Светодинамическое оптоэлектронное устройство подсветки контура

Светодинамическое оптоэлектронное устройство подсветки контура

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Заявленное изобретение относится к световой информации, изображаемой в виде различных символов (цифр, знаков или букв и т.д.), и может найти применение в вывесках, номерных знаках, рекламе и т.д.

Известны устройства подсветки контура, содержащие изображение в виде информационного символа, источник света, расположенный сбоку от символа, в которых освещение осуществляется по контуру символа (См., например, патент РФ N2165650, МПК G 09 F 13/18 "Освещаемый знак и щиток для него", опубл. 14.04.2000 г. в БИ N11).

Известно также устройство подсветки контура, содержащее непрозрачный информационный символ, двухцветный источник света, расположенный с тыльной стороны символа, оптическую систему из диффузно рассеивающих материалов, освещающих символ по контуру (См., например, патент США N3332161, НКИ 40-546 "Illuminated fixed indicia indicating device" (Устройство подсветки информационного символа), опубл. в авг.1966 г.

Известные устройства имеют сложную конструкцию. Кроме того, в них использованы в качестве источников света либо люминесцентные лампы, либо лампы накаливания. Эти источники света недостаточно надежны. Широкое и плавное регулирование светового потока и изменение цвета с их помощью невозможно.

Более близким по технической сущности и принятым за прототип является устройство подсветки контура, содержащее непрозрачный символ, источник света, выполненный в виде сборки из светоизлучающих диодов (светодиодов), расположенных с тыльной стороны символа, и оптическую систему, распределяющую световой поток (См., например, Описание полезной модели РФ N 15807, МПК G 09 F 13/00 "Указатель номера дома и (или) названия улицы со световой индикацией", опубл. 10.11.2000 г. в БИ N31).

Известное устройство подсветки контура также сложно в производстве. При его изготовлении используются дефицитные материалы. Для установки светодиодов требуется специальная конструкция, что в конечном итоге ведет к повышению стоимости изделия и ограниченному диапазону применения. Кроме того, устройства, выполненные по известному решению, имеют невысокие декоративные свойства. Замена источников света усложнена, что ведет к повышению эксплуатационных расходов.

Целью данного изобретения является расширение диапазона применения устройств подсветки контуров, в частности они могут быть использованы для подсветки любых видов информации и рекламы; повышение декоративных свойств изображения; снижение эксплуатационных расходов.

Указанная цель достигается тем, что в светодинамическом оптоэлектронном устройстве подсветки контура, содержащем непрозрачный информационный символ, источник света, расположенный с тыльной стороны символа в виде сборки из светодиодов, и оптическую систему, распределяющую световой поток, согласно предложению, светодиодная сборка состоит из светодиодов, расположенных по длине вдоль контура символа с тыльной его стороны, а оптическая система выполнена в виде отражателя, распределенного по длине контура и охватывающего светодиодную сборку по крайней мере с двух сторон.

В варианте технического решения светодиоды расположены в гибком прозрачном трубчатом светопроводе, а оптическая система выполнена в виде уголкового отражателя, охватывающего светодиоды со стороны, противоположной контуру информационного символа (тыльная сторона информационного символа), причем уголковый отражатель одновременно является и держателем сборки.

В варианте технического решения отражатель выполнен в виде П-образного швеллера.

В варианте технического решения П-образный швеллер охватывает светодиоды со стороны, противоположной изображению.

В варианте технического решения отражатель выполнен в виде светоотражающего бортика, примыкающего к тыльной стороне края информационного символа, а двумя другими поверхностями, образующими в результате П-образный отражатель, являются обратная сторона символа, монтажный бортик, расположенный перпендикулярно плоскости символа и соединяющий тыльную сторону символа с несущей поверхностью.

В варианте технического решения светодиодная сборка состоит из светодиодов, расположенных на ребре жесткости, соединяющем тыльную сторону символа с монтажным бортиком, причем световой поток светодиодов направлен под углом к плоскости тыльной стороны символа.

В варианте технического решения светодиодная сборка состоит из светодиодов, расположенных внутри охватывающего их отражателя и с открытой стороны отражателя покрытых диффузно рассеивающей самоклеющейся пленкой.

