MX2014003954A - Montaje de proteccion contra radiacion electromagnetica. - Google Patents
Montaje de proteccion contra radiacion electromagnetica.Info
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Abstract
Se describe un montaje de protección electromagnética que puede incluir una capa de sustrato transparente y una capa activa transparente posicionada con respecto al sustrato, en donde la capa activa está configurada para absorber radiación electromagnética que tiene una primera longitud de onda y emitir radiación electromagnética que tiene una segunda longitud de onda, la segunda longitud de onda siendo diferente de la primera longitud de onda, la capa activa incluye moléculas fluorescentes combinadas con un material base, las moléculas fluorescentes que son configuradas para absorber radiación electromagnética que tiene la primera longitud de onda y emitir radiación electromagnética que tiene la segunda longitud de onda, en donde la primera longitud de onda está en un espectro electromagnético visible y la segunda longitud de onda está en un espectro electromagnético no visible.
Description
MONTAJE DE PROTECCION CONTRA RADIACION ELECTROMAGNETICA
CAMPO DE LA INVENCION
La presente descripción se relaciona generalmente a radiación electromagnética a filtrar y, más particularmente, a un montaje de protección electromagnética configurado para absorber luz que tiene una primera longitud de onda y para emitir luz que tiene una segunda longitud de onda.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
Los dispositivos generadores de rayo láser están disponibles comercialmente como apuntadores láser y otros dispositivos que generan un rayo láser de alta potencia, enfocado. Los apuntadores láser comerciales están disponibles al público y son usados para interferir con pilotos durante fases críticas de operaciones de vuelo. El rayo láser generado por medio de tales dispositivos puede ser dirigido a aeronaves y alcanzar la cabina de tal aeronave. Cuando el rayo láser interactúa con el cristal de la cabina, el rayo láser puede resplandecer o deslumhrar sobre el vidrio y/o viajar a los ojos del piloto, interfiriendo así con la visión del piloto. Desafortunadamente, el número de tales incidentes de rayo láser se han casi duplicado en los últimos años.
Los pilotos no deben ver solo fuera de la aeronave, si no también deben ver sus instrumentos sin ningún obstáculo. Cuando un láser es señalado en una aeronave, tal incidente
Ref.246712
llama la atención del piloto fuera del negocio de llevar a los pasajeros seguros a su destino. Los apuntadores láser pueden tener un efecto dramático sobre la visión de un piloto, especialmente durante fases críticas del vuelo, tales como despegue y aterrizaje. Los ataques láser también pueden dañar la visión del piloto. Por ejemplo, cuando un piloto ha estado piloteando una aeronave en condiciones nocturnas, un repentino o rayo de luz verde brillante directamente en los ojos puede resultar en dolor persistente, espasmos oculares y manchas en la visión del piloto.
Mientras que los pilotos son instruidos para mirar lejos de un rayo láser o cerrar un ojo para evitar el rayo láser, al momento de que el piloto aparta su vista o cierra un ojo, el rayo láser ha alcanzado los ojos del piloto. Adicionalmente , apartar los ojos disminuye efectivamente la habilidad del piloto para controlar la aeronave.
Las gafas de sol especializadas pueden reducir el impacto de un rayo láser en los ojos del piloto, pero estos dispositivos también restringen la habilidad del piloto para ver los instrumentos de cabina. Otros tipos de gafas de sol inhiben un intervalo más extenso de longitudes de onda de luz de alcanzar los ojos del piloto, lo cual puede no ser deseable de noche y en otras condiciones de luz baja y pueden ser desalojadas durante clima adverso o turbulencia solo para causar distracción adicional. Adicionalmente, las gafas de sol pueden también ser costosas
cuando están en forma prescriptiva, pueden causar deslumbramiento, y están sujetas a acumulación de aceite y polvo.
Los vidrios polarizados sufren de problemas similares por inhibir todas las longitudes de onda de alcanzar los ojos del piloto. Las gafas o ventanas de atenuación automática se atenúan gradualmente y pueden no bloquear el rayo láser antes de que la visión del piloto haya sido impedida.
Adicionalmente, algunos vidrios con atenuación automática requieren de una fuente de energía .
Las tecnologías existentes proporcionan vidrios que tienen recubrimientos aplicados para bloquear la luz intensa. Sin embargo, este tipo de vidrios restringen todas las longitudes de onda de luz, atenuando así la apariencia de instrumentos de vuelo críticos y la vista externa fuera de la cabina.
Existen problemas similares para conductores de automóvil en condiciones soleadas o cuando un auto que viene tiene faros de rayos brillantes.
En consecuencia, aquellos expertos en la materia continúan con la búsqueda y esfuerzos de desarrollo en el campo de protección óptica, tal como la visión humana, de la interferencia de luz.
BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION
En una modalidad, el montaje de protección contra la radiación electromagnética descrito, puede incluir una capa transparente de sustrato y una capa transparente activa
posicionada con respecto al sustrato, en donde la capa activa está configurada para absorber radiación electromagnética que tiene una primera longitud de onda y para emitir radiación electromagnética que tiene una segunda longitud de onda, la segunda longitud de onda siendo diferente de la primera longitud de onda.
