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Title:
OPTICAL DEVICE AUGMENTING THE EMISSION OF ELECTRO-LUMINESCENT LIGHT SOURCES WITH HELP OF A DICHROIC ZNO NANOROD COMPRISING FILTER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/097704
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an optical device formed by an optical filter and a reflector, said reflector being a diffuse or specular metal surface having a reflectance of no less than 98% and having a shape and size matching the corresponding lamp. The optical filter is a rigid structure transparent to visible light, has a shape and size also matched to the corresponding lamp, and is made from organic or inorganic material, serving as a substrate on which a layer of zinc oxide is applied, specifically a nanostructure of zinc oxide wires, in order to form a layer that is simultaneously partially reflective and anti-reflective according to the wavelength of the light passing therethrough. Once suitably positioned on the luminescent layer of a white-light LED or fluorescent lamp, the optical device can retroreflect the majority of the high-energy, short-wavelength light to the luminescent layer, in order for it to be converted into light with a longer wavelength and less energy by said luminescent layer of the source, thereby increasing the total light emission by at least 20% without altering the colour rendering index (CRI) of the source.

Inventors:
CAPILLA BERMUDEZ, Enrique (Autopista México-Querétaro, Km 37.5 Nave 24,,Complejo Industrial Cuamatl, Estado De México ., 54730, MX)
Application Number:
MX2017/000135
Publication Date:
May 31, 2018
Filing Date:
November 23, 2017
Export Citation:
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Assignee:
OPTICAL SAVER TECHNOLOGIES, S.A.P.I. DE C.V. (Autopista México-Querétaro, Km 37.5 Nave 24,,Complejo Industrial Cuamatl, Estado De México ., 54730, MX)
International Classes:
F21K9/64; F21K9/60; G02B1/118; G02B5/26; G02B27/10; H01L33/46
Foreign References:
US5813753A1998-09-29
US20120281428A12012-11-08
KR20120136205A2012-12-18
EP1746126A12007-01-24
JPS5725738A1982-02-10
JP2006332000A2006-12-07
Other References:
SEONG-HO BAEK ET AL: "Preparation of hybrid silicon wire and planar solar cells having ZnO antireflection coating by all-solution processes", SOLAR ENERGY MATERIALS AND SOLAR CELLS, ELSEVIER SCIENCE PUBLISHERS, AMSTERDAM, NL, vol. 96, no. 1, 7 October 2011 (2011-10-07), pages 251 - 256, XP028106119, ISSN: 0927-0248, [retrieved on 20111014], DOI: 10.1016/J.SOLMAT.2011.10.007
Attorney, Agent or Firm:
ROLDÁN MEDINA, Enrique (Taxco No. 21, Col. Roma SurCiudad de México, 06760, MX)
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Claims:
REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo óptico para aplicarse a lámparas electro- luminiscentes, específicamente a lámparas fluorescentes y LED's de luz blanca convencionales, el dispositivo óptico es externo a la fuente, y está compuesto por un reflector óptico y un filtro óptico multi- capa donde; el reflector es una superficie metálica especular o difusa, con una reflectancia no menor al 98%, que refleja hacia el plano de trabajo la luz generada por la fuente; el filtro óptico es una estructura multicapa transparente y rígida, que está fabricada con un material transparente, orgánico o inorgánico que sirve como sustrato sobre el cual se aplica una capa de óxido de zinc, que es la capa activa del filtro óptico, la capa de óxido de zinc tiene un espesor de 1.5 a 3 micrómetros, conteniendo en su interior una nanoestructura de hilos de óxido de zinc con parámetro de red de 200 nm a 400 nm, valor de llenado de 0.5 a 0.8 y altura de 1 a 2 micrómetros, con lo que se logra que dicho filtro óptico se comporte como un reflector parcial de luz en el ancho de banda de 380 nm a 530 nm y como elemento antireflectivo en el rango de 531 nm a 1100 nm y; los índices de refracción del sustrato y la capa de Óxido de Zinc del filtro óptico están desplazados en fase 180°.

2. Un dispositivo óptico para aplicarse a lámparas electro- luminiscentes de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada además porque que el filtro óptico cubre totalmente el ángulo de emisión de la capa luminiscente de la fuente sin estar en contacto con ella.

3. Un dispositivo óptico para aplicarse a lámparas electro- luminiscentes de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada además porque que, el sustrato inorgánico está fabricado en vidrio soda cal o borosilicato con un espesor de 0.1 τητπ a 1.0 mm.

