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ES2706397B2 - Illumination spectral control hybrid holographic optical element - Google Patents

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ES2706397B2
ES2706397B2 ES201731158A ES201731158A ES2706397B2 ES 2706397 B2 ES2706397 B2 ES 2706397B2 ES 201731158 A ES201731158 A ES 201731158A ES 201731158 A ES201731158 A ES 201731158A ES 2706397 B2 ES2706397 B2 ES 2706397B2
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ES
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optical element
layer
holographic optical
light
holographic
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Spanish (es)
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Abellan Pedro Mas
Gil Antonio Fimia
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Universidad Miguel Hernandez de Elche UMH
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Universidad Miguel Hernandez de Elche UMH
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Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Elemento óptico holográfico híbrido de control espectral de iluminaciónIllumination spectral control hybrid holographic optical element

Campo técnico de la invenciónTechnical field of the invention

La presente invención corresponde al campo técnico de los elementos ópticos holográficos de control espectral de iluminación, en concreto a los que se refieren a dispositivos pasivos para el control del nivel de iluminación tanto en estructuras como interiores.The present invention corresponds to the technical field of holographic optical elements for spectral lighting control, specifically those that refer to passive devices for controlling the level of illumination both in structures and in interiors.

Antecedentes de la InvenciónBackground of the Invention

En la actualidad, existen unas importantes demandas energéticas en la sociedad siendo su tendencia en aumento. A la demanda energética básica de un edificio convencional, formada por la energía necesaria para abastecer los servicios de calefacción, refrigeración, producción de agua caliente sanitaria e iluminación, debe sumarse la creciente demanda debida a la necesidad de conexión a internet tanto de las personas como la interconexión digital de objetos cotidianos con internet, conocido como “internet de las cosas”.At present, there are important energy demands in society, with an increasing trend. To the basic energy demand of a conventional building, formed by the energy needed to supply heating, cooling, domestic hot water production and lighting services, must be added the growing demand due to the need for internet connection both from people and from the digital interconnection of everyday objects with the internet, known as the “internet of things”.

Así mismo, en el campo de la automoción, la tendencia de cambio de motores de combustión interna por motores eléctricos, plantea de nuevo unas mayores demandas energéticas a corto plazo.Likewise, in the automotive field, the trend to change from internal combustion engines to electric motors, once again poses higher energy demands in the short term.

Es por tanto una evidencia la necesidad de aumentar las producciones de energía y/o encontrar medios para no desaprovechar la ya existente. La energía solar es una fuente de energía renovable y limpia que ya viene tratándose de aprovechar mediante el uso de paneles fotovoltaicos y colectores solares térmicos que recolectan dicha energía.Therefore, the need to increase energy production and / or find ways not to waste the existing energy is evident. Solar energy is a renewable and clean source of energy that has already been tried to take advantage of through the use of photovoltaic panels and solar thermal collectors that collect said energy.

Pero, además de la instalación de paneles sobre los que incida la luz solar, para la obtención de energía, existen lugares y circunstancias en los que, siendo molesta dicha luz solar, se trata sobre ella para evitarla y/o redirigirla impidiendo su incidencia en los mismos, pero no se plantea darle un uso a dicha parte de luz que se reorienta hacia otro lugar, existiendo por tanto un claro desaprovechamiento de la misma.But, in addition to the installation of panels on which sunlight falls, to obtain energy, there are places and circumstances in which, being such sunlight annoying, it is treated to avoid it and / or redirect it, preventing its incidence in the same ones, but it is not proposed to give a use to said part of light that is redirected towards another place, therefore there is a clear waste of it.

Así pues, un ejemplo posible de este desaprovechamiento es en los edificios acristalados o con grandes cristaleras en los que la incidencia de la radiación solar resulta incómoda para las personas existentes en el interior y además genera un aumento de las temperaturas en dichas estancias y el edificio en general. Actualmente se soluciona mediante la colocación de estores o mediante la instalación de cristales tintados en los ventanales, con los que se impide el paso de la luz y por tanto se reduce la radiación en el interior del edificio.Thus, a possible example of this waste is in glazed buildings or with large windows in which the incidence of solar radiation is uncomfortable for people inside and also generates an increase in temperatures in these rooms and the building in general. Currently, it is solved by placing blinds or by installing tinted windows in the windows, with which the passage of light is prevented and therefore radiation inside the building is reduced.

De este modo, existe una parte de la luz incidente en dicha estructura, que se descarta impidiendo su acceso a la misma. Dicha parte de la luz incidente se desvía y se desperdicia, pues no existe ningún modo de controlar el espectro de luz en la actualidad, para poder redirigir la parte que interese y aprovecharlo en la generación de energía, siendo además esta energía limpia y renovable.In this way, there is a part of the incident light on said structure, which is discarded by preventing its access to it. Said part of the incident light is diverted and wasted, since there is no way to control the spectrum of light at present, in order to redirect the part of interest and take advantage of it in power generation, this energy being clean and renewable.

Por otra parte, analizando el fundamento de un elemento óptico holográfico, éste consiste en el almacenamiento de una estructura interferencial variable en un medio fotosensible. Mediante la holografía es posible almacenar múltiples ondas a través del procedimiento conocido como multiplexado y, aplicando esto a los elementos ópticos holográficos, permite la ampliación del rango de funcionalidad de los mismos.On the other hand, analyzing the foundation of a holographic optical element, it consists of the storage of a variable interferential structure in a photosensitive medium. By means of holography it is possible to store multiple waves through the procedure known as multiplexing and, applying this to holographic optical elements, allows the expansion of their range of functionality.

Un objetivo a largo plazo ha sido la sustitución de la óptica convencional por la óptica holográfica, tanto en sistemas por reflexión como en sistemas por transmisión, no obstante la dispersión cromática es uno de sus mayores problemas.A long-term goal has been the replacement of conventional optics by holographic optics, both in reflection systems and in transmission systems, however chromatic dispersion is one of its biggest problems.

Al igual que sucede en óptica convencional se pueden generar combinaciones de elementos ópticos holográficos para conseguir funcionalidad óptica que permita mejorar los sistemas ópticos convencionales, dando como resultado sistemas de menor peso, o mayor tamaño.As in conventional optics, combinations of holographic optical elements can be generated to achieve optical functionality that allows improving conventional optical systems, resulting in systems of less weight or greater size.

El multiplexado puede conseguir el almacenamiento de más de una onda objeto, el almacenamiento de más de una longitud de onda o incluso, la combinación de almacenamiento de elementos ópticos holográficos por reflexión y/o transmisión.Multiplexing can achieve the storage of more than one object wave, the storage of more than one wavelength or even the combination of storage of holographic optical elements by reflection and / or transmission.

Sería interesante el desarrollo de un determinado elemento óptico holográfico tal que, de un modo pasivo, es decir, sin necesidad de que exista una alimentación eléctrica del mismo, fuera capaz de realizar un correcto control del nivel de iluminación que le llega, según los intereses particulares del usuario, para su uso en estructuras o estancias interiores.It would be interesting to develop a certain holographic optical element such that, in a passive way, that is, without the need for an electrical supply, it would be able to correctly control the level of illumination that reaches it, according to interests user details, for use in structures or interior rooms.

De conseguirse este objetivo, sería posible controlar la intensidad lumínica que incide en ciertas estructuras, o en el interior de las mismas, de un modo totalmente pasivo, es decir, sin la necesidad de activar estos elementos con ningún medio energético, sino que por su propia naturaleza, estén diseñados para regular la cantidad de luz que pasa a través de los mismos.If this objective is achieved, it would be possible to control the light intensity that affects certain structures, or inside them, in a totally passive way, that is, without the need to activate these elements with any energy means, but by their very nature, they are designed to regulate the amount of light that passes through them.

