CZ22211U1 - Stranově vyzařující světlovod - Google Patents

Description

Stranově vyzařující světlovod

Oblast techniky

Technické řešení se týká stranově vyzařujícího světlovodu tvořeného světlovodným vláknem nebo svazkem světlo vodných vláken, který je jedním svým koncem připojen ke zdroji světelného s záření, přičemž na jeho druhém konci je uspořádán reflexní prostředek.

Dosavadní stav techniky

Stranově vyzařující světlovodná vlákna a jejich svazky nacházejí uplatnění například v opticky aktivních textiliích. Ty jsou vytvořeny jako struktura samotných světlovodných vláken, nebo jsou tato vlákna vetkána do standardní textilie. Vzhledem k oblasti použití těchto textilií je velmi ío důležitá intenzita světla vyzařovaného určitou částí textilie použité v obleku a pokud možno rovnoměrná svítivost po celé délce vlákna. Absolutní intenzita vyzařovaného světlaje samozřejmě dána intenzitou světelného zdroje připojeného na vstup do světlovodného vlákna nebo svazku vláken. Rovnoměrnost vyzařování světla po délce vlákna však závisí na vlastnostech vlákna a na jeho konstrukčním uspořádání.

U světlovodných vláken, jejichž účelem je pokud možno bez ztrát přenést světlo od zdroje k místu, kde má být vyzářeno, je důležité, aby po délce vlákna nedocházelo k únikům světla, tedy aby světelné paprsky zůstaly uzavřeny uvnitř obalu vlákna.

Jiné typy světlovodných vláken naopak mají pokud možno vyzařovat světlo po celé své délce. Jedná se zde zvláště o ochranné výstražné obleky a podobně používané za snížené viditelnosti.

2o Obecně je v některých případech důležité, aby intenzita světla vyzařovaného stěnou po celé délce vlákna byla konstantní.

Hlavním důvodem, kvůli kterému je tento požadavek obtížně splnitelný, je množství světla, které na konci vlákna z čela vystupuje. Kromě toho, že není splněn požadavek na konstantní svítivost v celé délce vlákna, představuje neužitečný výstup světla na opačném konci vlákna vzhledem k místu připojeného zdroje světla energetickou ztrátu.

Dokument CN 2863827 navrhuje uspořádat světelné zdroje na obou koncích vlákna. To zvyšuje výrobní náklady, navíc z hlediska uspořádání finálního výrobku nelze vždy připojit k oběma koncům vláken zdroje světla a elektrické přívody k nim.

Podobné řešení navrhuje DE 10323 472 Al.

Řešení podle DE 202006006387 Ul naznačuje možnost zabránit světlu vystoupit z konce vlákna, nebo ze svazku světlovodných vláken, pomocí zrcadlové plošky připojené ke konci opačnému vzhledem k připojenému zdroji světla. Konkrétní realizace není popsána.

Cílem technického řešení je navrhnout stranově vyzařující světlovod tvořený světlovodným vláknem nebo svazkem světlovodných vláken, jehož vyzařování by se po délce směrem od při35 pojeného zdroje světla zeslabovalo podstatně méně, než je tomu u vláken podle dosavadního stavu techniky, přičemž by měl přiměřenou provozní životnost, vhodné fyzikálně mechanické vlastnosti pro využití v opticky aktivních textiliích a přiměřenou výrobní cenu.

Podstata technického řešení

Cíle technického řešení je dosaženo stranově vyzařujícím světlovodem, jehož podstatou je to, že světlovodná vlákna jsou z plastu, přičemž reflexní prostředek je na čele světlovodu nerozebíratelně upevněn.

Světlovody mají velmi dobrou svítivost, pokles intenzity vyzařování po jejich délce je malý. Výrobní náklady na vytvoření odrazných vrstev podle technického řešení jsou přijatelné a odrazné vrstvy mají požadovanou životnost.

- I CZ 22211 Ul

Reflexní prostředek je vytvořen s výhodou z niklu a/nebo chrómu a/nebo hliníku a/nebo stříbra.