4. Un dispositivo óptico para aplicarse a lámparas electro- luminiscentes de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada además porque que, el sustrato orgánico está fabricado de una resina termoplástica ya sea de metil-metacrüato o un policarbonato con un espesor de 0.1 mm a 1.0 mm.

5. Un dispositivo óptico para aplicarse a lámparas electro- luminiscentes de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada además porque que, las nano estructuras de hilos están fabricadas en cualquier otro material presentando las mismas propiedades ópticas.

6. Un dispositivo óptico para aplicarse a lámparas electro- luminiscentes de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada además porque que, el reflector óptico tiene forma parabólica cuando se aplica a una lámpara fluorescente lineal.

7. Un dispositivo óptico para aplicarse a lámparas electro- luminiscentes de conformidad con la reivindicación 1, caracteriza- da además porque que la superficie interior de lámpara fluorescente lineal está cubierta por un material electro luminiscente.

8. Un dispositivo óptico para aplicarse a lámparas electro- luminiscentes de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada además porque que el filtro óptico tiene forma cilindrica, cuan- do se aplica a lámparas fluorescentes lineales.

9. Un dispositivo óptico para aplicarse a lámparas electro- luminiscentes de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada además porque que el diámetro interior del filtro es mayor al diámetro exterior de la lámpara fluorescente a afectar en al menos en 2 xnm, y su longitud abarca toda la superficie luminiscente de ésta.

10. Un dispositivo óptico para aplicarse a lámparas electro- luminiscentes de conformidad con la reivindicación 1, caracteriza- da además porque que la lámpara fluorescente lineal se aloja dentro del filtro óptico de manera coaxial.

11. Un dispositivo óptico para aplicarse a lámparas electro- luminiscentes de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada además porque que el filtro óptico y la lámpara fluorescente lineal se sujetan mecánicamente al reflector óptico mediante dos bases, una en cada extremo de estos, mismas que a su vez sirven como medio de suministro de energía eléctrica a la lámpara.

12. Un dispositivo óptico para aplicarse a lámparas electro- luminiscentes de conformidad con la reivindicación 1, caracterizáda además porque que el reflector óptico es plano cuando la fuente luminiscente a afectar es un módulo lineal de lámparas LED de Luz Blanca y de uso general en iluminación.

13. Un dispositivo óptico para aplicarse a lámparas electro- luminiscentes de conformidad con la reivindicación 1, caracteriza- da además porque que el módulo lineal de lámparas LED de Luz

Blanca se monta sobre el reflector haciendo pleno contacto con éste mediante tornillos o cualquier otro medio, quedando dispuesto simétricamente sobre este.

14. Un dispositivo óptico para aplicarse a lámparas electro- luminiscentes de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada además porque que el reflector es 50 % más ancho que el módulo lineal de lámparas LED de Luz Blanca y tiene la misma longitud que este. dispositivo óptico para aplicarse a lámparas electro- himiniecentes de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada además porque que el módulo lineal de lámparas LED de Luz Blanca, es un circuito impreso sobre el cual están montados al menos uno, o varios diodos semiconductores emisores de luz de corta longitud de onda sobre el cual o los cuales, se aplica una capa luminiscente que emite luz blanca.

16. Un dispositivo óptico para aplicarse a lámparas electro- luminiscentes de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada además porque que el filtro óptico tiene forma semicircular con un diámetro del doble del ancho del módulo lineal de lámparas

LED de Luz Blanca, y tiene dos alas laterales horizontales dispuestas en los extremos del semicírculo de al menos 2 mm de ancho formando una sola pieza en forma de omega.

17. Un dispositivo óptico para aplicarse a lámparas electro- luminiscentes de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada además porque que, el filtro óptico se monta sobre el reflector óptico mediante tornillos o algún otro medio, quedando alojado el modulo que contiene el, o los diodos semiconductores emisores de luz blanca, dentro de la cavidad que forman el filtro y el reflector ópticos, con la capa activa del filtro óptico de frente a la capa luminiscente del o los diodos semiconductores emisores de luz blanca.

18. Un dispositivo óptico para aplicarse a lámparas electro- luminiscentes de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada además porque que, el módulo lineal de lámparas LED de Luz Blanca queda dispuesto fuera del foco geométrico del filtro óptico semicircular.

19. Un dispositivo óptico para aplicarse a lámparas electro- luminiscentes de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada además porque que, el filtro óptico tiene una reflectancia de 60 % a 90% en el rango cuya longitud de onda va de 380 nm a 490 nm.

20. Un dispositivo óptico para aplicarse a lámparas electro- luminiscentes de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada además porque que, el filtro óptico tiene una reflectancia de 60 % a 30% en el rango cuya longitud de onda va de 491 nm a 500 nm.