No se ha encontrado en el estado de la técnica ningún elemento óptico holográfico que consiga este fin.No holographic optical element has been found in the state of the art that achieves this end.

Como ejemplo del estado de la técnica pueden mencionarse los documentos de referencia WO2008049914, US2012200831, US5071210, US2014117260, ES2217330, ES2086303, WO02061500, US2012281270, ES2191437 y ES2563645.As an example of the state of the art, reference documents WO2008049914, US2012200831, US5071210, US2014117260, ES2217330, ES2086303, WO02061500, US2012281270, ES2191437 and ES2563645 can be mentioned.

El documento de referencia WO2008049914 define un dispositivo de visualización holográfico que comprende un primer array OLED que escribe en un primer OASLM (modulador de luz óptico dirigido espacialmente), el primer array OLED y el primer OASLM forman capas adyacentes e igualmente con un segundo array OLED y un segundo OASLM. El dispositivo genera una reconstrucción holográfica cuando un array de haces rojos iluminan el primer y segundo OASLM. El primer y segundo OASLM están controlados por el primer y segundo array OLED. Este dispositivo permite un control independiente de fase y amplitud.Reference document WO2008049914 defines a holographic display device comprising a first OLED array that writes to a first OASLM (spatially directed optical light modulator), the first OLED array and the first OASLM form adjacent layers and also with a second OLED array and a second OASLM. The device generates a holographic reconstruction when an array of red beams illuminate the first and second OASLM. The first and second OASLM are controlled by the first and second OLED arrays. This device allows independent control of phase and amplitude.

En este caso, este documento se refiere a un visualizador holográfico. El objetivo de este dispositivo es la generación de imágenes 3D para displays tales como móviles, pantallas de televisión, etc, así como la visualización de hologramas generados por ordenador, pero en modo alguno se trata de generar un control de la iluminación.In this case, this document refers to a holographic display. The objective of this device is the generation of 3D images for displays such as mobiles, television screens, etc., as well as the visualization of computer-generated holograms, but in no way is it about generating lighting control.

Este dispositivo presenta una configuración multicapa, es decir, consiste en muchas subcapas y cada una de ellas trata de un elemento, de manera que las capas consisten en diversos elementos emisores de luz (OLED) y moduladores espaciales de luz (OASLM). EL primer par de capas (OLED y OASLM) permite modular la amplitud del array de haces de luz generado por el LED y el segundo par de capas (OLED y OASLM) modula las fases del array de luz. Estas configuraciones permiten la visualización 3D de la información que se envía mediante la luz LED. Por tanto, se trata de un sistema que presenta dispositivos activos de luz (generadores de luz) y donde las subcapas posteriores únicamente modifican ciertas características de dicha luz para proporcionar imágenes 3D, pero no presenta hologramas de fase ni de amplitud, ni elementos polarizadores, no tratándose de un dispositivo pasivo de control de la iluminación. This device has a multilayer configuration, that is, it consists of many sublayers and each of them deals with an element, so that the layers consist of various light emitting elements (OLED) and spatial light modulators (OASLM). The first pair of layers (OLED and OASLM) allows modulating the amplitude of the array of light beams generated by the LED and the second pair of layers (OLED and OASLM) modulates the phases of the light array. These settings allow 3D viewing of the information that is sent by the LED light. Therefore, it is a system that presents active light devices (light generators) and where the posterior sublayers only modify certain characteristics of said light to provide 3D images, but it does not present phase or amplitude holograms, or polarizing elements. not being a passive lighting control device.

El documento de referencia US2012200831 define un elemento óptico con una capa de separación de polarización laminada en la superficie de la guía de luz que transmite luz polarizada en el eje x y refleja la luz polarizada en el eje y. La capa de holograma de polarización está laminada en la capa de separación, que difracta la luz polarizada en el eje x, con un rango de ángulo incidente prescrito a otro ángulo de difracción prescrito y convierte la luz polarizada en el eje x a luz polarizada en el eje y.Reference document US2012200831 defines an optical element with a laminated polarization separation layer on the surface of the light guide that transmits x-axis polarized light and reflects y-axis polarized light. The polarization hologram layer is laminated to the separation layer, which diffracts the polarized light on the x-axis, with a prescribed incident angle range to another prescribed diffraction angle and converts the x-axis polarized light to the polarized light on the Axis y.

En este caso, el elemento óptico está enfocado de nuevo a displays o pantallas, tanto de ordenadores, dispositivos móviles como de TV. Tratan de mejorar la emisión de luz de las pantallas LED actuales. En esta invención se trata de generar la luz en el sistema para iluminar la pantalla, para lo cual presentan capas de generación de portadores, capas de excitación de plasmones, etc. tratando de generar luz con ellas.In this case, the optical element is focused again on displays or screens, both for computers, mobile devices and TVs. They try to improve the light output of current LED screens. This invention tries to generate light in the system to illuminate the screen, for which they have carrier generation layers, plasmon excitation layers, etc. trying to generate light with them.

Es por ello que está referida a elementos ópticos (porque tratan la luz), fuentes emisoras de luz y displays de proyección que utilizan la capa de plasmones para emitir luz, pero son elementos activos que requieren de una generación de electricidad, y no elementos ópticos pasivos de control de la iluminación en espacios.That is why it refers to optical elements (because they treat light), light emitting sources and projection displays that use the plasmon layer to emit light, but they are active elements that require electricity generation, and not optical elements. passive lighting control in spaces.

El documento de referencia US5071210 expone un elemento holográfico de transmisión compuesto de un primer y un segundo elemento óptico holográfico de reflexión emparejados adhesivamente de forma que la distancia que separa los dos elementos no es mayor que unas cuantas longitudes de onda del haz de luz incidente. Estos dos elementos trabajan como un único elemento holográfico de transmisión.Reference document US5071210 discloses a transmission holographic element composed of a first and a second reflective holographic optical element adhesively paired such that the distance separating the two elements is not greater than a few wavelengths of the incident light beam. These two elements work as a single holographic transmission element.

En este documento se trata de generar un holograma de transmisión mediante el solapado de dos hologramas de reflexión. Los hologramas de transmisión, como su nombre indica, transmiten todo el espectro de la luz visible, desviando cada longitud de onda (color) a una dirección distinta. Los hologramas de reflexión reflejan parte del espectro de la luz visible, dejando pasar el resto y actuando por tanto como filtro.This document tries to generate a transmission hologram by overlapping two reflection holograms. Transmission holograms, as their name suggests, transmit the entire spectrum of visible light, deflecting each wavelength (color) in a different direction. Reflection holograms reflect part of the spectrum of visible light, letting the rest pass through and thus acting as a filter.

En este documento, se utilizan dos hologramas de reflexión para permitir el paso de una parte del espectro (como un holograma de reflexión pero funcionando como transmisión), es decir, el objetivo es realizar un simple holograma de transmisión con el filtrado espectral que proporcionan los de reflexión. Para ello, solapan y sellan de forma invertida, dos hologramas de reflexión con configuraciones distintas para aprovechar las propiedades difractivas de los hologramas y así funcionar conjuntamente como si fuera un holograma de transmisión pero mejorando sus características ópticas.In this document, two reflection holograms are used to allow the passage of a part of the spectrum (like a reflection hologram but functioning as transmission), that is, the objective is to make a simple transmission hologram with the spectral filtering provided by the of reflexion. To do this, they overlap and seal in an inverted way, two reflection holograms with different configurations to take advantage of the diffractive properties of the holograms and thus work together as if it were a transmission hologram but improving its optical characteristics.

