ES2581952T3 - Encristalado que incluye un elemento luminoso - Google Patents

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Abstract

Encristalado que incluye un primer sustrato transparente (2, 10, 14), un circuito de conexión que está realizado con ayuda de una capa conductora (6) depositada sobre este sustrato transparente (2, 10, 14) en la que unas zonas (6a, 6b, ...6e) han sido aisladas del resto de la capa por finas bandas aislantes (4), incluyendo el encristalado un segundo sustrato transparente (2, 10), al menos un elemento luminoso constituido por diodos electroluminiscentes (LED) (8, 18) y una o varias capas intermedias de termoplástico (12), estando insertados los LED (8, 18) y su circuito de conexión entre los dos sustratos transparentes.

Description

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DESCRIPCION
Encristalado que incluye un elemento luminoso
El presente invento se refiere a un encristalado, en particular para automoviles, que incluye un primer sustrato transparente, un circuito de conexion que esta realizado con ayuda de una capa conductora depositada sobre este sustrato transparente en la que se han aislado zonas del resto de la capa por finas bandas aislantes, y al menos un elemento luminoso constituido de diodos electroluminiscentes (LED).
La superfine acristalada es cada vez mas importante en los vefnculos. Los techos de vidrio de los automoviles, de gran dimension son cada vez mas corrientes.
Para la iluminacion interior del automovil, es costumbre utilizar un plafon con caja opaca y conexiones electricas mediante hilos conductores. Con los techos de vidrio de los automoviles, se plantea el problema de disponer de una iluminacion interior que no perturbe la estetica del techo transparente.
El documento DE 198 54 899 C1 divulga un encristalado con las caractensticas mencionadas anteriormente. Los diodos electroluminiscentes (LED) estan dispuestos sobre una superficie de un solo sustrato transparente y en consecuencia no tienen proteccion contra influencias mecanicas y resulta de ello una superficie que no es plana.
El documento "leuchtende Bilder in Glasscheiben", HTPP: 25 de octubre de 2002 (2002-10-25), extrafdo de internet: URL:
www.schott.com/architecture/english/news/press.html hace mencion de conductos practicamente invisibles sobre el cristal y de la proteccion conferida a la plancha conductora por laminado con un vidrio de proteccion. Se utilizan diodos individuales.
El presente invento tiene pues por objeto poner a disposicion un encristalado luminoso donde los LED estan dispuestos en el interior del encristalado.
La solucion de este objeto resulta ser por un encristalado con las caractensticas de la reivindicacion 1.
Segun el presente invento el encristalado incluye un segundo sustrato transparente, una o varias capas intermedias de termoplastico, y los LED y su circuito de conexion estan insertados entre los dos sustratos transparentes. El invento utiliza diodos electroluminiscentes (LED) como elementos luminosos dispuestos en un encristalado. Por encristalado, se entiende tanto el techo como el parabrisas o cualquier otro encristalado. Ahora bien, los LED son de pequenas dimensiones y cada uno no proporciona mas que un flujo de luz relativamente limitado. Es por tanto necesario emplear un gran numero de LED para obtener una luminosidad suficiente. No es facil realizar una iluminacion interior del automovil, apta para ser dispuesta sobre uno de los encristalados, que proporcione una luminosidad suficiente y homogenea que sea economica de realizar.
Se ha descubierto que es posible obtener una iluminacion interior del automovil particularmente estetica que pueda disponerse en un encristalado laminado y que sea facil de realizar.
El presente invento tiene por objeto un encristalado que incluye al menos un elemento luminoso constituido de diodos electroluminiscentes (LED).
Segun las aplicaciones buscadas, se utilizaran a elegir, hojas de vidrio transparente, coloreado, o parcial o totalmente mateado, chorreado con arena, serigrafiado o cualquier otro tipo de hoja de vidrio apropiada o cualquier otro sustrato transparente apropiado tal como policarbonato.
El circuito de conexion de los LED es realizado con ayuda de una capa conductora depositada sobre el sustrato en la que se han aislado unas zonas de la capa por finas bandas no conductoras.
Las capas conductoras transparentes, a veces ligeramente coloreadas, depositadas sobre el vidrio, son ya conocidas por sus propiedades aislantes y/o antisolares.