В варианте технического решения между краем тыльной стороны информационного символа и несущей поверхностью установлен защитный диффузно рассеивающий прозрачный экран.

В варианте технического решения светодиоды, прилегающие к различным краям контура информационного символа, подключены к различным источникам питания с регулируемым по определенному закону напряжением.

В варианте технического решения в качестве источников света применены трехцветные светодиоды с красным, зеленым и синим спектрами излучения и светодиоды определенного спектра излучения, подключеные к соответствующему источнику питания с регулируемым напряжением.

В варианте технического решения светодиоды, прилегающие к определенной высоте изображения, подключены к различным источникам питания с регулируемым по определенному закону напряжением.

Применение светодиодов, располагаемых вдоль контура информационного символа, упрощает подготовку и монтаж источника света.

Использование оптической системы в виде отражателя, охватывающего светодиоды по крайней мере с двух сторон, повышает контрастность информации и одновременно делает конструкцию простой и технологичной, удобной при замене отдельных осветительных приборов.

Расположение светодиодов вдоль контура изображения упрощает монтаж и ремонт источников света, что снижает эксплуатационные расходы. Упрощению монтажа светотехнического оборудования способствует также применение отражателя, материалом для которого может служить металлический или пластмассовый профильный материал в виде уголка или П-образного швеллера.

Применение светопровода в виде прозрачной трубки с распределенными по длине светодиодами упрощает монтаж и снижает стоимость изготовления и ремонт информационного символа.

Выполнение отражателя в виде П-образного швеллера расширяет возможности конструктора по оформлению информационного символа. Характер светового потока, подсвечивающего контур, при этом меняется.

Применение П-образного швеллера, охватывающего светодиоды со стороны, противоположной информационному символу, также несколько меняет характер светового потока и тем самым позволяет варьировать декоративные качества изображения.

Использование П-образного отражателя, состоящего из поверхности светоотражающего бортика, примыкающего к внутреннему краю изображения, поверхности обратной стороны изображения и поверхности монтажного бортика, расположенного перпендикулярно плоскости изображения, упрощает монтаж осветительного оборудования на закруглениях информационного символа и расширяет возможности дизайнера.

Наличие между краем тыльной стороны информационного символа и несущей поверхностью защитного диффузно рассеивающего прозрачного экрана защищает источники света (светодиоды) от неблагоприятного воздействия окружающей среды.

Подключение светодиодов, прилегающих к различным краям контура, к различным источникам питания с регулируемым по определенному закону напряжением позволяет изменять световой поток различных сторон информационного символа, обеспечивая его большую привлекательность.

Применение трехцветных светодиодов с красным, зеленым и синим спектрами излучения и подключение светодиодов определенного спектра излучения к соответствующему источнику питания с регулируемым напряжением позволяют обеспечить большую привлекательность изображения, повысить его декоративные качества.

Если светодиоды, прилегающие к определенной высоте изображения, подключены к различным источникам питания с регулируемым по определенному закону напряжением, то это позволяет изменять подсветку контура изображения по высоте, что повышает его декоративные свойства.

Расположение светодиодов внутри отражателя, покрытого полупрозрачной самоклеющейся пленкой, дает возможность выполнить устройство по упрощенной технологии.

Расположение светодиодов светодиодной сборки на ребре жесткости, соединяющем тыльную сторону изображения с монтажным бортиком так, что световой поток светодиодов направлен под углом к плоскости тыльной стороны, дает возможность распределять световой поток в той части контура изображения, где могут образовываться затемненные участки (на перегибах информационного символа).

Светодинамическое оптоэлектронное устройство подсветки контура иллюстрируется 14-ю фигурами.

На фиг.1 изображена конструкция информационного символа, освещаемого по контуру, с уголковым отражателем.

На фиг.2 показано расположение светодиодов в гибком прозрачном светопроводе.

На фиг.3 представлен отражатель в виде П-образного швеллера.

На фиг.4 показано расположение светодиодов в П-образном швеллере, когда отраженный световой поток направлен в сторону от лицевой части символа изображения.