En este documento por tanto no se trata de controlar la intensidad luminosa sino únicamente se trata de seleccionar una banda del espectro a transmitir.In this document, therefore, it is not a matter of controlling the light intensity but only of selecting a band of the spectrum to be transmitted.

El documento de referencia US2014117260 define una estructura holográfica en la escala de grises que tiene un material transmisivo de onda milimétrica que se proporciona junto a una superficie diseñada para proporcionar diferentes grados de retraso de fase según el frente de la onda pasa por el material. Se menciona el posible uso de elementos ópticos holográficos y de distintas capas con distinto retraso de fase por capa.Reference document US2014117260 defines a grayscale holographic structure having a millimeter wave transmissive material that is provided together with a surface designed to provide different degrees of phase delay as the wave front passes through the material. The possible use of holographic optical elements and different layers with different phase delay per layer is mentioned.

En este caso se trata de generar un colimador para radiofrecuencia. Un haz colimado es un haz de radiación en el cual, el frente de ondas del haz es plano.In this case, it is about generating a collimator for radio frequency. A collimated beam is a beam of radiation in which the wavefront of the beam is flat.

Cualquier emisor de luz genera luz pero el frente de ondas no tiene forma plana. Para ciertas aplicaciones se necesita que ese frente de ondas sea plano, ya que es más fácil de controlar una superficie plana que una esfera o algo no uniforme. Este documento, mediante una configuración compleja, con un holograma en la escala de grises y un sistema de radiofrecuencia, producen esa colimación para radiofrecuencia. Estos hologramas son generados por ordenador y pretenden hacer que una onda esférica de radiofrecuencia, tras pasar por su sistema, salga como una onda plana, pero no se busca el control de los niveles de iluminación mediante hologramas.Any light emitter generates light but the wave front is not flat. For certain applications, this wavefront needs to be flat, since it is easier to control a flat surface than a sphere or something non-uniform. This document, by means of a complex configuration, with a hologram in the gray scale and a radio frequency system, produce this collimation for radio frequency. These holograms are computer generated and are intended to make a spherical radio frequency wave, after passing through your system, come out as a plane wave, but the control of illumination levels by holograms is not sought.

El documento de referencia ES2217330 define un dispositivo con dos hologramas, cada uno de los cuales tiene la misma rejilla de difracción, por lo que ambos hologramas inducen el mismo ángulo de difracción dependiente de la longitud de onda y además cada holograma tiene el mismo índice de refracción medio. El segundo holograma se posiciona paralelo al primero y con un material óptico intermedio de un índice de refracción elegido. Al establecer un índice de refracción particular para el material óptico intermedio, puede hacerse que una variación dependiente de la longitud de onda en el ángulo de refracción inducida por el material óptico intermedio sea igual y opuesta a la variación dependiente de la longitud de onda en el ángulo de difracción inducida por el primer holograma, de manera que los ángulos se cancelen mutuamente para cada longitud de onda de un haz óptico incidente que tenga un ángulo de entrada determinado para el primer holograma del dispositivo óptico. Reference document ES2217330 defines a device with two holograms, each of which has the same diffraction grating, whereby both holograms induce the same wavelength-dependent diffraction angle and also each hologram has the same index of medium refraction. The second hologram is positioned parallel to the first and with an intermediate optical material of a chosen refractive index. By setting a particular index of refraction for the intermediate optical material, a wavelength-dependent variation in the angle of refraction induced by the intermediate optical material can be made equal to and opposite to the wavelength-dependent variation in the angle of diffraction induced by the first hologram, such that the angles cancel each other out for each wavelength of an incident optical beam having an entrance angle determined for the first hologram of the optical device.

El objetivo en este caso es crear un dispositivo óptico no de control de la luminosidad, sino de transmisión de haces de luz, que produzca un haz de salida sin dispersión marginal, de manera que se produzca una interferencia destructiva para todas las fases y longitudes de onda incidentes por encima de un ancho de banda de al menos un 1% más o menos de la longitud de onda central de una fuente luminosa coherente tal como un láser. Por tanto no se busca el mismo objetivo ni tampoco se trata de un elemento óptico holográfico pasivo, sino de un elemento activo.The objective in this case is to create an optical device not for controlling luminosity, but for transmitting light beams, which produces an output beam without marginal scattering, in such a way that destructive interference is produced for all phases and lengths of incident wave over a bandwidth of at least 1% plus or less of the central wavelength of a coherent light source such as a laser. Therefore, the same objective is not sought, nor is it a passive holographic optical element, but rather an active element.

El documento de referencia ES2086303 determina una lente de holograma con una distancia focal dependiente de la longitud de onda de la luz incidente, dispuesta para situarse a un ángulo del haz óptico del láser sintonizable. La lente hace converger la luz en un grado que depende de la longitud de onda. El punto focal sobre un plano imagen es barrido en las direcciones mostradas por flechas.Reference document ES2086303 determines a hologram lens with a focal length dependent on the wavelength of the incident light, arranged to be located at an angle of the optical beam of the tunable laser. The lens converges light to a degree that depends on the wavelength. The focal point on an image plane is scanned in the directions shown by arrows.

En este caso, el documento trata de un desviador holográfico de luz. Así pues, se pretende cambiar la dirección de propagación de una luz láser mediante hologramas para no utilizar óptica convencional que requiere movimiento.In this case, the document deals with a holographic light diverter. Thus, it is intended to change the direction of propagation of a laser light by means of holograms so as not to use conventional optics that require movement.

Para ello, aprovechan las propiedades de los hologramas de transmisión que transmiten todo el espectro de la luz visible, desviando cada longitud de onda (color) a una dirección distinta. Así pues, tratan de realizar un sistema en el que dependiendo de la longitud de onda de entrada que proporciona un láser sintonizable, la salida se produce en una dirección u otra.To do this, they take advantage of the properties of transmission holograms that transmit the entire spectrum of visible light, deflecting each wavelength (color) in a different direction. Thus, they try to make a system in which depending on the input wavelength provided by a tunable laser, the output is produced in one direction or another.

Por tanto, aquí se utilizan las propiedades difractivas de los hologramas de transmisión, cambiando la dirección de salida de la luz. Ello se puede realizar únicamente con luz monocromática (una sola longitud de onda, un solo color), por ello solo funciona con luz láser. Utilizan un láser sintonizable, que puede emitir muchos colores (pero uno cada vez). No trata de controlarse la intensidad de luz, ni se trabaja con luz blanca, ni se presenta multicapas de diversos hologramas o polarizadores.Therefore, the diffractive properties of transmission holograms are used here, changing the direction of light exit. This can only be done with monochromatic light (single wavelength, single color), therefore it only works with laser light. They use a tunable laser, which can emit many colors (but one at a time). It does not try to control the intensity of light, nor does it work with white light, nor does it present multilayers of various holograms or polarizers.

El documento de referencia WO02061500 presenta un método para filtrado espectral de radiación óptica. En las diversas capas hay grabada una red holográfica de forma que cada capa del material fotosensible contiene una porción de la misma. La señal de salida óptica se forma como resultado de la interferencia de la luz reflejada debido a la difracción de Bragg. La luz reflejada se propaga a través de las capas electroópticas que se encuentran entre las capas fotosensibles.Reference document WO02061500 presents a method for spectral filtering of optical radiation. A holographic lattice is etched into the various layers so that each layer of the photosensitive material contains a portion thereof. The optical output signal is formed as a result of interference from reflected light due to diffraction of Bragg. The reflected light propagates through the electro-optic layers between the photosensitive layers.

