СВЕТОВОЗВРАЩАЮЩИЙ ЗНАК И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2002 года по МПК G09F13/16 

Предлагаемое изобретение относится к светотехнике и оптике, а именно к области информационных знаков на основе световозвращающих материалов, в частности к техническим средствам регулирования дорожного и автомобильного движения для обеспечения его безопасности посредством информационного обеспечения визуальной информацией об условиях и режимах движения на дорогах движения и способам изготовления таких технических средств, и может быть использовано преимущественно при изготовлении автодорожных и автомобильных световозвращающих устройств, например, в технических средствах для регулирования дорожного и автомобильного движения типа дорожных, в том числе предупреждающих знаков, дорожных указателей, знаков аварийной остановки, номерных знаков машин и т.д., а также при изготовлении различных рекламных и демонстрационных средств.

В настоящее время проблема изготовления дешевых световозвращающих знаков, обладающих высокой яркостью, видимостью и четкостью восприятия и функционирующих как рефлектирующие в широком диапазоне углов отражения в любых погодных условиях, используемых для регулирования дорожного и автомобильного движения, типа дорожных, в том числе предупреждающих знаков, дорожных указателей, знаков аварийной остановки, номерных знаков машин и т.д., а также при изготовлении различных рекламных и демонстрационных средств в рекламных целях, встала достаточно остро. Связано это с необходимостью обеспечения возможности быстрого восприятия и, как следствие, быстрого реагирования на такие регулирующие и предупреждающие знаки при освещении их в диапазоне от углов, близких к 0 и до 90^o, с надежным световозвращением падающих лучей к источнику освещения. Особенно это важно, например, для водителей транспортных средств для обеспечения их безопасности и повышения безопасности движения благодаря возможности принятия водителем при наличии такого световозвращающего знака решения с возможно большим люфтом по времени.

Известен световозвращающий дорожный знак, содержащий полупрозрачную основу с расположенной на ней световозвращающей структурой с множеством световозвращающих элементов, выполненных в виде поверхностей, образующих смежно расположенные со стороны рабочей поверхности световозвращающей структуры полости пирамидальной формы с вершинами, обращенными в противоположную от рабочей поверхности световозвращающей структуры сторону, при этом поверхности, образующие полости пирамидальной формы, мозаично размещены друг относительно друга с образованием информационного текста, и непрозрачный слой из алюминия, окружающий по периметру участок со световозвращающей структурой с зазором, обеспечивающим возможность его высвечивания через полупрозрачную основу.

Там же известен способ изготовления световозвращающего знака, включающий формование термопластичного материала со световозвращаюшими свойствами посредством матрицы с профилем рабочей поверхности в форме смежно расположенных и мозаично размещенных друг относительно друга с образованием информационного текста пирамид, установку внутри непрозрачного слоя из алюминия с зазором по периметру отформованного термопластичного материала в виде световозвращающей структуры на полупрозрачную основу с обеспечением возможности высвечивания световозвращающей структуры в зазоре через полупрозрачную основу (МПК⁶ G 09 F 13/16, патент США 5303492, 1994).

Известное техническое решение не позволяет обеспечивать равномерное и стабильное световозвращение падающего излучения высокой степени яркости в достаточно широком диапазоне углов наблюдения без использования дополнительной подсветки информационного изображения с тыльной стороны световозвращающего дорожного знака. Кроме того, отсутствие защитного покрытия быстро снижает световозвращающие характеристики дорожного знака со временем, значительно уменьшая в целом общий ресурс его эксплуатации, как за счет воздействия на световозвращающую поверхность неблагоприятных климатических факторов, так и за счет ее возможного загрязнения, особенно при использования знака вблизи транспортных магистралей.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является световозвращающий знак, содержащий основу с множеством световозвращающих элементов, выполненных в виде поверхностей, образующих смежно расположенные со стороны рабочей поверхности основы полости пирамидальной формы с вершинами, обращенными в противоположную от рабочей поверхности сторону, при этом на часть поверхностей, образующих полости пирамидальной формы, нанесено отражающее покрытие, а на остальную часть поверхностей - информационный текст, установленное с воздушным зазором относительно световозвращающих элементов основы защитное прозрачное покрытие и средство для освещения, установленное с возможностью высвечивания через материал основы по крайней мере информационного текста.

Там же известен способ изготовления световозвращающего знака, включающий формование термопластичного материала посредством матрицы с профилем рабочей поверхности в форме множества смежно расположенных пирамид, нанесение на часть рабочей поверхности световозвращающих элементов основы, отформованной из термопластичного материала, отражающего покрытия, а на остальную часть рабочей поверхности - информационного текста, установку с воздушным зазором относительно всей рабочей поверхности основы защитного прозрачного покрытия и установку средства для освещения с возможностью высвечивания через материал основы по крайней мере информационного текста (МПК⁶ G 09 F 13/16, патент Великобритании 2204725, 1988).

Известное техническое решение не позволяет обеспечивать равномерное и стабильное световозвращение падающего излучения высокой степени яркости в достаточно широком диапазоне углов наблюдения без использования дополнительной подсветки информационного изображения с тыльной стороны световозвращающего дорожного знака. Кроме того, отсутствие вакуума в пространстве между защитным покрытием и рабочей поверхностью световозвращающих элементов 2 не позволяет исключать потери энергии светового излучения при прохождении через него светового потока, как если бы речь шла о прохождении светового потока через воздух, особенно насыщенный влагой, например при "запотевании", и быстро снижает световозвращающие характеристики дорожного знака со временем, значительно уменьшая в целом общий ресурс его эксплуатации, как за счет воздействия на световозвращающую поверхность неблагоприятных климатических факторов.

Новым достигаемым техническим результатом предлагаемого изобретения является расширение диапазона углов падения излучения от источника света, при котором обеспечивается его световозвращение к источнику, при обеспечении равномерного и стабильного световозвращения падающего излучения высокой степени яркости, расширении возможностей функционального использования и повышении ресурса эксплуатации световозвращающего знака.

