Світлова панель

Реферат: Світлова панель містить світлопровідний елемент, виконаний з акрилового скла, базову растрову структуру, що дифузно відбиває світло, розміщену на одній із широких поверхонь світлопровідного елемента, принаймні одну групу світлодіодів, оптично погоджених з полірованою торцевою поверхнею світлопровідного елемента, захисне скло і дистанційні прокладки між ним і свтлопровідним елементом. На другій широкій поверхні світлопровідного елемента розміщена додаткова растрова дифузно відбиваюча структура, яка виконана у вигляді розрахункової множини локальних зон. Локальні дифузно відбиваючі зони базової і додаткової растрових структур нанесені прозорим акриловим лаком. Кожна локальна зона додаткової растрової структури розташована зі зсувом відносно локальних зон базової растрової дифузно відбиваючої структури. UA 85734 U (12) UA 85734 U UA 85734 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Пристрій, що заявляється - світлова панель належить до областей рекламно-інформаційних технологій. Актуальність розробки пристрою, що заявляється, визначаються наступними факторами: вимогами ринку рекламно-інформаційних послуг у розробках і виробництві енергозберігаючих пристроїв; результатами розробок і апробації нових технологічних прийомів нанесення на поверхню світлопровідних елементів різноманітних знаків і графічних зображень, дифузно відбиваючих світло. Задачею розробки корисної моделі є зниження собівартості його виготовлення при можливості здійснення візуального представлення інформації з двох його протилежних сторін з одночасним забезпеченням високої якості в серійному виробництві з новими споживчими властивостями. Як пристрій-аналог може бути розглянутий світлопровідний елемент з акрилового скла, у якого на широкій поверхні виконані шліфовані зони. Тому в зазначених зонах відбувається порушення принципу світлової провідності, ці зони стають рівномірно освітленими і використовуються як джерела світла для висвітлення повнокольорового зображення (слайда). Такий принцип висвітлення використаний у патенті України № 55035 "Пристрій для демонстрації інформації" із пріоритетом від 17.05.2002 p., опублікований 17.03.2003 р. у бюлетені № 3. У пристрої, що заявляється, і в аналозі збігаються наступні істотні ознаки: наявність світлопровідного елемента з дифузно відбиваючими зонами, які оптично погоджені з носієм повнокольорового зображення; використання не менш однієї групи високоінтенсивних світлодіодів, оптично погоджених, принаймні з однієї з торцевих поверхонь світлопровідного елемента. Основним недоліком конструкції пристрою - аналога, які нe дозволяють вирішити поставлену технічну задачу, є неефективне використання суцільної шліфованої поверхні, нанесеної на широку поверхню світлопровідного елемента. Зазначений недолік визначається фізичними закономірностями світлової провідності усередині оптично прозорого середовища. У першу чергу - це експонентний закон зниження інтенсивності дифузійних відбиттів світла, у результаті чого різко обмежується площа висвітлення. Так для світлопровідного акрилового скла товщиною 6 мм максимальна довжина шліфованої поверхні при освітленні світлодіодами торцевого підсвічування складає не більш 100-115 мм. Якщо такі шліфовані поверхні будуть нанесені на двох широких поверхнях одного світлопровідного елемента, то зазначені вище значення будуть менше на 20-30 % за рахунок зниження оптичного пропускання самих шліфованих поверхонь. Таким чином, у пристрої відсутня можливість використання єдиного світлопровідного елемента для підсвічування двох носіїв інформації, розташовуваних на двох його протилежних широких поверхнях. Відомий пристрій за патентом України № 26110U на корисну модель "Світловий інформаційний екран", за заявкою № 200701041 із пріоритетом від 01.02.2007 p., опублікований 10.07.2007 р. у бюлетені № 14. Конструкція зазначеного пристрою вибрана як другий аналог. У пристрої, що заявляється, і аналозі збігаються наступні ознаки наявності: світлопровідного елемента, у якому принаймні дві протилежні торцеві поверхні оптично погоджені з двома групами світлодіодів, який оснащений базовою растровою дифузновідбиваючою структурою, яка нанесена на широкій полірованій поверхні світлопровідного елемента у вигляді рахункової множини локальних дифузно відбиваючих зон; захисного скла з дистанційними прокладками, які забезпечують повітряний проміжок для