En este caso, se trata de realizar un filtro espectral de radiación óptica, más concretamente de realizar un filtro óptico sintonizable de banda estrecha. Estos filtros son bastante comunes y están orientados al filtrado para las comunicaciones ópticas.In this case, it is a question of making a spectral filter of optical radiation, more specifically of making a narrow-band tunable optical filter. These filters are quite common and are geared toward filtering for optical communications.

El objetivo es el filtrado de la luz que transporta información a través de las guías de onda. Es un método sintonizable y utilizan materiales fotorrefractivos y electroópticos, por lo que son materiales activos que varían sus propiedades ópticas según la carga eléctrica que reciben. En este caso tampoco se utilizan multicapas de hologramas de fase o amplitud, no manejan luz blanca, sino principalmente la luz led o laser típica de las comunicaciones ópticas y no tratan de controlar la intensidad luminosa.The objective is the filtering of the light that carries information through the waveguides. It is a tunable method and they use photorefractive and electro-optical materials, so they are active materials that vary their optical properties according to the electrical charge they receive. In this case, multilayers of phase or amplitude holograms are not used either, they do not handle white light, but mainly the LED or laser light typical of optical communications and they do not try to control light intensity.

Esta invención está enmarcada en el sector de las comunicaciones ópticas y transferencia de información.This invention is framed in the field of optical communications and information transfer.

El documento de referencia US2012281270 presenta un elemento óptico de cambio de fase que incluye una pila de filtros de colores, un holograma, una red de difracción, o capas con materiales con grosor específico e índices de refracción dependientes de la longitud de onda.Reference document US2012281270 presents a phase change optical element that includes a stack of colored filters, a hologram, a diffraction grating, or layers with materials with specific thickness and wavelength-dependent refractive indices.

En este caso, se trata de generar sistemas proyectores de luz de color sintonizable (RGB), iluminados por luz de banda ancha. Están enmarcados en el sector de los displays para pantallas en dispositivos móviles, tv, ordenadores, etc. Utilizan sistemas electromecánicos para generar luz blanca mediante la emisión de luz RGB (rojo, verde y azul) típica de los pixeles de las pantallas.In this case, it is a matter of generating tunable color light projector systems (RGB), illuminated by broadband light. They are framed in the sector of displays for screens on mobile devices, TV, computers, etc. They use electromechanical systems to generate white light by emitting RGB light (red, green and blue) typical of the pixels of the screens.

Además, utilizan dispositivos electromecánicos y por tanto no pasivos. No tratan de controlar la intensidad de luz, sino tratan de general un pixel de luz para ser utilizado en las pantallas. Utilizan una fuente de luz blanca en el dispositivo y tratan de manipularla para obtener los RGB que proporcionen los colores que requiere el pixel en cada momento.In addition, they use electromechanical devices and therefore not passive. They do not try to control the intensity of light, but rather try to generate a pixel of light to be used on the screens. They use a source of white light on the device and try to manipulate it to obtain the RGB that provide the colors that the pixel requires at all times.

El documento de referencia ES2191437 divulga un sistema multicapa óptico preparado usando soluciones inorgánicas modificadas y un proceso de tratamiento por calor. Reference document ES2191437 discloses an optical multilayer system prepared using modified inorganic solutions and a heat treatment process.

En este caso se presenta un método de generación de un sistema óptico de multicapas, como muchos otros existentes en el estado de la técnica, para ser utilizados en filtros de interferencia y filtros antireflectivos. Estos filtros son comunes en la óptica para comunicaciones. En este caso tratan de realizar un método de construcción mediante el depositado de una solución sol-gel, polimerización, etc., no utilizando polarizadores, ni hologramas, etc.In this case, a method of generating a multilayer optical system is presented, like many others existing in the state of the art, to be used in interference filters and anti-reflective filters. These filters are common in communications optics. In this case they try to carry out a construction method by depositing a sol-gel solution, polymerization, etc., not using polarizers, or holograms, etc.

No tratan de realizar un control de la intensidad de luz, sino la realización de filtros antireflectantes y filtros de interferencia para comunicaciones ópticas.They do not try to control the intensity of light, but rather the realization of anti-reflective filters and interference filters for optical communications.

El documento de referencia ES2563645 divulga un sistema modular con un elemento óptico holográfico, conectado en una estructura fija a un concentrador óptico de un índice de refracción muy similar. El concentrador óptico está diseñado para concentrar la radiación del elemento óptico holográfico. A la distancia focal del concentrador óptico se encuentra situado un receptor de radiación, por ejemplo una célula solar fotovoltaica, con lo que se trata de nuevo de un sistema activo y no pasivo.Reference document ES2563645 discloses a modular system with a holographic optical element, connected in a fixed structure to an optical concentrator with a very similar refractive index. The optical concentrator is designed to concentrate radiation from the holographic optical element. A radiation receiver, for example a photovoltaic solar cell, is located at the focal length of the optical concentrator, which is again an active and not a passive system.

Por el documento US2016/0027943 se conoce una ventana, que comprende un sustrato de vidrio sustancialmente plano que tiene una masa definida por una primera y una segunda superficies principales y unos bordes sustancialmente ortogonales a la primera y segunda superficies principales; un módulo fotovoltaico colocado, directa o indirectamente, en uno de dichos bordes del sustrato, y una pluralidad de elementos ópticos holográficos situados en al menos la segunda superficie principal del sustrato, registrándose y posicionándose los elementos ópticos holográficos de forma que se altere la amplitud y/o fase de la luz que incide en ellos para proyectar holográficamente la luz de una gama de longitudes de onda seleccionada sobre el módulo fotovoltaico.From US2016 / 0027943 a window is known, comprising a substantially flat glass substrate having a mass defined by first and second main surfaces and edges substantially orthogonal to the first and second main surfaces; a photovoltaic module placed, directly or indirectly, on one of said edges of the substrate, and a plurality of holographic optical elements located on at least the second main surface of the substrate, registering and positioning the holographic optical elements in such a way as to alter the amplitude and / or phase of the light incident on them to holographically project light of a selected range of wavelengths onto the photovoltaic module.

Por tanto la conclusión obtenida es que no se conoce en el estado de la técnica un dispositivo pasivo formado por un elemento óptico holográfico cuyo objetivo sea el control de la luminosidad en estructuras y estancias.Therefore, the conclusion obtained is that a passive device formed by a holographic optical element whose objective is the control of luminosity in structures and rooms is not known in the state of the art.

Descripción de la invenciónDescription of the invention

El elemento óptico holográfico (HOE) híbrido de control espectral de iluminación, siendo dicho elemento óptico holográfico un dispositivo pasivo para el control del nivel de iluminación tanto en estructuras como interiores que aquí se presenta está formado por un cuerpo laminar con una serie de capas superpuestas, que comprende una primera capa exterior formada por unos medios de soporte transparentes, una segunda capa exterior opuesta a la anterior, formada por unos medios de protección y, de forma intermedia a dichas primera y segunda capas exteriores comprende una capa formada por un holograma de fase por reflexión dispuesta de forma adyacente a la primera capa exterior y, al menos una capa formada por medios de supresión luminosa u oscurecimiento.The hybrid holographic optical element (HOE) for spectral lighting control, said holographic optical element being a passive device for controlling the level of illumination both in structures and interiors that is presented here, is formed by a laminar body with a series of superimposed layers, comprising a first outer layer formed by transparent support means, a second outer layer opposite the previous one, formed by protective means and, intermediate said first and second outer layers it comprises a layer formed by a reflection phase hologram arranged adjacent to the first outer layer and at least one layer formed by means of light suppression or dimming.