Новый технический результат достигается тем, что в световозвращающем знаке, содержащем основу с множеством световозвращающих элементов, выполненных в виде поверхностей, образующих смежно расположенные со стороны рабочей поверхности основы полости в виде пустотелых остроконечных конструкций с вершинами, обращенными в противоположную от рабочей поверхности сторону, с нанесенным на рабочую поверхность световозвращающих элементов отражающим покрытием, информационное поле, размещенное с возможностью наблюдения с лицевой стороны световозвращающего знака и защитное прозрачное покрытие, установленное перед световозвращающими элементами основы, в отличие от прототипа основа выполнена из непрозрачного материала, пустотелые остроконечные конструкции - в виде полостей конусообразной формы или полостей в форме трехгранных пирамид, информационное поле размещено по крайней мере на части рабочей поверхности световозвращающих элементов и/или по крайней мере на одной из сторон защитного прозрачного покрытия или в виде по крайней мере части защитного прозрачного покрытия, отражающее покрытие нанесено на всю рабочую поверхность световозвращающих элементов, а защитное прозрачное покрытие установлено на рабочую поверхность основы с возможностью создания герметизированного пространства между защитным прозрачным покрытием и рабочей поверхностью световозвращающих элементов основы и закреплено посредством создания вакуума в герметизированном пространстве.

Пустотелые остроконечные конструкции в виде полостей конусообразной формы или в форме трехгранных пирамид выполнены с возможностью обеспечения хода возвращаемого луча параллельно падающему лучу.

Полости пустотелых остроконечных конструкций могут быть разделены между собой на рабочей поверхности основы расположенными в одной плоскости разделительными площадками.

Защитное прозрачное покрытие может быть установлено на разделительные площадки.

По крайней мере часть защитного прозрачного покрытия может быть выполнена цветонесущей.

Информационное поле может быть размещено по крайней мере на одной из сторон защитного прозрачного покрытия.

Информационное поле, размещенное на защитном прозрачном покрытии, может быть выполнено в виде информационной пластины.

По крайней мере часть защитного прозрачного покрытия может быть выполнена в виде информационного поля.

Защитное прозрачное покрытие может быть выполнено с тыльной поверхностью в виде расположенных остроконечных конструкций конусообразной формы или в форме трехгранных или четырехгранных пирамид с вершинами, обращенными к основе, при этом остроконечные конструкции защитного покрытия оптически сопряжены со световозвращающими элементами основы.

Защитное прозрачное покрытие может быть выполнено из материала с диэлектрической проницаемостью, превышающей диэлектрическую проницаемость материала основы со световозвращающими элементами.

Отражающее покрытие может быть выполнено в виде металлического высокоотражающего слоя или слоя частиц с высокоотражающей поверхностью.

По крайней мере часть отражающего покрытия может быть выполнена в виде информационного поля с цветом отражающей поверхности, отличным от цвета остальной поверхности отражающего покрытия.

Поверхности, образующие полости конусообразной формы или полости в форме трехгранных пирамид, могут быть размещены мозаично или в виде орнамента друг относительно друга с образованием информационного текста и/или изображения.

По крайней мере часть полостей пустотелых остроконечных конструкций может быть заполнена цветонесущим прозрачным лаком.

Защитное прозрачное покрытие может быть выполнено из прозрачного лака, заполняющего полости пустотелых остроконечных конструкций.

По крайней мере часть защитного прозрачного покрытия, заполняющего полости пустотелых остроконечных конструкций, может быть выполнена из цветонесущего прозрачного лака.

Полости пустотелых остроконечных конструкций могут быть заполнены цветонесущим прозрачным лаком в виде информационного текста и/или изображения.

Основа может быть выполнена армированной.

Основа может быть выполнена перфорированной с возможностью высвечивания посредством вновь введенного средства для освещения по крайней мере информационного поля.

Знак может быть выполнен двусторонним.

Новый технический результат достигается также тем, что в способе изготовления световозвращающего знака, включающем формование основы из термопластичного материала посредством матрицы с профилем рабочей поверхности в форме множества остроконечных конструкций, нанесение на рабочую поверхность световозвращающих элементов основы отражающего покрытия, введение информационного поля и установку перед световозвращающими элементами основы защитного прозрачного покрытия, в отличие от прототипа основу выполняют из непрозрачного термопластичного материала, остроконечные конструкции на рабочей поверхности матрицы выполняют конусообразной формы или в форме трехгранных пирамид, перед формованием в термопластичном материале прокладывают армирующую структуру и осуществляют формование основы из термопластичного материала вместе с армирующей структурой, отражающее покрытие наносят на всю рабочую поверхность световозвращающих элементов, информационное поле выполняют в виде информационного текста и/или изображения и размещают по крайней мере на части рабочей поверхности световозвращающих элементов и/или по крайней мере на одной из сторон защитного прозрачного покрытия или в виде по крайней мере части защитного прозрачного покрытия, при этом защитное прозрачное покрытие устанавливают на рабочую поверхность основы.

Остроконечные конструкции на рабочей поверхности матрицы конусообразной формы или в форме трехгранных пирамид выполняют с разделительными площадками, расположенными в одной плоскости между основаниями остроконечных конструкций, при этом защитное прозрачное покрытие устанавливают на разделительные площадки, разделяющие между собой на рабочей поверхности отформованной посредством матрицы основы полости пустотелых остроконечных конструкций.

Остроконечные конструкции конусообразной формы или в форме трехгранных пирамид, образующие профиль рабочей поверхности матрицы, выполняют с возможностью обеспечения пустотелыми остроконечными конструкциями в виде полостей конусообразной формы или в форме трехгранных пирамид отформованной посредством матрицы основы хода возвращаемого луча параллельно падающему лучу.

Отражающее покрытие могут наносить в виде металлического высокоотражающего слоя или слоя частиц с высокоотражающей поверхностью.

Перед нанесением отражающего покрытия в виде слоя частиц с высокоотражающей поверхностью могут осуществить их диспергирование в связующем.

По крайней мере одну часть отражающего покрытия могут выполнить в виде информационного поля с цветом отражающей поверхности, отличным от цвета остальной поверхности отражающего покрытия.

Защитное прозрачное покрытие можно закрепить при установке посредством адгезионного слоя, нанесенного на разделительные площадки.

