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MX2014013177A - Encristalado de iluminacion con deflector incorporado. - Google Patents

Encristalado de iluminacion con deflector incorporado.

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MX2014013177A
MX2014013177A MX2014013177A MX2014013177A MX2014013177A MX 2014013177 A MX2014013177 A MX 2014013177A MX 2014013177 A MX2014013177 A MX 2014013177A MX 2014013177 A MX2014013177 A MX 2014013177A MX 2014013177 A MX2014013177 A MX 2014013177A
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Adèle Verrat-Debailleul
Mathieu Berard
Christophe Kleo
Laetitia Massault
Pascal Bauerle
Brice Dubost
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Saint Gobain
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Abstract

La presente invención se refiere a un encristalado de iluminación que comprende - una primera lámina de vidrio (1) de índice de refracción n1 con una primera superficie principal (11), una segunda superficie principal (12) y un reborde (13); - una película de polímero transparente (3) en contacto adhesivo con la segunda superficie principal (12) de la primera lámina (1), teniendo tal película un índice de refracción n2 < n1 - una fuente de luz (8), preferentemente un módulo de diodo emisor de luz (módulo LED), colocada de frente al reborde (13) de la primera lámina de vidrio, caracterizándose tal encristalado porque un área (5) de la segunda superficie principal (12) de la primera lámina de vidrio está provista con un relieve reflector o se cubre de otro modo con una estructura plana transparente, de índice de refracción n3 mayor o igual a n1, provista con un relieve reflector.

Description

ENCRISTALADO DE ILUMINACIÓN CON DEFLECTOR INCORPORADO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un encristalado de iluminación, en particular, un encristalado para vehículos, capaz de emitir luz en una manera orientada .
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Es una práctica conocida la incorporación de módulos de diodo emisor de luz (módulos LED) en el borde de láminas individuales o encristalados laminados, de tal manera que la luz emitida por los LEDs entre a través de la orilla de una lámina de vidrio y se guíe de este modo hacia un elemento difusor, también llamado medio de extracción de luz .
Con frecuencia, estos encristalados tienen una función de iluminación ambiental. El medio de extracción de luz, de hecho, difunde la luz, extraída de la lámina iluminada, sin distinción, en todas direcciones. En algunos casos, puede desearse sin embargo, e incluso ser necesario, el limitar el ángulo de difusión de la luz extraída. De este modo, por ejemplo en el dominio de alojamiento, cuando se desea iluminar un elemento decorativo en particular para mejorarlo, o en cualquier otro sitio en el dominio del automóvil, cuando se desea iluminar un área del compartimento de pasajero, en proximidad a un pasajero, sin incomodar a los otros pasajeros, y en particular, al conductor .
Por supuesto, seria posible considerar el orientar la luz de difusión, extraída de la lámina de guía de ondas, mediante un deflector fijado a una de las superficies de la lámina iluminada en proximidad al elemento de difusión. Sin embargo, tal solución sería insatisfactoria desde un punto de vista estético debido a que tal deflector, opaco, sobresaldría del encristalado y degradaría significativamente la impresión de lisura y de transparencia del encristalado cuando se apague la fuente de luz.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se basa en la idea de incorporar la función de deflector en el núcleo del encristalado mediante configuración, en un área limitada del encristalado, de una de las superficies principales como un relieve que comprende patrones geométricos provistos con una interfaz reflectora y capaz de orientar la luz. Para que esta área actúe eficazmente como deflector, una enorme mayoría del reflejo de luz debe ser de tipo especular.
El término "interfaz reflectora" describe aquí ya sea la interfaz entre la lámina iluminada y un medio sólido en contacto con la misma, o la interfaz entre una estructura plana anexa a la lámina iluminada y un medio sólido en contacto con esta estructura plana; para que la luz sea capaz de pasar libremente desde la lámina iluminada hacia esta estructura plana anexa, la última debe tener un índice de refracción mayor o igual al índice de refracción de la lámina iluminada .