Según una realización preferente, los medios de supresión luminosa u oscurecimiento comprenden una capa formada por un filtro holográfico de amplitud.According to a preferred embodiment, the light suppression or dimming means comprise a layer formed by a holographic amplitude filter.

Según otra realización preferida, los medios de supresión luminosa u oscurecimiento comprenden dos capas adyacentes formadas cada una de ellas por un polarizador.According to another preferred embodiment, the light suppression or dimming means comprise two adjacent layers each formed by a polarizer.

De acuerdo con otro aspecto, en una realización preferente, el HOE comprende una capa adicional formada por un holograma de fase por transmisión, dispuesta entre la capa del holograma de fase por reflexión y la al menos una capa de los medios de supresión luminosa u oscurecimiento, de forma adyacente a ambos.According to another aspect, in a preferred embodiment, the HOE comprises an additional layer formed by a transmission phase hologram, arranged between the layer of the reflection phase hologram and the at least one layer of the light suppression or dimming means , adjacent to both.

Según una realización preferente, el HOE comprende una capa formada por un difusor dispuesto de forma adyacente a los medios de supresión luminosa u oscurecimiento.According to a preferred embodiment, the HOE comprises a layer formed by a diffuser arranged adjacent to the light suppression or dimming means.

De acuerdo con una realización preferente, el difusor está formado por un difusor holográfico.According to a preferred embodiment, the diffuser is formed by a holographic diffuser.

Según otra realización preferente, el difusor presenta características aptas para la protección del elemento óptico holográfico, tal que los medios de protección que conforman la segunda capa exterior están formados por dicho difusor.According to another preferred embodiment, the diffuser has characteristics suitable for protecting the holographic optical element, such that the protection means that make up the second outer layer are formed by said diffuser.

En este caso y en una realización preferida, el difusor está formado por un cristal esmerilado.In this case and in a preferred embodiment, the diffuser is made of a ground glass.

De acuerdo con otro aspecto, en una realización preferente, los medios de protección están formados por una capa transparente formada por metacrilato, acetato, cristal, cristal templado o material transparente con similares características de resistencia. According to another aspect, in a preferred embodiment, the protection means are formed by a transparent layer formed by methacrylate, acetate, glass, tempered glass or transparent material with similar resistance characteristics.

Según una realización preferida, los medios de soporte transparente que configuran la primera capa exterior están formados por una capa de metacrilato, acetato, cristal, cristal templado o material transparente con similares características de resistencia.According to a preferred embodiment, the transparent support means that make up the first outer layer are formed by a layer of methacrylate, acetate, glass, tempered glass or transparent material with similar resistance characteristics.

En otra realización preferente, el holograma de fase por reflexión comprende una capa de soporte del mismo y los medios de soporte transparente que configuran la primera capa exterior están formados por dicha capa de soporte.In another preferred embodiment, the reflection phase hologram comprises a support layer thereof and the transparent support means that make up the first outer layer are formed by said support layer.

De acuerdo con otro aspecto, al menos una de las capas del elemento óptico holográfico presenta un tamaño distinto al resto.According to another aspect, at least one of the layers of the holographic optical element has a different size than the rest.

Con el elemento óptico holográfico híbrido de control espectral de iluminación que aquí se propone se obtiene una mejora significativa del estado de la técnica.With the illumination spectral control hybrid holographic optical element proposed here, a significant improvement of the state of the art is obtained.

Esto es así pues se consigue un elemento óptico holográfico consistente en un dispositivo pasivo, con el que es posible realizar un control del nivel de iluminación para estructuras o interiores, a la vez que permite controlar espectralmente la luz, tanto hacia fuera de la estructura como hacia dentro.This is so because a holographic optical element consisting of a passive device is achieved, with which it is possible to control the lighting level for structures or interiors, while allowing spectral control of the light, both outside the structure and inward.

Con este HOE se permite realizar de forma conjunta y simultánea, una serie de funcionalidades ópticas, consistentes en un control de la reflectancia espectral, un control de la focalización espectral y espacial, un control de la transmitancia espectral, un control de la reflectancia espacial y espectral angularmente y un control de la focalización espacial y angularmente.With this HOE it is possible to carry out jointly and simultaneously, a series of optical functionalities, consisting of a control of spectral reflectance, a control of spectral and spatial focusing, a control of spectral transmittance, a control of spatial reflectance and angularly spectral and angularly and spatially focused control.

De este modo y gracias a su constitución multicapa, donde cada una de ellas presenta cada una función, puede obtenerse un efecto u otro en función de la combinación de capas de las que está formado.In this way and thanks to its multilayer constitution, where each one has a function, one effect or another can be obtained depending on the combination of layers from which it is formed.

Así pues, con este HOE siempre se consigue controlar la reflectancia espectral mediante la capa formada por el holograma de fase por reflexión y la cantidad de intensidad luminosa que entra en la estructura, mediante los medios de supresión luminosa u oscurecimiento.Thus, with this HOE it is always possible to control the spectral reflectance by means of the layer formed by the reflection phase hologram and the amount of light intensity that enters the structure, by means of light suppression or obscuration.

A parte de ello, es posible redireccionar parte del espectro no bloqueado por el holograma de fase por reflexión, hacia el interior de la estructura, mediante un holograma de fase por transmisión y, si además se aporta un difusor, se consigue una iluminación uniforme. Apart from this, it is possible to redirect part of the spectrum not blocked by the phase hologram by reflection, towards the interior of the structure, by means of a phase hologram by transmission and, if a diffuser is also provided, a uniform illumination is achieved.

Por tanto, se logra un elemento óptico holográfico que consigue tanto el control de la luminosidad que incide en una estructura, como el tipo de radiación que logra acceder a la misma. Además, con el control espectral de la radiación, es posible reutilizar la radiación desviada, reorientándola para aprovecharla en generación de energía por ejemplo. Y ello, tanto con la radiación desviada hacia el exterior como con la radiación que se permite que acceda al interior.Therefore, a holographic optical element is achieved that achieves both the control of the luminosity that affects a structure, and the type of radiation that manages to access it. Furthermore, with the spectral control of radiation, it is possible to reuse the deflected radiation, reorienting it to take advantage of it in power generation, for example. And this, both with the radiation diverted to the outside and with the radiation that is allowed to enter the interior.

Se consigue de este modo un HOE sencillo y práctico, que consigue una gran eficiencia energética aprovechando la radiación incidente en las estructuras.In this way, a simple and practical HOE is achieved, which achieves great energy efficiency by taking advantage of the incident radiation on the structures.

Breve descripción de los dibujosBrief description of the drawings

Con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se aporta como parte integrante de dicha descripción, una serie de dibujos donde, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:In order to help a better understanding of the characteristics of the invention, according to a preferred example of a practical embodiment thereof, a series of drawings is provided as an integral part of said description where, with an illustrative and non-limiting nature, it has been provided represented the following:

La Figura 1.- Muestra una vista esquemática de la sección del elemento óptico holográfico para un primer modo de realización preferente de la invención.Figure 1.- Shows a schematic view of the section of the holographic optical element for a first preferred embodiment of the invention.

La Figura 2.- Muestra una vista en explosión de las capas del elemento óptico holográfico para un primer modo de realización preferente de la invención.Figure 2.- Shows an exploded view of the layers of the holographic optical element for a first preferred embodiment of the invention.

