Широкоугольный световозвращатель Советский патент 1987 года по МПК F21S8/10 

Изобретение относится к области оптики и может быть иснользовано в качестве светоиозвращателя, предназначенного для оснащения средств транспорта и бытовых предметов, переноси Nbix пешеходами, с целью обеспечения безопасности движения на автодорот ах

Цель изобретения - улучшение информативности широкоугольного световозвращателя как светосигнального средства путем увеличения диапазона рабочих углов осве1цения, при которых имеет место свет ово звращение в различных плоскостях освещения при минимальных потерях рабочей поверхности световозвращателя.

На фиг, 1 изображен сектор световозвращателя с идентичными ячейками, вид сверху; на фиг, 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг, 2; на фиг. 4 - сектор, включающий ячейки различной геометрии, вид сверху; на фиг, 5 - пятисектор- ный световозвра1цатель с плоской преломляющей поверхностью; на фиг, 6 - пятисекторный пирамидальный световозвращатель ,

Отдельная секпия (фиг. 1-3) световозвращателя выполнена в виде сектора с углом 2 90 между его границами 1, пересекающимися в точке О, и имеет плоскую, преломляющую поверхность 2 и отражающую поверхность, образованную плоскими гранями 3-5 полного тшутреннего или зеркального (при нанесент металлического покрытия) отраягония, ориентированны ми в трех взаимноиериендикулярных направлениях. Грани 3 и 4 - внутренние, имеют прямоуг ольную форму, грани 3 - поперечные, перпендикулярны боковым граням 4, плоскости

Широкоугольный световозвращатель может состоять из нескольких сектокоторых (но не их стороны) параллельны границам 1 сектора. Грани 5 - 45 Р° различно ориентированными ячейками, при этом любые два смежных сектора имеют общую границу I, что исключает нерабочие участки между ними. В частности, симметричный широкоугольный световозвращатель может состоять из пяти (фиг, 5 и 6) идентичных секторов 7 с общей верщиной О на оси световозвращателя, образующих боковую поверхность правильной пирамиды (фиг. 6), или лежать в одпериферические, проходят по границам 1 сектора, плоскости их перпендикулярны граням 3 и 4, с которыми пересекаются. Грани 5 имеют форму прямоуголью.1х треуг ольников , если граница 1 касается углов граней 3 и 4, в противном случае они сливаются, принимая форму пилы, 5, Tipoxo- дащие по разным границам 1, взаимно перпендикулярны, линия их пересечения, проходящая через вершину О сектора, проходит под острым углом (Г) к нормали преломляющей поверхности 2, при этом расстояние этой ли50

55

ной плоскости и иметь произвольную форму внешних границ 8, например, параллельных границам 1 секторов (фиг, 5),

НИИ от поверхности 2 минимал1 но в точке О,,

Любые три пересекающиеся грани 3-5, образующие вогнутый (если смотреть со стороны преломляющей поверхности 2) трехгранный угол, составляют световозвращающую ячейку. Внутренние ячейки сектора взаимноизоли- 0 рованы по жирным лиушям фиг, 1 и 4), периферические могут иметь общую отражающую пилообразную грань 5. Диагональ 6 каждой внутренней ячейки (диагональ прямоугольного парал- 5 лелепипеда, построенного на гранях ячейки, изображена на фиг. 1 - 6 в виде стрелки, выходящей из вершины ячейки) образует с нормалью преломляющей поверхности 2 сектора угол, 0 меньший угла полного внутреннего отражения, В то же время если диагональ 6 ячейки образует с нормалью хотя бы одной из отражающих граней 4 и 5 угол, меныш1Й угла полного 5 внутреннего отражения, на отражающую способность наносится зеркальное металлическое покрытие с высоким ко- эффидиентом отражения (например, алюминиевое).

0Секдия (фиг. 1-3) световозвращателя состоит из ячеек одинаковой геометрии с одинаковой ориентацией диагонали 6, На фиг. 4 изображен вариант секции в виде сектора, заполнен- g ного различными ячейками с различным направлением диагонали 6 (определяющей направление наиболее эффективного отражения ячейки). Плотное заполнение сектора ячейками достигает- 0 ся соответствием между снежными гранями соседних ячеек по линейным размерам.

Широкоугольный световозвращатель может состоять из нескольких секто45 Р° различно ориентированными ячейками, при этом любые два смежных сектора имеют общую границу I, что исключает нерабочие участки между ними. В частности, симметричный широкоугольный световозвращатель может состоять из пяти (фиг, 5 и 6) идентичных секторов 7 с общей верщиной О на оси световозвращателя, образующих боковую поверхность правильной пирамиды (фиг. 6), или лежать в од5 Р° различно ориентированными яче ками, при этом любые два смежных се тора имеют общую границу I, что исключает нерабочие участки между ними. В частности, симметричный широк угольный световозвращатель может со стоять из пяти (фиг, 5 и 6) идентич ных секторов 7 с общей верщиной О на оси световозвращателя, образующи боковую поверхность правильной пирамиды (фиг. 6), или лежать в од

5

ной плоскости и иметь произвольную форму внешних границ 8, например, параллельных границам 1 секторов (фиг, 5),

Ячейки пятисекторных световозира- щателей (фиг, 5 и 6), обладающих симметрией пятого порядка относительно оси как в отношении формы, гак и светораспределения, могут иметь квадратную поперечную грань 3 и две прямоугольные боковые грани 4, при этом длинная сторона q боковой грани равна стороне квадрата поперечной грани а короткая сторона b боковой грани равна b a-|tg -). tg , где - половина угла при вершине сектора, определяемого из соотношения кtg 36°, где - угол между осью световозвращателя и нормально к преломляющей поверхности сектора, Для показателя преломления п 1,5 0 20°, Для улучшения равномерности светораспределения по различны направлениям освещения отражающая поверхность может быть перкалирована При большем 1-2 и и 1,5 зерка- лирование обязательно (лучи, идущие в направлениях, близких к оси свето- возвращателя (фиг, 6), падают на поперечные грани 3 всех пяти секторов под углами, меньшими углов полного внутреннего отражения, и при отсутствии зеркального покрытия свето- возвращатель не работает в осевом направлении),

Световозвращатель работает следующим образом.