На фиг.5 имеется вариант выполнения отражателя.

На фиг.6 представлен вариант расположения светодиодной сборки без дополнительных элементов оптической системы.

На фиг.7 дано расположение светодиодов, покрытых самеклеющейся пленкой.

На фиг.8 показан вариант расположения светодиодов на ребре жесткости с применением защитного диффузно рассеивающего прозрачного защитного экрана.

На фиг.9 показано расположение светодиодов по контуру информационного символа.

На фиг.10 показана принципиальная электрическая схема соединения светодиодов.

На фиг.11 дана диаграмма изменения напряжения регуляторов светового потока светодиодов.

На фиг.12 имеется принципиальная схема включения светодиодов с различным спектром излучения.

На фиг.13 показана диаграмма изменения напряжения регуляторов для светодиодов с различным спектром излучения.

На фиг.14 представлена принципиальная диаграмма электрического соединения светодиодов, расположенных на разной высоте информационного символа.

Общие элементы на всех фигурах обозначены одинаково.

Светодинамическое оптоэлектронное устройство подсветки контура выполнено следующим образом. По краю контура 1 информационного символа 2 (фиг.1), на тыльной его стороне 3, установлена оптическая система в виде уголкового отражателя 4. Уголковый отражатель охватывает светодиодную сборку 5, состоящую из светодиодов 6, установленных в гибкую прозрачную трубку 7. Уголковый отражатель снабжен светоотражающим покрытием 8 и световой поток, отражаясь от поверхности 8, направлен по контуру 1 символа 2. Если в качестве материала для уголкового отражателя использован материал со светоотражающей поверхностью, например алюминий или пластмасса, то светоотражающий слой 8 может не понадобиться. Символ отделен от несущей поверхности 9 с помощью монтажного бортика 10. Светодиоды 6 в трубке 7 установлены так, что их световые потоки направлены вдоль трубки в одном направлении (фиг.2).

Светодиодная сборка с трубкой 7 крепится к уголковому отражателю 4 с помощью клея.

В варианте технического решения отражатель представляет собой П-образный швеллер 11 (фиг.3), прикрепленный к символу 2 с тыльной стороны так, что отражающая поверхность швеллера отражает световой поток от светодиодов 6 в сторону края контура. Швеллер также покрыт светоотражающим слоем 8. Если в качестве материала для швеллера использован блестящий материал, например пластмасса или металл, то светоотражающий слой может не понадобиться.

В варианте технического решения швеллер 11 установлен спинкой к тыльной стороне 3 символа 2 так, что световой поток от него, отражаясь, направлен в сторону, противоположную лицевой стороне информационного символа 2 (фиг.4).

В варианте технического решения отражающая световой поток оптическая система состоит из светоотражающего бортика 12 (фиг.5), поверхности тыльной стороны 3 символа 2 и поверхности монтажного бортика 10, обращенной в сторону светодиодной сборки 5 со светодиодами 6.

При наличии ярких светодиодов оптической системой могут служить тыльная сторона 3 (фиг.6) поверхности информационного символа 2 и поверхность монтажного бортика 10, обращенная в сторону края 1 символа 2.

В варианте технического решения светодиодная сборка состоит из светодиодов 6, уложенных непосредственно внутри оптического отражателя (на примере П-образного швеллера 11) и покрытых диффузно рассеивающей пленкой 13 (фиг.7). Аналогично, светодиоды 6 могут быть покрыты пленкой 13 и при наличии оптической системы, показанной на фиг.1, 4, 5, 6.

В затемненных участках, освещаемого отраженным светом информационного символа 2, на перегибах, светодиоды 6 расположены согласно фиг.8 на ребре жесткости 14. Ребро жесткости 14 представляет собой плоскость, расположенную под углом к поверхности символа и соединяющую тыльную поверхность 3 изображения 2 с монтажным бортиком 10. Желательно, чтобы в этом варианте светодиоды 5 имели широкий угол распределения светового потока. Ось светового потока светодиодов 5 направлена под углом к тыльной стороне и в направлении края 1.

