(84) ÉíaLs designes (regional) Publiée : rapporí de recherche internuiionaie, sera republiée Y, Z, des rcccpiion de ce rapporí CU, CY, Fl. En ce qui concern?, les cades ? deux lettres ei atares abrévia- IlU, tions, se référer aux "Notes explicatives relativas aux codes eí abréviations" figuran! au débui de ch qu numero ordin ire de la Gazeíte du PCT.
LÁMPARA PLANA, PROCESO DE FABRICACIÓN Y APLICACIÓN
La invención se refiere al campo de las luminarias y más particularmente a una lámpara plana de descarga que se puede utilizar' come una luminaria decorati a o arquitectónica. Las lámparas planas, tales como aquellas uzí 1 i r.adas para la fabricación de dispositivos de pantalla de iluminación posterior, se pueden formar a partir de dos hojas de vidrio mantenidas ligeramente espaciadas, generalmente por menos de unos pocos mi lime tros, y herméticamente selladas como para contener un gas a presión reducida, en el cual una descarga eléctrica produce radiación generalmente en el intervalo de los ultravioletas que excita una sustancia fosfórica, que posteriormente emite luz visible. En una estructura estándar, una hoja de vidrio tiene, sobre una y la misma cara, des recubrimientos impresos con estarcido, fabricados especialmente de plata, en la forma, de peines interpenetrados que constituyen un cátodo y un ánodo. Esta cara está volteada hacia espacio que ce«tiene el gas plasma. Otra hoja de vidrio se mantiene a una cierta distancia de la primera por medio de espaciadores discretos y opcionalmente por un marco periférico. Generado entre el ánodo y el cátodo está le
que se denomina una descarga coplanar, es decir una en una dirección rodeando la superficie principal del sustrato de vidrio, cuya descarga excita el gas plasma circunvecino. Los electrodos se protegen por un recubrimiento dieléctrico diseñado para evitar, por ] imitación capacitiva una pérdida de material de los electrodos por bombardeo iónico en la cercanía del sustrato de vidrio. Al tríenos una de las caras del sustrato de vidrio volteada hacia el espacio que contiene el gas ] leva además un recubrimiento de material fos fórico . Esta estructura de la lámpara de descarga coplanar, cuya función es proporci nar energía luminosa máxima con un dispositivo muy delgado, prueba ser muy compleja. Su elevado costo significa que está diseñada solamente para aplicaciones de alto valor agregado. El objeti o de la presente invenció es proponer un elemento plano de iluminación, capaz de ofrecer nuevas posibilidades en términos de decoración, exposición y arquitectura. A este respecto, el objetivo de la invención es una lámpara plana que comprende al menos dos sustratos de vidrio mantenidos mutuamente paralelos y definidos en un espacio interno lleno de gas, que comprende dos electrodos asociados respectivamente con les dos sustratos de vidrio y "ejes del espacio interno, en el cual la cara interna de al
menos un sustrato volteado hacia el espacio interno está recubierta con un material fosfórico, caracterizado porque al menos uno de los electrodos está cubierto con al menos un aislamiento eléctrico, preferentemente transparente que se puede formar por al menos uno de los sustratos de vidrio o estar asociado con ai menos uno de los sustratos de idrio . De este modo, el aislamiento eléctrico, preferentemente transparente, permite que los electrodos sean eléctricamente aislados del exterior para seguridad del público. De acuerdo a una modalidad, ai menos un electrodo está fijo a la superficie de la cara externa del sustrato con el cual está asociado y está cubierto con al menos un aislamiento eléctrico, el electrodo se incorpora en la superficie del sustrato de vidrio o del aislamiento eléctrico . De acuerdo a otra modalidad, por lo menos un electrodo está incorporado en el material, de aislamiento eléctrico, ya sea dentro de casi todo su espesor o sobre la superficie . De acuerde a estas modalidades, este aislamiento eléctrico está fabricado de vidrio o de un plástico transparente tal como poli inil-butiral (PVB) ,
etileno/ cetato de vinilo (EVA) o tereftalato de pclietilenc (PET) . De acuerdo a otra modalidad, el aislamiento eléctrico está formado por el sustrato de vidrio como tal, el electrodo se incorpora en su espesor. Une c más aislamientos eléctricos adicionales, preferentemente transparentes, fabricados de vidrio o de cualquier otro materia] tal como un plástico (PVB, PET, EVA) que también pueden tener otras funcionalidades, por ejemplo para proporcionar un efecto óptico, especialmente un efecto coloreado, un efecto decorativo, producidos por impresión con estarcido o ae otro modo, con un relieve estructurado, un efecto mate, o con una capa de dispersión, etc., pueden estar unidos a este aislamiento eléctrico como se forme, dependiendo de las diversas modalidades. De este modo, se hace posible unir uno o más aislamientos eléctricos al sustrato o sustratos de vidrio de la lámpara, aparte de proteger los electrodos, producir objetos decorativos o de iluminación incorporando placas decorativas que presentan decoraciones planas, por ejemplo fotografías, impresión con estarcido, decoraciones esmaltadas, etc. En particular, un islamiento eléctrico adicional también so forma por otro sustrato de vidrio que está laminado al menos a uno de ios sustratos de vidrio que
constituyen la lámpara vía una película plástica intermediaria o de otro material, especialmente una resina, que puede nacer que los dos sustratos se adhieran entre si.