Las capas conductoras tfpicas son por ejemplo capas a base de oxido metalico dopado cuyo espesor esta generalmente comprendido entre 0,02 y 1 pm, de preferencia entre 0,2 y 0,5 pm y cuya resistencia superficial puede variar entre 5 y 80 Q/a, De preferencia entre 10 y 30 Q/a. Tales capas comprenden por ejemplo oxido de zinc dopado con indio o con aluminio, oxido de estano dopado con fluor u oxido de indio dopados con estano (generalmente conocido con la abreviatura ITO).
Otras capas conductoras tfpicas son capas a base de plata. Estas capas conductoras pueden estar compuestas por una, dos, o tres capas de plata (o de cualquier otro material conductor tal como Cu, Au, o TiN), generalmente separadas por capas de dielectrico. Para capas que comprenden un espesor total de material conductor comprendido entre 10 y 30 nm, la resistencia superficial puede alcanzar valores muy debiles comprendidos entre 1 y 5 Q/a, De preferencia entre 2 y 3 Q/a.
Sin embargo, cualquier otra capa incluso mas debilmente conductora podna convenir para realizar las conexiones electricas entre los LED. La tension a aplicar debera sin embargo ser aumentada si la resistencia de la capa es mas
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importante.
Es por tanto posible realizar pistas conductoras que alimentan los LED depositando una capa conductora de propiedades antisolares y/o termicamente aislante sobre la mayor parte del encristalado y eliminando o modificando a continuacion la capa conductora sobre finas bandas, por ejemplo por laser. Para depositar la capa conductora, puede ser utilizada una u otra de las tecnicas conocidas, por ejemplo la pulverizacion catodica bajo vado o el deposito pirolftico en fase de vapor.
Puede igualmente considerarse realizar, en una sola etapa, el deposito de la capa conductora y de las pistas conductoras por la utilizacion de mascaras apropiadas, eventualmente realizadas por serigraffa.
Las finas bandas sin capa tienen, de preferencia, una anchura comprendida entre 0,01 y 3 mm, de preferencia comprendida entre 0,05 y 1,5 mm, y de manera aun preferida entre 0,1 y 0,8 mm. De esta manera, se pueden obtener conexiones electricas casi invisibles incluso si la capa conductora presenta una ligera coloracion.
Los LED estan generalmente constituidos por un chip semiconductor, elementos de conexion electrica y por una envolvente cuyas funciones son multiples (proteccion de la oxidacion y de la humedad, disipacion del calor, soporte mecanico).
Esta envolvente puede presentar dimensiones eficientemente pequenas para ser insertada en un encristalado laminado. A la vista del pequeno flujo luminoso proporcionado por los lEd actuales, sena necesario disponer de un gran numero de ellos para obtener una iluminacion interior del automovil satisfactoria, y realizar un gran numero de conexiones electricas, lo que hana el procedimiento de fabricacion costoso.
Es posible disponer de LED cuyo flujo luminoso es mas importante pero, en este caso, la intensidad luminosa de cada LED es muy importante, lo que genera entonces problemas de sobrecalentamiento y/o de deslumbramiento.
Segun un modo de realizacion ventajoso del invento, varios chips son dispuestos en una envolvente comun cuyas dimensiones son tales que su anchura y/o longitud son al menos 10 veces mayores que su espesor, de preferencia 20 veces mayores y de manera aun preferida 40 veces mayores.
Esta envolvente esta de preferencia realizada de un material transparente o esteticamente compatible con el encristalado utilizado. Es igualmente realizada de preferencia de un material suficientemente flexible para permitir adaptarse a las curvaturas del encristalado. Puede comprender ventajosamente una superficie difusora que permite aplanar la luz emitida por los diferentes chips.
En particular, la envolvente incluye de 5 a 100 chips, de manera preferida de 10 a 50 chips, y de manera aun preferida de 15 a 40 chips.
Esta envolvente permite realizar una iluminacion que proporciona de 10 a 500 lumenes, de manera preferida de 20 a 250 lumenes y de manera aun preferida de 30 a 100 lumenes de manera economica, es decir sin tener que proceder al pegado o encolado de un gran numero de LED y sin deber realizar un gran numero de conexiones electricas.