El sujeto de la presente invención es más particularmente un encristalado de iluminación que comprende una primera lámina de vidrio de índice de refracción nx con una primera superficie principal, una segunda superficie principal y un reborde; una película de polímero transparente en contacto adhesivo con la segunda superficie principal de la primera lámina, teniendo tal película un índice de refracción n2 < ni; una fuente de luz, preferentemente un módulo de diodo emisor de luz (módulo LED) , colocado de frente al reborde de la primera lámina de vidrio, caracterizándose tal encristalado porque un área de la segunda superficie principal de la primera lámina de vidrio está provista con un relieve reflector o se cubre en cualquier otro lado con una estructura lisa, plana y transparente, de índice de refracción n3 mayor o igual a ni, provista con un relieve reflector.
También, el sujeto de la invención es un vehículo, preferentemente un vehículo motriz, que comprende tal encristalado de iluminación, formando parte preferentemente el encristalado de iluminación del techo del vehículo.
La extensión de esta área de relieve que actúa como deflector es significativamente menor a la de la primera lámina. Ventajosamente representa menos de 30%, preferentemente entre 1 y 25%, en particular, entre 1 y 10% de la extensión de la primera lámina.
El encristalado de la presente invención puede ser un encristalado de lámina individual, preferentemente de vidrio templado, o de otro modo un encristalado laminado que comprende al menos dos lámina individuales, adheridas entre sí en una manera conocida, por medio de un separador de laminación. En una modalidad preferida, el encristalado de la presente invención también comprende, en consecuencia, una segunda lámina de vidrio con una primera superficie principal, una segunda superficie principal y un reborde, actuando entonces la película de polímero transparente como separador de laminación o encontrándose en contacto adhesivo con la segunda superficie principal de la primera lámina de vidrio y con la primera superficie principal de la segunda lámina de vidrio.
Cuando la película de polímero transparente es un separador de laminación, puede conformarse de materiales comúnmente empleados para este propósito, siempre y cuando tengan un índice óptico n2 menor que el índice óptico de la primera lámina de vidrio (ni) . Los ejemplos de un material perfectamente adecuado que pueden citarse incluyen poli ( inilbutiralo) , el cual tiene un índice óptico de aproximadamente 1.48, es decir, un índice óptico menor al índice óptico del vidrio mineral, el cual es convencionalmente de aproximadamente 1.5.
Es importante observar que, en la siguiente descripción del encristalado, el término "primera lámina" siempre indicará la primera lámina de vidrio iluminado en su reborde por la fuente o fuentes de luz. La primera lámina o lámina iluminada es preferentemente la que se encuentra en. contacto con el interior del vehículo o del edificio .
Cada una de las dos láminas del encristalado de la presente invención tiene un reborde y dos superficies principales. La superficie propuesta para orientarse hacia el interior del compartimento de pasajero del vehículo o hacia el interior del edificio se llamará "primera superficie principal" y aquella que se dirigirá hacia el exterior del edificio o del compartimento de pasajero del vehículo se llamará "segunda superficie principal". Cuando el encristalado de la presente invención no se incorpora en la carrocería de un vehículo ni en la pared de un edificio, esta terminología simplemente significa que las primeras superficies principales de las dos láminas se orientan del mismo modo.
Como ya se explicó en la introducción, el relieve reflector debe tener una baja aspereza a fin de que el reflejo sea esencialmente de tipo especular. El relieve y aspereza de la interfaz de reflejo se seleccionan de tal manera que las amplitudes totales a media altura de la distribución angular de la intensidad de luz emitida por el sistema, se encuentren preferentemente entre 30° y 60°. Una mayor aspereza del relieve reflector dará como resultado un reflejo de naturaleza más difusa y por consiguiente una mayor distribución angular, mientras que una menor aspereza del relieve reflector dará como resultado un reflejo de luz de naturaleza más especular y por consiguiente una distribución angular más angosta alrededor de la dirección especular.
El ángulo de distribución de la intensidad de luz emitida por el dispositivo puede medirse por los métodos goniofotométricos muy conocidos por aquellos expertos en la materia y descritos, por ejemplo, con relación a documentos de la Comisión Internacional de Iluminación "CIE 070-1987 La Medida de Distribuciones de Intensidad Absoluta Luminosa" y "CIE 121-1996 La Fotometría y Goniofotometría de Lumbreras" .