De acuerdo a otra característica, el segundo electrodo está unido de la misma manera que el primer electrodo o de acuerdo a una modalidad alternativa dada an ter i o r"tven te . Esta estructura, al colocar los electrodos sobre el exterior del alojamiento que contiene el gas plasma a presión reducida, permite que se disninuya considerablemente el costo de fabricación de la lámpara, con características de iluminación muy adecuadas para el uso como una luminaria. h'n esta configuración, el sustrato de vidrio actúa como protección capacitiva para los electrodos contra el bombardeo iónico. Además, el problema de conexión al suministro de energía ce resuelve mucho más simplemente que en el caso de los sistemas conocidos, en los cuales los conectores eléctricos deben pasar a través del alojamiento herméticamente sellado que contiene ei gas. El término "elemento translúcido" se entiende como un e ¡ emento cuyo material constituyente es translúcido o transparente, pero también elementos fabricados de un material que puede absorber una fracción sustancial de la
radiación luminosa, pero es distribuido con respecto a la superficie del sustrato en un patrón tal que toda la radiación lumino a emitida por la lámpara se altera muy poco por el elemento. Tales elementos generalmente translúcidos pueden ser forme des por una rejilla, un arreglo oe alambres, un recubrimiento grabado o impreso por estarcido, etc. P eferentemente, un electrodo que se puede utilizar en la invención está en la forma de un recubrimiento conductor transparente o translúcido, depositado directamente sobre el sustrato por deposición estándar de película delgada, por grabado o por impresión con estarcido. En particular, el electrodo es un recubrimiento conductor continuo, es decir uno que cubre completamente grandes áreas de la superficie del sustrato.
Vent josamente, los dos electrodos son recub imientos conductores continuos que están localizados cada uno sobre el lado de la cara externa de un sustrato y que cubren al menos parcialmente las superficies frontales de los sustratos. Preferentemente, los dos electrodos son recubrimientos transparentes . Los recub imientos continuos y uniformes que forman los electrodos se pueden fabricar sobre grandes sustratos por métodos de muy alta producti idad.