21. Un dispositivo óptico para aplicarse a lámparas electro- luminiscentes de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada además porque que, el filtro óptico tiene una reflectancia de 30 % a 10% en el rango cuya longitud de onda va de 501 nm a 530 nm.

22. Un dispositivo óptico para aplicarse a lámparas electro- luminiscentes de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada además porque que, el filtro óptico tiene una reflectancia de 10 % a 0% en el rango cuya longitud de onda va de 531 nm a 1100 nm.

23. Un dispositivo óptico para aplicarse a lámparas electro- luminiscentes de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada además porque que, el filtro óptico tiene una absorbencia de 60 % a 90% en el rango cuya longitud de onda va de 380 nm a 490 nm.

24. Un dispositivo óptico para aplicarse a lámparas electro- luminiscentes de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada además porque que, el filtro óptico tiene una absorbencia de 60 % a 30% en el rango cuya longitud de onda va de 491 nm a 500 nm.

25. Un dispositivo óptico para aplicarse a lámparas electro- luminiscentes de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada además porque que, el filtro óptico tiene una absorbencia de 30 % a 10% en el rango cuya longitud de onda va de 501 nm a 530 nm.

26. Un dispositivo óptico para aplicarse a lámparas electro- luminiscentes de conformidad con la reivindicación 1, caracteriza- da además porque que, el filtro óptico tiene una absorbencia de 10

% a 0% en el rango cuya longitud de onda va de 531 nm a 1100 nm.

Description:
DISPOSITIVO ÓPTICO QUE AUMENTA LA EMISIÓN DE FUENTES DE LUZTRO-LUMINISCENTES CON AYUDA DE UN FILTRO DICROICO QUE COMPRENDE

NANOHILOS DE ÓXIDO DE ZINC

ANTECEDENTES.

1. Campo de la invención.

Esta invención es referida a lámparas luminiscentes, en especial a los medios que logran proyectar la luz que estas emiten, estando compuesta por un dispositivo óptico, que adecuadamente es dispuesto sobre una fuente de luz electro-luminiscente, particularmente sobre la superficie luminiscente de las lámparas fluorescentes y LED's de Luz Blanca de uso general en iluminación, produce un aumento de la luz emitida por dicha lámparas sin afectar su índice de Reproducción Cromática IRC.

2. Antecedentes generales de la invención.

En años recientes se han realizado esfuerzos significativos para aumentar la emisión de luz de las lámparas fluorescentes y LED ' s de0 Luz Blanca. Importantes logros en este sentido han permitido alcanzar mejores valores de eficacia (lumen/ vatio) de hasta 115 lúmenes por Vatio para las lámparas fluorescentes, y de hasta 170 lúmenes por vatio en el caso de lámparas LED's de Luz Blanca, sin embargo abundan en el mercado y en operación, lámparas de este tipo con menor desarrollo5 tecnológico que ya no pueden ser beneficiadas por estos avances.

Tanto en las lámparas fluorescentes como en los LED de Luz Blanca, la luz se produce descargando luz de corta longitud de onda y alta energía sobre una capa de material luminiscente, el cual está formado por una mezcla de elementos del grupo de las tierras raras y otros comúnmente llamados fósforos, donde se convierte en luz de menor longitud de onda y menor energía.

En el interior de las lámparas fluorescentes convencionales, la luz de corta longitud de onda es emitida por el mercurio contenido en su interior en el rango ultravioleta, específicamente en el ancho de banda que va de 185 nm a 365 nm, con un pico a los 254 nm. En el caso de los Diodos Semiconductores Emisores de luz blanca (LED), en su interior, el diodo semiconductor produce luz color azul-violeta, en el ancho de banda de 400 a 470 nm principalmente, con un pico a los 450nm. En ambos casos cuando esta energía se descarga sobre los diferentes elementos que componen el fósforo, se produce luz de diferentes longitudes de onda que al mezclarse producen la luz aparentemente blanca que todos conocemos, sin embargo los fósforos utilizados hasta la fecha de presentación de la presente invención, no son capaces de convertir en luz de menor longitud de onda, el total de la luz de alta energía producida en su interior, emitiendo gran parte de dicha luz en el rango de los 380 nm a 470 nm, que corresponde al color azul- violeta, donde el ojo humano tiene una baja eficiencia luminosa relativa, lo que se traduce en un bajo aprovechamiento de la luz emitida y por lo tanto de la energía que consumen.