После установки защитного прозрачного покрытия пространство между последним и рабочей поверхностью световозвращающих элементов основы можно загерметизировать и закрепить защитное прозрачное покрытие посредством создания вакуума в герметизированном пространстве.

Перед герметизацией пространства между защитным прозрачным покрытием и рабочей поверхностью световозвращающих элементов основы на разделительные площадки можно наносить адгезионный слой.

Перед установкой защитного прозрачного покрытия по крайней мере часть полостей можно заполнить цветонесущим прозрачным лаком.

По крайней мере часть полостей пустотелых остроконечных конструкций можно заполнить цветонесущим прозрачным лаком в виде информационного текста и/или изображения.

Защитное прозрачное покрытие можно выполнить заполнением полостей пустотелых остроконечных конструкций прозрачным лаком.

Защитное прозрачное покрытие можно выполнить заполнением по крайней мере части полостей пустотелых остроконечных конструкций цветонесущим прозрачным лаком.

Защитное прозрачное покрытие могут выполнять заполнением по крайней мере части пустот пустотелых остроконечных конструкций цветонесущим прозрачным лаком в виде информационного текста и/или изображения.

Перед установкой тыльную поверхность защитного прозрачного покрытия предварительно могут отформовывать в виде смежно расположенных остроконечных конструкций конусообразной формы или в форме трехгранных или четырехгранных пирамид с вершинами, обращенными к основе, а при установке остроконечные конструкции защитного покрытия оптически сопрягать со световозвращающими элементами основы.

Световозвращающий знак могут выполнять двусторонним.

На фиг. 1-5 представлены принципиальные схемы выполнения световозвращающего знака.

Световозвращающий знак содержит основу 1 из непрозрачного материала с множеством световозвращающих элементов 2 в виде поверхностей 3, образующих смежно расположенные со стороны рабочей поверхности 4 основы 1 полости в форме трехгранных пирамид 5 с вершинами 6, обращенными в противоположную от рабочей поверхности 3 сторону, с нанесенным на всю рабочую поверхность 3 световозвращающих элементов 2 отражающим покрытием 7, установленное на рабочую поверхность 3 основы 1 защитное прозрачное покрытие 10 с размещенными на его сторонах информационным текстом 8 и изображением 9 соответственно (фиг.1).

Световозвращающий знак может содержать световозвращающие элементы 2 в виде поверхностей 3, образующих смежно расположенные со стороны рабочей поверхности 4 основы 1 полости конусообразной формы 11 с углом при вершине 12, равным 90^o, и защитное прозрачное покрытие 10, часть которого выполнена цветонесущей с информационным текстом 8 и изображением 9, при этом основа 1 выполнена армированной (фиг.2).

Световозвращающий знак может содержать световозвращающие элементы 2 в виде поверхностей 3, образующих смежно расположенные со стороны рабочей поверхности 4 основы 1 полости в форме трехгранных пирамид 5, при этом смежно расположенные со стороны рабочей поверхности 4 основы 1 полости в форме трехгранных пирамид 5 разделены между собой на рабочей поверхности 4 основы 1 расположенными в одной плоскости площадками 13 с установленным на них защитным прозрачным покрытием 10, а полости в форме трехгранных пирамид 5 заполнены цветонесущим прозрачным лаком 14 в виде информационного текста 8 и изображения 9 (фиг.3).

Световозвращающий знак может содержать световозвращающие элементы 2 в виде поверхностей 3, образующих смежно расположенные со стороны рабочей поверхности 4 основы 1 полости в форме трехгранных пирамид 5, мозаично или в виде орнамента размещенные друг относительно друга с образованием информационного текста 8, и защитное прозрачное покрытие 10 с изображением 9 и с тыльной поверхностью 15 в виде смежно расположенных остроконечных конструкций 16 с вершинами 17, обращенными к основе 1, при этом остроконечные конструкции 16 защитного покрытия 10 оптически сопряжены со световозвращающими элементами 2 основы 1 (фиг.4).

Защитное прозрачное покрытие 10 может быть выполнено из прозрачного лака 18, по крайней мере часть которого является цветонесущей 19, заполняющего полости пустотелых остроконечных конструкций 5, 11 в виде информационного текста 8 и/или изображения 9, при этом основа 1 может быть выполнена перфорированной 20 с возможностью высвечивания посредством вновь введенного средства для освещения 21 по крайней мере информационного поля 8, 9 (фиг.5).

Световозвращающий знак может быть выполнен двусторонним 22 (фиг.6).

Световозвращающий знак изготавливают следующим образом.

Изготавливают, например, методом литья, штамповки и т.п., матрицу соответствующего типа в зависимости от поставленной задачи с применением нескольких инструментов, формирующих по заданной программе в матрице ответные по форме заданным полостям в виде трехгранных пирамид и конусов, структуру с профилем рабочей поверхности в форме множества смежно расположенных остроконечных конструкций конусообразной формы 11 или в форме трехгранных пирамид 5.

Изготовление световозвращающего знака начинают с прокладывания термопластичного материала армирующей структурой. В качестве непрозрачного термопластичного материала используют, например, поливинилхлорид, отходами (крошкой) которого вместе с армирующим материалом заполняют форму, соответствующую по контуру формообразуемому световозвращающему знаку, и, прикладывая необходимое давление к матрице, осуществляют формование поверхности термопластичного материала и его последующее затвердевание уже в виде основы 1 с множеством световозвращающих элементов 2.

В качестве армирующего материала используют, например, стекловидные нити, жесткое полимерное волокно, проволоку и т.д.

Затем осуществляют формование непрозрачного термопластичного материала вместе с армирующей структурой с помощью подготовленной матрицы при соответствующих для используемого термопластичного материала давлении и температуре, обеспечивающей по крайней мере его размягчение, до образования армированной основы 1 с множеством световозвращающих элементов 2, выполненных в виде поверхностей 3, образующих смежно расположенные со стороны рабочей поверхности основы 1 полости в виде пустотелых остроконечных конструкций (трехгранных пирамид 5 и конусов 11 с вершинами 6, 12, обращенными в противоположную от рабочей поверхности основания 1 сторону).