En otra modalidad, el montaje de protección electromagnética descrito puede incluir una capa transparente de sustrato y una capa transparente activa posicionada con respecto al sustrato, en donde la capa activa está configurada para absorber radiación electromagnética que tiene una primera longitud de onda y para emitir radiación electromagnética que tiene una segunda longitud de onda, la segunda longitud de onda siendo diferente de la primera longitud de onda, la capa activa incluye moléculas fluorescentes combinadas con un material base, las moléculas fluorescentes que son configuradas para absorber radiación electromagnética que tiene la primera longitud de onda y para emitir radiación electromagnética que tiene la segunda longitud de onda, en donde la primera longitud de onda está en un espectro electromagnético visible y la segunda longitud de onda está en un espectro electromagnético no visible.
En otra modalidad, el montaje de protección electromagnética descrito, puede incluir una capa activa que incluye un material base transparente y una pluralidad de moléculas fluorescentes combinadas con el material base, en
donde las moléculas fluorescentes son configuradas para absorber radiación electromagnética que tiene una primera longitud de onda y para emitir radiación electromagnética que tiene una segunda longitud de onda, la segunda longitud de onda siendo diferente de la primera longitud de onda.
En aún otra modalidad, se describe un método para hacer un montaje de protección contra radiación electromagnética configurado para absorber luz que tiene una primera longitud de onda y emitir luz que tiene una segunda longitud de onda, el método puede incluir los pasos de: (1) diseñar una molécula fluorescente que tenga características de excitación y emisión en respuesta a radiación electromagnética que tenga una longitud de onda predeterminada, (2) proporcionar un material base configurado para recibir una pluralidad de moléculas fluorescentes, (3) combinar la pluralidad de moléculas fluorescentes con el material base para formar una composición fluorescente, (4) formar la composición fluorescente en una capa activa transparente, (5) proporcionar una capa de sustrato transparente, y (6) aplicar la capa activa a la capa de sustrato.
Además, la descripción comprende modalidades de acuerdo a las siguientes cláusulas:
Clausula 1. Un montaje de protección que comprende:
una capa de sustrato sustancialmente transparente; y una capa activa sustancialmente transparente posicionada con respecto al sustrato;
en donde la capa activa está configurada para absorber radiación electromagnética que tiene una primera longitud de onda y emitir radiación electromagnética que tiene una segunda longitud de onda, la segunda longitud de onda siendo diferente de la primera longitud de onda.
Cláusula 2. El montaje de conformidad con la Cláusula 1 caracterizado porque la capa activa comprende una película transparente flexible aplicada a por lo menos una superficie mayor de la capa de sustrato.
Cláusula 3. El montaje de conformidad con la Cláusula 1, caracterizado porque la capa activa comprende un panel transparente rígido posicionado adyacente a por lo menos una superficie mayor de la capa de sustrato.
Cláusula 4. El montaje de conformidad con la Cláusula 1, caracterizado porque la capa activa comprende moléculas fluorescentes .
Cláusula 5. El montaje de conformidad con la Cláusula 1, caracterizado porque las moléculas fluorescentes son dispersadas en un material base.
Cláusula 6. El montaje de conformidad con la Cláusula 1, caracterizado porque la molécula fluorescente es un colorante molecular .
Cláusula 7. El montaje de conformidad con la Cláusula 1, caracterizado porque la segunda longitud de onda es mayor que la primera longitud de onda.
Cláusula 8. El montaje de conformidad con la Cláusula 1, caracterizado porque la primera longitud de onda está en una porción visible de un espectro electromagnético y la segunda longitud de onda está en una porción no visible del espectro electromagnético.
Cláusula 9. El montaje de conformidad con la Cláusula 1, caracterizado porque comprende además una segunda capa de sustrato transparente, en donde la capa activa está posicionada entre la capa de sustrato y la segunda capa de sustrato.
Cláusula 10. El montaje de conformidad con la Cláusula 1, caracterizado porque comprende además una segunda capa activa posicionada adyacente a la capa activa.
Cláusula 11. El montaje de conformidad con la Cláusula 10, caracterizado porque la segunda capa activa comprende moléculas fluorescentes.
Cláusula 12. El montaje de conformidad con la Cláusula 1, caracterizado porque comprende una pluralidad de capas activas, en donde cada capa activa de la pluralidad de capas activas comprende una molécula fluorescente única.
Cláusula 13. Un montaje de protección caracterizado porque comprende :
una capa activa que comprende:
un material base transparente; y
una molécula fluorescente dispersada en el material
base,
en donde el material fluorescente está configurado para absorber radiación electromagnética que tiene una primera longitud de onda y emitir radiación electromagnética que tiene una segunda longitud de onda, la segunda longitud de onda siendo diferente de la primera longitud de onda.
Cláusula 14. El montaje de protección de conformidad con la cláusula 13, caracterizado porque la primera longitud de onda está en un espectro electromagnético visible y la segunda longitud de onda está en un espectro electromagnético no visible.
Cláusula 15. El montaje de protección de conformidad con la cláusula 13, caracterizado porque comprende además una segunda capa activa posicionada adyacente a la capa activa, la segunda capa activa siendo configurada para absorber radiación electromagnética que tiene la segunda longitud de onda y emitir radiación electromagnética que tiene una tercera longitud de onda.
Cláusula 16. El montaje de protección de conformidad con la cláusula 15, caracterizado porque la primera longitud de onda está en un espectro electromagnético visible, la tercera longitud de onda está en un espectro electromagnético no visible y la segunda longitud de onda está entre el espectro electromagnético visible y el espectro electromagnético no visible.