De manera preferida, la envolvente presenta una longitud y/o una anchura comprendida entre 5 y 100 mm, de preferencia entre 10 y 75 mm y de manera aun preferida entre 20 y 50 mm.
El espesor de la envolvente es de preferencia inferior o igual a 3 mm, de manera preferida inferior a 2 mm, inferior a 1,2 mm, inferior a 1 mm y de manera aun mas preferida comprendido entre 0,1 y 0,7 mm.
Tal envolvente permite no realizar mas que 2 contactos electricos vidrio/envolvente si la luminosidad proporcionada por el conjunto de los chips alcanza aproximadamente 50 lumenes.
Segun un modo particular de realizacion del invento, el encristalado incluye un interruptor detipo capacitivo, que acciona la alimentacion del elemento luminoso. Este interruptor esta constituido por una zona de la capa conductora, aislada del resto de la capa conductora, y que funciona como la sonda de un circuito capacitivo.
Esto permite realizar un interruptor casi invisible, que funciona por simple contacto del dedo sobre la zona aislada y que puede estar dispuesto en la proximidad del elemento luminoso sin romper la estetica del encristalado.
Segun el invento, el encristalado es un encristalado laminado e incluye dos hojas de vidrio pegadas con ayuda de una o varias capas intermedias de termoplastico (generalmente de tipo butiral polivinilo (PVB)), estando insertados los LED y su circuito de conexion entre las dos hojas de vidrio.
En este modo de realizacion, las capas pueden ser depositadas bien sobre la superficie interior de una u otra hoja de vidrio, o bien sobre la pelfcula de PVB intermedia entre las dos hojas de vidrio.
Los LED y en particular su envolvente o « embalaje » deberan resistir las condiciones de temperatura y de presion de la etapa de tratamiento en autoclave necesaria para la fabricacion de laminados (del orden de 10 a 15 bar y 80 a 150 °C durante 1 a 4 horas).
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Como esta insertada en un laminado, la envolvente no debe responder necesariamente a las exigencias de proteccion contra la humedad y la oxidacion que son generalmente exigidas para las envolventes de los LED clasicos y para una utilizacion sobre un vidrio simple.
El experto en la tecnica podra prever cualquier tipo de disposicion de las conexiones electricas para conectar los LED o los chips en el interior de la envolvente, a eleccion, en serie, en paralelo o prever una disposicion mixta que tiene la ventaja de proporcionar una luminosidad homogenea.
El presente invento esta ilustrado por los ejemplos de realizacion especfficos siguientes, no siendo estos ejemplos limitativos, y haciendose referencia a las figuras en las que,
Las figs. 1 a 4 representan, en corte, un encristalado laminado que incluye un elemento luminoso realizado con uno o varios LED tradicionales; Las figs. 5 y 6 representan un encristalado laminado que incluye un elemento luminoso realizado con LED particulares,
La fig. 7 representa una vista de conjunto de un parabrisas que incluye, en su parte superior, un elemento luminoso asf como una zona para el encendido y el apagado del elemento luminoso.
Ejemplo 1:
La fig. 1 representa un encristalado laminado realizado como sigue. Una capa conductora 6 (conductividad de aproximadamente 2 Qto) ha sido dispuesta sobre una hoja 2 de vidrio sodocalcico transparente de 2,1 mm de espesor, destinada a ser la hoja de vidrio exterior del encristalado. La capa conductora 6 es eliminada con laser sobre finas bandas 4 de aproximadamente 0,15 mm de ancho, de manera que delimite pistas conductoras 6a, 6b. Unos LED 8 cuyas dimensiones exteriores no sobrepasan los 0,6 mm de espesor son pegados a una y otra parte de una fina banda 4 con un pegamento conductor. Pegamento los conductores tfpicos son por ejemplo pegamentos con plata.
La hoja de vidrio 2 es entonces laminada, con la cara revestida hacia el interior, con una segunda hoja 10 de vidrio sodocalcico transparente de manera tradicional, intercalando una lamina de termoplastico doble 12 de 0,72 mm de espesor total.