Para mejorar el desempeño de la lámparas fluorescentes y LED's de Luz Blanca, se presenta esta innovación, con una solución no obvia, práctica y de bajo costo, que permite aumentar la relación lumen/ vatio de dichas lámparas sin afectar su índice de Reproducción Cromática (IRC), solución que además puede aplicarse a cualquier fuente de este tipo sin importar su grado de desarrollo tecnológico por tratarse de un dispositivo óptico externo a la fuente.

La Solicitud de patente Europea EP 1 746 126 Al de kawakatsu Akira del 24 de enero de 2007, describe un material de bloqueo de longitud de onda selectivo para aplicarse a diferentes tipos de lámparas, el cual está formado por una mezcla de óxido de Zinc (ZnO) y óxido de Titanio (Ti02), fonnando una estructura básica trigonal con el cual se logra un bloqueo total de la emisión en el rango U.V. y parcial en los inicios del rango visible, específicamente hasta los 400 nm - 430 nm, esto con la intensión, por un lado, de evitar el daño causado por la radiación U.V emitida por dichas lámparas a los objetos iluminados por estas, y por otro lado evitar la atracción de insectos, ofreciendo una mínima pérdida de la emisión luminosa original de la fuente, sin embargo, este dispositivo no enseña un aprovechamiento de la radiación bloqueada ni una distribución del ZnO, en las proporciones que se desean proteger para lograr un incremento en la emisión luminosa de la lámpara y obtener parámetros de ondas longitudinales como las que se presentan en la presente invención.

La Solicitud de patente Japonesa JP 5 725 738 Al de Itou Hide- nori del 10 de febrero de 1982, describe una capa de bloqueo dispuesta sobre una lámpara fluorescente pata evitar la emisión de radiación Infrarroja a partir de los 1000 nm, mediante una capa de bloqueo compuesta de un material de ZnO u oxido de Indio (IN2O3), la cual permite realizar un control de la emisión de dichas radiaciones en las lámparas fluorescente, pero sin ejercer influencia alguna en la emisión de luz visible, como en la presente invención.

La Solicitud de patente Japonesa JP 2006332000 Al de Ka- wakatsu Akira del 7 de diciembre de 2006, describe un material protector de rayos ultravioleta para lámparas luminiscentes, donde se proporciona un material de blindaje luminiscente formado por una base de Óxido de Zinc (ZnO) como compuesto principal, dopado con al menos una partícula de tungsteno (W), manganeso (Mn) o europio (Eu), que impide la emisión de radiación ultravioleta no deseada al tiempo que la convierte en luz visible con un pico de 450 nm - 550 nm, por lo que resulta obvio para cualquier experto en la materia que este dispositivo tiene un principio de operación muy diferente a la presente invención y que no puede ser aplicado a lámparas LED de luz blanca pues éstas no emiten radiación ultravioleta, por lo que no enseña una distribución del ZnO y en las proporciones que se desean proteger para obtener parámetros de longitudes de onda como las que se presentan en la presente invención.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

Es por tanto un primer objeto de la invención proporcionar un dispositivo óptico para incrementar la emisión de luz útil en fuentes electro-luminiscentes, mediante la retro reflexión selectiva de las longitudes de onda de alta energía de dicha luz emitida. Otro objeto de la invención consiste en proporcionar un dispositivo para formar una capa parcialmente reflectiva y anti reflectiva simultáneamente en función de la longitud de onda de la luz que la atraviesa.

Aún otro objeto de la invención consiste en proporcionar un dis- positivo óptico capaz de retro reflejar a la capa luminiscente de la fuente, la mayor parte de la luz de corta longitud de onda y alta energía para ser convertida en luz de onda más larga y menor energía por dicha capa luminiscente, lo que resulta en un incremento de la emisión total de luz de al menos el 20%, sin modificar el índice de Reproducción Cromática (IRC) de la fuente.