Los recubrimientos continuos pueden cubrir la totalidad o parte de las caras externas de frente a los sustratos de vidrio. Es posible proporcionar solamente ciertas áreas de ia superficie externa de uno o todos los sustratos como para crear regiones predefinidas de iluminación sobre una y la misma superficie. Estas regiones opcionalmente pueden constituir" patrones decorativos o constituir una exposición, tai como un logotipo o una marca. Por ejemplo, ios recubrimientos continuos pueden estar en la forma de bandas paralelas, que tienen una anchura de banda de entre 3 y 15 mir., y un espacio no conductor entre dos bandas sdyacenr.es, teniendo una anchura mayor que la de las bandas. tistes recubrimientos depositados sobre los dos sustratos se desplazan por 180° para impedir que dos bandas conductoras opuestas de los dos sustratos estén una frente a la otra. Venta osamente, esto hace posible reducir la capacitancia efectiva de los sustratos de vidrio, favoreciendo el suministro de ia lámpara y su eficiencia en términos de lúmenes/W. Los electrodos se pueden fabricar ae cualquier material conductor que se pueda producir en la forma de un elemento piano permitiendo que la luz pase a través de él, en particular que se pueda depositar como una capa delgada
sobre vidrio o sobre una película oe plástico, tal como una película de F'ET, come un recubrimiento que deja pasar la luz a través d.o éste. De acuerdo a .la invención, se prefiere formar un recubrimiento de un óxido metálico conductor o un óxido que tiene vacíos para electrones, talen como óxido de estaño impurificado con flúor u óxido de estaño mezclado con indio. En vez de esto los electrodos pueden estar en la forma de una rejilla metálica incorporada en una película de plástico tal como polivinil-butiral (PVB) , etileno/aceta o ce vini lo (EVA) u otro plástico, en donde sea apropiado insertarla entre dos hojas de plástico. De igual modo, todas o parte de las caras internas de al menos uno de los dos sustratos pueden estar recubiertas con un material fosfórico. De este modo, incluso si los electrodos continuos cubren toda la superficie de los sustratos de vidrio provocan descargas a todo lo largo del volumen de. la lámpara, una distribución diferenciada del fósforo en ciertas regiones hace posible convertir 1.a energía del plasma en radiación visible solamente en las regiones en cuestión, para constituir regiones de iluminación y regiones transparentes yuxtapues Las .
El material fosfórico se puede Defeccionar ventajosamente o adaptar como para determinar ef coior do la iluminación dentro de una amplia gama de colores. De acuerdo a una modalidad, enere los espacios de dos sustratos de vidrio están los espaciadores producidos de un material no conductor, tales espaciadores mantienen los dos sustratos separados. Estos espaciadores, que so pueden denominar espaciadores discretos cuando sus dimensiones son considerablemente más pequeñas que las dimensiones de los sustratos de vidrio, pueden ser de diversas formas, por ejemplo esferas, esferas bi truncadas con lados paralelos o cilindros, pero también paralelepípedos de sección transversal poligonal, especialmente en la forma de una cruz, como se describe en el documento O 99/56302. El espaciamiento entre los dos sustratos se puede ajusfar por los espaciadores a un valor de aproximadamente 0.3 a 5 rom, especialmente menor o igual a aproximadamente 2 m. Una técnica de deposición de los espaciadores en montajes de encristalados de aislamiento a vac' se conoce del documento FR-A-2, 37, 133. De acuerdo a este proceso, se depositan manchas de adhesivo sobre una hoja de vidrio, especialmente manchas de esmalte depositadas por impresión con estarcido, con un diámetro menor o igual al diámetro de ios espaciadores, Y los espaciadores están enrollados sobre
la hoja de vidrio, que está preferentemente inclinada, para que un espaciador simple se adhiera a cada mancha de adhesivo. La segunda ho a do vidrio posteriormente se aplica a los espaciadores y se deposita un sello periférico. Los espaciadores se producen de un material no conductor para no participar en las descargas provocar un cortocircuito . Preferentemente, éstos se fabrican de vidrio, especialmente del tipo de sosa-cal. Para prevenir la pérdida de luz por absorción en el material de los espaciadores, es posible recubrir la superficie de estos últimos con un material fosfórico idéntico o diferente del utilizado para el o los sustratos de vid ] o . En la estructura de la lámpara Diana de acuerdo a la invención, la presión del gas en el espacio interno puede ser de aproximadamente 0.05 a 1 bar, ventajosamente de apro imadamente 0.05 a 0.6 bar. Ed. gas utilizado es un gas ionizable que puede formar un plasma (un "gas plasma"), especialmente xenón o neón, en forma simple o como una mezcl . De acuerdo a una modalidad, la lámpara se puede producir primeramente por la fabricación de un alojamiento sellado en el que la cavidad intermediaria de aire está a presión atmosférica, y posteriormente por la creación de un