Затем после отверждения образованной при формовании из непрозрачного термопластичного материала основы 1 с множеством световозвращающих элементов 2 осуществляют ее извлечение из матрицы, в том числе с профилем уже прямого относительно профиля матрицы отображения световозвращающих остроконечных конструкций в виде полостей конусообразной формы 11 или в форме трехгранных пирамид 5 на общем основании 1, и нанесение на рабочую поверхность 3 световозвращающих элементов 2 отражающего покрытия 7.

Отражающее покрытие 7 может быть выполнено, например, в виде металлического высокоотражающего слоя, например, термическим вакуумным напылением на установке BA-510Q соответствующего металла с высокоотражающими свойствами или распылением на рабочую поверхность 3 частиц в связующем. В качестве металла для отражающего покрытия 7 может быть использован, например, алюминий (серебристый), медь (золотистый), латунь (желтый), бронза (красноватый), сталь и молибден (серовато-стальной цвет) и т.д.

Выполнение отражающего покрытия 7 в виде слоя частиц с высокоотражающей поверхностью, диспергированного в связующем, позволяет широко варьировать цветом его отражающей поверхности за счет использования в качестве таких частиц разнообразных материалов типа "блеска для глаз" белого, перламутрового, сиреневого и иных экзотических цветов, причем эти материалы могут быть выполнены как из металлов, так и из неметаллов или неметаллов с металлическим отражающим покрытием. Это может быть алюминиевая, бронзовая, серебряная, латунная и т.д. пудра, частички слюды, частички полимерной, например лавсановой, пленки с нанесенным на них отражающим слоем типа "блеска для глаз", оксид титана и т.п. с размером частиц 0,2 - 0,3 мкм. В качестве связующего может быть использован, например, лак "Метафонт" производства предприятия "ЛИТ" г. Переяславль-Залесский или иное подходящее связующее типа оптического клея.

После нанесения отражающего покрытия 7 осуществляют подготовку к установке защитного прозрачного покрытия 10. Для чего заготовку, например, из прозрачного полимерного материала - полистирола, поликарбоната, полиэтилена, полиметилметакрилата, лавсана и т.д. - оконтуривают в соответствии с размером изготавливаемого световозвращающего знака. Часть защитного прозрачного покрытия 10, при необходимости, выполняют в виде информационного текста 8 и/или изображения 9, в том числе из цветонесущего полимерного материала в соответствии с раскраской создаваемых информационного текста 8 и/или изображения 9.

Защитная полимерная пленка 10 может быть выполнена из прозрачных полимерных материалов с показателем преломления n или диэлектрической проницаемостью δ, превышающей показатель преломления n или диэлектрическую проницаемость материала световозвращающих элементов 2.

Необходимость использования для материала защитной полимерной пленки 10 с более высоким по отношению к материалу световозвращающих элементов 2 показателем преломления n_k или диэлектрической проницаемостью δ_k вызвана тем, что в этом случае снижается величина угла (до величин, близких к 0^o) падения излучения от источника (или угол наблюдения изображения наблюдателем), при котором световозвращение к источнику света (или наблюдение изображения на световозвращающем знаке наблюдателем) еще возможно. В качестве такого материала защитной полимерной пленки 10 с более высокими по отношению к материалу световозвращающих элементов 2 показателем преломления n_k или диэлектрической проницаемостью δ_k могут использоваться как прозрачные полимерные материалы с заданной более высокой относительно материала световозвращающих элементов 2 величиной показателя преломления n_k или диэлектрической проницаемостью δ_k, так и перечисленные выше полимерные материалы и связующие с добавками материалов, обеспечивающих повышение величины диэлектрической проницаемости защитной полимерной пленки 10, в качестве которых могут быть использованы титанаты бария или стронция, диоксид титана, керамические материалы и т.д.

Перед установкой защитного прозрачного покрытия 10 в случае, когда по крайней мере часть его не выполняют в виде информационного текста 8 и/или изображения 9, осуществляют, при необходимости, размещение по крайней мере на одной из сторон защитного прозрачного покрытия 10 информационного текста 8 и/или изображения 9.

Также, в случае необходимости, когда размещение информационного текста 8 и/или изображения 9 осуществляют по крайней мере на части рабочей поверхности 3 световозвращающих элементов 2, перед установкой защитного прозрачного покрытия 10 по крайней мере часть полостей конструкций конусообразной формы 11 или в форме трехгранных пирамид 5 на рабочей поверхности 3 световозвращающих элементов 2 заполняют цветонесущим прозрачным лаком 14, в том числе это заполнение осуществляют, при необходимости, и в виде информационного текста 8 и/или изображения 9.

Для этих целей может быть использован цветонесущий прозрачный лак 14, например лак "цапон" голубого цвета и т.п., заполняющий полости, образованные рабочими поверхностями 3 световозвращающих элементов 2 в соответствии с заданным информационным текстом 8 и/или изображением 9.

Аналогичным выше описанному образом изготавливают, при необходимости, защитное прозрачное покрытие 10, заполняя прозрачным лаком 18 полости пустотелых остроконечных конструкций 5, 11. При этом по крайней мере часть полостей пустотелых остроконечных конструкций 5, 11, при необходимости, заполняют цветонесущим прозрачным лаком 19 в виде информационного текста 8 и/или изображения 9 (фиг.5).

При этом рабочие поверхности 3 световозвращающих элементов 2, образующие полости конусообразной формы 11 или полости в форме трехгранных пирамид 5, при формовании непрозрачного термопластичного материала мозаично или в виде орнамента размещают, при необходимости, таким образом друг относительно друга, чтобы обеспечить образование информационного текста 8 и/или изображения 9, в том числе при заливке соответствующих полостей 5, 11 цветонесущим лаком.

Затем осуществляют установку защитного прозрачного покрытия 10 и его последующее закрепление посредством адгезионного слоя, нанесенного на площадки 13 (при их наличии), разделяющие между собой смежно расположенные со стороны рабочей поверхности 3 световозвращающих элементов 2 основы 1 полости конусообразной формы 11 или в форме трехгранных пирамид 5, например, посредством прозрачного связующего.