Con objeto de que la amplitud de la distribución anqular de la intensidad de luz permanezca dentro de los valores pensados, es posible considerar, de manera alternativa o además de una aspereza del relieve reflector, la instalación de un elemento difusor en la primera lámina, en la segunda o en la primera superficie principal de la primera lámina en proximidad inmediata al área texturizada que comprende el relieve reflector.
Este elemento difusor opcional presenta además la ventaja estética de ocultar la textura de la interfaz de reflejo a la vista de un observador, a través de la primera superficie principal de la primera lámina, en el área provista con esta interfaz de reflejo.
Independientemente de la aspereza de la interfaz de reflejo, es posible definir una altura o profundidad de relieve que es igual a la distancia entre el punto más elevado y el punto ínfimo de tal relieve.
La altura del relieve reflector se encuentra entre 5 µp\ y 1 mm, preferentemente entre 10 µp? y 500 um, en particular entre 20 y 100 µ.
El relieve reflector puede ser el relieve de un área de la segunda superficie principal de la primera lámina de vidrio. No es fácil elaborar láminas de vidrio que comprenden, en un área limitada de una de sus superficies, un relieve relativamente poco profundo con superficies aproximadamente orientadas y lo suficientemente uniformes para permitir un reflejo especular. Tal relieve podría crearse, por ejemplo, mediante grabado por láser.
Es considerablemente más fácil crear el relieve reflector mediante aplicación a la superficie de la lámina de vidrio de una estructura plana preformada que comprende tal relieve. Tal estructura plana transparente puede ser una película de material plástico (polímero orgánico) , preferentemente de poli (etileno tereftalato) , policarbonato, poli (metilmetacrilato) , poliestireno . Tales películas de polímero texturizadas por un relieve se encuentran disponibles en el mercado y uno ejemplo que puede citarse es la película Vikuiti® Image Directing Film II comercializada por la compañía 3 .
También es posible formar una estructura plana transparente que comprende un relieve adecuado mediante deposición en la superficie de la segunda superficie principal de la primera lámina en una manera conocida mediante trayectoria sol-gel, un mineral a base de sílice u recubrimiento órgano-mineral. Puede formarse un relieve sobre la superficie de tal recubrimiento mediante la aplicación de un relieve negativo a una superficie durante la fase de solidificación de sol, por ejemplo, en la manera descrita en O2008/14322.
El relieve, para que sea capaz de actuar como deflector de luz, debe ser una interfaz de reflejo. Una "interfaz de reflejo" debe entenderse, en esta invención, como una interfaz que refleja al menos 50% de la luz visible. Esta interfaz del relieve preferentemente refleja al menos 80%, en particular, al menos 90% de la luz visible .
La naturaleza reflectora de la interfaz puede obtenerse, por ejemplo, mediante deposición de un recubrimiento reflector, preferentemente un estrato metálico, notablemente un estrato de plata, de cobre, de aluminio, de oro, de níquel o de cromo, sobre el relieve de la estructura plana transparente o de la superficie de la segunda lámina.
La naturaleza reflectora del relieve también puede deberse al hecho de que el índice de refracción n2 de la película de polímero transparente, la cual se encuentra en contacto con el relieve, es menor que el índice n1 de la primera lámina de vidrio o que el índice n3 de la estructura plana. La ley Snell-Descartes (ni sin ?? = n2 sin ?2) hace posible calcular el ángulo de incidencia ?? más allá del cual un rayo de luz se refleja totalmente (?2 = 90°) por una interfaz entre dos medios de diferente índice óptico. A mayor diferencia de índice, menor se vuelve ??, es decir, lo menos que necesite inclinarse un rayo de luz para reflejarse por la interfaz. En la presente invención, el índice n2 es preferentemente menor, por al menos 0.02, preferentemente por al menos 0.1, que el índice ni de la primera lámina de vidrio o que el índice n3 de la estructura plana transparente.