розміщення в ньому плівкового носія інформації із повнокольоровим зображенням; декоративної рамки, яка екранує світлове випромінювання світлодіодів торцевого підсвічування; електричного блока стабілізованого живлення світлодіодів. Пристрій за другим аналогом має високу собівартість, що визначається технологією гравіювання світловідбиваючих елементів растрової структури. Як пристрій-найближчий аналог вибрано пристрій за заявкою № u 2013 01211 із пріоритетом від 01.02.13 р. (позитивне рішення про видачу патенту від 21.05.13 р.). У пристрої, що заявляється, і найближчому аналозі збігаються наступні ознаки наявності: світлопровідного елемента, у якого принаймні дві протилежні торцеві поверхні оптично погоджені з двома групами світлодіодів; базової растрової дифузно відбиваючої структури, яка нанесена на широку поліровану поверхню світлопровідного елемента у вигляді рахункової множини локальних, дифузно відбиваючих зон, розподілених із закономірно убутними значеннями відстаней між сусідніми 1 UA 85734 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 зонами по двох координатах у напрямку від периферії до геометричного центра світлопровідного елемента; захисного прозорого скла, встановленого перед світлопровідним елементом з повітряним проміжком, значення якого визначається дистанційними прокладками. Недоліком пристрою-найближчого аналога є неможливість використання растрової структури, яка у найближчому аналозі виконана акриловою фарбою, для створення світлової панелі для двостороннього підсвічування двох носіїв інформації. Цей недолік є наслідком непрозорості кожної із локальних зон растрової структури. Припустимо, що на дві широкі поверхні одного світлопровідного елемента будуть нанесені дві растрові структури, наприклад, білою фарбою. При падінні світлового променя на пофарбовану локальну зону відбувається дифузійне відбиття, тобто одна частина усіх відбитих променів повертається усередину акрилового скла, а друга частина - має можливість вийти з оптичного середовища в простір. Через непрозорість акрилового шару кожної зони частина променів екрануються ними, що істотно знижує інтенсивність світлових потоків, які виходять у простір. В основу корисної моделі поставлена задача розробити такий пристрій, при використанні якого досягається технічний результат, який полягає в можливості візуального представлення просвітної інформації з двох протилежних сторін світлопровідного елемента, у зниженні собівартості виготовлення пристроїв, з одночасним забезпеченням поліпшених світлових параметрів двосторонньої освітленості. Поставлену технічну задачу вирішують шляхом використання нових технологічних прийомів нанесення на широку поверхню світлопровідного елемента растрових дифузно-відбиваючих світло структур, вибору матеріалу для нанесення растрових структур, а також вибору основних параметрів розподілу локальних растрових структур, які реалізують підвищення інтенсивності і рівномірності двосторонньої освітленості світлової панелі. Поставлену задачу вирішують тим, що на другій широкій поверхні світлопровідного елемента розміщена додаткова растрова дифузно відбиваюча структура, яка також виконана у вигляді розрахункової множини локальних зон, які за формою і закономірністю розподілу аналогічні зонам базової растрової структури, при цьому локальні дифузно відбиваючі зони базової і додаткової растрових структур нанесені прозорим акриловим лаком, причому кожна локальна зона додаткової растрової структури розташована зі зсувом відносно локальних зон базової растрової дифузно відбиваючої структури. При використанні сукупності ознак світлової панелі забезпечується досягнення технічного результату, який полягає у можливості візуального представлення просвітньої інформації з двох протилежних сторін світлопровідного елемента, у зниженні собівартості виготовлення пристроїв, з одночасним забезпеченням поліпшених світлових параметрів двосторонньої освітленості. Найбільш важливі істотні ознаки корисної моделі. 