Для защиты от пыли, влаги и прочих внешних воздействий применен диффузно рассеивающий прозрачный экран 15. Высота экрана равна высоте монтажного бортика 10. Экран устанавливается по краю тыльной стороны 3 информационного символа 2 и перпендикулярно поверхности 9 так, что он закрывает практически герметично пространство, где имеются светодиоды 6. Крепиться к тыльной стороне символа он может с помощью клея. Очевидно, что аналогичные экраны могут быть установлены и во всех вышеперечисленных конструкциях.

Светодиодная сборка расположена, как указывалось ранее, по периметру информационного символа. Фиг.9 дает детальное представление о расположении светодиодных сборок 5. При этом светодиодные сборки, установленные по периметру правого края символа, обозначены 5’, а светодиодные сборки с левого края символа обозначены 5’’.

Светодиодные сборки 5’ подключены к источнику питания 16 с изменяемым напряжением (фиг.7), а светодиодные сборки 5’’ подключены к источнику питания 17 с изменяемым напряжением. Источники 16 и 17 представляют собой сетевые адаптеры, на входы которых подается стандартное переменное напряжение, а на выходе формируется постоянное напряжение, согласованное со светодиодной сборкой. Каждый источник имеет внутренний генератор, позволяющий изменять напряжение постоянного тока по желаемому закону. Для этого источники снабжены соответствующими регуляторами (на фигурах не показаны).

Примерная диаграмма изменения напряжения U (светового потока Ф), соответствующая источнику 16, на фиг.11 обозначена цифрой 18, а для источник 17 - цифрой 19.

В варианте технического решения светодиоды 6 состоят из трехцветных элементов 6’, 6’’ и 6’’, например, с красным, зеленым и синим спектрами излучения. Каждые из этих элементов объединены в группы с соответствующим цветом и подключены к источникам переменного напряжения соответственно 20, 21, 22 (фиг.9).

Образец диаграммы изменения напряжения для этих источников обозначен на фиг.13 цифрами соответственно 23, 24 и 25.

В варианте исполнения светодиоды разбиты на группы 6а, 6б и т.д. (фиг.14), отличающиеся по высоте расположения информационного символа. Каждая такая группа подключена к соответствующему источнику питания с переменным напряжением, 26 для ба, 27 для 6б и т.д. Диаграмма изменения напряжения аналогична диаграммам фиг.11 или фиг.13, представленным выше.

Светодинамическое оптоэлектронное устройство подсветки контура действует следующим образом.

Перед установкой информационного символа 2 по краю 1 его тыльной поверхности 3 устанавливают светодиодные сборки 5 со светодиодами 6. Выбор конструктивного исполнения отражателя 11 производится на основе конкретных условий эксплуатации символа, его места расположения и мощности светодиодов. В затемненных участках на перегибах символа может понадобиться крепление светодиодов согласно фиг.8. Если символ располагается в помещении, защищенном от дождя, то экран 15 может и не понадобиться. Защитой от пыли может служить пленка 13. Информационный символ крепится к несущей поверхности 9 любым известным способом, например с помощью крепежных деталей. Монтажный бортик предохраняет светодиоды от смятия. Щели между экраном 15 и несущей поверхностью 9 закрываются специальной замазкой (герметиком).

Световой поток от светодиодной сборки 5 распределяется вдоль тыльной стороны 3 информационного символа 2 и, отражаясь от оптического отражателя 4 (11, фиг.1, 3, 7), подсвечивает отраженным светом контур 1 символа 2, распространяя световой поток вдоль его тыльной стороны. Если оптический отражатель выполнен согласно фиг.4, то световой поток направлен преимущественно к краю символа и в сторону от тыльной стороны символа и подсвечивает контур светом, отраженным от несущей поверхности 9. Каждый из вариантов, по разному подсвечивая контур символа, дает дизайнеру возможность варьировать подсветку. Так, например, верхний контур может быть подсвечен ярче, а нижний менее ярко, в зависимости от величины символа, наличия внешних источников света и т.д. Если световая сборка выполнена на основе прозрачной трубки 7 (фиг.2), то установка источника света может быть выполнена на месте. При этом сама трубка прикрепляется к оптической системе клеем. Если световая сборка выполняется по типу фиг.3, то монтаж можно производить до установки символа на место.