Finalmente, una tercera solución, similar a la precedente, consiste en hacer reflector al relieve mediante deposición sobre el mismo de un recubrimiento de bajo índice que tiene un índice de refracción n4 menor, por al menos 0.02, preferentemente por al menos 0.1, que el índice ni de la primera lámina de vidrio o que el índice n3 de la estructura plana transparente.
El relieve reflector ventajosamente comprende una pluralidad de patrones geométricos que consisten en superficies planas o curvas. Es preferentemente un relieve regular con patrones geométricos repetitivos, es decir, patrones geométricos que tienen substancialmente la misma forma y substancialmente equidistantes con relación entre sí .
Un ejemplo de relieve reflector regular que puede citarse es un relieve de lente tipo Fresnel o un relieve de prima tipo Fresnel. Se prefiere particularmente un relieve de prisma tipo Fresnel.
Un prisma Fresnel es una sucesión de prismas de tamaño pequeño de ángulo constante. Estos prismas se instalan de manera contigua, paralelos entre si. La Figura 3A muestra una vista en perspectiva de un prisma de Fresnel convencional, conformado por siete prismas rectos individuales. La Figura 3B muestra una variante interesante de un prisma Fresnel en el cual los prismas individuales del relieve tienen una forma curva.
En el encristalado iluminado de la presente invención, los prismas individuales de tal relieve son preferentemente, esencialmente paralelos al reborde iluminado de la primera lámina de vidrio. "Esencialmente paralelo" debe entenderse que representa aquí que los prismas, cuando son rectos, forman un ángulo agudo menor de 10° con el reborde o, para los prismas curvos, según se representa en la Figura 3B, las tangentes hacia la curva forman todas con el reborde de la primera lámina un ángulo agudo menor de 10°.
Obviamente, la forma del área provista con un relieve o que tienen una estructura plana con un relieve, es independiente de la forma de los prismas. De hecho, es bastante posible diseñar un área redondeada que contiene prismas rectos o, por el contrario, un área rectangular conformada por prismas encorvados.
Por consiguiente, el prisma Fresnel comprende una alternancia de superficies oblicuas y superficies esencialmente perpendiculares a la base del prisma y al plano general del encristalado. Para que el prisma Fresnel actúe eficazmente como deflector, las superficies oblicuas de reflejo del prisma Fresnel deben orientarse hacia la fuente de luz como se explicará en detalle a continuación con relación a las figuras.
Cuando el relieve deflector se sitúa no directamente en la segunda superficie principal de la primera lámina de vidrio sino sobre una estructura plana transparente aplicada a esta segunda superficie principal, debe tenerse cuidado de asegurar que la luz emitida por la fuente de luz y guiada por la primera lámina pueda entrar libremente hacia tal estructura plana transparente. Para esto, la estructura plana transparente debe encontrarse en contacto con la segunda superficie principal de la primera lámina, sobre toda la superficie opuesta a la provista con el relieve reflector. La interfaz de contacto no debe ser reflectora. Esta naturaleza no reflectora puede obtenerse al asegurar que la interfaz de contacto se encuentre esencialmente libre de un material que tiene un índice de refracción ns < ni, y notablemente libre de aire (naire = 1) .
La estructura plana transparente puede adherirse, por ejemplo, por medio de un adhesivo transparente que tiene un índice de refracción cercano a n1. También es posible usar para la estructura plana transparente un polímero termoplástico y calentar este polímero, antes de que entre en contacto con la primera lámina, al menos localmente hasta su punto de ablandamiento. Todavía otra posibilidad es formar la estructura plana transparente mediante moldeo por inyección de reacción (RIM) de una mezcla de monómeros que culmina en la formación de un polímero termoestable in situ.
La presente invención hace así posible la extracción de luz a partir de la guía de onda que se forma por la primera lámina en ausencia de cualquier elemento difusor usado convencionalmente en este campo técnico. La ausencia de tal elemento difusor se refleja en una mejora de la emisión de luz del encristalado. El encristalado de la presente invención en consecuencia, ventajosamente, no tiene elemento difusor de luz.