1. Розміщення на другій широкій поверхні світлопровідного елемента додаткової дифузно відбиваючої світло растрової структури, виконаної у вигляді рахункової множини локальних, дифузно відбиваючих світло зон, і нанесення вказаних локальних зон двох растрових структур за допомогою прозорого акрилового лаку; розміщення кожної локальної зони додаткової растрової структури зі зсувом відносно локальних зон базової, растрової дифузно відбиваючої структури. Сукупність ознак корисної моделі - розміщення на другій широкій поверхні світлопровідного елемента додаткової растрової дифузно відбиваючої світло структури, також виконаної у вигляді розрахункової множини локальних зон дифузно відбиваючих світло, і нанесення локальних зон двох растрових структур, які відбивають світло дифузійним чином, за допомогою прозорого акрилового лаку - у першу чергу, вирішує технічну задачу забезпечення можливості двостороннього візуального представлення повнокольорової інформації, підвищення якості світлових параметрів пристрою і зниження його собівартості. Розглянемо оптичні принципи світлового відбиття усередині світлопровідного елемента, на широкій полірованій поверхні якого нанесені кілька локальних зон, дифузно відбиваючих світлові промені. Завдяки, тому, що поверхні світлопровідного елемента є полірованими, усередині цього елемента умова світлової провідності виконуються за рахунок множини дзеркальних відбиттів світлових променів. При падінні світлових променів на локальну зону на ній порушується принцип дзеркальності відбиттів і світлові промені відбиваються дифузно із розсіюванням світлових променів усередині тілесного кута 180°. При множинних відбиттях світлових променів від дзеркальних поверхонь і поверхонь, що дифузно відбивають, виникає зниження інтенсивності світлового випромінювання, яке підлягає експонентному закону з різними показниками ступеня. Так, для дзеркальних відбиттів цей показник є мінімальний, а для 2 UA 85734 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 дифузійних відбиттів - значення показника є максимальним. Перерозподіл світлових променів визначається тим, що навколо кожного локальної, дифузно відбиваючої зони розташовується зона з локальними дзеркальними відбиттями світлових променів. Таким чином, растрова структура формує інтегральну освітленість, яка складається із суми множин локальних дифузійних відбиттів, розподілених у кутовому просторі 4π радіан з інтенсивністю І ДОЛ. При цьому світлові промені від локальної зони дзеркальних відбиттів мають інтенсивність І ЗОЛ і здійснюють світлову провідність променів у напрямку до центра світло провідного елемента. Так як втрати світлової енергії при дзеркальних відбиттях не перевищують значення Френелевського відбиття, то за їх мізерністю, їх можна не враховувати. Загальну інтенсивність світлового випромінювання І1 растрової структури базового світло провідного елемента представимо як суму інтенсивностей І1=ІДОЛ+ІЗОЛ. Нанесення локальних зон, дифузійно відбиваючих світло, прозорим акриловим лаком призначено для рішення технічної задачі підвищення якості світлооптичних параметрів і зменшення собівартості. Розглянемо світлопровідний елемент із двома растровими структурами І 1 і І2 дифузно відбиваючих світло, що можуть розглядатися як дві плоскі світловипромінюючі панелі для підсвічування двох носіїв повнокольорової інформації. Так як базова і додаткова растрові структури виконані прозорим, то інтегральні світлові втрати складають тільки втрати на поглинання світла лаковим шаром. Із цього випливає перспективність використання пристрою, який заявляється, як плоскої світлової панелі для одночасного підсвічування двох носіїв інформації, наприклад, двох слайдів, розміщених на двох протилежних широких поверхнях одного світлопровідного елемента. Для нанесення растрових дифузно відбиваючих структур використана технологія нанесення акрилових кольорових і/чи лакових покриттів на поліровані поверхні акрилового скла, яка описана в патенті України № 95240 С2 "Спосіб формування дифузно відбиваючої інформації на поверхні світлопровідних елементів і пристрій, який реалізує спосіб", за заявкою № а200800545 із пріоритетом від 16.01.2008 p., опублікований у бюл. № 14. Дифузійне відбиття світлових променів від локальної зони акрилового скла під лаковим шаром, визначається процесом хімічного розчинення акрилового скла ефірами акрилових кислот, що входять до складу акрилового лаку. Перевагою акрилового лаку є його оптична прозорість, що дає можливість виходу у простір усіх дифузно відбитих світлових променів, що і забезпечує вирішення поставленої технічної задачі. Дослідження і багаторічний досвід використання технології нанесення растрових структур акриловим лаком довели світлооптичні переваги технології порівняно з растровими структурами, виконаними за технологією гравіювання як у аналогах. Безсумнівною перевагою технології є її низька собівартість. 