La Figura 3.- Muestra una vista esquemática de la sección del elemento óptico holográfico para un segundo modo de realización preferente de la invención.Figure 3.- Shows a schematic view of the section of the holographic optical element for a second preferred embodiment of the invention.

Descripción detallada de un modo de realización preferente de la invenciónDetailed description of a preferred embodiment of the invention

A la vista de las figuras aportadas, puede observarse cómo en un primer modo de realización preferente de la invención, el elemento óptico holográfico (1) híbrido de control espectral de iluminación que aquí se propone, es un dispositivo pasivo para el control del nivel de iluminación tanto en estructuras como interiores.In view of the figures provided, it can be seen how in a first preferred embodiment of the invention, the hybrid holographic optical element (1) for spectral control of illumination proposed here is a passive device for controlling the level of lighting both in structures and interiors.

Este elemento óptico holográfico (1) está formado por un cuerpo laminar con una serie de capas superpuestas, que comprende una primera capa exterior formada por unos medios de soporte transparentes (2), una segunda capa exterior opuesta a la anterior, formada por unos medios de protección (3) y, de forma intermedia a dichas primera y segunda capas exteriores comprende una capa formada por un holograma de fase por reflexión (4) dispuesta de forma adyacente a los medios de soporte transparentes (2) que forman la primera capa exterior y, al menos una capa formada por medios de supresión luminosa u oscurecimiento.This holographic optical element (1) is formed by a laminar body with a series of superimposed layers, which comprises a first outer layer formed by means of transparent support (2), a second outer layer opposite the previous one, formed by protection means (3) and, intermediate said first and second outer layers, comprises a layer formed by a reflection phase hologram (4) arranged adjacent to the transparent support means (2) that form the first outer layer and, at least one layer formed by means of light suppression or darkening.

Dichos medios de soporte transparentes (2) tiene una función de protección y en este primer modo de realización preferente de la invención están formados por metacrilato, siendo esta primera capa exterior de un tamaño mayor que el resto de capas del elemento óptico holográfico, como puede observarse en la Figura 2.Said transparent support means (2) have a protection function and in this first preferred embodiment of the invention they are formed of methacrylate, this first outer layer being larger than the rest of the layers of the holographic optical element, as can seen in Figure 2.

Los medios de protección (3) que forman la segunda capa exterior tienen una función igualmente de protección frente a golpes, humedad... y proporcionan estabilidad, estanqueidad y robustez al elemento óptico holográfico (1).The protection means (3) that form the second outer layer also have a function of protection against blows, humidity ... and provide stability, sealing and robustness to the holographic optical element (1).

Por su parte, la capa formada por el holograma de fase por reflexión (4) controla las variables de longitud de onda reflejada, la anchura de banda del espectro reflejado, el factor de focalización y la dirección de la reflexión. Esta capa tiene la finalidad de reflejar parte del espectro hacia el exterior, realizando por tanto un filtrado espectral, al tiempo que concentra la luz y la dirige donde sea necesario y, esta característica se aprovecha en este primer modo de realización preferente de la invención, para utilizar dicha parte del espectro filtrado para reutilizarlo generando energía.For its part, the layer formed by the reflection phase hologram (4) controls the reflected wavelength variables, the bandwidth of the reflected spectrum, the focusing factor and the direction of reflection. This layer has the purpose of reflecting part of the spectrum towards the outside, thus performing a spectral filtering, while concentrating the light and directing it where it is necessary and, this characteristic is used in this first preferred embodiment of the invention, to use that part of the filtered spectrum to reuse it generating energy.

En referencia a los medios de supresión de la luminosidad u oscurecimiento, éstos consisten en una o varias capas que controlan la cantidad de intensidad luminosa que accede al interior, en un porcentaje determinado en función de la naturaleza de dicha/s capas utilizadas, y que está comprendido entre 0 y 100%, una vez consideradas las pérdidas por reflexión en las capas que preceden a dichos medios.Regarding the means of suppressing luminosity or darkening, these consist of one or more layers that control the amount of light intensity that accesses the interior, in a certain percentage depending on the nature of said layers used, and that it is between 0 and 100%, once the reflection losses in the layers preceding said media have been considered.

Como se muestra en las Figuras 1 y 2, en este primer modo de realización preferente de la invención, los medios de supresión luminosa u oscurecimiento comprenden una capa formada por un filtro holográfico de amplitud (5.1).As shown in Figures 1 and 2, in this first preferred embodiment of the invention, the light suppression or darkening means comprise a layer formed by a holographic amplitude filter (5.1).

En este primer modo de realización, el filtro holográfico de amplitud (5.1) es un holograma de transmisión y controla la cantidad de luz que entra a la estructura. Para ello, el holograma de amplitud puede tener densidad variable, pudiendo dejar pasar desde un 100% de luz hasta un 30% de la luz que incide en la capa, una vez consideradas las pérdidas por reflexión en las capas que preceden a este filtro.In this first embodiment, the holographic amplitude filter (5.1) is a transmission hologram and controls the amount of light that enters the structure. To do this, the hologram of amplitude can have variable density, being able to let pass from 100% of light to 30% of the light that falls on the layer, once the losses due to reflection in the layers that precede this filter have been considered.

Además, en este modo de realización preferente de la invención, el elemento óptico holográfico (1) comprende una capa adicional formada por un holograma de fase por transmisión (6), dispuesta entre la capa del holograma de fase por reflexión (4) y dicho filtro holográfico de amplitud (5.1) que conforma los medios de supresión luminosa u oscurecimiento, de forma adyacente a ambos.Furthermore, in this preferred embodiment of the invention, the holographic optical element (1) comprises an additional layer formed by a transmission phase hologram (6), arranged between the layer of the reflection phase hologram (4) and said holographic amplitude filter (5.1) that forms the means of light suppression or darkening, adjacent to both.

Con esta capa del holograma de fase por transmisión (6), se consigue redireccionar la parte del espectro no bloqueado por la capa del holograma de fase por reflexión (4) hacia el interior.With this layer of the phase hologram by transmission (6), it is possible to redirect the part of the spectrum not blocked by the layer of the phase hologram by reflection (4) towards the interior.

Como esta capa es capaz de concentrar la luz y dirigirla donde sea necesario, se utiliza para redirigir esa parte de la radiación y utilizarla con un determinado fin, como es la generación de energía.As this layer is capable of concentrating the light and directing it where it is necessary, it is used to redirect that part of the radiation and use it for a certain purpose, such as the generation of energy.

Así pues, al existir ambos hologramas de fase de reflexión y de transmisión (4, 6), situados de forma previa a los medios de supresión luminosa u oscurecimiento, el porcentaje de luminosidad al que se impide el paso mediante dichos medios de supresión luminosa u oscurecimiento, está comprendido entre un 100 y un 30% de la luz que llega a los mismos, es decir, del porcentaje que se permite pasar a través del holograma de fase por reflexión (4) y del holograma de fase por transmisión (6).Thus, since there are both reflection and transmission phase holograms (4, 6), located prior to the light suppression or darkening means, the percentage of luminosity that is prevented from entering by said light suppression means u darkening, is between 100 and 30% of the light that reaches them, that is, the percentage that is allowed to pass through the phase hologram by reflection (4) and the phase hologram by transmission (6) .