Луч 9 света (фиг, 2) освещающего световозвращатель светового пучка преломляется на поверхности 2 и последовательно отражается от трех взаимноперпендикулярных граней свето возвращающей ячейки (на фиг, 2 две точки отражения от граней 4 совмещены в одну точку на ребре 10 между этими гранями). После этого, повторно преломившись на входной поверхности 2, луч света выходит в направле- НИИ, антипараллельном падающему лучу Этот ряд преобразований имеет место не для всякого луча, падающего на световозвращатель, а лишь для лучей, идущих в пределах эффективной отра- жающей поверхности (ЭОГТ) ячейки: ЭОП сложным образом зависит от направления освещения ячейки и формы ее граней. Для ячеек с прямоугольными гранями ЭОП достигает максимального значения при направлениях светового пучка (после первого преломления на поверхности 2), параллельных диагонали 6, Каждый из световозвращателей

170

(фиг, А-6) включает ячейки с различно ориентированной диагональю 6, чт способствует более равномерному светораспределению по углам освещения световозвращателя в целом по сравнению с отдельной ячейкой, В известных пределах светораспределение можно корректировать (например, в пользу улучщения равномерности) и путем выбора оптимальной относительной площади пограничных граней 5, Направление наибольшей эффективности ячеек, включающих грани 5, может быть -определено графическим методом.

Диапазон рабочих углов освещения ячейки полного внутреннего отражения ограничен телесным углом, в котором лучи падают на каждую из граней ячейки под углами, большими угла полного внутреннего отражения, Зерка лирование граней уменьшает отражающую способность ячейки на (1-р ) 100%, где р - отражающая способность зеркального покрытия, но существенно увеличивает угловой диапазон функционирования ячейки. Широкоугольные световозвращатели включают ячейки, различно ориентированные в пространстве, зеркалирование приводит к расширению области перекрытия угловых диапазонов ячеек из разных секций, благодаря чему не только улучшается равномерность светораспределения по углам освещения, но может возрасти и средняя (по всем углам) отражающая способность световозвращателя.

Световозвращатели (фиг, 5 и 6) обладают широкоугольным светораспре- делением в различных плоскостях освещения высокой степени симметрии (пятого порядка) относительно оси, Светораспределение пирамидального световозвращателя (фиг, 6) существенно зависит от угла : с ростом от О до 20 увеличивается сила отраженного света при боковом освещении, но уменьшается отражающая способность в осевом направлении. Выбор в указанных пределах определяеТся предполагаемыми условиями функционирования световозвращателя.

Эффективность изобретения заключается в повышении информативности широкоугольного световозвращателя как светосигнального средства, обеспечивающего получение различных вариантов широкоугольного и симметричного светораспределения, которое на

I ЗА 31

основе известных технических решений может быть достигнуто в световозвращателе или комплекте световозвращателей более высокой стоимости.

Световозвращатели (фиг. 5 и 6) могут закрепляться на вращающихся деталях средств транспорта (колесо велосипеда) и бытовых предметах, переносимых пещеходами (школьные портфели и др,),

Формула изобретения

1, Широкоугольный световозвращатель из прозрачного материала, имеющий переднюю преломляющую поверхность и заднюю отражающую, состоящую из нескольких секций, включающих зоны, образованные плоскими прямоугольными гранями, ориентированными в трех взаимноперпендикулярных направлениях.

0

5

0

706

отличающийся тем, что, с целью улучшения информативности, секции выполнены в виде остроугольных секторов, при этом каждая граница сектора параллельна одной из плоскостей прямоугольных граней, и между границами секторов и границами зон прямоугольных граней выполнены плоские грани, пересекающиеся с прямоугольными гранями под прямым углом.

2, Световозвращатель по п. 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения симметричного све- тораспределения, он выполнен из пяти идентичных секторов с общей вершиной на оси световозвращателя, при этом преломляющая поверхность либо плоская, либо имеет вид боковой поверхности правильной пирамиды, причем отражающая поверхность зерка- - гарована.

Изобретение относится к области оптики - к световозвращателям для оснащения транспортных средств и других предметов, появляющихся на автодорогах, и позволяет повысить информативность. Световозвращатель из прозрачного материала имеет переднюю преломляющую поверхность и заднюю отражающую, выполненную в виде остроугольных сектвров, между границами 1 которых имеются зоны, образованные плоскими прямоугольными гранями 3,4; плоскости граней 4 каждого сектора ориентированы в двух взаимно перпендикулярных направлениях и параллельны границам 1, грани 3 перпендикулярны граням 4, между границами 1 и границами зон прямоугольных граней выполнены плоские грани 5, пересекающиеся с прямоугольными гранями 3,4 под прямым углом. Любые грани

V V .

Фиг. 2

Фиг.

t.

Редактор Н. Тупица

Составитель Д, Федотов Техред И.Попович

Заказ 4628/37 Тираж 465Подписное

ВЯИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

Фиг. 6

Корректор Г. Решетник