Luminaria con óptica líquida de orientación controlada mediante señal eléctrica.

Luminaria con óptica líquida de orientación controlada mediante señal eléctrica,

aplicable para iluminación doméstica o profesional y para automóviles u otros vehículos, que comprende, al menos una fuente de luz (4), que puede ser un diodo LED, y una óptica (6) líquida constituida por un dispositivo electro-óptico líquido cuya forma se modifica mediante la aplicación de una señal eléctrica para controlar la dirección de la luz emitida. Dicha óptica (6) comprende varios electrodos activos (7b) y un electrodo de masa (7a) con un recubrimiento hidrofóbico en una cavidad que contiene dos líquidos transparentes (9, 10) inmiscibles entre sí y de distinto índice de refracción, siendo al menos uno (9) de ellos eléctricamente conductor.

Luminaria con óptica líquida de orientación controlada mediante señal eléctrica.

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La invención, tal como expresa el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a una luminaria con óptica líquida de orientación controlable mediante señal eléctrica, la cual aporta, a la función que se destina, varias ventajas e innovadoras características técnicas estructurales y constitutivas, que se describirán más adelante, que suponen una destacable novedad en el estado actual de la técnica.

Más en particular, el objeto de la invención se centra en una luminaria, entendiéndose como tal cualquier tipo de arquitectura de lámpara, farol, faro, foco o elemento destinado a proporcionar luz, y que tanto puede ser aplicable para iluminación doméstica o profesional como para automóviles u otros vehículos, la cual presenta la innovadora particularidad de incorporar un sistema de control de la dirección de la luz emitida que no utiliza partes mecánicas móviles, sino una óptica líquida que constituye un dispositivo optofluídico cuya forma se modifica mediante la aplicación de una señal eléctrica.

CAMPO DE APLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

El campo de aplicación de la presente invención se enmarca dentro del sector de la industria dedicada a la fabricación de luminarias, abarcando tanto las destinadas a iluminación doméstica o profesional de espacios, como la destinada a los automóviles u otros vehículos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Como es sabido, la dirección de la luz emitida por una fuente, puede modificarse mediante el movimiento del soporte de la fuente de luz, como así se hace en los sistemas de iluminación domésticos o profesionales y también en las aplicaciones a los focos de los automóviles.

Sin embargo, este método requiere partes mecánicas de actuación y el consiguiente sistema eléctrico o electrónico de control del mismo.

Es posible también modificar la dirección de la luz emitida mediante el movimiento, no de la fuente de luz, si no de una óptica asociada, en cuyo caso el sistema mecánico y su correspondiente sistema eléctrico de control siguen siendo necesarios.

Todos los sistemas ópticos, como las lentes, cámaras, microscopios, gafas etc., cambian la dirección de la luz mediante el fenómeno de la refracción que se produce en un cambio de medio entre dos materiales de índices de refracción diferentes.

Sin embargo, si la posición del elemento óptico y de la luz no cambian, la dirección del rayo luminoso será siempre la misma.

Para conseguir modificar la trayectoria de la luz emitida sin utilizar partes móviles, puede hacerse de varias otras formas:

- Una es el cambio del índice de refracción del medio óptico a través del cual se propaga la luz emitida, conocido con efecto Kerr (J.Kerr, Philosophical Magazine, vol 3, p.321, 1877) , pero tal fenómeno no se produce en todos los materiales; el material donde el efecto es mayor es en el nitrobenceno que es venenoso y tiene una intensidad muy débil, por lo que es preciso aplicar voltajes en el rango de los kilovoltios, normalmente fuera del alcance de las aplicaciones más habituales.

- La otra forma de conseguir el cambio de dirección de la luz emitida por una fuente, consiste en utilizar el fenómeno conocido como “electrowetting” o electrohumectación, descubierto por Gabriel Lippmann en 1875 (F.Mugele, J.C.Baret, Journal of Physics: condensed matter vol. 17, pp.R705-R774 (2005) ) y que, fundamentalmente, consiste en la modificación del ángulo de contacto de un líquido sobre un sustrato sólido mediante la aplicación de un potencial eléctrico.

De esta forma se consigue realizar lentes líquidas, en las que la distancia focal se puede modificar eléctricamente sin partes mecánicas móviles; pixeles de displays, en los que un líquido conductor puede desplazar a un aceite opaco (por medios eléctricos) para modificar la transparencia del pixel; y también se pueden hacer dispositivos microfluídicos, en los que se pueden mover gotas, mezclarlas y romperlas, todo mediante la aplicación de potencial eléctrico y sin partes mecánicas móviles.