Различные варианты установки светодиодных сборок позволяют также, в зависимости от вида информационного символа, по разному освещать отдельные участки символа или весь символ.

Применение прозрачной трубки 7 или самоклеющейся диффузно рассеивающей пленки 13 позволяет, в зависимости от условий, формировать освещение контура 1 символа 2. Самоклеющаяся пленка выполняет две функции. Она является средством фиксации светодиодных сборок и одновременно способствует более равномерному распределению светового потока.

Применение диффузно рассеивающего прозрачного экрана 15, установленного между тыльной стороной 3 информационного символа 2 и несущей поверхностью 9, дает возможность закрыть практически герметично пространство, где имеются светодиоды 6. Это позволит снизить требования к окружающей среде. Экран также способствует более равномерному распределению светового потока вдоль контура.

Если светодиодные сборки подключены к разным источникам питания (фиг.9, 10), то, изменяя напряжение питания источников 16 и 17 по определенному закону, например 18, 19, показанному на фиг.11, можно периодически изменять подсветку левого и правого контуров символа, привлекая внимание к информации.

Еще большим декоративным эффектом будет отличаться вариант согласно фиг.12. Изменения напряжения источников питания 20, 21, 22 приведут к изменениям световых потоков светодиодов 6 с различной цветностью. При этом можно практически получить любую изменяющуюся по времени цветовую подсветку контуров информационных символов.

При необходимости, можно получать меняющуюся по высоте подсветку контуров информационных символов, используя схему согласно фиг.14, в которой световые потоки светодиодов 6а, 6б и т.д. регулируются от источников питания соответственно 26, 27 и т.д.

Таким образом, предлагаемое светодинамическое оптоэлектронттое устройство подсветки контура открывает дополнительные возможности для дизайнеров по рекламе или привлечению внимания к информации.

Количество светодиодов зависит от требуемого светового потока.

1. Светодинамическое оптоэлектронное устройство подсветки контура, содержащее непрозрачный информационный символ, источник света из светодиодов, расположенных по длине контура с тыльной его стороны, оптическую систему, распределяющую световой поток, отличающееся тем, что оптическая система выполнена в виде отражателя, распределенного по длине контура и охватывающего светодиоды, по крайней мере, с двух сторон, так что контур информационного символа освещается отраженным светом светодиодов.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что светодиоды установлены в гибкую прозрачную трубку, а отражатель охватывает светодиоды с тыльной стороны так, что световой поток от светодиодов направлен в сторону, противоположную тыльной стороне информационного символа.

3. Устройство по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что отражатель выполнен в виде П-образного швеллера.

4. Устройство по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что отражатель выполнен в виде светоотражающего бортика, примыкающего к краю тыльной стороны информационного символа, а двумя другими поверхностями, образующими в результате П-образный отражатель, являются тыльная сторона информационного символа и монтажный бортик, расположенный перпендикулярно плоскости информационного символа и соединяющий его тыльную сторону с несущей поверхностью.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что светодиоды расположены внутри охватывающего их отражателя и с открытой стороны отражателя покрыты диффузно рассеивающей самоклеющейся пленкой.

6. Устройство по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что светодиоды, прилегающие к различным краям тыльной стороны контура информационного символа, подключены к различным источникам питания с регулируемым напряжением.

7. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что использованы трехцветные светодиоды с красным, зеленым и синим спектрами излучения, и светодиоды определенного спектра излучения подключены к соответствующему источнику питания с регулируемым напряжением

8. Светодинамическое оптоэлектронное устройство подсветки контура, содержащее непрозрачный информационный символ, источник света из светодиодов, оптическую систему, распределяющую световой поток, отличающееся тем, что светодиоды расположены на ребре жесткости, соединяющем тыльную сторону информационного символа с монтажным бортиком, расположенным под прямым углом к плоскости информационного символа, ось светового потока светодиодов направлена под углом к тыльной стороне информационного символа в направлении его края, а между краем информационного символа и несущей поверхностью установлен защитный диффузно рассеивающий прозрачный экран.