Cláusula 17. El montaje de protección de conformidad con la cláusula 13, caracterizado porque la molécula fluorescente es un colorante molecular.
Cláusula 18. El montaje de protección de conformidad con la cláusula 13, caracterizado porque comprende además una capa de sustrato, en donde la capa activa está acoplada a la capa de sustrato.
Cláusula 19. El montaje de protección de conformidad con la cláusula 13, caracterizado porque la capa activa comprende un panel sólido.
Cláusula 20. Un método para hacer un montaje de protección configurado para absorber luz que tiene una primera longitud de onda y emitir luz que tiene una segunda longitud de onda, el método caracterizado porque comprende los pasos de:
proporcionar una molécula fluorescente que comprende características de excitación y emisión en respuesta a radiación electromagnética que tenga una longitud de onda predeterminada;
proporcionar un material base;
dispersar la molécula fluorescente en el material base para formar una composición fluorescente;
formar la composición fluorescente en una capa activa; proporcionar una capa de sustrato; y
aplicar la capa activa a la capa de sustrato.
Cláusula 21. Una aeronave caracterizada porque comprende el montaje de protección de conformidad con las cláusulas 1 o 13.
Otras modalidades del montaje de protección contra radiación electromagnética descrito se harán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada, las figuras acompañantes y las reivindicaciones anexas.
BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS
La figura 1 es una vista transversal de una modalidad del montaje de protección contra radiación electromagnética descrito;
La figura 2 es una vista esquemática del montaje de protección contra radiación electromagnética descrito de la figura 1;
La figura 3 es una vista ampliada del montaje de protección contra radiación electromagnética que ilustra las moléculas fluorescentes;
La figura 4 es una vista transversal de otra modalidad del montaje de protección contra radiación electromagnética;
La figura 5 es un diagrama de espectros de excitación y emisión fluorescente de una modalidad de las moléculas fluorescentes .
La figura 6 es un diagrama de espectro de excitación y emisión fluorescente de otra modalidad de las moléculas fluorescentes;
La figura 7 es una vista transversal de otra modalidad del montaje de protección contra radiación electromagnética descrito;
La figura 8 es una vista esquemática del montaje de protección contra radiación electromagnética descrito de la figura 7; y
La figura 9 es un diagrama de flujo que ilustra una modalidad del método descrito para hacer un montaje de protección electromagnética configurado para absorber luz que tiene una primera longitud de onda y emitir luz que tiene una segunda longitud de onda.
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION
La siguiente descripción detallada se refiere a las figuras acompañantes, las cuales ilustran modalidades específicas de la descripción. Otras modalidades que tienen diferentes estructuras y operaciones no se alejan del alcance de la presente descripción. Los números de referencia se pueden referir al mismo elemento o composición en diferentes figuras .
Refiriéndose a la figura 1, una modalidad del montaje de protección descrito, designado generalmente 10, puede incluir una capa de sustrato 12 y una capa activa 14 posicionada con respecto a la capa de sustrato 12. La capa activa 14 puede estar configurada para absorber radiación electromagnética (por ejemplo, radiación electromagnética absorbida 16) que
tiene una primera longitud de onda 40 y emitir radiación electromagnética (por ejemplo, radiación electromagnética emitida 18) que tiene una segunda longitud de onda 42. La segunda longitud de onda 42 de la radiación electromagnética emitida 18 puede ser diferente (por ejemplo, mayor o menor) que la primera longitud de onda 40 de la radiación electromagnética absorbida 16. Por lo tanto, la capa activa 14 puede absorber radiación electromagnética 16 a una frecuencia o intervalo de frecuencias específicas y emitir radiación electromagnética 18 en una frecuencia o intervalo de frecuencias diferentes.
La capa de sustrato 12 puede incluir cualquier material base transparente o sustancialmente transparente. En una implementación, la capa de sustrato 12 puede ser un panel de material rígido. Por ejemplo, la capa de sustrato 12 puede estar hecha de vidrio, acrílico, termoplástico, poli (metilmetacrilato) y similares. Ejemplos específicos no limitantes de la capa de sustrato 12 pueden incluir Plexiglass® por Arkema France, Lucite® por Lucite International, Inc, Perspex® por Imperial Chemical Industries Limited, y Acrysteel® por Aristech Acrilics, LLC. En otra implementación, la capa de sustrato 12 puede ser una hoja de material delgado flexible. Por ejemplo la capa de sustrato 12 puede estar hecha de un termoplástico, tal como cloruro de polivinilo, polietileno, y similares.
Como se muestra en la figura 2, la radiación electromagnética absorbida 16 puede ser luz visible y la primera longitud de onda 40 puede estar en el espectro visible. La capa activa 14 puede cambiar la longitud de onda de luz visible hacia el espectro no visible (por ejemplo, la segunda longitud de onda 42) . Por ejemplo, la luz visible entrante (por ejemplo, radiación electromagnética absorbida 16) que tiene una longitud de onda en el espectro visible (por ejemplo, la primera longitud de onda 40) puede someterse a un cambio de longitud de onda y puede ser emitida como luz (por ejemplo, radiación electromagnética emitida 18) que tiene una longitud de onda cambiada (por ejemplo, la segunda longitud de onda 40) mientras ésta pasa a través y es absorbida por la capa activa 14.