В качестве прозрачного адгезионного связующего используют, например, лак АК-545 (СТП 6-10-500-31-87). клей "Метафонт" производства предприятия "ЛИТ" г. Переяславль-Залесский, ГИПК и т.п.

Закрепление защитного прозрачного покрытия 10 после его установки на рабочую поверхность основы 1 осуществляют, при необходимости, например, в случае отсутствия площадок 13, разделяющих между собой смежно расположенные со стороны рабочей поверхности 3 световозвращающих элементов 2 основы 1 полости конусообразной формы 11 или в форме трехгранных пирамид 5, посредством герметизации пространство между защитным прозрачным покрытием 10 и рабочей поверхностью 3 световозвращающих элементов 2 основы 1 и последующего создания вакуума в этом герметизированном пространстве (например, посредством использования вакуумного насоса).

В случае же наличия площадок 13, разделяющих между собой смежно расположенные со стороны рабочей поверхности 3 световозвращающих элементов 2 основы 1 полости конусообразной формы 11 или в форме трехгранных пирамид 5, перед герметизацией пространства между защитным прозрачным покрытием 10 и рабочей поверхностью 3 световозвращающих элементов 2 основы 1 на площадки 13, дополнительно также могут наносить и адгезионный слой.

Кроме того, тыльную поверхность 15 самого защитного прозрачного покрытия 10, при необходимости, предварительно отформовывают в виде смежно расположенных остроконечных конструкций 16 конусообразной формы или в форме трехгранных или четырехгранных пирамид с вершинами 17, обращенными к основе 1, а при установке защитного покрытия 10 остроконечные конструкции 16 оптически сопрягают со световозвращающими элементами 2 основы 1.

Формование тыльной поверхности 15 защитного прозрачного покрытия 10 осуществляют, например, аналогичным образом как и ранее описанное формообразование основы 1 световозвращающего знака с помощью подготовленной матрицы при соответствующих для используемого термопластичного (но уже прозрачного) материала давлении и температуре до образования смежно расположенных остроконечных конструкций 16 конусообразной формы или в форме трехгранных или четырехгранных пирамид с вершинами 17 (фиг.4).

При необходимости дополнительной подсветки и в случае, если основа 1 выполнена из непрозрачного материала, ее одним из известных способов выполняют перфорированной с возможностью высвечивания через перфорационные отверстия 20 по крайней мере информационного текста 8 и/или изображения 9 посредством средства для освещения 21, установленного с тыльной стороны световозвращающего знака (фиг.5).

В случае выполнения световозвращающего знака двусторонним 22 аналогичную вышеописанной технологию используют для формообразования рабочей поверхности основы 1, но уже с двух соответствующих сторон термопластичного непрозрачного материала. Аналогична технология и нанесения отражающего покрытия 7, информационного поля 8, 9 и защитного покрытия 10 для обеих соответствующих сторон световозвращающего знака. Исполнение световозвращающего знака двусторонним обеспечивается его дублированием, одним из известных способов, например склеиванием основы 6 одного световозвращающего знака с основой 6 другого (фиг.6).

Световозвращающий знак функционирует следующим образом.

Световой поток от источника излучения после падения на лицевую поверхность световозвращающего знака проходит через защитное прозрачное покрытие 10 и, попадая на рабочую поверхность 3 световозвращающих элементов 2, образованную смежно расположенными со стороны рабочей поверхности 4 основы 1 полостями конусообразной формы 11 или в форме трехгранных пирамид 5 с вершинами 6, обращенными в противоположную от рабочей поверхности 4 сторону, основания 1, зеркально переотражаются на отдельных гранях общей рабочей поверхности 3 за счет имеющегося на указанной поверхности 3 отражающего покрытия 7.

После чего отраженный световой поток в зависимости от угла наклона граней, образующих рабочую поверхность 3, сразу или после многократного переотражения на гранях в объеме полостей конусообразной формы 11 или в форме трехгранных пирамид 5 под заданным углом наклона граней направляется после соответствующего преломления на границах раздела защитной пленки 10 в обратном направлении к наблюдателю. При этом световозвращенный от световозвращающего знака луч может идти в обратном направлении как параллельно падающему лучу (в случае, например, использования граней рабочей поверхности 3, образующих полости конусообразной формы 11 или в форме трехгранных пирамид 5 с углом при вершине 6, 12, равным 90^o) или под некоторым углом к падающему лучу (в случае использования граней рабочей поверхности 3, образующих полости конусообразной формы 11 или в форме трехгранных пирамид 5 с другими углами наклона граней). Следует отметить, однако, что в случае наклона граней к воображаемому основанию, образованному полостями конусообразной формы 11 или в форме трехгранных пирамид 5, под углом свыше 68^o световозвращающие элементы превращаются в свою противоположность - так называемые "световые ловушки" для падающих на них световых лучей, так как последующие их переотражения от граней, образующих рабочую поверхность 3 световозвращающих элементов 2, "загоняют" лучи все глубже к вершинам 6, 12 световозвращающих конструкций 5, 11, приводя либо к яркому высвечиванию последних с последующим выходом излучения со значительно ослабленной мощностью, либо к полному затуханию падающего излучения в световозвращающих конструкциях 5, 11.

В случае использования наклона граней к воображаемому основанию, образованному полостями конусообразной формы 11 или в форме трехгранных пирамид 5, под углом менее 16^o соответствующие грани функционируют как наклонные зеркала, переотражая падающее на них от источника излучение сразу же в направлении наблюдателя под углом, задаваемым углом наклона граней.

Поэтому угол наклона граней к воображаемому основанию, образованному полостями конусообразной формы 11 или в форме трехгранных пирамид 5, должен быть выполнен в диапазоне 16-68^o, причем прямое световозвращение обеспечивается при угле при вершине полостей конусообразной формы или в форме трехгранных пирамид равным 90^o.

В процессе освещения световозвращающего знака световым потоком от источника излучения и последующего возвращения в обратном направлении к наблюдателю происходит высвечивание информационного текста 8 и/или изображения 9, присутствующего на световозвращающем знаке и предназначенных для обеспечения функций регулирования дорожного и автомобильного движения в виде, например, дорожных, в том числе предупреждающих знаков, дорожных указателей, знаков аварийной остановки, номерных знаков машин и т. д. за счет расцветки (создания фона) для наблюдаемого информационного текста 8 и/или изображения 9.

