Изобретение относится к светотехнике и может быть использовано в световых указателях, световых знаках, рекламных световых вывесках, световых извещателях, в частности световых указателях эвакуационных путей при чрезвычайных ситуациях, и прочих световых устройствах.
В настоящее время широко применяются световые панели, используемые для подсветки или в качестве носителей рекламной или служебной информации.
Так, например, известен световой знак [US 6026602], содержащий световодный панельный элемент, изготовленный из прозрачного материала, внутри которого вблизи одной из его кромок размещены светодиоды. На лицевой поверхности панельного элемента сформировано информационное изображение.
Использование светодиодов в качестве источников света позволяет уменьшить габариты и снизить энергопотребление световой панели. При этом при расположении светодиодов вблизи одной или нескольких кромок панельного элемента (при так называемой торцевой подсветке панельного элемента) количество применяемых светодиодов меньше, чем при освещении панельного элемента светодиодами, распределенными по его лицевой или задней поверхности.
Однако вследствие сравнительно малой световой мощности светодиодов происходит заметное затухание освещенности по мере удаления от источника излучения, поэтому при торцевой подсветке для освещения лицевой поверхности световой панели по всей ее площади, а также сравнительно больших по площади свечения изображений приходится применять специальные меры.
В частности, в рассматриваемом устройстве внутри панельного элемента установлен рефлектор, обуславливающий переориентацию распространяющихся внутри панельного элемента световых пучков таким образом, что часть света выводится через лицевую поверхность указанного элемента.
Известна световая панель с торцевой подсветкой [RU 2237931], содержащая световодный панельный элемент, изготовленный из прозрачного материала, а также светодиодный источник света, расположенный вблизи кромки панельного элемента. На лицевой поверхности панельного элемента нанесены штрихи, образующие дифракционную решетку, элементы которой имеют размеры, соизмеримые с длиной волны светового излучения. Поступающие от светодиодов через кромку панельного элемента световые пучки распространяются внутри него, испытывая полное внутреннее отражение. При этом на элементах дифракционной решетки происходит переориентация световых пучков, благодаря чему свет равномерно выводится с лицевой поверхности панельного элемента.
Однако рассматриваемая световая панель является сложной с точки зрения технологии ее изготовления.
Известна световая панель с торцевой подсветкой [US 5625968], выбранная авторами в качестве ближайшего аналога.
Указанная световая панель содержит световодный панельный элемент, изготовленный из прозрачного материала, а также люминесцентный источник света, расположенный вблизи кромки панельного элемента. На лицевой поверхности панельного элемента сформирована точечно-матричная световыводящая структура, содержащаяся множество точек, размеры которых превышают длину волны светового излучения. Указанные точки могут быть выполнены, в частности, в виде нанесенных на лицевую поверхность панельного элемента участков шероховатости. Лицевая поверхность световой панели покрыта прозрачной пленкой с графическим или словесным изображением.
Световые пучки распространяются внутри световодного панельного элемента, испытывая полное внутреннее отражение, с выведением их с лицевой поверхности в точках точечно-матричной структуры, которые образуют участки поверхностной оптической неоднородности, на которых происходит переориентация световых пучков. Тем самым обеспечивается равномерная подсветка указанной поверхности и имеющегося на ней изображения. При этом рассматриваемая световая панель является менее сложной по технологии изготовления по сравнению со световой панелью, в которой на лицевой поверхности панельного элемента нанесена дифракционная решетка.
Таким образом, световая панель с торцевой подсветкой, на световыводящей поверхности которой сформирована точечно-матричная структура, обеспечивает равномерную освещенность на всей площади поверхности, где имеется указанная структура, а также является простой по конструкции и технологичной.
С другой стороны, световую панель можно рассматривать в качестве поверхности визуализации (дисплея), и тогда точки сформированной на ее лицевой панели световыводящей точечно-матричной структуры представляют собой совокупность пикселей - наименьших визуально различимых элементов светящейся поверхности (поверхности визуализации) световой панели и/или имеющегося на ней изображения. При условии зрительного слияния отдельных пикселей оказывается возможным добиться эффекта "сплошности" светящейся поверхности, то есть эффекта сплошного непрерывного светового фона (фоновой заливки) и/или непрерывного светового изображения. Тем самым уменьшается эффект спада освещенности фоновой заливки и изображения.
Задачей заявляемого изобретения является достижение эффекта "сплошности" светящейся поверхности световой панели.
Сущность изобретения заключается в том, что в световой панели с торцевой подсветкой, содержащей световодный панельный элемент, изготовленный из прозрачного материала, источник света, расположенный таким образом, что излучаемые источником света световые пучки поступают в световодный панельный элемент через его кромку, а также сформированную на лицевой поверхности световодного панельного элемента точечно-матричную световыводящую структуру, согласно изобретению в качестве источника света использован светодиодный источник света, а промежутки d1 и d2 между соседними точками точечно-матричной световыводящей структуры соответственно по вертикали и по горизонтали выбраны из условия зрительного слияния указанных точек и не превышают величин
d2=L·tg(α),
где Н - высота, на которой предполагается размещение световой панели,
h - высота наблюдения,
L - заданное минимальное расстояние, измеренное по горизонтали, начиная с которого точки точечно-матричной структуры зрительно сливаются,
α - 1/60 градус (разрешение глаза наблюдателя для нормальной остроты зрения).