Como se muestra en las Figuras 1 y 2, en este primer modo de realización preferente de la invención, el elemento óptico holográfico (1) comprende además una capa formada por un difusor (7) dispuesto de forma adyacente a los medios de supresión luminosa u oscurecimiento.As shown in Figures 1 and 2, in this first preferred embodiment of the invention, the holographic optical element (1) further comprises a layer formed by a diffuser (7) arranged adjacent to the light suppression means or darkening.

En este modo de realización preferente de la invención, el difusor (7) presenta características aptas para la protección del elemento óptico holográfico (1), al estar formado por un cristal esmerilado, de manera que los medios de protección (3) que conforman la segunda capa exterior están formados por dicho difusor (7) y de este modo, como puede observarse en las Figuras 1 y 2, la capa del difusor (7) coincide con la segunda capa exterior. In this preferred embodiment of the invention, the diffuser (7) has characteristics suitable for the protection of the holographic optical element (1), as it is formed by a ground glass, so that the protection means (3) that make up the The second outer layer is formed by said diffuser (7) and in this way, as can be seen in Figures 1 and 2, the diffuser layer (7) coincides with the second outer layer.

En esta memoria se propone un segundo modo de realización preferente de la invención en el que el elemento óptico holográfico (1), como se muestra en la Figura 3, presenta de nuevo una primera capa exterior formada por unos medios de soporte transparente (2), una segunda capa exterior formada por unos medios de protección (3), así como una capa formada por un holograma de fase por reflexión (4) y al menos una capa formada por unos medios de supresión luminosa u oscurecimiento.In this specification a second preferred embodiment of the invention is proposed in which the holographic optical element (1), as shown in Figure 3, again presents a first outer layer formed by transparent support means (2) , a second outer layer formed by protection means (3), as well as a layer formed by a reflection phase hologram (4) and at least one layer formed by means of light suppression or darkening.

En este segundo modo de realización preferente de la invención, el holograma de fase por reflexión (4) comprende una capa de soporte del mismo, de manera que los medios de soporte transparente (2) que configuran la primera capa exterior están formados por dicha capa de soporte.In this second preferred embodiment of the invention, the reflection phase hologram (4) comprises a support layer thereof, so that the transparent support means (2) that make up the first outer layer are formed by said layer of support.

En este segundo modo de realización preferente de la invención, como puede observarse en la Figura 3, el elemento óptico holográfico (1) comprende al igual que en el primer modo propuesto, una capa adicional formada por un holograma de fase por transmisión (6), dispuesta de forma adyacente a la capa del holograma de fase por reflexión (4), colocada entre ella y los medios de supresión luminosa u oscurecimiento.In this second preferred embodiment of the invention, as can be seen in Figure 3, the holographic optical element (1) comprises, as in the first proposed mode, an additional layer formed by a transmission phase hologram (6) , arranged adjacent to the layer of the reflection phase hologram (4), placed between it and the light suppression or dimming means.

Como se muestra en la Figura 3, en este segundo modo de realización preferente de la invención, los medios de supresión luminosa u oscurecimiento comprenden dos capas adyacentes formadas cada una de ellas por un polarizador (5.2). Ambos polarizadores (5.2) controlan la cantidad de intensidad luminosa que accede al interior y según el ángulo relativo entre ellos pueden dejar pasar entre un 30 y un 0% de la luz que incide en los mismos, una vez consideradas las pérdidas por reflexión.As shown in Figure 3, in this second preferred embodiment of the invention, the light suppression or dimming means comprise two adjacent layers each formed by a polarizer (5.2). Both polarizers (5.2) control the amount of light intensity that enters the interior and, depending on the relative angle between them, they can allow between 30 and 0% of the light that falls on them, once the losses due to reflection have been considered.

En este segundo modo de realización preferente de la invención, el elemento óptico holográfico (1) comprende además una capa formada por un difusor (7) dispuesto de forma adyacente a los medios de supresión luminosa u oscurecimiento. En este caso, está formado por un difusor holográfico.In this second preferred embodiment of the invention, the holographic optical element (1) also comprises a layer formed by a diffuser (7) arranged adjacent to the light suppression or dimming means. In this case, it is made up of a holographic diffuser.

La segunda capa exterior formada por los medios de protección (3), está formada en este segundo modo de realización por una capa transparente de metacrilato.The second outer layer formed by the protection means (3), is formed in this second embodiment by a transparent layer of methacrylate.

En este segundo modo de realización preferente de la invención, todas las capas del elemento óptico holográfico (1) tienen el mismo tamaño. In this second preferred embodiment of the invention, all the layers of the holographic optical element (1) have the same size.

Las formas de realización descritas constituyen únicamente ejemplos de la presente invención, por tanto, los detalles, términos y frases específicos utilizados en la presente memoria no se han de considerar como limitativos, sino que han de entenderse únicamente como una base para las reivindicaciones y como una base representativa que proporcione una descripción comprensible así como la información suficiente al experto en la materia para aplicar la presente invención.The described embodiments constitute only examples of the present invention, therefore, the specific details, terms and phrases used in the present specification are not to be considered as limiting, but are to be understood only as a basis for the claims and as a representative basis that provides an understandable description as well as sufficient information to the person skilled in the art to apply the present invention.

Con el elemento óptico holográfico híbrido de control espectral de iluminación que aquí se presenta se consiguen importantes mejoras respecto al estado de la técnica.With the illumination spectral control hybrid holographic optical element presented here, important improvements are achieved with respect to the state of the art.

Resulta un elemento óptico holográfico que, de forma pasiva es capaz de realizar un control espectral de la iluminación en estructuras e interiores, de manera que únicamente deja pasar aquella parte de radiación que interesa en cada caso concreto y además, puede redirigir tanto la parte de dicha radiación rechazada hacia el exterior, como la parte que se permite que acceda al interior, para utilizarla en la generación de energía.The result is a holographic optical element that, passively, is capable of carrying out a spectral control of lighting in structures and interiors, so that it only lets through that part of radiation that is of interest in each specific case and also can redirect both the part of said radiation rejected to the outside, as the part that is allowed to enter the interior, to use it in the generation of energy.

Ello se consigue con las dos capas formadas por hologramas de fase de reflexión y de transmisión.This is achieved with the two layers formed by phase reflection and transmission holograms.

El holograma de fase por reflexión es capaz de controlar el espectro de reflectancia de la capa, pudiendo reflejar total o parcialmente la totalidad o parte del espectro visible, ultravioleta o infrarrojos, según la necesidad o aplicación requerida y además puede poseer propiedades de focalización que permiten una reflexión uniforme del rango del espectro deseado, produciendo una reflexión divergente o bien focalizar esta reflexión en una posición y distancia deseada, de manera que pueda ser utilizada, por ejemplo en generación de energía.The phase reflection hologram is capable of controlling the reflectance spectrum of the layer, being able to fully or partially reflect all or part of the visible, ultraviolet or infrared spectrum, depending on the need or required application and it can also have focusing properties that allow a uniform reflection of the range of the desired spectrum, producing a divergent reflection or to focus this reflection on a desired position and distance, so that it can be used, for example in power generation.

Por otra parte, el holograma de fase por transmisión, controla el espectro de transmitancia de la capa pudiendo reflejar total o parcialmente la totalidad o parte del espectro visible, ultravioleta o infrarrojos, de nuevo según la necesidad concreta. Esta capa complementa la anterior, bloqueando o dejando pasar parte de la radiación permitida por aquella y al igual que dicha capa, es capaz de modificar la dirección de propagación de la radiación a la que se le permite el acceso al interior, focalizándola o haciendo que diverja. On the other hand, the transmission phase hologram controls the transmittance spectrum of the layer, being able to fully or partially reflect all or part of the visible, ultraviolet or infrared spectrum, again according to the specific need. This layer complements the previous one, blocking or letting pass part of the radiation allowed by that layer and, like said layer, is capable of modifying the direction of propagation of the radiation that is allowed access to the interior, focusing it or causing it to diverge.