Информационный текст 8 и/или изображение 9 на световозвращающем знаке в рамках настоящего изобретения может быть предназначено также для использования в различных рекламных и демонстрационных целях.

Наличие защитного прозрачного покрытия 10 в световозвращающем знаке повышает его надежность не менее чем на 15% от преждевременного разрушения под воздействием неблагоприятных климатических факторов и механических повреждений при эксплуатации, причем лицевую поверхность световозвращающего знака можно периодически чистить от загрязнений или заменять при необходимости, повышая тем самым яркость самого световозвращающего знака и увеличивая ресурс его работы.

Кроме того, при наличии герметизированного пространства между защитным прозрачным покрытием 10 и рабочей поверхностью 3 световозвращающих элементов 2 основы 1 воздействие неблагоприятных климатических факторов как на качество рабочей поверхности 3 световозвращающих элементов 2 световозвращающего знака, так и на сохранность наблюдаемых информационного текста 8 и/или изображения 9 при эксплуатации значительно повышается.

Это происходит за счет вакуумирования пространства над рабочей поверхностью 3 световозвращающих элементов 2 основы 1, что препятствует проникновению влаги, пыли и т.д. под защитную пленку, исключения такого эффекта, как "запотевание" поверхности, в результате перепада температур в дневные и ночные часы и исключения также эффекта температурного воздействия непосредственно над рабочей поверхностью 3 световозвращающих элементов 2 и информационного текста 8 и/или изображения 9, так как вакуум не проводит тепло.

Кроме того, наличие вакуума в пространстве между защитным прозрачным покрытием 10 и рабочей поверхностью 3 световозвращающих элементов 2 основы 1 позволяет исключать потери энергии светового излучения при прохождении через него светового потока, как если бы речь шла о прохождении светового потока через воздух, особенно насыщенный влагой, например при "запотевании".

Принцип действия материала защитного прозрачного покрытия 10 (в случае его использования) с более высокой по отношению к материалу основы 1 со световозвращающими элементами 2 показателем преломления n_k или (и) диэлектрической проницаемостью δ_k для снижения величины угла (до величины, близкой к 0^o) падения излучения от источника (или угла наблюдения информационного текста 8 и/или изображения 9 наблюдателем), при котором световозвращение к источнику света (или наблюдение информационного текста 8 и/или изображения 9 наблюдателем) еще возможно, заключается в том, что за счет более высокого показателя преломления n_k материала защитного покрытия 10 при попадании излучения под острым углом на лицевую поверхность световозвращающего знака происходит преломление этого светового потока под большим углом к поверхности, чем при его падении, например, при отсутствии такого материала в защитном покрытии 10, а это позволяет падающему излучению входить в объем полостей, образованных рабочими поверхностями 3 световозвращающих конструкций 5, 11, при определенном, близком к 0^o угле падения излучения на лицевую поверхность световозвращающий знака. Эти же рассуждения относятся и к величине диэлектрической проницаемости δ_k защитного покрытия 10 по отношению к величине диэлектрической проницаемости материала световозвращающих элементов 2 основания 1.

При использовании защитного прозрачного покрытия 10 с тыльной поверхностью 15 в виде смежно расположенных остроконечных конструкций 16 конусообразной формы или в форме трехгранных или четырехгранных пирамид с вершинами 17, обращенными к основе 1, световой поток, падающий на лицевую поверхность защитного прозрачного покрытия 10 под большим углом (например, свыше 45^o), проходит беспрепятственно защитное прозрачное покрытие 10 к рабочей поверхности 3 световозвращающих элементов 2 основы 1, и переотражение падающего на световозвращающий знак светового потока происходит, как правило, только на них, после чего световой поток беспрепятственно через защитное прозрачное покрытие 10 возвращается в сторону наблюдателя в соответствии с углами наклона граней рабочей поверхности 3 световозвращающих элементов 2 основы 1.

В случае же, когда световой поток падает на лицевую поверхность защитного прозрачного покрытия 10 под небольшим углом, его переотражение может происходить наряду с переотражением от рабочей поверхности 3 световозвращающих элементов 2 основы 1, в том числе и на гранях остроконечных конструкций 16 конусообразной формы или в форме трехгранных или четырехгранных пирамид, расположенных на тыльной поверхности 15 защитного прозрачного покрытия 10, что позволяет зачастую обеспечивать более полное высвечивание информационного текста 8 и/или изображения 9, находящихся одновременно как на защитном прозрачном покрытии 10, так и на рабочей поверхности 3 световозвращающих элементов 2 основы 1.

В обоих случаях при установке защитного покрытия 10 с остроконечными конструкциями 16 необходимо оптическое сопряжение остроконечных конструкций 16 конусообразной формы или в форме трехгранных или четырехгранных пирамид со световозвращающими элементами 2 основы 1.

Использование дополнительной подсветки посредством средства для освещения 21 позволяет высвечивать с тыльной стороны световозвращающего знака через перфорированные отверстия 20 в основе 1 (в случае, если основа 1 изготовлена из непрозрачного материала) информационное поле в виде информационного текста 8 и/или изображения 9, повышая тем самым степень его освещенности и яркости при его наблюдении.

Изготовление световозвращающего знака двусторонним 22 позволяет расширить его функциональное использование за счет, например, обеспечения возможности его установки посреди разграничительной полосы трассы с двусторонним движением (например, на определенной высоте над трассой) для регулирования дорожного движения в обоих направлениях.

Как показали результаты испытаний с использованием аппаратуры "НИИАВТОприбор", равномерность освещенности и яркость световозвращаемого от световозвращающего знака потока соответствует государственным стандартам, принятым для дорожных, в том числе предупреждающих знаков, дорожных указателей, знаков аварийной остановки и т.д. и номерных знаков машин.

На основании вышеизложенного новым достигаемым положительным техническим результатом предлагаемого изобретения является:
1. Обеспечение равномерного и стабильного световозвращения падающего излучения высокой степени яркости в достаточно широком диапазоне углов наблюдения без использования дополнительной подсветки информационного изображения с тыльной стороны световозвращающего знака за счет исключения потерь энергии светового излучения при прохождении через вакуум светового потока, как если бы речь шла о прохождении светового потока через воздух, особенно насыщенный влагой, например при "запотевании", исключения воздействия на световозвращающую поверхность неблагоприятных климатических факторов.