В частном случае выполнения изобретения точечно-матричная световыводящая структура сформирована на части световыводящей поверхности, которая представляет собой графическое или буквенное изображение.
Сформированные на лицевой поверхности прозрачного световодного панельного элемента визуально различимые точки точечно-матричной структуры, размеры которых превышают длину волны светового излучения, образуют участки поверхностной оптической неоднородности, на которых происходит переориентация световых пучков, распространяющихся внутри панельного элемента, испытывая полное внутреннее отражение, и их вывод в местах расположения указанных неоднородностей. Тем самым обеспечивает равномерный вывод света по всей площади лицевой поверхности панельного элемента, на которой сформирована указанная структура. При этом использование светодиодного источника света и торцевой подсветки позволяет снизить габариты и уменьшить энергопотребление световой панели.
Точки точечно-матричной структуры могут быть сформированы, например, путем нарушения поверхностной структуры лицевой поверхности панельного элемента посредством нанесения на указанную поверхность участков шероховатости или путем нанесения красочного покрытия. В случае, если точки формируются путем нарушения поверхностной структуры световыводящей поверхности панельного элемента, спектр выводимого через них света целиком соответствует спектру используемых для подсветки светодиодов. В случае, если точки формируются путем нанесения красочного покрытия, цвет выводимого света (фоновой заливки и/или имеющегося на лицевой поверхности изображения) соответствует участку пересечения спектра излучения светодиодов и спектра пропускания (отражения) красителя.
Принципиальным отличием заявляемого изобретения является то, что промежутки d1 и d2 по вертикали и горизонтали соответственно между соседними точками точечно-матричной структуры (между пикселями) на лицевой поверхности панельного элемента выбраны из условия зрительного слияния пикселей при высоте наблюдения h (в качестве которой задается средний рост стоящего или сидящего человека), начиная с некоторого минимального расстояния L по горизонтали от наблюдателя до световой панели (заданного или выбранного по некоторым критериям, например по практическим соображениям), и при условии размещения световой панели на некоторой предполагаемой высоте Н (заданной или выбранной по некоторым критериям, например известной из практики). При этом указанные промежутки d1 и d2 выбираются не более величин, определенных по вышеприведенным зависимостям.
Вышеприведенные зависимости были выведены авторами на основании опытов и расчетов, произведенных с использованием законов геометрического построения, а также с учетом особенностей физиологии и оптики человеческого глаза, который при нормальной остроте зрения воспринимает два отстоящие друг от друга объекты как единое целое, если они находятся на угловом расстоянии меньше 1 угловой минуты (1/60 градуса).
Точки точечно-матричной структуры могут иметь различную форму (круглую, квадратную, ромбическую, треугольную, шестиугольную и другую) и различные габариты, зависящие от размера площади лицевой поверхности световой панели и размеров имеющегося на ней изображения, а также от дальности наблюдения. При этом путем выбора формы и размеров точек при сохранении постоянными промежутков d1 и d2, выбранных в соответствии с вышеприведенными зависимостями, можно регулировать плотность нанесения пикселей, которая, в свою очередь, выбирается в зависимости от желаемой цветовой насыщенности фоновой подсветки и изображения.
Точечно-матричная световыводящая структура может быть сформирована на всей площади лицевой поверхности световодного панельного элемента, при этом оказывается возможным добиться эффекта ее сплошной фоновой подсветки (фоновой заливки). На указанной лицевой поверхности может быть дополнительно сформировано графическое или буквенное изображение любым известным способом, например с помощью нанесения красочного покрытия краской, различимой на фоновой заливке.
Таким образом, техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявляемого изобретения, является достижение эффекта "сплошности" светящейся поверхности световой панели, тем самым уменьшается эффект спада ее освещенности.
В случае, когда световая панель является носителем изображения и принципиальным является его подсветка, целесообразным является формирование изображения с помощью нанесенной на поверхность панельного элемента точечно-матричной световыводящей структуры. В рассматриваемом случае указанная структура формируется не на всей площади лицевой поверхности панельного элемента, а только на той ее части, которая представляет собой графическое или буквенное изображение.
На чертеже представлен пример точечно-матричной структуры, сформированной на лицевой поверхности световой панели, предназначенной, в частности, для использования в качестве светового оповещателя.
Световая панель содержит панельный элемент 1 и светодиодный источник света (не показан), расположенный таким образом, что излучаемые источником света световые пучки поступают в световодный панельный элемент через его кромку. В частности, указанный источник света может быть выполнен в виде цепочки светоизлучающих кристаллов, покрытых линзами, расположенных снаружи панельного элемента вдоль его верхней кромки таким образом, что обращенные вниз поверхности линз светодиодов прилегают к поверхности указанной кромки.