Por razones estéticas, es posible sin embargo prever la instalación de un elemento difusor en la primera lámina o en la primera o segunda superficie principal de la primera lámina en proximidad inmediata al área texturizada que comprende el relieve reflector. Por obvias razones, este elemento debe tener un nublado que sea lo suficientemente bajo para que el total de amplitudes a media altura de la distribución angular de la intensidad de luz emitida por el sistema se encuentre entre 30° y 60°.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La presente invención se explicará ahora con mayor detalle con relación a las figuras 1 a 3B anexas en las cuales, La Figura 1 es una sección transversal del borde de una primera modalidad de un encristalado de acuerdo con la invención, La Figura 2 es una sección transversal del borde de una segunda modalidad de un encristalado de acuerdo con la invención, La Figura 3A muestra la forma de un relieve de prisma tipo Fresnel recto, La Figura 3B muestra la forma de un relieve de prisma tipo Fresnel curvo.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN El encristalado de acuerdo con la invención, representado en la figura 1 es un encristalado individual que comprende una primera lámina de vidrio (1) con una primera superficie principal (11), una segunda superficie principal (12) y un reborde (13). La primera lámina tiene un índice óptico ni, generalmente cercano a 1.5. Un módulo de diodo emisor de luz (8) se coloca de tal manera que la superficie emisora de los LEDs se encuentre de frente al reborde (13) de la primera lámina. A una cierta distancia del reborde iluminado de la primera lámina, se encuentra un área (5) de la segunda superficie principal (12) de la primera lámina que se texturiza, es decir, comprende un relieve de prisma tipo Fresnel, que consiste en una pluralidad de prismas individuales, que consiste cada uno en una superficie oblicua (4a) y una superficie (4b) esencialmente perpendicular al plano general de la primera lámina. Los huecos del relieve se llenan con un material (7) con bajo índice óptico (n4 << ni), por ejemplo, un material mineral a base de sílice, formado in situ por un método sol-gel. Toda la segunda superficie (12) de la primera lámina se encuentra en contacto adhesivo con una película de polímero transparente (3) de índice óptico n2 < ni, la cual también cubre el material mineral (7).
Debido a que el índice óptico n2 del separador (3) es menor que el índice óptico ni de la primera lámina, la última opera como una guía de onda para un rayo de luz (R) emitido por el LED. Cuando este rayo (R) llega al relieve del área texturizada (5), no se refleja por la interfaz en forma de prisma Fresnel sino que se refleja por una de las superficies oblicuas (4a). Ya que las superficies oblicuas reflectoras (4a) se orientan todas hacia la fuente de luz, este reflejo del rayo de luz (R) toma lugar principalmente hacia un espacio bastante limitado bajo el encristalado.
La Figura 2 representa una sección transversal del borde de un encristalado laminado de acuerdo con la invención. Este encristalado comprende una primera lámina (1) con una primera superficie principal (11), una segunda superficie principal (12) y un reborde (13) y una segunda lámina (2) con una primera superficie principal (21) y una segunda superficie principal (22) . La película transparente (3) en contacto adhesivo con la primera superficie principal (21) de la segunda lámina y la segunda superficie principal (12) de la primera lámina actúa aquí como separador de laminación. Los módulos de LED emisores laterales (8) se colocan en la primera superficie principal de la segunda lámina (21) de tal manera que la superficie emisora de los LEDs se encuentre de frente al reborde (13) de la primera lámina. El área texturizada (5) corresponde aquí no a un relieve reflector en la segunda superficie principal (12) de la primera lámina, sino a una estructura lisa y plana (6) provista con un relieve reflector. El índice óptico ??3 de esta estructura plana (6) es mayor o igual a n3 y un rayo de luz R que llega en la interfaz entre la primera lámina (1) y la estructura plana (6) no se refleja por esta interfaz sino que entra en la estructura plana. Se refleja solo por una de las superficies oblicuas (4a) de la interfaz reflectora que forma el relieve en el área ( 5 ) .