vacie e introducción del gas plasma a la pres ón deseada. De acuerdo a esta modalidad, uno de los sustratos de vidrio incluye al menos un hueco perforadc a través de su espesor y obstruido por un medie de sellado. El objetivo de la invención es también un proceso para fabricar una lámpara como se reclama en cualquiera de las re ivinaicaciones precedentes, que. comprenden las etapas en las cuales: opcionalmente , ai menos un electrodo se deposita sobre uno de los sustratos ele vidrio; el fósforo se imprime con estarcido sobre al menos uno de los sustratos de vidrio, uno de los cuales se proporciona con un hueco perforado a través de su espesor y sobre el lado opuesto del electrodo si ei último se deposita en el mismo sustrato; ios espaciadores se depositan sobre uno de los sustratos de vidrio; los sustratos de vidrio se unen con untamente para estar · para lelos ; el espacio interno se sella por medio de un material de sello periférico; la atmósfera contenida en el espacio interno se reemplaza, vía el hueco, con ei gas plasma; y el hueco se obstruye por un medio de seriado;
oocionalmente, al menos un aislamiento eléctrico está unido ai menos a un sustrato de vidrio, el aislamiento eléctrico está diseñado para cubrir o incorporar, internamente o sobre la superficie, el electrodo con el cr.al una de las caras del sustrato tiene que estar asociada, o diseñado para cubrir el electrodo que está asociado con un segundo aislamiento eléctrico que está unido al primer aislamiento eléctrico. Para reemplazar la atmósfera con el gas, es posible utilizar un método que involucra el bombeo a través de una estructura de encristalado doble o múltiple, tal como el método descrito por ejemplo en el documento ??-?-645,516. Éste propone, como material de sellado, una suspensión de frita de vidrio soldada. Este material se coloca en la forma de un lecho en el extremo externo del hueco derecho ai inicio de la fabricación, se crea un vacio a través de este corr.ponente y luego se suavi za para obstruj r el. orificio. Otro proceso se describe en el documento FR-A-2,774,373 que propone, como material de sellado, una aleación de bajo punto de fusión. Este material se puede colocar en la forma de un componente que tiene una forma acoplada al extremo externo del hueco derecho al inicio de la fabricación, se crea un vacío a través de este
componente y luego se funde con el fin de sellarlo a la pared del hueco para obstruirlo. Un proceso preferido de acuerdo a la invención consiste en obstruir el hueco con una almohadilla de sel Jado que cubre el orificio externo del hueco. Esta almohadilla, vent josamente producida de metal, se puede unir ai sustrato de vidrio por soldadura. La lámpara plana de acuerdo a la invención se puede utilizar como una luminaria con fines de iluminación y/o de decoración. Las dimensiones de la luminaria pueden ser de]- orden de aquellos alojamientos de corriente con tubos denomi nados de "neón", o mucho más grandes, por ejemplo de al menos 1 mi. El uso de la lámpara plana ofrece mejor confort visual que estos tubos, al emitir más luz difusa, y asegurar un tiempo de vida más prolongado. Los sustratos de vidrio pueden ser de cualquier forma: el contorno de los sustratos puede ser poligonal, cóncavo o convexo, especialmente cuadrado o rectangular, o curvado, con un radio constante o variable de curvatura, especi lmente redondo u oval. La lámpara plana de acuerdo a la invención se puede utilizar ventajosamente como una luminaria capaz de iluminar simultáneamente por sus caras principales. Esto se debe a que su estructura no incluye capa opaca o reflejante capaz de limitar la transmisión de luz sobre un
lado o el otio de la lárr.para. Sin embargo, por razones estéticas, es posible prevenir la iluminación a través de una cara o parte de vina cara de la lámpara, por ejemplo con e] fin ce contribuir a ra formación del patrón deseado. 5 imil ármente, la lámpara misma se puede proporcionar con Lal pantalla, o incluso esta pantalla puede estar unida a ella cuando se. mo t la luminaria fiv.al . Con referenc a a la descripción anterior, la invención también se refiere a la aplicación de una lámpara como se describe para la producción de elementos arquitectónicos o decorativos que iluminan ?/? que tienen una función de exhibición, tales como luminarias planas, paredes de iluminación, especialmente paredes suspendidas, losetas de iluminación, etc. Otros detalles y características de la invención se volverán aparentes a parni r de la descripción detallada siguiente, con respecto a los dibujos anexos, en ios cuales : la figura 1 muestra una vista seccional esquemática de una lampara plañía de acuerdo a la invención;
las figuras 2, 3 y 4 muestran vistas seccionales esquemáticas ce otras modalidades cié una lámpara piara de acuerdo a la invención.