На лицевой панели панельного элемента 1 сформирована точечно-матричная фоновая структура 2, а также выполнено информационное буквенно-графического изображение, сформированное с помощью точечно-матричной структуры 3.
Точки указанных структур 2 и 3 имеют, в частности, круглую форму. Диаметр D1 точек структуры 2 для фона меньше диаметра D2 точек структуры 3 для изображения, при этом диаметры D1 и D2 указанных точек выбраны в зависимости от желаемой цветовой насыщенности фона и изображения.
Промежутки d1 между соседними точками точечно-матричных структур 2 и 3 по вертикали имеют одинаковую величину. Аналогично, промежутки d2 между соседними точками точечно-матричных структур 2 и 3 по горизонтали также имеют одинаковую величину. При этом величины промежутков d1 и d2 между соседними точками структур 2 и 3 являются функциями описанных выше параметров h, L и Н и выбраны из условия зрительного слияния указанных точек при известных значениях рассматриваемых параметров.
Формирование точечно-матричных структур 2 и 3 на лицевой поверхности панельного элемента 1 осуществляют следующим образом.
Выбирают экспериментально-расчетным путем размеры точек структур 2 и 3 с учетом размеров информационного поля панельного элемента 1 и в зависимости от желаемой цветовой насыщенности фона и изображения. Для рассматриваемого светового оповещателя, лицевая поверхность панельного элемента 1 которого имеет, в частности, размеры (150×300) мм, диметры D1 и D2 точек структур 2 и 3 выбраны соответственно 0,3 мм и 1,5 мм.
Выбирают величины промежутков по вертикали и по горизонтали между соседними точками структур 2 и 3, которые не превышают величин, вычисленных по зависимостям:
d2=L·tg(α),
где H - высота, на которой предполагается размещение световой панели и за которую для рассматриваемого светового оповещателя принята характерная высота их расположения в помещениях, составляющая из практики величину 2,5 м;
h - высота наблюдения, за которую для рассматриваемого светового оповещателя принят средний рост стоящего человека, составляющий 1,7 м;
L - заданное минимальное расстояние, измеренное по горизонтали, начиная с которого точки точечно-матричной структуры зрительно сливаются и которое для рассматриваемого светового оповещателя выбрано из практики равным 3,0 м;
α - 1/60 градус (разрешение глаза наблюдателя для нормальной остроты зрения).
Для рассматриваемого светового оповещателя при указанных значениях параметров h, L и Н значения промежутков d1 и d2 по вертикали и по горизонтали выбраны соответственно равными 0,79 и 0,72.
Формируют точечно-матричные структуры 2 и 3, в частности, путем нанесения точек краской зеленого цвета, имеющих указанные выше диаметры D1 и D2, располагая их с промежутками d1 и d2, имеющими указанные выше значения.
При размещении рассматриваемого светового оповещателя в помещении на указанной высоте Н, начиная с указанного расстояния L, наблюдатель зрительно воспринимает точки структур 2 и 3 на лицевой поверхности панельного элемента 1 сливающимися, чем достигается эффект "сплошности" фоновой заливки и изображения.
Изобретение относится к светотехнике и может быть использовано в световых указателях, световых знаках, рекламных световых вывесках. Задачей заявляемого изобретения является достижение эффекта "сплошности" светящейся поверхности световой панели. Световая панель с торцевой подсветкой содержит световодный панельный элемент, изготовленный из прозрачного материала, светодиодный источник света, расположенный таким образом, что излучаемые источником света световые пучки поступают в световодный панельный элемент через его кромку, а также сформированную на лицевой поверхности световодного панельного элемента точечно-матричную световыводящую структуру. Промежутки d1 и d2 между соседними точками точечно-матричной световыводящей структуры соответственно по вертикали и по горизонтали выбраны из условия зрительного слияния указанных точек и не превышают величин
d2=L·tg(α),
где H - высота, на которой предполагается размещение световой панели, h - высота наблюдения, L - заданное минимальное расстояние, измеренное по горизонтали, начиная с которого точки точечно-матричной структуры зрительно сливаются, α - 1/60 градус (разрешение глаза наблюдателя для нормальной остроты зрения). 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
d2=L·tg(α)
где H - высота, на которой предполагается размещение световой панели;
h - высота наблюдения;
L - заданное минимальное расстояние, измеренное по горизонтали, начиная с которого точки точечно-матричной структуры зрительно сливаются;
α - 1/60° (разрешение глаза наблюдателя для нормальной остроты зрения).
| US 5625968 А, 06.05.1997 | |||
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИЕМА СИГНАЛОВ КОДА МОРЗЕ | 2006 |
|
RU2325772C1 |
| УСТРОЙСТВА ОСВЕЩЕНИЯ С БОКОВОЙ ПОДСВЕТКОЙ | 2001 |
|
RU2271557C2 |
| Топчак-трактор для канатной вспашки | 1923 |
|
SU2002A1 |