Existe el antecedente de la patente de invención US2012216863 (A1) de 30/8/2012 en la que se propone un método de concentración de la energía solar fotovoltaica mediante la asociación de un elemento electroóptico de concentración de la energía solar sobre una célula solar, que contiene un prisma líquido formado por dos líquidos inmiscibles y controlable eléctricamente.

Sin embargo existe literatura anterior a esta patente describiendo el funcionamiento de estos prismas líquidos (N.R.Smith, D.C.AbeysinghelmJ.W. Baus, J. Heikenfeld, Optics Express, vol. 14p.6557, 2006, y J.Heikenfeld, A.Steckl.N.Smith, D.Abeisinghe, J. Haus, IEEE LEOS Newsletter, August 2006, p.4 2006) .

En cualquier caso, se desconoce la existencia de ninguna otra luminaria con óptica líquida de orientación controlada mediante señal eléctrica, ni de ninguna otra invención de aplicación similar, que presente unas características técnicas, estructurales y constitutivas semejantes a las que presenta la luminaria que aquí se preconiza, según se reivindica, y cuyo objetivo es proporcionar un sistema que asocia una fuente de luz a un dispositivo electroóptico, controlable en dos dimensiones, para poder desviar la luz emitida.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

Así, la luminaria con óptica líquida de orientación controlada mediante señal eléctrica que la presente invención propone se configura como una destacable novedad dentro de su campo de aplicación, ya que a tenor de su implementación y de forma taxativa se alcanzan satisfactoriamente los objetivos anteriormente señalados, estando los detalles caracterizadores que lo hacen posible y que la distinguen de lo ya conocido, convenientemente recogidos en las reivindicaciones finales que acompañan a la presente memoria descriptiva de la misma.

De forma concreta, la luminaria que la invención propone cuenta con un sistema de control de la dirección de la luz emitida por la fuente de luz, constituida por un diodo LED u otra fuente, que para ello, en lugar de utilizar partes mecánicas móviles, contempla la utilización de una óptica o dispositivo óptico líquido cuya forma se modifica mediante la aplicación de una señal eléctrica.

Además, dicho dispositivo permite poder modificar individualmente la dirección de la luz emitida por cada una de las fuentes de puede incorporar la luminaria, de manera que un conjunto de LED’s en una lámpara o foco puedan emitir una luz direccionable de manera independiente mediante la utilización de una señal eléctrica. Esta arquitectura está pensada para la iluminación domestica o profesional y en focos de automóviles y otros vehículos.

En iluminación convencional puede programarse el movimiento de la dirección de la luz en función de la luz ambiente, la luz solar o medios artificiales de uso en discotecas y otros ambientes o escenarios.

En automoción esta arquitectura está pensada para que los faros delanteros de los automóviles u otros vehículos, sin excluir otros focos o luces del automóvil, se puedan orientar automáticamente en función del peso y la carga trasera del vehículo o en función de las curvas de la carretera, sin excluir otras necesidades de redireccionamiento de la luz en el interior o exterior de los vehículos, todo ello sin la necesidad de tener que incorporar partes móviles a dichos focos o luces.

Para todo ello, la óptica o dispositivo óptico que incorpora la luminaria de la invención es un dispositivo electro-óptico líquido en el que la forma de su superficie es modificada aplicando una señal eléctrica que modifica la tensión superficial por el efecto conocido con el nombre de “electrowetting” es decir electrohumectación.

Para ello, dicha óptica contempla la existencia de varios electrodos activos y un electrodo de masa o referencia en las paredes y el suelo. Estos electrodos son de oxido de indio-estaño (ITO) o cualquier otro óxido conductor transparente recubiertos de una película de material hidrofóbico en una cavidad que contiene dos líquidos inmiscibles, siendo uno de ellos conductor eléctrico.

En una realización preferida de la invención, la luminaria cuenta, como fuente de luz, con, al menos, un diodo LED, el cual se fija, mediante un adhesivo, en una oquedad de una capa de material eléctricamente aislante depositado encima de un soporte y, sobre dicha capa de material aislante y dicho led, se ensambla una película aislante transparente, la cual puede ser del mismo material aislante que la capa donde se fija el LED. Estas dos capas...