Contrario a lo que pudiera pensar hasta hoy, es posible recuperar y aprovechar la luz visible de alta energía y bajo aprovechamiento para el ojo humano que emiten las lámparas Fluorescentes y LED's de Luz Blanca mediante la presente invención, la cual consiste de un reflector y un filtro ópticos, los cuales operan en combinación. El reflector es una superficie metálica, difusa o especular, con una reflectancia no menor al 98%, con dimensiones y geometría acordes a la lámpara a afectar, cuya función es reflejar la mayor cantidad de luz hacia el plano de trabajo, mientras que el filtro óptico es una estructura rígida, transpa- rente a la luz visible, de forma geométrica y dimensiones también acordes a la lámpara a afectar, fabricada de material orgánico o inorgánico, que sirve como sustrato sobre el cual se aplica una capa de óxido de Zinc. La capa de óxido de zinc es una nano estructura de hilos de Óxido de Zinc, con parámetros específicos de Razón de Llenado, Parámetro de Red, y Altura, con lo que se logra que dicho filtro óptico se comporte como un reflector parcial de luz en el ancho de banda de 380 nm a 530 nm y como elemento antireflectivo en el rango de 531 nm a 1100 nm, simultáneamente. El filtro óptico y la fuente luminiscente se sujetan mecánicamente al reflector, quedando la nano capa activa de óxido de Zinc de cara a la capa luminiscente de la fuente, de esta manera la luz visible de longitud de onda corta y alta energía será mayormente retroreflejada hacia el fósforo de la capa luminiscente de la fuente, donde descarga su energía sobre la capa externa de ésta para ser convertida en luz de onda más larga, lo que resulta en un incremento de la emisión total de luz de al menos el 20% sin modificar su Indice de IRC, ya que la luz azul violeta que emite la lámpara no es eliminada totalmente.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

A modo de ejemplo, se hace ahora referencia a los dibujos que se acompañan en la presente invención.

La FIO. 1 ilustra la gráfica CIE de respuesta espectral fotópica del ojo humano. La FIG.2 ilustra la distribución espectral de una lámpara fluorescente convencional de 4100°k.

La FIO. 3 ilustra la gráfica de Absorbancia y Reflectancia del Filtro Óptico de la invención. La FIG. 4a ilustra una vista en sección de la primera modalidad preferida, cuando se aplica el Dispositivo Óptico a una lámpara fluorescente convencional.

La PIG. 4b ilustra una vista en sección de la primera modalidad preferida, mostrando solamente el Filtro Óptico y la lámpara fluorescente.

La PIG. 4c Ilustra una vista en sección solo del Filtro óptico de la primera modalidad preferida.

La FIG. 5 Ilustra una vista en perspectiva de la nanoe structura de hilos de Óxido de Zinc de la capa activa del Filtro Óptico.

La FIG. 6 Ilustra la distribución espectral relativa de la misma lámpara fluorescente de la FIG 2, operando con el Dispositivo óptico descrito en la presente invención.

La FIG. 7 Ilustra una vista principal de la segunda modalidad preferida

La FIG. 8 Ilustra la distribución espectral relativa de un Módulo lineal de lámparas LED de Luz Blanca de uso general en iluminación de 4000°K.

La FIG. 9 ilustra una vista en sección de la segunda modalidad preferida, mostrando el Filtro y el Reflector ópticos desacoplados del Módulo lineal de lamparas LED.

La FIG. 10 Ilustra la distribución espectral relativa del conjunto de lámparas LED del Módulo de la FIG. 7 operando con el Dispositivo Óptico descrito en la presente invención. DBSCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

Los detalles característicos del dispositivo óptico para incrementar la emisión de luz útil en fuentes electro-luminiscentes, mediante la retro reflexión selectiva de las longitudes de onda de alta energía de dicha luz emitida de la presente invención se muestran claramente en la siguiente descripción detallada y con el objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, se acompaña a la presente descripción, como parte integrante de la misma, de los dibujos que con carácter ilustrativo y no limitativo, se han representado siguiendo los mismos signos de referencia para indicar las partes y las figuras mostradas.

Es sabido que el ojo humano no percibe todos los colores del espectro visible con la misma eficiencia lumínica relativa, en la FIO 1 se muestra la Gráfica CIE de eficiencia luminosa fotópica relativa del ojo humano. Como se puede apreciar, el ojo humano alcanza su máxima eficiencia visual relativa a los 555 nm que corresponde al color verde- amarillo, y por el contrario, en los extremos del espectro, esta eficiencia relativa disminuye en las longitudes de onda que corresponde a los colores azul-violeta en un extremo, y al rojo en el otro extremo, antes y después de estas longitudes de onda el ojo se vuelve "ciego" al Ultra Violeta y al Infra Rojo.

