefacción por resistencia 812 proporciona medios de promover la circulación del fluido dentro de los canales 836 y 839 por transferencia de calor al fluido provocando que las moléculas del fluido se muevan rápidamente para de tal modo aumentar el flujo de fluido.

La Figura 12 representa una versión modificada de la modalidad descrita en la Figura 10. Un mecanismo 910 para reducir la contaminación basada en agua de un montaje de faro delantero 10 se muestra con el elemento de calefacción por resistencia 912 incrustado en un solo lente exterior 930. El elemento de calefacción por resistencia 912 es accionado por el tablero de circuito 945 y proporciona calor al lente 930 cuando la nieve y el hielo se acumulan en el lente, para de tal modo despejar el lente de la contaminación basada en agua que puede actuar como filtro que disminuye la transmitancia de luz a través del lente 930.

Además, como se muestra por las flechas, el aire cálido que origina de los diodos emisores de luz y del tablero de circuito 945 y el sistema de circuitos asociado se transfiere al lente 930 por medio de la bomba de calor 948. El calor del disipador de calor 946 también se transfiere hacia el lente 930. Así, el lente 930 se proporciona con el calor por ambos un elemento de calefacción por resistencia 912 así como transferencia de calor que irradia de los diodos emisores de luz y del tablero de circuito 945 por medio de la bomba de calor 948. Esto crea una ventaja doble, en que la contaminación basada en agua se derrite del lente 930 incrementando así la transmitancia óptica, y el calor se reduce en el área de los diodos emisores de luz y del sistema de circuitos asociado de tal modo que amplían la vida útil del faro delantero. La bomba de calor opera de la manera descrita en lo referente a la Figura 8a.

La modalidad mostrada en la Figura 13 es un mecanismo 1010 para reducir la contaminación basada en agua de un montaje de faro delantero 10 se muestra con el elemento de calefacción por resistencia 1012 incrustado en un solo lente exterior 1013. Como se describe con respecto a la modalidad de la Figura 9b, el mecanismo 1010 incluye una bomba de calor de estado sólido o tapón térmico 1035 para asistir aún más a reducir la contaminación basada en agua de un montaje de faro delantero 10. La bomba de calor 1035 dirige calor del tablero de circuito 1045 y los diodos emisores de luz abajo dentro de un canal 1046 donde el calor se transfiere a través de los pasajes 1048 a la cámara 1050. Un ventilador 1052 dirige aire a través de aberturas 1055 y en la cámara 1060 hacia el lente 1013 de la manera descrita arriba.

Un sistema de control se puede utilizar en cualquiera de las modalidades discutidas supra. El sistema incluye el sensor de temperatura el cual supervisa la temperatura en y alrededor de la estructura del lente. El sensor 520 puede comprender un detector de temperatura por resistencia (RTD), termistor de coeficiente de temperatura positivo (PTC), o cualquier otro tipo de sensor de temperatura conocido en la técnica incluyendo los resistores variables, termistores, * circuitos bimetálicos, interruptores bimetálicos, así como reguladores de corriente modo linear e interruptor. La temperatura leída por el sensor se convierte en una señal y se transfiere a un comparador. El comparador compara la lectura de temperatura actual que interpreta a un valor de temperatura de umbral almacenado dentro del dispositivo. Si la temperatura real está debajo del valor de umbral, el comparador envía una señal a un interruptor para activar el elemento de calefacción, el dispositivo que circula fluido de transferencia térmica, o de la bomba de calor Peltier para calentar de tal modo la estructura dual o sola del lente para derretir la contaminación basada en agua que se acumula en la lámpara LED. Similarmente, cuando la temperatura actual interpretada por el sensor está sobre el valor de la temperatura del umbral, el comparador enviará una señal al interruptor para desactivar el elemento de calefacción, el dispositivo que circula fluido de transferencia térmica, o la bomba de calor Peltier y el calor será almacenado así por el disipador de calor y eventualmente descarga a la atmósfera en caso de necesidad por medio de las aletas.