2. Расширение диапазона углов падения излучения от источника света, при котором обеспечивается его световозвращение к источнику излучения (наблюдателю) за счет использования защитной пленки специальной конструкции и со специальными диэлектрическими свойствами или показателем преломления.

3. Повышение ресурса эксплуатации световозвращающего знака за счет исключения воздействия на световозвращающую поверхность неблагоприятных климатических факторов.

4. Расширение возможностей функционального использования световозвращающего знака (например, в виде одного дорожного знака безопасности движения на магистралях с двустронним движением или при накладывании световозвращающего материала на неровные рабочие поверхности) за счет его изготовления двусторонним.

5. Обеспечение возможности варьирования цветовой гаммой изображений информационного поля на световозвращающем знаке за счет использования в нем разноцветных материалов и отражающих покрытий.

6. Обеспечение возможности получения изображений информационного поля, демонстрируемых на одной и той же лицевой площади световозвращающего знака, в зависимости от места наблюдения при повышении наглядной эффективности единицы площади световозвращающего знака за счет использования множества типов световозвращающих конструкций с неограниченным числом боковых поверхностей и с различными углами их наклона к основанию.

В настоящее время на государственном предприятии "НПО АСТРОФИЗИКА" выпущена конструкторская и технологическая документация на предлагаемый световозвращающий знак, на основании которой созданы опытные образцы световозвращающих дорожных и номерных знаков, а также рекламных щитов и демонстрационных средств на их основе.

