Atravesado ya el ecuador de la década de los 2000 algunos fabricantes de semiconductores de prestigio declararon que en los siguientes años empezarían a comercializar diodos emisores de luz de gran potencia, alta eficacia luminosa y que a su vez dispondrían de una elevada esperanza de vida.

Este salto tecnológico supuso el comienzo de una actividad frenética en el departamento de I+D de Daisalux que permitió cambiar las formas y proporciones de los nuevos desarrollos de luminarias, debido a la drástica reducción del tamaño de la fuente de luz (se pasó de un tubo fluorescente a uno o varios ledes).

Se conseguía diseñar luminarias de emergencia más pequeñas, con otras proporciones, más discretas y que facilitaban la integración. Por otro lado, se lograba reducir el consumo de la luminaria y ahorrar en costes de mantenimiento.

Sin embargo, a pesar de ser una lámpara más eficiente y duradera, no disponía de una fotometría adecuada a los requisitos exigidos en la iluminación de emergencia. Ante la apertura de este campo en el que investigar con un gran margen de mejora, Daisalux creó un Departamento de Óptica Aplicada que en los últimos 15 años ha pasado a ser una de las piezas angulares sobre la que pivota el desarrollo de nuestros productos.

Beneficios de la Microestructura

El conjunto óptico cumple una función clave en una luminaria de emergencia. En el transcurso de este artículo realizaremos un recorrido de cómo, a lo largo del tiempo, Daisalux ha diseñado diferentes modelos de conjuntos ópticos, cada uno con sus propiedades y ventajas particulares. Una obra de ingeniería que cabe en la palma de la mano.

Pero por el momento, pongamos el foco en lo que es la última creación del departamento de I+D de Daisalux, la Serie Naos, una luminaria de emergencia diseñada para aportar funcionalidad en multitud de ambientes arquitectónicos.

Esta luminaria incluye una nueva óptica que realiza su función a través de una Superficie Microestructurada. Se trata de una óptica de unas micras de espesor que es grabada en el difusor siguiendo un patrón matemático. La luz incide en este relieve y es refractada alcanzando los objetivos lumínicos deseados al igual que lo haría con una lente y reflector convencional.

Esta tecnología, también denominada como Microestructura (MCRled), ha supuesto una revolución en la metodología de trabajo del Departamento de Óptica de Daisalux.

En primer lugar, gracias a las Microestructuras, se reduce el número de elementos que se utilizan en el conjunto óptico y como resultado, también su complejidad y tamaño. Prescindiendo del reflector y del difusor, se realiza un ahorro en material y por lo tanto en los costes de fabricación. También se reduce la complejidad del conjunto óptico, ahorrando tiempo en el desarrollo y en sus correspondientes pruebas.

Otro aspecto fundamental a tener en cuenta de las Microestructuras son sus propiedades refractivas. Obteniendo una proyección de la luz de gran calidad. Se considera que sus características técnicas son parejas a la de las ópticas tradicionales. El resultado es una curva fotométrica y una uniformidad semejantes a las que se obtendría con una lente y reflector convencional, pero en un espacio mucho menor.

Analizando el lado técnico, parece que son todo ventajas. ¿Pero qué hay de la parte estética?

Resulta que es posible conformar una Microestructura (MCRled) en superficies de tan solo 2 milímetros de espesor. Unas dimensiones muy reducidas, sobre todo si las comparamos con el tamaño de otras lentes. Esta característica determina el diseño final del aparato. Como consecuencia, se consigue fabricar luminarias más compactas y discretas que se integran mejor en el ambiente.

Proceso de desarrollo e industrialización de las Microestructuras

A modo de resumen, podemos hacer un pequeño recorrido por los estados por los que transcurre el desarrollo de este nuevo tipo de ópticas.

Como con cualquier óptica, el paso inicial sería la definición de los objetivos de la Microestructura (MCRled) y su curva fotométrica. En esta primera fase de desarrollo se han diseñado 3 Microestructuras para la Serie Naos. Una óptica para iluminación antipánico que ilumina áreas abiertas desde el techo, otra para iluminar recorridos de evacuación, pasillos y zonas estrechas desde techo, y otra para iluminar desde la pared a modo de bañador de suelos tanto para áreas abiertas como vías de evacuación.