En la PIO. 2, se presenta la distribución espectral en el rango visible, de la energía luminosa emitida por una lampara fluorescente convencional, de uso general en Uuminaciónn, de 4100°K de temperatura de color. Como se puede apreciar a los 430 nm se presenta un pico que sobre pasa el 20% de la emisión relativa de la lampara en esa longitud de onda, y otro a los 487nm que alcanza casi el 20% de dicha intensidad relativa a esa longitud de onda también, sin embargo de acuerdo con la FIG. 1, a estas longitudes de onda la eficiencia relativa del ojo humano es de apenas 1.5% y 15% respectivamente, por lo tanto la mayor parte de esta luz de alta energía se está desaprovechando. Contrario a lo que podría pensarse, esta energía puede ser aprovechada, retro-reflejándola de regreso a la capa luminiscente de la fuente, donde descarga su alta energía y se convierte en luz de mayor longitud de onda, para la cual la eficiencia lumínica relativa del ojo es mayor, esto se logra mediante este nobel Conjunto Óptico, cuyo filtro óptico multi-capa es capaz de retro-reflejar la mayor parte de la luz visible de alta energía en el rango de 380 nm a 530 nm, hacia la capa luminiscente de origen, sin eliminarla totalmente, y al mismo tiempo trasmitir prácticamente sin perdidas la luz correspondiente al resto del rango visible y el infrarrojo cercano.

A continuación se describen de manera ilustrativa y no limitativa, dos de las modalidades preferidas de la presente invención, en el entendido que pueden existir tantas modalidades preferidas como tipos de lámparas electro-luminiscentes de Luz Blanca pudieran existir. Primera Modalidad Preferida

En la FIG. 4a se muestra una vista en sección, y fuera de escala de la primera modalidad preferida de este Conjunto óptico, precisamente cuando se aplica a una lámpara fluorescente lineal convencional, de uso general en iluminación, la misma cuya curva de distribución espectral en el rango visible se muestra en la FIG. 2. Algunas dimensiones han sido exageradas para una mejor comprensión de su funcionamiento.

En esta modalidad el filtro óptico 7 tienen forma cilindrica y su diámetro interior es mayor al de la lámpara fluorescente 1 en al menos en 2 mm, lo que permite alojarla en su interior de maneara co-axial, y su longitud abarca toda la superficie luminiscente 2 de ésta. La lámpara 1 y el filtro 7, se sujetan mecánicamente al reflector metálico 3, mediante dos bases-soporte 11 dispuestas cada una en cada extremo de la lámpara fluorescente 1, y sirven también como medio del suminis- tro eléctrico proveniente del balastro (No ilustrado). El reflector óptico 3 tiene forma parabólica y es una superficie metálica difusa o especular, con un espesor de 0.2 mm a 1 mm, con una reflectancia difusa o especular no menor al 98%, cuya función es reflejar hacia el plano de trabajo, la luz generada por la lámpara 1, sus dimensiones son acordes a las dimensiones de la lámpara a afectar.

En la PIG. 4b se muestra una vista en sección del filtro óptico 7 conteniendo en su interior a la lámpara fluorescente 1, desacoplados de las bases-soporte 11 y del reflector óptico 3. Dicho filtro óptico 7 está formado por un sustrato 9, fabricado de un material inorgánico transpárente, por ejemplo vidrio soda cal o borosilicato, o bien uno orgánico, por ejemplo de la resina termoplástica metil-metacrilato o un policarbo- nato, con un espesor de 0.1 nm a 1 mm, sobre el cual se aplica una capa 8 con un espesor de 1.5 a 3 micrómetros que contiene Óxido de Zinc, que es la capa activa del filtro óptico 7. Es conocido en el arte que el Óxido de Zinc posee alta reflectancia en el rango Ultra Violeta (UV) y alta transmisión en el rango visible, sin embargo para el correcto funcionamiento de la presente invención se ha prolongado ligeramente el rango mayormente reflectivo del Óxido de Zinc hasta los inicios el rango visible, esto se logra configurándolo como una nano estructura de hilos de Óxido de Zinc, con Parámetro de Red de 200 nm a 400 nm, Valor de Llenado de 0.5 a 0.8 y altura de 1 a 2 micrómetros, en la PIG. 5 se muestra una vista en perspectiva de dicha nano estructura de hilos (NEH) de la capa 8, aplicada sobre el sustrato 9, para conformar el filtro óptico 7. Los Índices de refracción del sustrato 9 y la capa 8 están desplazados en fase 180,° con lo que se consigue que el filtro óptico 7 se comporte simultáneamente como una superficie reflectiva y anti reflectiva simultáneamente, en función de la longitud de onda de la luz que la atraviesa.