Se debe señalar que para fines de claridad los diversos elementos de los objetos mostrados, no se han dibulado necesariamente a escala. La figura 1 muestra una lámpara plana 1 que consiste de dos sustratos fabricados de hojas de vidrio 2 , 3 que tienen una primera cara 21, 31, con los cuales está asociado un recubrimiento conductor 4, 5 continuo y uniforme que constituyo un electrodo, y una segunda cara 23, 32 que lleva un recubrimiento de un material fosfórico 6, 7. El recubrimiento conductor se puede unir al sustrato ae diversas maneras: puede ser depositado directamente sobre la cara 21, 31 del sustrato c incluso ser depositado sobre un elemento portador de aislamiento eléctrico 14, 15, este elemento portador está unido al sustrato de tal manera que el recubrimiento se prensa contra la cara 21, 31 del sustrato. El aislamiento eléctrico 14, 15 puede, por ejemplo, ser una película plástica del tipo EVA o PVB. Opcicnaimente, se puede agregar un aislamiento adicional 16, 17 al elemento de aislamiento 14, 15 del e lectrodc . Las hojas 2, 3 se colocan con untamente con sus segundas caras 22, 32 llevando el fósforo 6, 7 de frente uta a la otra y estén unidas conj ntamente por medio de un
accesorio de sellado 8, el espacio vacio entre las hojas de vidrio se ajusta (a an valor generalmente menor de 5 non) por espaciadores de vidrio 9 colocados entre las hojas. Aquí, el espacio vacío e s de aprcxi iradamente 0.3 a 5 mm, por ejemplo de 0.4 a "J nim . Lo s espaci adores 9 pueden tener una forma esférica, cilindrica o cúbica, o en f oriiia de cualquier or.ro polígono, por ejemplo forma de cruz, de sección en cruz. Como ejemplos, se puede hacer mención de les espaciadores en forma de cruz TAGLIA* vendidos por Display Giass. Los espaciadores pueden estar recubiertos, al menos sobre su superficie lateral expuesta a la atmósfera de gas plasma, con un fosforo idéntico o diferente del fósforo 6, 7 elegido de fósforos estándares. ?? el espacio 10 entre las hojas de vidrio está un gas raro, tai como xenón, opcionaimente mezclado con neón, a una presión reducida, generalmente de aproximadamente un décimo de una atmósfera. La s capas conductoras 4, 5 basadas en el exterior del montaje, que forman los electrodos, s e conectan a un suministro de energía apropiado (no mostrado) vía conductores flexibles 11. Una hoja de vidrio 2 tiene, cerca de la periferia, un hueco 12 perforado a través de su espesor, el orificio; externo del cual está obstruido por una
almohadilla de sellado 13, especialmente fabricada de cobre unido a la cara externa de la hoja que lleva el electrodo 4. La lámpara se fabrica de la siguiente manera: los sustratos, cortados y fabricados a la forma deseada, se producen a partir de una hoja de vidrio, por ejemplo de aproximadamente 3 rom de. espesor, recubierta con una capa delgada de SnO. impurificado con flúor. Un orificio pasante 12 de unos pocos milímetros de diámetro se fabrica cerca del borde del sustrato 2. Las capas funcionales fosfóricas 6, 7, y posiblemente otras funcionales, por ejemplo suministro de energía, elementos, sor: depositados, especialmente por impresión con estarcido. Los espaciadores 9 se depositan sobre la capa 7 del sustrato 3 a posiciones predeí inidas, por ejemplo por medio de un autómata, y el sustrato 2 se aplica con su cara interna 22 de frente a la cara interna 32 del sustrato 3. Una frita ce sellado se deposita alrededor de la banda periférica interna de los ¡ios sustratos, y se lleva a cabe una operación ce sellado a alta temperatura. En seguida, por medio de una bomba, la atmósfera contenida en el alojamiento sellado se retira a través del hueco 12 y se reemplaza con la mezcla de xenón/neón. Cuando se alcanza la presión de gas deseada, la almohadilla