1. LUMINARIA CON ÓPTICA LÍQUIDA DE ORIENTACIÓN CONTROLADA MEDIANTE SEÑALELÉCTRICA, aplicable para iluminación doméstica o profesional como para automóviles u otros vehículos, caracterizada porque comprende, al menos una fuente de luz (4) y una óptica (6) líquida constituida por un dispositivo electro-óptico líquido cuya forma se modifica mediante la aplicación de una señal eléctrica.

2. LUMINARIA CON ÓPTICA LÍQUIDA DE ORIENTACIÓN CONTROLADA MEDIANTE SEÑALELÉCTRICA, según la reivindicación 1, caracterizado porque la, al menos una fuente de luz (4) es un diodo LED.

3. LUMINARIA CON ÓPTICA LÍQUIDA DE ORIENTACIÓN CONTROLADA MEDIANTE SEÑALELÉCTRICA, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la óptica (6) líquida comprende varios electrodos activos (7b) y un electrodo de masa (7a) con un recubrimiento hidrofóbico en una cavidad que contiene dos líquidos transparentes (9, 10) inmiscibles entre sí y de distinto índice de refracción, siendo uno (9) de ellos eléctricamente conductor.

4. LUMINARIA CON ÓPTICA LÍQUIDA DE ORIENTACIÓN CONTROLADA MEDIANTE SEÑALELÉCTRICA, según la reivindicación 3, caracterizado porque incorpora una primera capa de material eléctricamente aislante (3) en el que se aloja la fuente de luz (4) , fijada mediante adhesivo en una oquedad prevista en dicha capa a tal efecto, existiendo sobre ambos elementos una película aislante transparente (5) y sobre dicha película aislante transparente (5) incorpora la óptica (6) líquida.

5. LUMINARIA CON ÓPTICA LÍQUIDA DE ORIENTACIÓN CONTROLADA MEDIANTE SEÑALELÉCTRICA, según la reivindicación 4, caracterizado porque la película aislante transparente (5) que cubre la fuente de luz (4) y la primera capa de material aislante (3) es del mismo material que dicha primera capa de material eléctricamente aislante (3) .

6. LUMINARIA CON ÓPTICA LÍQUIDA DE ORIENTACIÓN CONTROLADA MEDIANTE SEÑALELÉCTRICA, según cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizado porque la óptica (6) incorpora una cobertura externa transparente (11) , de vidrio u otro material transparente, que cierra de forma estanca la óptica (6) .

7. LUMINARIA CON ÓPTICA LÍQUIDA DE ORIENTACIÓN CONTROLADA MEDIANTE SEÑALELÉCTRICA, según cualquiera de las reivindicaciones 3-6, caracterizado porque el electrodo (9) eléctricamente conductor de la óptica (6) es Óxido de indio-estaño.

8. LUMINARIA CON ÓPTICA LÍQUIDA DE ORIENTACIÓN CONTROLADA MEDIANTE SEÑALELÉCTRICA, según cualquiera de las reivindicaciones 3-7, caracterizado porque el menisco se realiza en la interfaz entre dos líquidos inmiscibles y de indices de refracción diferentes, uno de ellos conductor y el otro no

9. LUMINARIA CON ÓPTICA LÍQUIDA DE ORIENTACIÓN CONTROLADA MEDIANTE SEÑALELÉCTRICA, según cualquiera de las reivindicaciones 3-8, caracterizado porque el recubrimiento hidrofóbico (8) de los electrodos es Teflón®.

10. LUMINARIA CON ÓPTICA LÍQUIDA DE ORIENTACIÓN CONTROLADA MEDIANTE SEÑALELÉCTRICA, según cualquiera de las reivindicaciones 3-9, caracterizado porque los electrodos de control son, al menos, uno de masa (7a) central y dos o cuatro activos (7a) laterales dispuestos alrededor del central, dispuestos de manera que abarcan el fondo de la óptica y se elevan hacia los lados, verticalmente o inclinados, para determinar la cavidad central donde quedan alojados los dos líquidos transparentes (9, 10) .

11. LUMINARIA CON ÓPTICA LÍQUIDA DE ORIENTACIÓN CONTROLADA MEDIANTE SEÑALELÉCTRICA, según cualquiera de las reivindicaciones 1-10, caracterizado porque comprende una pluralidad de fuentes de luz (4) cuya dirección es controlada a través de la óptica (6) líquida de manera individual en cada una de ellas.