Изобретение относится к светотехнике и оптике, а именно к области информационных знаков на основе световозвращающих материалов, в частности к техническим средствам регулирования дорожного и автомобильного движения. Техническим результатом является расширение диапазона углов падения излучения от источника света, при котором обеспечивается его световозвращение к источнику, при обеспечении равномерного и стабильного световозвращения падающего излучения высокой степени яркости, расширении возможностей функционального использования и повышении ресурса эксплуатации световозвращающего знака. Световозвращающий знак содержит основу из непрозрачного материала с множеством световозвращающих элементов в виде поверхностей, образующих расположенные со стороны рабочей поверхности основы полости конусообразной формы или в форме трехгранных пирамид с вершинами, обращенными в противоположную от рабочей поверхности сторону, с нанесенным на всю рабочую поверхность световозвращающих элементов отражающим покрытием в виде металлического высокоотражающего слоя или слоя частиц с высокоотражающей поверхностью, диспергированных в связующем, установленное на рабочую поверхность основы защитное прозрачное покрытие и информационное поле в виде информационного текста и/или изображения, размещенное на части рабочей поверхности световозвращающих элементов и/или по крайней мере на одной из сторон защитного прозрачного покрытия или на защитном прозрачном покрытии в случае, если по крайней мере часть его выполнена в виде информационного поля. 2 с. и 32 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Световозвращающий знак, содержащий основу с множеством световозвращающих элементов, выполненных в виде поверхностей, образующих со стороны рабочей поверхности основы полости в виде пустотелых остроконечных конструкций с вершинами, обращенными в противоположную от рабочей поверхности основы сторону, с нанесенным на рабочую поверхность световозвращающих элементов отражающим покрытием, информационное поле, размещенное с возможностью наблюдения с лицевой стороны световозвращающего знака, и защитное прозрачное покрытие, установленное перед световозвращающими элементами основы, отличающийся тем, что основа выполнена из непрозрачного материала, пустотелые остроконечные конструкции - в виде полостей конусообразной формы или полостей в форме трехгранных пирамид, информационное поле размещено по крайней мере на части рабочей поверхности световозвращающих элементов, и/или по крайней мере на одной из сторон защитного прозрачного покрытия, или в виде по крайней мере части защитного прозрачного покрытия, отражающее покрытие нанесено на всю рабочую поверхность световозвращающих элементов, а защитное прозрачное покрытие установлено на рабочую поверхность основы с возможностью создания герметизированного пространства между защитным прозрачным покрытием и рабочей поверхностью световозвращающих элементов основы и закреплено посредством создания вакуума в герметизированном пространстве. 2. Знак по п.1, отличающийся тем, что пустотелые остроконечные конструкции в виде полостей конусообразной формы или в форме трехгранных пирамид выполнены с возможностью обеспечения хода возвращаемого луча параллельно падающему лучу. 3. Знак по п.1, отличающийся тем, что полости пустотелых остроконечных конструкций разделены между собой на рабочей поверхности основы расположенными в одной плоскости разделительными площадками. 4. Знак по п.1 или 3, отличающийся тем, что по крайней мере часть защитного прозрачного покрытия выполнена цветонесущей. 5. Знак по п.1, отличающийся тем, что информационное поле, размещенное на защитном прозрачном покрытии, выполнено в виде информационной пластины. 6. Знак по любому из пп.1, 3, 4 и 5, отличающийся тем, что защитное прозрачное покрытие выполнено с тыльной поверхностью в виде остроконечных конструкций конусообразной формы или в форме трехгранных или четырехгранных пирамид с вершинами, обращенными к основе, при этом остроконечные конструкции защитного покрытия оптически сопряжены со световозвращающими элементами основы. 7. Знак по любому из пп.1, 3-6, отличающийся тем, что защитное прозрачное покрытие выполнено из материала с диэлектрической проницаемостью, превышающей диэлектрическую проницаемость материала основы со световозвращающими элементами. 8. Знак по п.1, отличающийся тем, что отражающее покрытие выполнено в виде металлического высокоотражающего слоя или слоя частиц с высокоотражающей поверхностью. 9. Знак по п.1 или 8, отличающийся тем, что по крайней мере часть отражающего покрытия выполнена в виде информационного поля с цветом отражающей поверхности, отличным от цвета остальной поверхности отражающего покрытия. 10. Знак по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что поверхности, образующие полости конусообразной формы или полости в форме трехгранных пирамид, размещены мозаично или в виде орнамента друг относительно друга с образованием информационного текста и/или изображения. 11. Знак по любому из пп.1-3, 10, отличающийся тем, что по крайней мере часть полостей пустотелых остроконечных конструкций заполнена цветонесущим прозрачным лаком. 12. Знак по любому из пп.1, 3-5 и 7, отличающийся тем, что защитное прозрачное покрытие выполнено из прозрачного лака, заполняющего полости пустотелых остроконечных конструкций. 13. Знак по п.12, отличающийся тем, что по крайней мере часть защитного прозрачного покрытия выполнена из цветонесущего прозрачного лака, заполняющего полости пустотелых остроконечных конструкций. 14. Знак по п.11 или 13, отличающийся тем, что полости пустотелых остроконечных конструкций заполнены цветонесущим прозрачным лаком с образованием информационного текста и/или изображения. 15. Знак по п.1, отличающийся тем, что основа выполнена армированной. 16. Знак по п.1 или 15, отличающееся тем, что основа выполнена перфорированной с возможностью высвечивания посредством вновь введенного средства для освещения по крайней мере информационного поля. 17. Знак по п.1, отличающийся тем, что он выполнен двусторонним. 18. Способ изготовления световозвращающего знака, включающий формование основы с множеством световозвращающих элементов из термопластичного материала посредством матрицы с профилем рабочей поверхности в форме множества остроконечных конструкций, нанесение на рабочую поверхность световозвращающих элементов основы отражающего покрытия, введение информационного поля и установку перед световозвращающими элементами основы защитного прозрачного покрытия, отличающийся тем, что основу с множеством световозвращающих элементов выполняют из непрозрачного термопластичного материала, остроконечные конструкции на рабочей поверхности матрицы выполняют конусообразной формы или в форме трехгранных пирамид, перед формованием в термопластичном материале прокладывают армирующую структуру и осуществляют формование основы с множеством световозвращающих элементов из термопластичного материала вместе с армирующей структурой, отражающее покрытие наносят на всю рабочую поверхность световозвращающих элементов, информационное поле размещают по крайней мере на части рабочей поверхности световозвращающих элементов, и/или по крайней мере на одной из сторон защитного прозрачного покрытия, или в виде по крайней мере части защитного прозрачного покрытия, при этом защитное прозрачное покрытие устанавливают на рабочую поверхность основы с возможностью создания герметизированного пространства между защитным прозрачным покрытием и рабочей поверхностью световозвращающих элементов основы. 19. Способ по п. 18, отличающийся тем, что остроконечные конструкции конусообразной формы или в форме трехгранных пирамид на рабочей поверхности матрицы выполняют с разделительными площадками, расположенными в одной плоскости между основаниями остроконечных конструкций, при этом защитное прозрачное покрытие устанавливают на разделительные площадки, разделяющие между собой на рабочей поверхности отформованной посредством матрицы основы полости пустотелых остроконечных конструкций. 20. Способ по п.18, отличающийся тем, что остроконечные конструкции конусообразной формы или в форме трехгранных пирамид, образующие профиль рабочей поверхности матрицы, выполняют с возможностью обеспечения пустотелыми остроконечными конструкциями в виде полостей конусообразной формы или в форме трехгранных пирамид отформованной посредством матрицы основы хода возвращаемого луча параллельно падающему лучу. 21. Способ по п.18, отличающийся тем, что отражающее покрытие наносят в виде металлического высокоотражающего слоя или слоя частиц с высокоотражающей поверхностью. 22. Способ по п.18, отличающийся тем, что перед нанесением отражающего покрытия в виде слоя частиц с высокоотражающей поверхностью осуществляют их диспергирование в связующем. 23. Способ по любому из пп.18, 21 и 22, отличающийся тем, что по крайней мере часть отражающего покрытия выполняют с образованием информационного поля с цветом отражающей поверхности, отличным от цвета остальной поверхности отражающего покрытия. 24. Способ по п.19, отличающийся тем, что защитное прозрачное покрытие закрепляют при установке посредством адгезионного слоя, нанесенного на разделительные площадки. 25. Способ по п.18 или 19, отличающийся тем, что после установки защитного прозрачного покрытия пространство между последним и рабочей поверхностью световозвращающих элементов основы герметизируют и закрепляют защитное прозрачное покрытие посредством создания вакуума в герметизированном пространстве. 26. Способ по п. 25, отличающийся тем, что перед герметизацией пространства между защитным прозрачным покрытием и рабочей поверхностью световозвращающих элементов основы на разделительные площадки наносят адгезионный слой. 27. Способ по п. 18, отличающийся тем, что перед установкой защитного прозрачного покрытия по крайней мере часть полостей заполняют цветонесущим прозрачным лаком. 28. Способ по п.27, отличающийся тем, что по крайней мере часть полостей пустотелых остроконечных конструкций заполняют цветонесущим прозрачным лаком с образованием информационного текста и/или изображения. 29. Способ по п.18, отличающийся тем, что защитное прозрачное покрытие выполняют заполнением полостей пустотелых остроконечных конструкций прозрачным лаком. 30. Способ по п.29, отличающийся тем, что защитное прозрачное покрытие выполняют заполнением по крайней мере части полостей пустотелых остроконечных конструкций цветонесущим прозрачным лаком. 31. Способ по п.30, отличающийся тем, что защитное прозрачное покрытие выполняют заполнением по крайней мере части полостей пустотелых остроконечных конструкций цветонесущим прозрачным лаком с образованием информационного текста и/или изображения. 32. Способ по п. 18, отличающийся тем, что перед установкой защитного прозрачного покрытия на его тыльную поверхность отформовывают остроконечные конструкции конусообразной формы или в форме трехгранных или четырехгранных пирамид, устанавливают защитное прозрачное покрытие вершинами остроконечных конструкций, обращенными к основе, и оптически сопрягают остроконечные конструкции защитного прозрачного покрытия со световозвращающими элементами основы. 33. Способ по п.18, отличающийся тем, что основу выполняют перфорированной с возможностью высвечивания посредством вновь введенного средства для освещения по крайней мере информационного поля. 34. Способ по п.18, отличающийся тем, что знак изготавливают двусторонним.