Para el ejemplo ilustrado, el pegamento debe ser elegido por su resistencia a las altas temperaturas y presion necesarias para realizar el encristalado laminado. Debe ser tambien elegido en funcion de su viscosidad de manera que evite que se expanda a la banda aislante 4 durante la laminacion del laminado.
El flujo luminoso emitido por el LED esta indicado por la flecha. Esta orientado hacia la hoja de vidrio inferior 10 de del encristalado.
Ejemplo 2:
La fig. 2 representa un encristalado laminado, similar al del ejemplo 1, a excepcion de que la hoja de vidrio exterior es una hoja de vidrio coloreado 14. Este tipo de vidrio laminado es particularmente muy apropiado para realizar un techo de automovil. Su transmision luminosa (TL) puede asf ser reducida en un 14% y su transmision energetica (TE) en un 11%.
Ejemplo 3:
La fig. 3 representa un encristalado laminado que incluye una hoja de vidrio exterior 2 constituida de vidrio transparente sodocalcico. Una capa de decoracion opaca 16 es depositada sobre una parte de la superficie inferior de la hoja de vidrio 2. La capa conductora 6 es, en este caso, dispuesta sobre la hoja de vidrio interior 10, sobre su cara vuelta hacia el interior del encristalado laminado. Unas pistas conductoras 6a, 6b son realizadas, como en los ejemplos precedentes, por eliminacion de la capa sobre finas bandas 4. Unos LED 18 del tipo « inverso », es decir previstos para ser pegados por su lado emisor de la luz, son pegados a una y otra parte de las bandas 4, sobre la hoja de vidrio interior 10 del encristalado.
Este modo de realizacion permite hacer el dispositivo luminoso invisible por el lado exterior del encristalado ya que los LED 18 estan situados por detras de la capa opaca 16 del encristalado.
La fig. 4 representa el mismo modo de realizacion que en la fig. 2. Los LED 8 estan representados con un chip semiconductor 20 encapsulado cada uno en una envolvente 22. Unas pistas conductoras distintas 6a, 6d son necesarias para unir cada LED 8.
La fig. 7 representa una vista de conjunto de un parabrisas 34 que incluye un elemento luminoso constituido, en el caso ilustrado esquematicamente, por doce LED 8. Unas pistas conductoras 6a, 6b... 6e delimitadas por bandas 4 en que la capa 6 ha sido eliminada, unen cada uno de los LED 8, en serie. En el caso ilustrado, 3 series de 4 LED 8 estan conectadas en paralelo.
La fig. 7 muestra igualmente una zona conductora 40 delimitada por bandas aislantes 4. Esta funciona como una tecla capacitiva y permite el encendido y el apagado del elemento luminoso.
5
10
15
20
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30
Ejemplo 4:
El encristalado representado en la fig. 5 incluye como en el ejemplo 1: una hoja de vidrio exterior 2 revestida de una capa conductora 6, una capa intermedia termoplastica 12, y una hoja de vidrio interior 10. El elemento luminoso es realizado por la utilizacion de un LED particularmente adaptado para este uso y que incluye una pluralidad de chips semiconductores 20 en una sola envolvente 24. Este modo de realizacion necesita realizar menos pistas conductoras, a saber unicamente 2 pistas conductoras 6a, 6b si la intensidad luminosa proporcionada por los chips semiconductores 20 encapsulados en una sola envolvente 24 es suficiente para la aplicacion buscada. Este modo de realizacion permite igualmente realizar bandas 4, entre las pistas conductoras 6a, 6b mas anchas y evita los riesgos de fluencia del pegamento en las bandas aislantes.
Ejemplo 5:
El encristalado representado en la fig. 6 incluye como en los ejemplos 1 y 4: una hoja de vidrio exterior 2 revestida de una capa conductora 6, una capa intermedia termoplastica 12, y una hoja de vidrio interior 10. El elemento luminoso es realizado por la utilizacion de una pelfcula flexible 26, por ejemplo de PET, sobre la que son pegados un conjunto de LED 8 constituidos por su envolvente 22 que encapsula cada uno o eventualmente varios chips semiconductores 20. Una conexion electrica 28 esta prevista sobre la pelfcula 26, entre cada envolvente 22 y entre la ultima envolvente y la capa conductora (no representada). Como en el ejemplo precedente, este modo de realizacion permite realizar pocas pistas conductoras 6a, 6b y realizar bandas 4 relativamente anchas, lo que evita la fluencia del pegamento en la banda 4. El encristalado es realizado pegando en una sola vez un conjunto de LED 8 previamente dispuestos sobre la pelfcula 26.