Refiriéndose a la figura 3, la capa activa 14 puede incluir un material fluorescente o composición configurada para absorber la radiación electromagnética (por ejemplo, radiación electromagnética absorbida 16) que tiene una longitud de onda en el espectro visible (por ejemplo, la primer longitud de onda 40) (referida hacia afuera como luz visible o luz absorbida) y emitir radiación electromagnética (por ejemplo, radiación electromagnética emitida 18) que tiene una longitud de onda en el espectro escasamente visible o no visible (por ejemplo, la segunda longitud de onda 42) (referida a lo largo de documento como luz no visible o luz
emitida) . El material fluorescente puede incluir moléculas fluorescentes 24, o partículas que tienen características preseleccionadas configuradas para reaccionar a o absorber luz visible y emitir luz no visible (por ejemplo, luz infrarroja o luz ultravioleta). Las moléculas fluorescentes 24 de la capa activa 14 pueden estar encerradas o encapsuladas dentro de un material base 26 para aplicarse a o sobre la capa de sustrato 12. Como tal, la capa activa 14 puede ser encarnada como una hoja transparente que tiene la molécula 24 en la misma.
Así, en las modalidades ilustrativas, el material fluorescente (material base 26 y moléculas fluorescentes 24) de la capa activa 14 puede ser cualquier material configurado para emitir luz no visible en respuesta a recibir luz visible. Varios tipos de material fluorescente pueden ser utilizados para la capa activa 14. El tamaño de cualquier partícula fluorescente puede ser muy pequeño, por ejemplo, moléculas o nanopartículas con tamaños entre aproximadamente 0.5 nm hasta aproximadamente 500 nm. Las moléculas fluorescentes 24 pueden ser cualquier tipo de composición molecular adecuada, incluyendo moléculas inorgánicas, fósforos inorgánicos, organofosfato, moléculas orgánicas, colorantes, nanopartículas con base en semiconductor, moléculas organometálicas, clorofila orgánica, u otros materiales orgánicos o inorgánicos adecuados.
Generalmente, la fluorescencia es un fenómeno molecular en el cual una sustancia absorbe luz visible de un color (en una primera longitud de onda) y radia casi instantáneamente, o emite luz visible de otro color (en una longitud de onda diferente) . Este proceso se conoce como excitación y emisión. La mayoría de los fluorocromos pueden tener bandas bien definidas de excitación y emisión. La distribución espectral de luz emitida puede ser en gran medida independiente de la longitud de onda de excitación. Las moléculas fluorescentes 24 de la capa activa 14 pueden ser ajustadas para absorber luz que tenga un intervalo de longitudes de onda en el espectro visible y emitir luz que tenga una longitud de onda en el espectro no visible, el cual es invisible a la vista. La capa activa 14 puede capturar, almacenar y transformar energía a partir de radiación electromagnética y emitir energía ya sea a través de conectores eléctricos o a través de emisión directa de radiación electromagnética. Una vez que la radiación electromagnética es removida el material fluorescente de la capa activa 14 puede regresar a un estado en reposo, capaz de ser excitado nuevamente para disipar energía sin bloquear o interferir con la visión u óptica.
En una modalidad particular, la molécula 24 puede ser una molécula orgánica que tenga un diseño o configuración, receptiva a varios intervalos de o alguna porción de longitudes de onda similares a un colorante molecular tal
como un colorante de estirilo. Generalmente, los colorantes de estirilo son moléculas orgánicas con propiedades fluorescentes. Sus propiedades fluorescentes pueden depender de la inserción de una cola de hidrocarburos en un medio. La longitud de la cola del hidrocarburo puede determinar la constante de disociación para la inserción. Por ejemplo, colas cortas (por ejemplo, 43C) pueden tener una constante de disociación alta y moverse rápido mientras las colas más largas pueden tener una constante de disociación más baja.
Por ejemplo, los colorantes de estirilo tales como moléculas FM1-43 y FM4-64 por Life Technologies, pueden ser excitados por longitudes de onda en el intervalo de entre aproximadamente 430 nm a aproximadamente 520 nm (por ejemplo, luz azul/verde) . El espectro de emisión puede ser cambiado a una longitud de onda máxima de aproximadamente 580 nm (por ejemplo, luz amarilla/naranja) para FM1-43. El espectro de emisión puede ser cambiado a una longitud de onda máxima de aproximadamente 730 nm (por ejemplo, luz roja extendida) para FM4-64.
La FM1-43 es una molécula estirilpiridinio, más concisamente conocida como una molécula estirilo o colorante estirilo. La FM1-43 es una molécula anfifílica, la cual tiene ambas una región hidrofílica y una región hidrofóbica. La FM1-43 tiene una cola lipofílica hecha de dos cadenas de hidrocarburo (por ejemplo, CH3CH2CH2CH2...) y una cabeza de
amonio cargada positivamente. La cabeza puede ser un grupo de piridinio y está hecha de dos anillos aromáticos con un puente de unión doble entre ellos conocido como la parte fluorófora de la molécula colorante. El grupo fluoróforo tiene excitación a aproximadamente 500 nm y emisión de luz a aproximadamente 625 nm. La lipofilicidad de la cola puede proporcionar la habilidad de que el colorante de molécula se disuelva en grasas, aceites, lípidos, y solventes no polares tales como hexano o tolueno. La cola de la molécula es lo que permite al colorante entrar en el medio porque la cabeza cargada positivamente no puede entrar en el medio. La interacción de la cola de hidrocarburo es lo que causa el cambio en la longitud de onda.
