Un reflector de lámpara (10) térmicamente conductor que tiene una conductividad térmica superior a 3W/m°K,

comprendiendo:

una cubierta (12) que tiene una superficie; y

una capa metalizada (16) en la superficie de la cubierta (12);

incluyendo dicha cubierta (12) aproximadamente un 30% a aproximadamente un 80% en volumen de unamatriz de polímero de cristal líquido y aproximadamente un 20% a aproximadamente un 70% en volumen deun material de relleno térmicamente conductor de fibra de carbono a base de brea.

Reflector de lámpara térmicamente conductor

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere generalmente a reflectores de lámpara y a métodos para hacer tales reflectores. Particularmente, los reflectores son hechos de una composición polimérica térmicamente conductora que puede disipar calor de una fuente de luz generadora de calor dentro del reflector. Los reflectores pueden utilizarse en faros de automóviles, linternas portátiles y otros dispositivos de alumbrado.

En el pasado, las carcasas de reflectores para faros de automóviles y otros dispositivos de alumbrado se hacían estampando láminas de metal para darles una forma deseada. Una capa de aluminio se depositaba al vacío sobre el metal modelado para formar una superficie reflectora altamente pulida. Con este proceso de estampado de metales se producían faros que tenían una buena resistencia mecánica, pero solamente podía hacerse un número limitado de formas simples. Al cambiar los diseños para faros de automóviles, creció la necesidad de disponer de reflectores provistos de estructuras aerodinámicas más complejas.

Hoy en día, las carcasas de reflectores para faros de automóvil se hacen a menudo de composiciones termoestables o termoplásticas que pueden ser moldeadas para conseguir una variedad de formas. Típicamente, estas composiciones contienen una resina y un material reforzante que mejora la resistencia y estabilidad dimensional de la carcasa moldeada.

El documento US 5.945.775 A revela un espejo reflector de lámpara producido mediante moldeo por inyección de una composición que contiene un 30 a 50% en peso de resina de polisulfuro de fenileno, un 5 a 30% en peso de triquitos de silicato de calcio, y un 20 a 65% en peso de una materia de relleno inorgánico granular.

Por ejemplo, Weber, Patente de Estados Unidos núm. 5.916.496, revela un método para moldear un reflector de lámpara de vehículo de una composición que contiene cantidades sustanciales de fibra y de materias de relleno minerales. El método produce un reflector de lámpara que tiene una piel esencialmente orgánica sobre un núcleo esencialmente inorgánico. Una capa de aluminio puede ser depositada al vacío sobre la piel orgánica sin utilizar un recubrimiento de fondo.

Baciu et al., Patente de Estados Unidos núm. 4.617.618, revela un reflector de faro hecho mediante un proceso de moldeo por co-inyección. El núcleo del reflector es hecho de una composición que contiene tereftalato de polialquileno y partículas de hematita (85 a 95% en peso de Fe2O3) que tienen un tamaño de partícula inferior a 70 μm. A la composición pueden añadirse fibras de vidrio, microesferas y otros materiales de relleno.

Withoos et al., Patente de Estados Unidos núm. 4.188.358, revelan un método para fabricar un reflector de plástico metalizado. Una película o tela de un material fibroso (por ejemplo, vidrio o fibras de carbono) es proporcionada sobre una superficie convexa de un molde y saturada con una resina sintética termoendurecible. Tras el endurecimiento parcial de la resina, una capa de partículas de metal líquido es aplicado por rociado sobre la resina. Una capa de apoyo incluyendo una resina sintética reforzada con una material fibroso (por ejemplo, poliéster o nilón) es proporcionada sobre la capa de metal.

Las fuentes de luz en los faros de automóviles y otros dispositivos reflectores pueden generar una enorme cantidad de calor. Estos dispositivos tienen que cumplir mantener una temperatura de operación, dentro de la región reflectora cerrada (área entre el reflector y el conjunto de la lente) , no superior a 190°C. Muchos dispositivos reflectores son hechos de plásticos moldeados que son malos conductores del calor. De ello resulta que el calor queda atrapado dentro de esta área reflectora, y las temperaturas pueden elevarse rápidamente por encima de los 190°C. Este fenómeno de sobrecalentamiento ocurre frecuentemente en las linternas subacuáticas, donde toda la estructura de alumbrado está hecha de plástico y sellada para prevenir la infiltración de agua.

La industria ha intentado solucionar estos problemas de sobrecalentamiento de distintas maneras. Un proceso incluye moldear grandes disipadores de calor de aluminio fresado sobre la parte posterior de los reflectores de faros de automóviles. Estos disipadores de calor se utilizan a menudo con conductos de calor para transportar el calor desde la parte posterior del reflector a otros disipadores de calor localizados remotamente en el conjunto. Otro proceso incluye hacer reflectores de láminas de metal. Por ejemplo, una lámina de aluminio puede ser fresada o repujada al torno para darle la forma deseada para el reflector. Sin embargo, estos procesos de fabricación son costosos, y puede ser engorroso producir reflectores con formas complejas utilizando tales procesos.

Existe una necesidad de disponer de un reflector de lámpara térmicamente conductor que sea capaz de evacuar calor de manera efectiva de conjuntos de lámpara generadores de calor, tales como faros de automóviles, linternas subacuáticas y similares. La presente invención proporciona un reflector térmicamente conductor de este tipo.