Bien entendido, el invento no se limita a los ejemplos ilustrados, y pueden ser imaginadas otras combinaciones por el experto en la tecnica sin salir del marco del invento. Por ejemplo, los LED del tipo « inverso » pueden ser realizados con una envolvente multiple que contiene varios chips, etc.
Segun el invento, es por tanto posible obtener un encristalado que incluye un elemento luminoso. Los LED tienen la ventaja de no consumir mas que muy poca energfa y de no disipar practicamente ningun calor. Puede considerarse disponerlos, no solamente en el contorno del encristalado sino igualmente sobre la parte central o sobre una gran parte de la superficie acristalada sin perjudicar por ello la visibilidad, si el circuito de conexion es realizado gracias a capas conductoras transparentes y si los LED y en particular su envolvente son elegidos de manera apropiada en funcion de las aplicaciones buscadas.
Los LED son generalmente monocromaticos y estan disponibles en todos los tintes. Insertando un gran numero de LED, puede obtenerse un flujo luminoso (de 30 a 500 lumenes) equivalente al de una iluminacion incandescente, no necesitando mas que un consumo mucho menor.

Claims (10)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    REIVINDICACIONES
    1. Encristalado que incluye un primer sustrato transparente (2, 10, 14), un circuito de conexion que esta realizado con ayuda de una capa conductora (6) depositada sobre este sustrato transparente (2, 10, 14) en la que unas zonas (6a, 6b, ...6e) han sido aisladas del resto de la capa por finas bandas aislantes (4),
    incluyendo el encristalado un segundo sustrato transparente (2, 10),
    al menos un elemento luminoso constituido por diodos electroluminiscentes (LED) (8, 18) y una o varias capas intermedias de termoplastico (12),
    estando insertados los LED (8, 18) y su circuito de conexion entre los dos sustratos transparentes.
  2. 2. Encristalado segun la reivindicacion 1, caracterizado por que las finas bandas (4) tienen anchuras comprendidas entre 0,01 y 3 mm, de preferencia comprendidas entre 0,05 y 1,5 mm, y de manera aun preferida entre 0,1 y 0,8 mm.
  3. 3. Encristalado segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado por que las finas bandas aisladas (4) son realizadas en la capa conductora (6) con ayuda de un laser.
  4. 4. Encristalado segun una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 3, caracterizado por que la capa conductora (6) y las zonas aisladas (6a, 6b, ...) son realizadas por enmascaramiento o serigraffa.
  5. 5. Encristalado segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que los LED incluyen varios chips semiconductores (20) en una envolvente comun (24).
  6. 6. Encristalado segun la reivindicacion precedente, caracterizado por que las dimensiones de la envolvente 24 son tales que su anchura y/o su longitud son al menos 10 veces mayores que su espesor, de preferencia 20 veces mayores y de manera aun preferida 40 veces mayores.
  7. 7. Encristalado segun una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 6, caracterizado por que la envolvente (24) presenta una longitud y/o una anchura comprendida entre 5 y 100 mm, de preferencia entre 15 y 75 mm y de manera aun preferida entre 25 y 50 mm.
  8. 8. Encristalado segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que un interruptor (40) que acciona la alimentacion del elemento luminoso esta constituido por una zona de la capa conductora (6), aislada del resto de la capa conductora por finas bandas (4).
  9. 9. Encristalado segun la reivindicacion 1, caracterizado por que los LED (8, 18) tienen un espesor inferior o igual a 3 mm, de manera preferida inferior a 2 mm y de manera aun mas preferida un espesor comprendido entre 0,1 y 1,2 mm.
  10. 10. Encristalado segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que es un encristalado de automovil y por que es apto para proporcionar una iluminacion interior del habitaculo de este automovil.
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