de sellado 13 se coloca sobre la abertura del orificio 12, alrededor del cual se ha depositado una almohadilla de aleación de soldadura. Una fuente térmica se activa cerca de la soldadura pare provocar que se suavice ésta, y la almohadilla 13 se prensa por gravedad contra ei orificio del hueco y de este modo se suelda al sustrato 2, formando un t -ór, herraético. Esta estructura hace posible fabricar una lámpara con productos de vidrio estándar, vidrio recubierto con SnO.~ impurificado con flúor (electrodos) que se utilizan ampliamente en ios montajes de encristalado. Posteriormente, la adición del aislamiento eléctrico 14, 15 se lleva a cabo de una manera conocida, dependiendo del tipo de material, por fundición de una resina fría o por unión en cliente de una hoja fermoplástic . En la modalidad mostrada en la figura 2, la estructura de la lámpara básicamente repite la estructura de la figura 1, aparte del arreglo de un recubrimiento conductor o electrodo 4, 5. El recubrimiento cenduexor 4, 5 se empareda entre un aislamiento eléctrico 14, 15 y un segundo aislamiento eléctrico, o aislamiento adicional, 16, 17, la combinación se une a la he a de vidrio 2, 3. Estos aislamientos eléctricos 14, 15, 16, 17 se pueden formar como diversas combinaciones que combinan, por
ejemplo, una hoja de vidrio y/o películas plásticas, del tipo PV3 o G??, u ctiae resinas capaces de ser unidas adhesi amente a productos de vidrio. De este modo, la hoja de vidrio 2, 3 puede soportar, como comoinación, una hoja de PV3 14, Ib unida a la hoja de vidrio coreo primer aislamiento eléctrico y, como segundo aislamiento eléctrico 16, 17, un vidrio o una película plástica unida a la hoja de FVB, el electrodo se coloca entre dos aislamientos eléctricos. Otra combinación de aislamientos eléctricos (no ilustrados) es como sigue: una hoja de PVB se toma como primer aislamiento eléctrico, que servirá para unir el segundo aislamiento eléctrico y el portador del electrodo, tal como una hoja de PVB, el electrodo se encuentra entre la hoja ríe PVB y la hoja P T, y un tercer aislamiento eléctrico, tal como una hoja de PVB, que cubrirá la hoja de PET cor: el fin de protegerla de las raspaduras. La modalidad mostrada en la figura 3 repite lo de la figura 2, excepto que el electrodo no se incorpora en una cara de un aislamiento eléctrico sino que se incorpora en el espesor del primer aislamiento eléctrico 14, 15. La fabricación de la lámpara de acuerdo a las figuras 2 y 3 tiene lugar como se explicó anteriormente, sin la etapa de depositar los recubrimientos conductores . Una etapa de laminado de les aislamientos eléctricos
proporcionados ccn recubrimientos conductores, sobre las caras externas 21, 31 de la lárpara, se lleva a cabo después de la etapa de obstrucción del hueco en la estructura . En la modalidad mostrada en la figura 4, la estructura de la lámpara básicamente también repite la estructura de la figura 1, excepto por el arreglo del recubrimiento conductor o electrodo 4, 5. Aquí, el recubrimiento conductor 4, 5 se incorpora en ia hoja de vidrio 2, 3 que constituye el aislamiento eléctrico como tal. Los aislamientos eléctricos adicionales, no mostrados aquí, se pueden laminar con al menos una hoja de vidrio . ha fabricación de la lámpara tiene lugar como se explico en el caso de ia figura 1, sin la etapa de depositar los recubrimientos conductores, ya que éstos han sido incorporados en las hojas de vidrio. Los ejemplos que se han descrito no limitan de ningún modo la invención. En particular, en las modalidades que se han descrito, los electrodos se formaron a partir de recubrimientos que cubren toda la superficie de las hojas de vidrio, pero se comprende que al menos una de las hojas de vi iri o puede tener un grupo de electrodos formados de
varias regiones, cada una tiene una superficie de área mayor o menor cubierta cada una con un recubrimiento continuo . Además, en las modalidades descritas anteriormente, ios modos alternativos de ensamblaje de les elementos conductor-es se pueden aplicar diferentemente a cada una de las hojas de vidrio 2, 3 de la estructura, siendo posible para una hoja de vidrie que presente una forma de montaje, mientras que la otra hoja de vidrio presente otra forma de montaje.