Se entenderá por aquellos con destreza en la técnica que la anterior descripción no se limita a las modalidades aquí discutidas y que otros métodos de controlar el elemento de calefacción, el dispositivo que circula fluido de transferencia térmica, o bomba de calor Peltier pueden ser utilizados. Estos métodos pueden incluir la activación y la desactivación manuales del elemento de calefacción, del dispositivo que circula fluido de transferencia térmica, o del dispositivo Peltier por medio de un interruptor de encendido/apagado. Otras modalidades alternativas incluyen la activación continua de los elementos de modo que la temperatura de la lámpara LED sea lo suficientemente alta para prevenir la acumulación de la contaminación basada en agua pero lo suficientemente baja para prevenir la deterioración térmica inadvertida de la lámpara LED y sus componentes.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Un montaje de lente para reducir la contaminación basada en agua en un montaje de faro delantero caracterizado porque comprende: una capa de lente externa que tiene una superficie interna y una superficie externa; una primera capa adhesiva dispuesta encima de la superficie interna de la capa de lente externa; un elemento de calefacción, que comprende una pluralidad de bucles de alambre capaces de ser calentados con resistencia sobre el uso de una corriente eléctrica al alambre, el elemento de calefacción dispuesto encima de la primera capa adhesiva; una segunda capa adhesiva, dispuesta encima del elemento de calefacción; una capa de lente interna que tiene una superficie interna y una superficie externa, en donde la superficie externa de la capa de lente interna está en contacto con la segunda capa adhesiva; en donde las primeras y segundas capas adhesivas enlazan la capa de lente externa, el elemento de calefacción y la capa de lente interna para formar una estructura compuesta; y en donde el adhesivo usado en las primeras y segundas capas adhesivas tiene índice de refracción apropiado para permitir que la estructura compuesta funcione como un lente.

2. El montaje de lente de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque al menos dos de la pluralidad de bucles de alambre en el elemento de calefacción están conectados en paralelo.

3. El montaje de lente de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque al menos dos de la pluralidad de bucles de alambre en el elemento de calefacción están conectados en serie.

4. El montaje de lente de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la superficie interna de la capa de lente interna tiene superficies ópticas ahí dispuestas.

5. El montaje de lente de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque las capas internas y externas de lente se forman de un material seleccionado del grupo que consiste de policarbonato y vidrio.

6. Un montaje de lámpara caracterizado porque comprende: un alojamiento; un montaje de lente asegurado al alojamiento, y que define de ahí un interior, el montaje de lente además comprende: una capa externa del lente que tiene una superficie interna y una superficie extema; una primera capa adhesiva dispuesta encima de la superficie interna de la capa externa del lente; un elemento de calefacción, dispuesto encima de la primera capa adhesiva; una segunda capa adhesiva, dispuesta encima del elemento de calefacción; una capa de lente interna que tiene una superficie interna y una superficie externa, en donde la superficie extema de la capa de lente interna está en contacto con la segunda capa adhesiva, y en donde las primeras y segundas capas adhesivas enlazan la capa de lente extema, el elemento de calefacción y la capa de lente interna para formar una estructura compuesta; un tablero de circuito dispuesto dentro del interior del alojamiento; una pluralidad de diodos emisores de luz, dispuesta sobre el tablero de circuito y configurada para emitir luz a través del montaje de lente; y un sistema de control para activar el elemento de calefacción cuando la lámpara se expone a una temperatura ambiente dentro de un rango de temperaturas en las cuales la contaminación basada en agua ocurre.

7. El montaje de la lámpara de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el sistema de control además comprende un comparador que active y desactive selectivamente el elemento de calefacción basado en un valor de resistencia del elemento de calefacción, en donde el valor de resistencia se compara a un valor del sistema que se asocie con la temperatura máxima del rango en donde la contaminación basada en agua puede ocurrir.

8. El montaje de la lámpara de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el adhesivo usado en las primeras y segundas capas adhesivas tiene un índice de refracción apropiado para permitir que la estructura compuesta funcione como un lente.

9. El montaje de la lámpara de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el elemento de calefacción se adapta para el uso con un voltaje de entrada en el rango de 12 a 24 V.

10. Un montaje de lámpara caracterizado porque comprende: una alojamiento; un montaje de lente asegurado al alojamiento, y que define un interior de eso; un tablero de circuito dispuesto dentro del interior del alojamiento; una pluralidad de diodos emisores de luz, dispuestos sobre el tablero de circuito y configurados para emitir luz a través del montaje de lente; un fluido de transferencia de calor ópticamente claro, dispuesto dentro del interior del alojamiento; un sistema de circulación adaptado para circular fluido de transferencia de calor entre la pluralidad de diodos emisores de luz y el montaje de lente, en donde es transferido el calor producido por los diodos emisores de luz por transferencia de fluido de calor al montaje de lente; y un sistema de control para activar el sistema de circulación cuando la lámpara se expone a una temperatura ambiente dentro de un rango de temperaturas en las cuales ocurre la contaminación basada en agua.