Después, y con la ayuda de simulaciones informáticas, se calcula el patrón matemático que debe seguir la óptica para lograr sus objetivos según el flujo luminoso del led, se realiza una simulación en 3D y se comprueba la validez del estudio. A partir de este modelo comienza la fabricación experimental del prototipo.

En la siguiente imagen se puede observar el cálculo matemático, el modelo en 3D y la simulación con rayos de luz.

 

 

El proceso de fabricación tampoco es una tarea sencilla ya que las dimensiones microscópicas de cada surco del relieve dificultan la correcta reproducción del modelo. Después de muchos ensayos en fabricación, y una vez que se logra una metodología valida se inicia un plan de producción industrial para proceder a fabricar la Microestructura (MCRled) a gran escala.

En el siguiente gráfico se puede comprobar el desequilibrio que se produce entre simulación, molde y el resultado final durante el conformado de la textura. Por supuesto, no se considera válido el proceso de fabricación hasta conseguir un margen de error reducido. Para el desarrollo de las ópticas de la Serie Naos se han realizado hasta catorce modificaciones del modelo hasta dar con el definitivo.

 

Evolución de las ópticas en Daisalux

Si miramos atrás podemos comprobar que el diseño y el uso de ópticas ha tenido un papel fundamental en el desarrollo de nuestros productos en la última década. Se puede decir que esta aventura comenzó en el 2010 con la Serie Lens, la primera luminaria de emergencia que incorporaba en su conjunto óptico un led y una lente desde su lanzamiento. Desde entonces, el Departamento de Óptica de Daisalux no ha cesado en su empeño por desarrollar ópticas más eficaces, eficientes y compactas. El último paso de esta evolución ha sido el desarrollo de las Superficies Microestructuradas, pero volvamos al origen para comprender los fundamentos de esta evolución.

 

 

En un principio, la Serie Lens incorporaba 3 ópticas diferentes, cada una para un rango de alturas determinado. Más adelante se desarrolló una cuarta lente para colocar esta luminaria en pared y aprovechar todo su flujo luminoso.

El posterior lanzamiento fue la Serie Izar, suponiendo la primera luminaria en incorporar diferentes lentes según la superficie a iluminar. Una denominada Antipánico y otra con una curva más elongada, diseñada para cubrir recorridos de evacuación.

Después fue el turno del desarrollo de la Serie Block, una luminaria para colocación en pared en superficie. La curva fotométrica de este aparato está optimizada para proyectar la luz desde el plano vertical gracias a un conjunto óptico formado principalmente por un led junto con un reflector.

La Serie Atria, se compone de un conjunto de proyectores diseñados para grandes alturas y superficies que disponen de una combinación de lentes y un reflector aluminizado para una distribución óptima de la luz tanto para iluminación desde techo como desde pared. En este caso el reflector consigue orientar los rayos de luz en los ángulos en los que la lente es menos eficaz.

Justo antes que la Serie Naos llegó la Serie Ziner. En este caso se desarrollaron unas lentes planas en su parte exterior combinadas junto con un reflector del mismo color que el producto que permitían una mejor integración en la arquitectura.

En el desarrollo de la Serie Naos se han utilizado por primera vez las Superficies Microestructuradas que proporcionan unas prestaciones técnicas en línea con la evolución de las anteriores ópticas desarrolladas por Daisalux pero con la ventaja de su simplicidad al estar compuestas por un único elemento óptico plano.

Para Daisalux ha sido todo un desafío diseñar y fabricar un elemento óptico de estas características y tamaño.

Como muestra de la complejidad a la que se ha enfrentado el equipo de I+D de Daisalux ponemos de ejemplo la Microestructura usada para recorridos de evacuación de la Serie Naos. A modo de surcos en el relieve de la Microestructura, en sus 17 mm de diámetro y 2 mm de espesor, contiene más de 150 pequeñas micro ópticas. Todas juntas conforman la Superficie Microestructurada.

Cada uno de estos surcos tiene que ser moldeado con un ángulo y una longitud exactos para provocar la refracción deseada de cada rayo de luz y obtener la curva fotométrica necesaria para cumplir los requerimientos lumínicos del proyecto de iluminación de emergencia.

Este avance en el conjunto óptico, que antes se componía de varios elementos ahora se reduce a uno. Sin olvidarnos de la reducción en su volumen, que se muestra obvia.

A partir de ahora la mejora en su rendimiento y el desarrollo de nuevas fotometrías será una parte importante del trabajo de nuestro Departamento de Óptica Aplicada.