En otro ejemplo, las moléculas fluorescentes 24 pueden ser un tipo de moléculas de superposición de frecuencia que proporcionan Transferencia de Energía por Resonancia de Frecuencia (FRET por sus siglas en inglés) . La FRET es una interacción dependiente de distancia entre los estados excitados electrónicos de dos moléculas colorantes en las cuales la excitación es transferida desde una molécula donante a una molécula aceptadora sin emisión de un fotón. La eficiencia de la FRED es dependiente a la sexta potencia inversa de la separación intermolecular, lo que la hace útil sobre distancias comparables a las dimensiones de macromoléculas biológicas.
Refiriendo de nuevo a la figura 1, la capa de sustrato 12 puede incluir una primera superficie mayor 20 y una segunda superficie mayor opuesta 22. La capa activa 14 puede estar integrada con o posicionada adyacente a por lo menos la primera superficie mayor 20 de la capa de sustrato 12 para formar el montaje de protección 10.
La capa activa 14 puede incluir cualquier material base transparente o sustancialmente transparente 26 (un portador o matriz) . El material fluorescente o composición (por ejemplo, las moléculas fluorescentes 24) puede ser agregado, mezclado, unido, o de otro modo combinado al material base 26. Así, las moléculas 24 pueden ser encapsuladas (por ejemplo, sellada) dentro del material base 26. La encapsulación dentro del material base 26 puede proporcionar un ambiente hermético para las moléculas fluorescentes 24, resguardando las moléculas 24 de la atmósfera para prevenir la degradación de las moléculas 24. Por ejemplo, el material base 26 puede ser un material termoplástico que forma un cuerpo sólido cando es fraguado. Como otro ejemplo, el material base 26 puede ser un aglutinante, o vehículo que está en forma líquida para adherirse a una superficie de sustrato y secar como una película sólida.
En una implementación, la capa activa 14 puede ser una hoja flexible configurada para sobreponerse o estar posicionada adyacente a la capa de sustrato 12. En otra implementación, la capa activa 14 puede ser una hoja rígida
configurada para sobreponerse o ser posicionada adyacente a la capa de sustrato 12. En otra implementación, la capa activa 14 puede ser una película, sólida, delgada, flexible configurada para sobreponerse o ser posicionada adyacente a la capa de sustrato 12. En aún otra implementación, la capa activa 14 puede ser un material licuado configurado para recubrir y adherirse a la capa de sustrato 12 y secar como una película sólida. Otros sustratos o recubrimientos adicionales pueden complementar la capa de sustrato 12 y/o la capa activa 14 para proporcionar el tinte, protección de sustrato, filtro de luz (por ejemplo, filtro de luz ultravioleta externa) u otras funciones.
Otra modalidad del montaje de protección descrito 10 puede incluir una o más capas activas 14 y ninguna capa de sustrato 12. La capa activa 14 puede incluir moléculas fluorescentes 24 agregadas al material base 26. El material base 26 puede ser fraguado o configurado para formar una capa activa 14 sólida, durable. Por ejemplo, las moléculas fluorescentes 24 pueden estar combinadas con un material base de polímero termoestable o termoplástico sustancialmente transparente. Como tal manera que la capa activa 14 o una pluralidad de capas activas 14, solas pueden ser utilizadas como el montaje de protección 10 en ciertas aplicaciones.
Refiriendo a la figura 4, otra modalidad del montaje de protección descrito designado generalmente 10', puede incluir
una primera capa de sustrato 12' una segunda capa de sustrato 28, y la capa activa 14' posicionada entre la primera capa de sustrato 12' y la segunda capa de sustrato 28. Por ejemplo, el montaje de protección 10' puede ser un laminado multicapa. La capa activa 14' puede estar sellada entre la primera capa de sustrato 12' y la segunda capa de sustrato 28 para proporcionar protección adicional a las moléculas 26 (figura 2) de la atmósfera. Se puede apreciar que cualquier número de capas de sustrato y capas activas pueden ser combinadas para formar el montaje de protección 10.
La figura 5 muestra un ejemplo de un espectro de emisión y absorción fluorescente (excitación) de moléculas fluorescentes 24 de la capa activa 14. Como se ilustra, las moléculas 24 pueden absorber luz (por ejemplo luz absorbida) que tiene un intervalo de longitudes de onda (por ejemplo, la primera longitud de onda 40) y puede emitir luz (por ejemplo luz emitida) que tiene un intervalo de longitudes de onda (por ejemplo, la segunda longitud de onda 42) mayores que las longitudes de onda de la luz absorbida. Esta transición puede ser considerada una conversión ascendente ya que la longitud de onda de la luz absorbida (por ejemplo, radiación electromagnética absorbida 16) es incrementada mientras pasa a través del montaje de protección 10 y es emitida como luz emitida (por ejemplo radiación electromagnética emitida 18) .
Por ejemplo, la capa activa 14 puede absorber luz visible que tiene longitudes de onda en el intervalo de
aproximadamente 380 nm a aproximadamente 750 nm y emitir luz no visible que tiene una longitud de onda mayor que aproximadamente 750 nm (por ejemplo, luz infrarroja) .