2. Розміщення кожної локальної зони додаткової растрової структури зі зсувом, відносно локальних зон базової дифузно відбиваючої растрової структури забезпечує якість світлових параметрів виробу. Як було показано вище, інтегральна освітленість растра визначається оптичними закономірностями відбиття світлових променів від полірованих поверхонь і від дифузно відбиваючих поверхонь. Такий зсув локальних зон додаткової растрової структури, наприклад, на значення їхнього напівперіоду, дозволяє зменшити світлові втрати при проходженні світлових променів крізь прозорий лаковий шар, що є дуже істотним при виготовленні світлових панелей з габаритами, що перевищують 400 мм. Наступні відмітні ознаки пристрою, що заявляється, конкретизують нову конструкцію, а також можливі області застосування пристрою. Принаймні одна растрова структура, виконана у вигляді об'єднання двох підмножин локальних, дифузно відбиваючих зон, у яких замикання першої підмножини локальних зон виконано конформним деякому фрагменту інформації, а друга підмножина виконана у вигляді доповнення до замикання першої підмножини локальних зон, при цьому розподіл локальних дифузно відбиваючих зон першої підмножини вибрано більш компактним. Приведена сукупність ознак забезпечує підвищення якості світлових параметрів пристрою (збільшення інтенсивності двосторонньої освітленості фрагментів інформації). При розробці пристрою, що заявляється, часто декларуються вимоги світлового виділення (світлового акцентування фрагмента інформації), наприклад, повнокольорового зображення, освітлюваного растровою структурою. Для виконання такої вимоги базову растрову дифузно відбиваючу структуру виконують у вигляді об'єднання двох підмножин локальних зон. Перша з цих підмножин виконується конформним (подібним) фрагменту повнокольорового зображення. Друга підмножина, у цьому випадку, являє собою світлове тло навкруги виділеного фрагмента. При розміщенні носія інформації, наприклад, слайда, на будь який із широких поверхонь 3 UA 85734 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 світлопровідного елемента пристрою, межа - замикання першої підмножини сполучається із фрагментом зображення. Більш компактний розподіл локальних дифузно відбиваючих зон першої підмножини забезпечує виділеному фрагменту інформації більш високу інтенсивність висвітлення порівняно з освітленістю тла навколо фрагмента. Корисна модель пояснюється ілюстраціями, на яких представлені: на фіг. 1-2 - два фронтальних види світлової панелі; на фіг. 3-4 - вид пристрою з бічної сторони: на фіг. 5 фронтальний вид світлової панелі без захисного скла; на фіг. 6 - фронтальний вид базового світлопровідного елемента; на фіг. 7 - ілюстрація растрової дифузно-відбиваючої структури. На графічних матеріалах прийняті наступні позначення: 1 - захисне скло; 2 - світлопровідний елемент; 3 - посадкове місце для установки світлодіодів (проріз); 4 - група світлодіодів; 5 - носій інформації; 6 - знакова і графічна інформація; 7 - декоративна (світлонепроникна) рамка; 8 - ділянка растрової структури; 9, 10 - локальні дифузно відбиваючі зони базової растрової структури; 11, 12 - локальна дифузно відбиваючі структури. На фіг. 1 всі елементи конструкції панелі рознесені в просторі для зручності розгляду. Захисні стекла 1 виконані з тонкого акрилового скла, між якими розташований світлопровідний елемент 2, на двох широких поверхнях якого нанесені базова і додаткова растрові структури. У тілі світлопровідного елемента 2, з двох протилежних сторін, виконані два прямокутних вирізи 3, усередині яких установлені лінійні набори світлодіодів 4. Між захисними стеклами 1 і широкими поверхнями світлопровідного елемента 2 розміщені два носії 5 інформації, наприклад плівка або папір з повнокольоровим зображенням і/або текстом 6. На фіг. 2 представлений фронтальний вид світлової панелі, де цифрою 7 позначена декоративна рамка, основним призначенням якої є екранування бічних світлових променів, випромінюваних світлодіодами 4. На фіг. 3 показано бічний переріз панелі (Вид А-А). Габарити повітряного проміжку Δ між захисними стеклами 1 і поверхнями світлопровідного елемента 2 задаються дистанційними прокладками, що на фіг. 3 не показані. Значення проміжку Δ визначається типом носія 5 інформації. Так для плівкових носіїв значення проміжку Δ не