Por tanto, además de conseguir controlar el nivel de luminosidad en estructuras e interiores, este elemento óptico holográfico es capaz de aprovechar el espectro de la luz que le interesa en distintos usos, como en iluminación o el de generar energía, por lo que resulta muy eficaz.Therefore, in addition to controlling the level of luminosity in structures and interiors, this holographic optical element is able to take advantage of the spectrum of light that interests it in different uses, such as lighting or generating energy, so it is very effective.

Este elemento óptico holográfico es además un dispositivo pasivo, por lo que no necesita alimentación, tiene muy reducidos costes de mantenimiento y permite una producción de energía sostenible, por lo que resulta muy recomendable. This holographic optical element is also a passive device, so it does not need a power supply, it has very low maintenance costs and allows for sustainable energy production, which is why it is highly recommended.

Claims (1)

REIVINDICACIONES 1- Elemento óptico holográfico (1) híbrido de control espectral de iluminación, siendo dicho elemento óptico holográfico (1) un dispositivo pasivo para el control del nivel de iluminación tanto en estructuras como interiores, el cual presenta un cuerpo laminar formado por una serie de capas superpuestas, que comprende:1- Holographic optical element (1) hybrid lighting spectral control, said holographic optical element (1) being a passive device for controlling the level of illumination both in structures and interiors, which presents a laminar body formed by a series of overlapping layers, comprising: - una primera capa exterior formada por unos medios de soporte transparentes (2), - una segunda capa exterior opuesta a la anterior, formada por unos medios de protección (3), y- a first outer layer formed by transparent support means (2), - a second outer layer opposite the previous one, formed by protection means (3), and - una capa intermedia a dichas primera y segunda capas exteriores formada por un holograma de fase por reflexión (4), quedando dicha capa intermedia dispuesta de forma adyacente a la primera capa exterior,- an intermediate layer to said first and second outer layers formed by a reflection phase hologram (4), said intermediate layer being arranged adjacent to the first outer layer, caracterizado por que dicha capa formada por un holograma de fase por reflexión (4) controla la reflectancia espectral y la parte del espectro que se deja pasar y porque de forma intermedia a dichas primera y segunda capas exteriores, el elemento óptico holográfico comprende, además: characterized in that said layer formed by a phase reflection hologram (4) controls the spectral reflectance and the part of the spectrum that is allowed to pass and because intermediate said first and second outer layers, the holographic optical element also comprises: - al menos una capa formada por unos medios de supresión luminosa u oscurecimiento que controla la cantidad de intensidad luminosa que accede al interior, en donde dicho elemento de supresión luminosa se selecciona entre: una capa formada por un filtro holográfico de amplitud (5.1), dos capas adyacentes formadas cada una de ellas por un polarizador (5.2), o una combinación de las mismas, estando dicho elemento de supresión luminosa u oscurecimiento dispuesto entre dicha capa intermedia y dicha segunda capa exterior; y - at least one layer formed by means of light suppression or darkening that controls the amount of light intensity that enters the interior, wherein said light suppression element is selected from: a layer formed by a holographic filter of amplitude (5.1), two adjacent layers each formed by a polarizer (5.2), or a combination thereof, said light suppression or dimming element being disposed between said intermediate layer and said second outer layer; and - una capa adicional formada por un holograma de fase por transmisión (6) dispuesta entre la capa del holograma de fase por reflexión (4) y la al menos una capa de los medios de supresión luminosa u oscurecimiento, de forma adyacente a ambos, controlando dicha capa adicional el espectro de transmitancia y estando aplicada a redireccionar parte del espectro no bloqueado por el holograma de fase por reflexión, hacia el interior de la estructura. - An additional layer formed by a transmission phase hologram (6) arranged between the reflection phase hologram layer (4) and the at least one layer of the light suppression or dimming means, adjacent to both, controlling said additional layer the transmittance spectrum and being applied to redirect part of the spectrum not blocked by the phase hologram by reflection, towards the interior of the structure. 2- Elemento óptico holográfico (1) híbrido de control espectral de iluminación, según la reivindicación 1, caracterizado por que comprende además una capa formada por un difusor (7) dispuesto de forma adyacente a los medios de supresión luminosa u oscurecimiento. 2- Holographic optical element (1) for illumination spectral control, according to claim 1, characterized in that it also comprises a layer formed by a diffuser (7) arranged adjacent to the light suppression or dimming means. 3- Elemento óptico holográfico (1) híbrido de control espectral de iluminación, según la reivindicación 2, caracterizado por que el difusor (7) está formado por un difusor holográfico.3- Holographic optical element (1) hybrid illumination spectral control, according to claim 2, characterized in that the diffuser (7) is formed by a holographic diffuser. 4- Elemento óptico holográfico (1) híbrido de control espectral de iluminación, según la reivindicación 3, caracterizado por que el difusor (7) presenta características aptas para la protección del elemento óptico holográfico (1), estando formados los medios de protección (3) que conforman la segunda capa exterior, por dicho difusor (7).4- Holographic optical element (1), hybrid lighting spectral control, according to claim 3, characterized in that the diffuser (7) has characteristics suitable for protecting the holographic optical element (1), the protection means (3) being formed ) that make up the second outer layer, by said diffuser (7). 5- Elemento óptico holográfico (1) híbrido de control espectral de iluminación, según la reivindicación 4, caracterizado por que el difusor (7) está formado por un cristal esmerilado.5- Holographic optical element (1) hybrid illumination spectral control, according to claim 4, characterized in that the diffuser (7) is formed by a ground glass. 6- Elemento óptico holográfico (1) híbrido de control espectral de iluminación, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que los medios de protección (3) que configuran la segunda capa exterior están formados por una capa transparente formada por metacrilato, acetato, cristal, cristal templado o material transparente con similares características de resistencia.6- Holographic optical element (1) hybrid illumination spectral control, according to any of claims 1 to 5, characterized in that the protection means (3) that make up the second outer layer are formed by a transparent layer formed by methacrylate, acetate, glass, tempered glass or transparent material with similar resistance characteristics. 7- Elemento óptico holográfico (1) híbrido de control espectral de iluminación, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los medios de soporte transparente (2) que configuran la primera capa exterior están formados por una capa de metacrilato, acetato, cristal, cristal templado o material transparente con similares características de resistencia.7- Holographic optical element (1) hybrid lighting spectral control, according to any of the preceding claims, characterized in that the transparent support means (2) that make up the first outer layer are formed by a layer of methacrylate, acetate, glass , tempered glass or transparent material with similar resistance characteristics. 8- Elemento óptico holográfico (1) híbrido de control espectral de iluminación, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que el holograma de fase por reflexión (4) comprende una capa de soporte del mismo y los medios de soporte transparente (2) que configuran la primera capa exterior constituyen dicha capa de soporte.8- Holographic optical element (1) hybrid lighting spectral control, according to any of claims 1 to 7, characterized in that the reflection phase hologram (4) comprises a support layer thereof and transparent support means ( 2) that make up the first outer layer constitute said support layer. 9- Elemento óptico holográfico (1) híbrido de control espectral de iluminación, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que al menos una de las capas integrantes presenta un tamaño distinto al resto. 9- Holographic optical element (1) hybrid illumination spectral control, according to any of the preceding claims, characterized in that at least one of the component layers has a different size than the rest.
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