La figura 6 muestra otro ejemplo de un espectro de emisión y absorción fluorescente (excitación) de moléculas fluorescentes 24 de la capa activa 14. Como se ilustra, las moléculas 24 pueden absorber luz (por ejemplo, luz absorbida) que tiene un intervalo longitudes de onda (por ejemplo, la primera longitud de onda 40) y puede emitir luz, (por ejemplo luz emitida) que tiene un intervalo de longitudes de onda (por ejemplo, la segunda longitud de onda 42) más cortas que las longitudes de onda de la luz absorbida. Esta transición se puede considerar una conversión descendente ya que la longitud de onda de la luz absorbida (por ejemplo, radiación electromagnética absorbida 16) es disminuida mientras pasa a través del montaje de protección 10 y es emitida como luz emitida (por ejemplo, radiación electromagnética emitida 18) .
Por ejemplo, la capa activa 14 puede absorber luz visible que tiene longitudes de onda en el intervalo de aproximadamente 380 nanómetros (nm) a aproximadamente 750 nm y emitir luz no visible que tiene una longitud de onda más corta que aproximadamente 380 nm (por ejemplo, luz ultravioleta) .
De tal manera que el montaje de protección descrito 10 puede transformar energía de luz que puede interferir con la visibilidad en energía de luz que no interfiere con la visibilidad.
Más específicamente, la capa activa 14 puede ser un material fluorescente adaptado de láser que incluye especialmente moléculas fluorescentes 24 diseñadas especialmente que reaccionan a luz visible que tiene las longitudes de onda que corresponden a frecuencias de apuntadores de láser disponibles comercialmente . Cuando las moléculas fluorescentes 24 reaccionan a la luz del rayo láser, las moléculas absorben luz desde el rayo láser y emiten luz que no interfiere con la visión.
En un ejemplo de implementación, el montaje de protección 10 puede ser una ventana de cabina de un avión y la capa activa 14 puede absorber la luz de rayo láser (por ejemplo, radiación electromagnética absorbida 16 que tiene una primera longitud de onda 40) dirigida en la ventana de la cabina y emitir luz no visible (por ejemplo, radiación electromagnética emitida 18 que tiene una primera longitud de onda 42) para permitir a un piloto llevar a cabo cualquier función necesaria sin interferencia visual.
Por ejemplo, la capa activa 14 puede estar configurada para responder a un apuntador láser verde por medio de absorber luz visible que tiene una longitud de onda entre aproximadamente 495 nm y aproximadamente 570 nm (por ejemplo, luz verde) y emitir luz escasamente visible o no visible que tiene una longitud de onda más larga que aproximadamente 750 nm (por ejemplo, luz infrarroja) .
Como otro ejemplo, la capa activa 14 puede estar configurada para responder a un apuntador láser verde por medio de absorber luz visible que tiene una longitud de onda entre aproximadamente 495 nm a aproximadamente 570 nm y emitir luz escasamente visible o no visible que tiene una longitud de onda más corta que aproximadamente 380 nm (por ejemplo, luz ultravioleta) .
Como aún otro ejemplo, la capa activa 14 puede estar configurada para responder a un apuntador láser rojo por medio de absorber luz visible que tiene una longitud de onda entre aproximadamente 620 nm y aproximadamente 750 nm (por ejemplo, luz verde) y emitir luz escasamente visible o no visible que tiene una longitud de onda mayor que aproximadamente 750 nm.
Refiriendo a la figura 7, otra modalidad del montaje de protección descrito, designado generalmente 10'', puede incluir al menos una capa de sustrato 12'' y una pluralidad de capas activas (identificadas individualmente como 14a, 14b, 14c, 14d) . La pluralidad de capas activas 14a, 14b, 14c, 14d pueden estar configuradas para absorber la luz visible (por ejemplo, radiación electromagnética absorbida 16 que tiene una primera longitud de onda 40) y cambiar progresivamente la longitud de onda a luz no visible (por ejemplo, radiación electromagnética emitida 18 que tiene una primera longitud de onda 42) .
Como se muestra en la figura 8, el montaje de protección 10' ' puede ser un laminado multicapa que incluye la capa de sustrato 12'', una primera capa activa 14a, una segunda capa activa 14b, una tercera capa activa 14c, y una cuarta capa activa 14d. Cada una de las capas activas 14a, 14b, 14c, 14d pueden cambiar la longitud de onda (por ejemplo, la primera longitud de onda 40) de luz visible (por ejemplo, radiación electromagnética absorbida 16) hacia el espectro no visible. Por ejemplo, la luz visible entrante que tiene una longitud de onda en el espectro visible puede experimentar un primer cambio de longitud de onda y puede ser emitida como luz que tiene una primera longitud de onda cambiada 30 mientras esta pasa a través y es absorbida por la primera capa activa 14a. La luz que tiene la primera longitud de onda cambiada 30 puede experimentar un segundo cambio de longitud de onda y puede ser emitida como luz que tiene una segunda longitud de onda cambiada 32 mientras esta pasa a través y es absorbida por la segunda capa activa 14b. La luz que tiene la segunda longitud de onda cambiada 32 puede experimentar un tercer cambio de longitud de onda y puede ser emitida como luz que tiene una tercera longitud de onda cambiada 34 mientras esta pasa a través y es absorbida por la tercera capa activa 14c. La luz que tiene la tercera longitud de onda cambiada 34 puede experimentar un cuarto cambio de longitud de onda y puede ser emitida como luz no visible (por ejemplo, radiación
electromagnética emitida 18) que tiene una cuarta longitud de onda cambiada 36 (por ejemplo, la segunda longitud de onda 42) mientras esta pasa a través y es absorbida por la cuarta capa 14d.