Cuando la lámpara luminiscente 2 emite un rayo de luz 14 y este alcanza el filtro óptico 7, las componentes de longitud de onda mayor a los 540 nm lo atraviesan prácticamente sin pérdidas, pero la mayor parte de las componentes azul-violeta 14' en el rango de 380 nm a 520 nm son retro reflejadas de regreso a la capa luminiscente 2 por la nano estructura de hilos (NEH) de óxido de Zinc de la capa 8, donde descargan su alta energía y son nuevamente emitidas con una longitud de onda mayor 14 " lo que les permite atravesar también la capa 8 y el sustrato 9 prácticamente sin perdidas, esto resulta en una mayor cantidad de luz emitida en longitudes de onda donde el ojo humano tiene una mayor eficiencia luminosa relativa, lo que se traduce en una mayor cantidad de lúmenes por Vatio consumido. Gracias a que el filtro óptico 7 no retro-refleja totalmente la luz visible de alta energía en el rango de 350 nm a 450 nm, los colores azul- violeta no son eliminados totalmente, y por lo tanto el índice de Reproducción Cromática de la lámpara fluorescente 1, no solo no se reduce, sino que aumenta ligeramente de 80.3% a 81.55%.

El filtro óptico 7, que se muestra por separado en las FIGS. 4c y 5, tiene las siguientes propiedades ópticas: reflectancia de 60% a 90% en el rango cuya longitud de onda va de 380 nm a 490 nm; de 60% a 30% en el rango de 491 nm a 500 nm; del 30% al 10% en el rango de 501 nm a 530 nm y del 10% al 0% en el rango de 531 nm a HOOnm, y absorbencia de 60% a 90% en el rango cuya longitud de onda va de 380 a 490 nm; de 60% a 30% en el rango de 491nm a 500 nm; del 30% al 10% en el rango de 501 nm a 530 nm y de 10% al 0% en el rango de 531 nm a 1100 nm.

En la FIG. 6 se Ilustra la distribución espectral relativa de la misma lampara fluorescente de la FIG 2, operando con el Dispositivo óptico descrito en la presente invención.

Segunda Modalidad Preferida.

En la FIG. 7 se muestra una vista en sección de la presente invención cuando se aplica a un Módulo lineal de lámparas LED de Luz Blanca y de uso general en iluminación. Algunas dimensiones han sido exageradas para una mejor comprensión de su funcionamiento. En dicha figura 7, el módulo 3 es un circuito impreso sobre el cual están montados varios diodos semiconductores emisores de luz blanca (LED) 1, dispuestos linealmente a lo largo del mismo de manera equidistante. Cada LED 1 está formado por un semiconductor emisor de luz de corta longitud de onda 10, sobre el cual se aplica una capa luminiscente 2, el semiconductor emisor de luz 10 produce luz color azul-violeta en el ancho de banda de 400 nm a 470 nm, esta luz se descarga sobre la capa luminiscente 2, donde se convierte en luz de diferentes longitudes de onda más largas, mismas que al mezclarse producen luz aparéntemente blanca, sin embargo una gran cantidad de la energía luminosa producida por el semiconductor emisor de luz 10, atraviesa la capa luminiscente 2 sin ser transformada, como se muestra en la FIG. 8, en dicha gráfica se describe a detalle la emisión de energía luminosa a lo largo de todo el espectro visible de dicho conjunto de LED ' s, y como se puede apreciar, a los 450nm se presenta un pico que alcanza el 100% de la emisión relativa a esa longitud de onda, sin embargo de acuerdo con la FIG. 1, en esta longitud de onda la eficiencia relativa del ojo humano es de apenas 2.5%, por lo tanto la mayor parte de esta luz de alta energía se está desaprovechando también. Continuando en la FIG. 7 se tiene el módulo 3, el cual se sujeta al reflector 4 mediante los tornillos 6, el reflector 4 es una pieza metálica rígida y plana, con un espesor de 0.1 mm a 3.0 mm, en función de la potencia del módulo LED a afectar, con una reflectancia difusa o especular mínima de 98%. Sobre este se acopla el Filtro Óptico 7, a una distancia mínima 13 no menor a 2 mm para permitir la disipación del calor generado por el semiconductor emisor de luz de corta longitud de onda 10, y evitar su sobre calentamiento, asi como el deterioro prematuro de la capa luminiscente 2. El filtro óptico 7 tiene forma semicircular con un diámetro del doble del ancho del módulo lineal de lámparas LED de Luz Blanca y con dos alas laterales horizontales dispuestas en los extremos del semicírculo de al menos 2 mm de ancho formando una sola pieza en forma de omega. En la FIG. 9 se muestra el reflector óptico 4 y el módulo 3 desacoplados del filtro óptico 7, en esta modalidad dicho filtro óptico 7 adquiere una forma semicircular, con un diámetro del doble del ancho del módulo lineal de lámparas LED de Luz Blanca, y tiene dos alas laterales horizontales dispuestas en los extremos del semicírculo de al menos 2 mm de ancho formando una sola pieza en forma de omega y al igual que en la modalidad anterior está formado por un sustrato 9, fabricado de un material inorgánico transparente, por ejemplo vidrio soda cal o borosilicato, o bien uno orgánico, por ejemplo de la resina termoplástica metil-metacrilato o un policarbonato, con un espesor de 0.1 mm a 1 mm, sobre el cual se aplica una capa 8 con un espesor de 1.5 a 3 micrómetros que contiene Óxido de Zinc, que es la capa activa del filtro óptico 7. Es conocido en el arte que el óxido de Zinc posee alta reflectancia en el rango Ultra Violeta (UV) y alta transmisión en el rango visible, sin embargo para el correcto funcionamiento de la presente invención se ha prolongado ligeramente el rango mayormente reflectivo del Óxido de Zinc hasta los inicios el rango visible, esto se logra configurándolo como una nano estructura de hilos de Óxido de Zinc, con Parámetro de Red de 200 nm a 400 nm, Valor de Llenado de 0.5 a 0.8 y altura de 1 a 2 micrómetros, en la FIG. 5 se muestra una vista en perspectiva de dicha nano estructura (NEH) de la capa 8, aplicada sobre el sustrato 9, para conformar el filtro óptico 7. Los índices de refracción del sustrato 9 y la capa 8 están desplazados en fase 180,° con lo que se consigue que el filtro óptico 7 se comporte simultáneamente como una superficie reflectiva y anti reflectiva simultáneamente, en función de la longitud de onda de la luz que la atraviesa.

