El difusor de luz de cristal líquido ultrasónico proporciona control dinámico

En un estudio publicado en la revista Informes científicosInvestigadores de Universidad de Doshisha Creó un difusor de luz de cristal líquido ultrasónico sintonizable único que permite cambios direccionales en la difusión.

Crédito de la imagen: Mirotvoric/Shutterstock.com

La luz es esencial para la vida humana y, desde la invención del fuego, se han desarrollado diversas fuentes de luz artificial, como lámparas incandescentes, lámparas de gas, lámparas de descarga y diodos emisores de luz (LED).

La distribución y la intensidad de la luz artificial interior es importante para estudiar y trabajar eficazmente y afecta significativamente a nuestra salud física y mental. Como resultado, las fuentes de luz artificial modernas están diseñadas para lograr una estética óptima teniendo en cuenta estos aspectos psicológicos.

Los LED, la última innovación en iluminación artificial, son altamente eficientes y contribuyen a sistemas de iluminación ecológicos. Sin embargo, debido a su pequeño tamaño en comparación con las fuentes de luz tradicionales, los LED requieren difusores para difundir la luz en un área grande.

Los difusores de luz tradicionales tienen perfiles de superficie periódicos, distribuciones periódicas de índice de refracción o capas de dispersión de luz para dirigir y difundir la luz en direcciones específicas. Estas propiedades ópticas se personalizan durante la fabricación para cumplir con requisitos específicos.

Sin embargo, una vez fabricado, propiedades como la movilidad de difusión o la dirección de distribución de la luz transmitida no se pueden cambiar. Controlar el movimiento de propagación posterior a la instalación suele implicar mover mecánicamente los componentes ópticos, lo que aumenta el tamaño del dispositivo. Por tanto, son raros los difusores que permiten el control del movimiento de difusión sin piezas mecánicas.

En un estudio reciente, el profesor Daisuke Koyama de la Facultad de Ciencias e Ingeniería de la Universidad de Toshisha y los estudiantes de posgrado Sr. Yuma Kuroda y el Sr. Ryoya Mizuno presenta el innovador difusor de luz de cristal líquido ultrasónico (LC) sintonizable.

Nuestro difusor de luz LC ultrasónico se basa en la generación de vibraciones de flexión resonantes no coaxiales que controlan la orientación molecular y la distribución del índice de refracción de la capa LC, proporcionando control sobre el ángulo y la dirección de difusión. Tiene un diseño delgado y simple sin partes mecánicas móviles..

Daisuke Koyama, profesor, Facultad de Ciencias e Ingeniería, Universidad de Toshisha

Un difusor ultrasónico de cristal líquido (LC) consta de una capa nemática de LC intercalada entre dos discos de vidrio, con un transductor piezoeléctrico ultrasónico integrado en el dispositivo.

Los electrodos del transformador están dispuestos en forma circular dentro del difusor. Cuando se aplica una señal sinusoidal continua de fase invertida al transductor, se producen vibraciones ultrasónicas en los discos de vidrio. Cuando la frecuencia resonante se acopla a la frecuencia resonante del difusor LC, se generan varios modos de flexión o flexión resonantes no coaxiales en la capa LC.

Estas vibraciones provocan variaciones en la energía acústica en las capas de LC, los discos de vidrio y el aire circundante, lo que conduce a una fuerza de radiación acústica en la interfaz entre la capa de LC y los discos de vidrio. Esta fuerza modifica la orientación molecular de las capas de LC, alterando así la distribución de la luz. Ajustando los electrodos que reciben el voltaje de entrada, se puede controlar fácilmente la dirección de orientación molecular y, en consecuencia, la dirección de propagación de la luz.

Los difusores de luz que permiten controlar el movimiento de difusión de la luz pueden reducir el consumo de energía y permitir a los usuarios ajustar la distribución de la luz según sus gustos, lo que hace que nuestro dispositivo represente el primer informe de un difusor óptico controlable ultrasónicamente basado en un material LC de excelente estética, que proporciona a los usuarios con control de difusión. Orientación en un breve intervalo.

Daisuke Koyama, profesor, Facultad de Ciencias e Ingeniería, Universidad de Toshisha

Este dispositivo tiene un potencial significativo para transformar la iluminación interior, ofreciendo una estética mejorada y personalizable mediante la capacidad de controlar la difusión de la luz.

Nota del diario:

Kuroda, Y., y muchos otros. (2024) Difusor de luz sintonizable de cristal líquido ultrasónico. Informes científicos. doi.org/10.1038/s41598-024-66413-2.