Resumen de la invención

Esta invención se refiere a un reflector de lámpara térmicamente conductor de acuerdo con la reivindicación 1, que incluye una cubierta que tiene una superficie que está revestida con una capa reflectora metalizada. La cubierta está hecha de una composición que contiene una matriz polimérica base de cristal líquido y un material de relleno térmicamente conductor de fibra de carbono a base de brea. La superficie de la cubierta puede estar metalizada con una capa de aluminio. Una capa protectora que comprende polisiloxano, dióxido de silicio, o resina acrílica puede estar revestida sobre la capa revestida de aluminio. El reflector tiene una conductividad térmica superior a 3 W/mK y más preferentemente superior a 22 W/mK.

Se utiliza aproximadamente un 30% a aproximadamente un 80% en volumen de un polímero de cristal líquido para formar la matriz. Adicionalmente, pueden utilizarse polímeros termoplásticos seleccionados del grupo compuesto por policarbonato, polietileno, polipropileno, acrílicos, vinilos y fluorocarbonos y polímeros termoendurecibles tales como elastómeros, epoxis, poliésteres, poliimidas y acrilonitrilos. El material de relleno incluye aproximadamente un 20% a aproximadamente un 70% en volumen de un material de relleno térmicamente conductor de fibra de carbono a base de brea y puede estar seleccionado adicionalmente del grupo compuesto por aluminio, alúmina, cobre, magnesio, latón, carbono, nitruro de silicio, nitruro de aluminio, nitruro de boro, óxido de zinc, vidrio, mica y grafito. El segundo material de relleno puede tener la forma de partículas, fibras o cualquier otra forma apropiada.

En una realización, la composición incluye: i) aproximadamente un 30 a aproximadamente un 60% en volumen de la matriz de polímero de cristal líquido; ii) aproximadamente un 25 a aproximadamente un 60% en volumen del material de relleno conductor de fibra de carbono a base de brea que tiene una relación de aspecto de 10:1 o superior; y (iii) aproximadamente un 10 a aproximadamente un 15% en volumen de un segundo material de relleno térmicamente conductor que tiene una relación de aspecto de 5:1 o inferior;

La presente invención también embarca métodos para hacer reflectores de lámpara térmicamente conductores.

Breve descripción de los dibujos

Los rasgos novedosos que son característicos de la presente invención quedan enunciados en las reivindicaciones añadidas en el anexo. Sin embargo, las realizaciones preferidas de la invención, junto con otros objetivos y consiguientes ventajas, podrán comprenderse mejor con referencia a la siguiente descripción detallada en conexión con los dibujos que se acompañan y en los cuales:

la figura 1 es una vista planar en corte transversal de un reflector de lámpara objeto de la presente invención; y la figura 2 es un gráfico que muestra la temperatura de la bombilla en relación con el tiempo para reflectores de lámpara de la técnica anterior en comparación con los reflectores de lámpara de la presente invención.

Descripción detallada de la realización preferida

La presente invención se refiere a un reflector de lámpara térmicamente conductor y a métodos para fabricar tales reflectores.

Se utiliza una composición térmicamente conductora para hacer el reflector... [Seguir leyendo]

1. Un reflector de lámpara (10) térmicamente conductor que tiene una conductividad térmica superior a 3 W/m°K, comprendiendo:

una cubierta (12) que tiene una superficie; y una capa metalizada (16) en la superficie de la cubierta (12) ; incluyendo dicha cubierta (12) aproximadamente un 30% a aproximadamente un 80% en volumen de una matriz de polímero de cristal líquido y aproximadamente un 20% a aproximadamente un 70% en volumen de un material de relleno térmicamente conductor de fibra de carbono a base de brea.

2. El reflector de lámpara (10) según la reivindicación 1, en el que la capa metalizada (16) incluye aluminio.

3. El reflector de lámpara (10) según la reivindicación 1, en el que una capa protectora (18) que incluye un compuesto seleccionado del grupo compuesto por polisiloxanos, acrílicos, y dióxido de silicio es revestida sobre la capa metalizada (16) .

4. El reflector de lámpara (10) según la reivindicación 1, donde dicha cubierta (12) incluye: i) aproximadamente un 30% a aproximadamente un 60% en volumen de dicha matriz de polímero de cristal

líquido, ii) aproximadamente un 25% a aproximadamente un 60% en volumen de un primer material de relleno térmicamente conductor de fibra de carbono a base de brea que tiene una relación de aspecto de 10:1 o superior, y iii) aproximadamente un 10% a aproximadamente un 15% en volumen de un segundo material de relleno térmicamente conductor que tiene una relación de aspecto de 5:1 o inferior.

5. El reflector de lámpara (10) según la reivindicación 4, en el que el reflector (10) tiene una conductividad térmica superior a 22 W/m°K.

6. El reflector de lámpara (10) según la reivindicación 4, en el que el primer material de relleno térmicamente conductor de fibra de carbono a base de brea tiene una relación de aspecto de aproximadamente 50:1, y el segundo material de relleno térmicamente conductor incluye partículas de nitruro de boro que tienen una relación de aspecto de aproximadamente 4:1.

7. Un método para formar un reflector de lámpara (10) térmicamente conductor que tiene una conductividad térmica superior a 3 W/m°K, comprendiendo los pasos de: moldear una cubierta (12) que tiene una superficie interior e incluye aproximadamente un 30% a aproximadamente un 80% en volumen de una matriz de polímero de cristal líquido y aproximadamente un 20% a aproximadamente un 70% en volumen de un material de relleno térmicamente conductor de carbono a base de brea; y depositar una capa (16) de un material metalizado en la superficie interior de la cubierta (12) .

8. El método según la reivindicación 7, en el que el material metalizado es aluminio.

9. El método según la reivindicación 7, en el que una capa protectora (18) que incluye un compuesto seleccionado del grupo compuesto por polisiloxanos, acrílicos, y dióxido de silicio es revestida sobre la capa metalizada (16) .