Las Figuras 3A y 3B se proporcionan principalmente para ilustrar dos modalidades particularmente preferidas de la geometría del relieve reflector del área (5) . Las dos figuras 3A y 3B representan prismas Fresnel, que consisten en una pluralidad de prismas individuales que tienen cada uno una superficie (4b) que es esencialmente perpendicular al plano de la base del prisma, y una superficie oblicua (4a). Estas son las superficies oblicuas (4a) que se orientarán preferentemente hacia la fuente de luz y reflejarán la luz en una dirección aproximadamente perpendicular al plano del encristalado.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un encristalado de iluminación, que comprende: - una primera lámina de vidrio de índice de refracción ni con una primera superficie principal, una segunda superficie principal y un reborde; - una película de polímero transparente en contacto adhesivo con la segunda superficie principal de la primera lámina, teniendo tal película un índice de refracción n2 < ni; - una fuente de luz, preferentemente un módulo de diodo emisor de luz (módulo LED) , colocado de frente al reborde de la primera lámina de vidrio; caracterizado porque un área de la segunda superficie principal de la primera lámina de vidrio está provista con un relieve reflector o en cualquier otro lado se cubre con una estructura plana transparente, de índice de refracción n3 mayor o igual a nx, provisto con un relieve reflector.
2. El encristalado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque también comprende una segunda lámina de vidrio con una primera superficie principal, una segunda superficie principal y un reborde, encontrándose la película de polímero transparente en contacto adhesivo con la segunda superficie principal de la primera lámina de vidrio y con la primera superficie principal de la segunda lámina.
3. El encristalado de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la altura del relieve reflector se encuentra entre 5 µp? y 1 mm, preferentemente entre 10 µ?? y 500 µp?, en particular entre 20 y 100 µt?.
4. El encristalado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la estructura plana transparente es una película de material plástico, preferentemente de poli(etileno tereftalato) , policarbonato, poli (metilmetacrilato ) , poliestireno, o un mineral a base de sílice o recubrimiento órgano-mineral obtenido mediante trayectoria sol-gel.
5. El encristalado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la naturaleza reflectora del relieve se debe a la presencia de un estrato metálico depositado en tal relieve.
6. El encristalado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la naturaleza reflectora del relieve se debe al hecho de que el índice de refracción n2 de la película de polímero transparente es menor por al menos 0.02, preferentemente por al menos 0.1, que el índice ni de la primera lámina de vidrio o que el índice n3 de la estructura plana.
7. El encristalado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la naturaleza reflectora del relieve se debe, a la presencia, en tal relieve, de un recubrimiento de bajo índice que tiene un índice de refracción n4 menor por al menos 0.02, preferentemente por al menos 0.1, que el índice ni de la primera lámina de vidrio o que el índice n3 de la estructura plana.
8. El encristalado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el relieve reflector comprende patrones geométricos que consisten en superficies planas o curvas, siendo tal relieve preferentemente un relieve regular con patrones geométricos repetitivos.
9. El encristalado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el relieve reflector es un relieve de lente tipo Fresnel o de prisma tipo Fresnel.
10. El encristalado de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el relieve reflector es un relieve del tipo de prisma Fresnel, siendo los prismas individuales de tal relieve esencialmente paralelos al reborde iluminado de la primera lámina de vidrio.
11. El encristalado de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el relieve reflector es un relieve de prisma tipo Fresnel, teniendo los prismas individuales de tal relieve una forma curva.
12. El encristalado de conformidad con la reivindicación 10 u 11, caracterizado porque las superficies oblicuas reflectoras del prisma se orientan hacia la fuente de luz.
13. El encristalado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la estructura plana transparente se encuentra en contacto, sobre toda su superficie opuesta a la provista con un relieve reflector, con la segunda superficie principal de la primera lámina, encontrándose la interfaz de contacto esencialmente libre de un material que tiene un índice de refracción ns < ni, notablemente libre de aire (naire = 1) .
14. Un vehículo, preferentemente un vehículo motriz, caracterizado porque comprende un encristalado de iluminación de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes.
15. El vehículo de conformidad con la reivindicación precedente, caracterizado porque el encristalado de iluminación forma parte del techo del vehículo .
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