перевищує 1 мм, а для пластикового носія, із розміщеним варіозображенням, проміжок не перевищує 5 мм. На фіг. 4 представлений фронтальний вид базового світлопровідного елемента 2 без захисного скла і дистанційних прокладок. Растрова дифузно відбиваюча структура виділена світло-сірим кольором. Основними параметрами базового світлопровідного елемента 2 є: значення L1, L2, Н1 і Н2. Горизонтальний габарит елемента 2 складає L1, горизонтальний габарит повнокольорового зображення - L2, вертикальний габарит елемента 2 – Н1 і вертикальний габарит повнокольорового зображення - Н2. Цифрою 8 виділена зона растрової дифузно відбиваючої структури на широкій поверхні світлопровідного елемента 2. Зона растрової структури в збільшеному виді представлена на фіг. 5. Для зручності розгляду локальні дифузно відбиваючі зони 9 представлені у вигляді розрахункової множини кіл. Параметрами растрової структури є площа кожної такої зони 9, а також значення періодичності і шпаруватості растрової структури. Зазначені параметри визначаються вибором значень проміжків Δ1, Δ2 і, головне, закономірністю їхніх положень по двох координатах у напрямку від периферії світлопровідного елемента 2 до його центра. У пристрої прийнята спадна закономірність зміни параметрів Δ1, Δ2. На фіг. 6 показаний світлопровідний елемент 2, на одній з його широких поверхонь нанесена базова растрова структура з множиною локальних зон 9. На протилежній поверхні елемента 2 нанесена додаткова растрова структура із множини локальних дифузно відбиваючих зон 10. Для зручності розгляду локальні зони 10 виділені більш щільним сірим кольором і зони 10 зміщені на напівперіода по горизонталі, щодо локальних дифузно відбиваючих зон 9 базової растрової структури. На фіг. 7 показано фронтальний вид світлопровідного елемента 2, у якому, наприклад, базова растрова структура сформована двома підмножинами 11 і 12 з локальних дифузно відбиваючих зон 9. Підмножина 11, виділена щільним сірим кольором, має замикання (зовнішню границю всіх елементів підмножини), що являє собою фігуру конформну деякому фрагменту інформації, яку необхідно акцентувати світлом. Завдяки більш компактному розподілу дифузновідбиваючих зон у підмножині 11 досягається реалізація ефекту світлового акцентування 4 UA 85734 U 5 обраного фрагмента. Для розглянутого варіанта пристрою растрова структура 12 може бути розглянута як доповнення до растрової структури 11, тобто мають загальну границю. Пристрій, що заявляється, працює при його включенні в мережу змінного струму через автономний блок стабілізованого постійного електричного живлення через малогабаритний перехідник. Можлива конструкція пристрою із убудованим блоком електричного живлення. Випуск малих партій нового типу пристроїв для декоративного висвітлення освоєний в м. Харкові фірмою "КОЛЬОРОДИНАМІКА". ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 20 25 1.Світлова панель, що містить світлопровідний елемент, виконаний з акрилового скла, базову растрову структуру, що дифузно відбиває світло, розміщену на одній із широких поверхонь світлопровідного елемента, і принаймні одну групу світлодіодів, оптично погоджених з полірованою торцевою поверхнею світлопровідного елемента, а також захисне скло і дистанційні прокладки між ним і свтлопровідним елементом, яка відрізняється тим, що на другій широкій поверхні світлопровідного елемента розміщена додаткова растрова дифузно відбиваюча структура, яка також виконана у вигляді розрахункової множини локальних зон, які за формою і закономірністю розподілу аналогічні зонам базової растрової структури, при цьому локальні дифузно відбиваючі зони базової і додаткової растрових структур нанесені прозорим акриловим лаком, а кожна локальна зона додаткової растрової структури розташована зі зсувом відносно локальних зон базової растрової дифузно відбиваючої структури. 2. Світлова панель за п. 1, яка відрізняється тим, що принаймні одна растрова структура виконана у вигляді об'єднання двох підмножин локальних дифузно відбиваючих зон, у яких замикання першої підмножини локальних зон виконано конформним деякому фрагменту інформації, а друга підмножина виконана у вигляді доповнення до замикання першої підмножини локальних зон, при цьому розподіл локальних дифузно відбиваючих зон першої підмножини вибрано більш компактним. 5 UA 85734 U 6 UA 85734 U 7 UA 85734 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 8