Como se discutió anteriormente, cada una de las capas activas 14a, 14b, 14c, 14d pueden incluir moléculas fluorescentes 24 (figura 2) que son configuradas, o ajustadas, para reaccionar con o ser excitadas por luz que tiene una longitud de onda predeterminada o intervalo de longitudes de onda. Por ejemplo, la primera capa activa 14a puede ser configurada para absorber luz visible que tiene una longitud de onda en el intervalo de aproximadamente 495 nm a aproximadamente 570 nm (por ejemplo, luz verde) y emitir luz que tiene la primera longitud de onda cambiada 30 en el intervalo de aproximadamente 570 nm a aproximadamente 590 nm (por ejemplo, luz amarilla) . La segunda capa activa 14b puede ser configurada para absorber luz que tiene la primera longitud de onda cambiada 30 en el intervalo de aproximadamente 570 nm a aproximadamente 590 nm y emitir luz que tiene la segunda longitud de onda cambiada 32 en el intervalo de aproximadamente 590 nm a aproximadamente 620 nm (por ejemplo, luz naranja) . La tercera capa activa 14c puede ser configurada para absorber luz que tiene la segunda longitud de onda cambiada 32 en el intervalo de aproximadamente 590 nm a aproximadamente 620 nm y emitir luz
que tiene la tercera longitud de onda cambiada 34 en el intervalo de aproximadamente 620 nm a aproximadamente 750 nm (por ejemplo, luz roja) . La cuarta capa activa 14d puede ser configurada para absorber luz que tiene la tercera longitud de onda cambiada 36 en el intervalo de aproximadamente 620 nm a aproximadamente 750 nm y emitir luz no visible que tiene la cuarta longitud de onda cambiada 36 mayor que aproximadamente 750 nm (por ejemplo, luz infrarroja) .
Se puede apreciar que cada una de la pluralidad de cambios de longitud de onda puede ser del tipo de conversión ascendente (figura 4) para incrementar la longitud de onda de la luz hacia el espectro infrarrojo o el tipo de conversión descendente (figura 5) para disminuir la longitud de onda de la luz hacia el espectro ultravioleta. Así, el número de capas activas 14 puede depender del cambio de dirección y magnitud total del cambio en la longitud de onda (el número de cambios en la longitud de onda) para transformar luz visible a luz no visible.
El montaje de protección 10' ' puede formar una parte de o la totalidad de un parabrisas de un vehículo, una ventana de cabina, una ventana de un edificio, una pantalla de datos, un lente o similares. El montaje de protección 10'' descrito puede ser particularmente benéfico cuando se usa en una aplicación aeroespacial . Se contempla que el montaje de protección 10'' descrito puede ser utilizado como cualquier
superficie sustancialmente transparente configurada para reducir o eliminar obstrucciones visuales inducidas por el deslumbramiento en cualquier óptica, tal como un ojo humano, imagen visual, sensores ópticos, y similares. Se puede apreciar que las variaciones del montaje de protección 10'' pueden ser igualmente convenientes en aplicaciones no aeroespaciales , tales como automóvil, aplicación de la ley, control de tráfico aéreo, militar, y/o industria de la construcción. Las capas activas 14a, 14b, 14c, 14d pueden ser aplicadas a la capa de sustrato 12'' durante la fabricación o suministradas para la reconversión sobre una capa de sustrato existente 12 ' ' .
En un ejemplo de implementación, el montaje de protección 10'' puede incluir al menos una capa de sustrato 12'' y al menos una capa activa 14a para formar un panel rígido, transparente que forme una ventana de cabina, una pantalla de datos, un visor para casco, o lentes convencionales .
En otro ejemplo de implementación, el montaje de protección puede incluir al menos una capa activa 14a para formar una hoja flexible, transparente aplicada a una superficie interior de una ventana de cabina, una pantalla de datos, un visor para casco, o lentes convencionales.
En aún otro ejemplo de implementación, el montaje de protección 10'' puede ser un panel rígido, transparente
posicionado entre el piloto y la ventana de la cabina o la pantalla de datos a través del cual la luz (por ejemplo, luz de rayos láser) puede entrar a la cabina.
Se puede apreciar que el montaje de protección 10'' no puede bloquear la luz visible que el piloto usa para ver, como es hecho por gafas de sol y ventanas polarizadas. Además, ya que la molécula 24 puede siempre estar reaccionando a la luz entrante dentro de una longitud de onda particular, puede no haber tiempo de retraso entre la luz que pega al montaje de protección 10'' y las moléculas 24 (figura 3) de las capas activas 14a, 14b, 14c, 14d reaccionando a la luz .
Adicionalmente, las moléculas fluorescentes 24 (figura 3) no requieren una fuente de energía para operar. De tal manera que, el montaje de protección 10'' puede superar los inconvenientes asociados con lentes re-activos a la luz o vidrios atenuados eléctricamente.