En dicha FIG 9 cuando la capa luminiscente 2 emite un rayo de luz 14, y este alcanza el filtro óptico 7, las componentes de longitud de onda mayor a los 540 nm lo atraviesan prácticamente sin pérdidas, pero la mayor parte de las componentes azul-violeta 14 ' en el rango de 380 nm a 520 nm son retro reflejadas de regreso a la capa luminiscente 2 por la nano estructura de hilos de Óxido de Zinc NEH de la capa 8, donde descargan su alta energía y son nuevamente emitidas con una longitud de onda mayor 14" lo que les permite atravesar también la capa 8 y el sustrato 9 prácticamente sin perdidas, esto resulta en una mayor cantidad de luz emitida en longitudes de onda donde el ojo humano tiene una mayor eficiencia luminosa relativa, lo que se traduce en una mayor cantidad de lúmenes por Vatio consumido. Gracias a que el filtro óptico 7 no retro-refleja totalmente la luz visible de alta energía en el rango de 350 nm a 450 nm, los colores azul- violeta no son eliminados totalmente, y por lo tanto el índice de Reproducción Crómatica de las lámpara LED 1, no solo no se reduce, sino que aumenta ligeramente de 81.10%. a 83.48%.

Además el módulo lineal de lámparas LED de Luz Blanca queda dispuesto fuera del foco geométrico del filtro óptico semicircular y el reflector es 50 % más ancho que el módulo lineal de lámparas LED de Luz Blanca y tiene la misma longitud que este.

El filtro óptico 7, ilustrado en las FIGS. 7 y 9, el cual se muestra a detalle en la FIG. 5, presenta las siguientes propiedades ópticas: reflectancia de 60% a 90% en el rango cuya longitud de onda va de 380 nm a 490 nm; de 60% a 30% en el rango de 491nm a 500 nm; del 30% al 10% en el rango de 501nm a 530 nm y del 10% al 0% en el rango de 531 a 1100 nm, y absorbencia de 60% a 90% en el rango cuya longitud de onda va de 380 a 490 nm; de 60% a 30% en el rango de 491 nm a 500 nm; del 30% al 10% en el rango de 501nm a 530 nm y de 10% al 0% en el rango de 531nm a 1100 nm. En la FIG. 10 se muestra la nueva distribución espectral en el rango visible producido por el mismo Módulo lineal 3 de lámparas LED de Luz Blanca de la FIG. 6 cuando es afectado por este novel Dispositivo Óptico.

En vista de la invención como ha sido descrita, un técnico en la materia encontrará que la misma puede ser modificada de diferentes maneras. Tales modificaciones se considerarán que no se apartan del espíritu y el alcance de la invención,

Además, la descripción incluye cualquier combinación o subcom- binación de los elementos de diferentes especies y/o modalidades descritas en la presente. Una persona con conocimientos técnicos en la materia reconocerá que estas características, y por lo tanto el alcance de esta divulgación, deberá interpretarse a la luz de las siguiente reivindicaciones y cualquier equivalentes de las mismas