Refiriendo a la figura 9, también se describe un método, designado generalmente 100, para hacer un montaje de protección configurado para absorber luz que tiene una primera longitud de onda y emitir luz que tiene una segunda longitud de onda. Como se muestra en el bloque 102, una molécula fluorescente puede ser seleccionada (por ejemplo, diseñada) teniendo características de excitación y emisión particulares en respuesta a la radiación electromagnética,
que tiene una longitud de onda específica o intervalo de longitudes de onda.
Como se muestra en el bloque 104, se puede proporcionar un material base, o portador para recibir una pluralidad de moléculas fluorescentes.
Como se muestra en el bloque 106, se pueden combinar una pluralidad de moléculas fluorescentes con el material base para formar un material de composición fluorescente.
Como se muestra en el bloque 108, el material de composición fluorescente puede ser formado en una capa activa. La capa activa puede ser un sólido transparente o un líquido transparente.
Como se muestra en el bloque 110, se puede proporcionar una capa de sustrato transparente.
Como se muestra en el bloque 112, la capa activa se puede aplicar a la capa de sustrato. Por ejemplo, una capa activa sólida, transparente se puede posicionar adyacente a la capa de sustrato. Como otro ejemplo, una capa activa líquida, transparente, se puede aplicar a la capa de sustrato como un recubrimiento o película.
En consecuencia, el montaje de protección descrito puede redirigir automáticamente la radiación electromagnética de una fuente de radiación (por ejemplo, un rayo láser) por medio de absorber luz visible y emitir luz no visible sin interferencia y prevenir daños a la vista. Así, el montaje de
protección puede eliminar la necesidad de gafas de protección, las cuales pueden limitar las capacidades de visión del usuario. Por ejemplo, cuando se usa como una ventana de la cabina o panel de datos de un avión, el montaje de protección descrito puede reducir o eliminar el efecto de deslumbramiento inducido por el láser en la ventana de la cabina, causado por una luz de rayo láser y proteger los ojos de la tripulación del vuelo durante fases críticas de vuelo, tales como despegue y aterrizaje, operaciones de búsqueda y rescate, videos de vigilancia de seguridad nacional, operaciones de combate y similares.
Aunque varias modalidades del montaje de protección descrito han sido mostradas y descritas, se les pueden ocurrir modificaciones a los expertos en la material tras leer la descripción. La presente solicitud incluye tales modificaciones y se limita solamente por el alcance de las reivindicaciones .
Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.
Claims (15)
1. Un montaje de protección caracterizado porque comprende : una capa de sustrato sustancialmente transparente; y una capa activa sustancialmente transparente posicionada con respecto al sustrato; en donde la capa activa está configurada para absorber la radiación electromagnética que tiene una primera longitud de onda y emitir radiación electromagnética que tiene una segunda longitud de onda, la segunda longitud de onda siendo diferente de la primera longitud de onda.
2. El montaje de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la capa activa comprende moléculas fluorescentes .
3. El montaje de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque las moléculas fluorescentes son dispersadas en un material base.
4. El montaje de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la segunda longitud de onda es mayor que la primera longitud de onda.
5. El montaje de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la primera longitud de onda está en una porción visible de un espectro electromagnético y la segunda longitud de onda está en una porción no visible del espectro electromagnético.
6. El montaje de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque comprende además una segunda capa de sustrato transparente, en donde la capa activa está posicionada entre la capa de sustrato y la segunda capa de sustrato .
7. El montaje de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque comprende además una segunda capa activa posicionada adyacente a la capa activa.
8. El montaje de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque la segunda capa activa comprende moléculas fluorescentes.
9. El montaje de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque comprende una pluralidad de capas activas, en donde cada capa activa de la pluralidad de capas activas comprende una molécula fluorescente única.
10. El montaje de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la capa activa además comprende: un material base transparente; y una molécula fluorescente dispersada en el material base, en donde la molécula fluorescente está configurada para absorber radiación electromagnética que tiene una primera longitud de onda y emitir radiación electromagnética que tiene una segunda longitud de onda, la segunda longitud de onda siendo diferente de la primera longitud de onda.
11. El montaje de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque comprende además una segunda capa activa posicionada adyacente a la capa activa, la segunda capa activa que es configurada para absorber la radiación electromagnética que tiene la segunda longitud de onda y emitir la radiación electromagnética que tiene una tercera longitud de onda cambiada.
12. El montaje de conformidad con la reivindicación 10 u 11, caracterizado porque la primera longitud de onda está en un espectro electromagnético visible, la tercera longitud de onda cambiada está en un espectro electromagnético no visible y la segunda longitud de onda está entre el espectro electromagnético visible y el espectro electromagnético no visible .
13. El montaje de conformidad con la reivindicación 10 u 11, caracterizado porque comprende además una capa de sustrato, en donde la capa activa está acoplada a la capa de sustrato .
14. El método para hacer un montaje de protección configurado para absorber luz que tiene una primera longitud de onda y emitir luz que tiene una segunda longitud de onda, caracterizado porque comprende los pasos de: proporcionar una molécula fluorescente que comprende características de excitación y emisión en respuesta a la radiación electromagnética que tiene una longitud de onda predeterminada; proporcionar un material base; dispersar la molécula fluorescente en el material base para formar una composición fluorescente; formar la composición fluorescente en una capa activa; proporcionar una capa de sustrato; y aplicar la capa activa a la capa de sustrato.
15. Una aeronave caracterizada porque comprende el montaje de protección de conformidad con las reivindicaciones
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