Další výhodný reflexní prostředek je dielektrickým multivrstvým systémem.

Světlovod nebo světlovody vytvářejí požadované efekty, kterých lze využít na částech oblečení jako výstražných prostředků pasivní bezpečnosti například účastníků v dopravě, nebo při činnosti osob v některých pracovních prostředích.

Přehled obrázků na výkresech

Příkladná provedení svazku světlovodných vláken a jejich vlastností jsou schematicky znázorněna na výkresech, kde značí obr. 1 svazek světlovodných vláken podle dosavadního stavu techniky, obr. 2 závislost průběhu intenzity vyzařování podél vlákna na vzdálenosti od zdroje světla k to provedení z obr. 1 (dosavadní stav techniky), obr. 3 svazek světlovodných vláken podle technického řešení, obr. 4 alternativní provedení konce svazku vláken k obr. 3, a obr. 5 závislost průběhu intenzity vyzařování podél vlákna na vzdálenosti od zdroje světla k provedení z obr. 3 a 4. Příkladná provedení technického řešení

Stranově vyzařujícím světlovodem jsou z hlediska tohoto dokumentu samostatná světlovodná vlákna nebo jejich svazky.

Světlovod I je na vstupu opatřen světelným zdrojem 2, kterým je s výhodou elektroluminiscenční dioda LED. LED je nasazena na vstupní konec světlovodu 1, přičemž spoj je opatřen stíněním 21 zabraňujícím vyzařování světla v místě spoje. Druhý konec světlovodu i podle dosavadního stavu techniky (obr. 1) je obvykle otevřen a umožňuje výstup světelného záření (šipky H) z čela světlovodu 1.

Vnitřní tělo stranově vyzařujícího světlovodu 1 obsahuje rozptýlené částice, které vychylují malé podíly procházejícího světla, které potom vycházejí ven z povrchu světlovodu. U jiného provedení stranově vyzařujících světlovodu 1 je jejich plášť definovaným způsobem narušen tak, že světlovod 1 stranově vyzařuje světlo, V důsledku vyzařování světla podél celé délky světlovodu

1 intenzita stranově vyzařovaného světla směrem od světelného zdroje 2 klesá. Vzhledem k otevřenému čelu světlovodu 1 je pokles intenzity podstatně větší, než by odpovídalo pouze stranovému vyzařování. Pokles intenzity je znázorněn šipkami 12 ve směru stranového vyzařování. Není-li světlo vystupující z otevřeného čela světlovodu i využito, přistupuje k nežádoucímu poklesu intenzity stranově vyzařovaného světla navíc energetická ztráta. Pokles intenzity I stranově vyzařovaného světla vztažený na jednotku plochy vnějšího povrchu světlovodu 1 v závislosti na vzdálenosti L od světelného zdroje 2 je znázorněn v grafu na obr. 2. Je zřejmé, že ve vzdálenosti jeden metr od světelného zdroje klesá intenzita I stranově vyzařovaného světla prakticky na nulu.

Na obr. 3 je znázorněn stranově vyzařující světlovod 3 podle technického řešení, jehož konec 31, odvrácený od světelného zdroje 2 je opatřen uzávěrem 32, který je směrem dovnitř světlovodu 3 opatřen reflexním povrchem kryjícím jeho čelo. Je zřejmé, že světlo odražené odraznou plochou uzávěru 32 zpět do vnitřního prostoru světlovodu 3 zvyšuje množství světla, které je k dispozici pro stranové vyzařování. Podle obr. 5 klesá v tomto případě intenzita stranově vyzařovaného světla ve vzdálenosti jeden metr od světelného zdroje na cca polovinu intenzity, která je v sousedství světelného zdroje 2.

Na obr. 4 je alternativní provedení uzávěru 33, který je směrem do světlovodu 3 opatřen reflexním povrchem, přičemž uzávěr 33 má tvar kloboučku pokrývajícího kromě čela světlovodu 3 i část jeho válcového povrchu.

Spojení světlovodu 3 s reflexním uzávěrem tvořeným reflexní fólií a podobně je technicky obtížně řešitelné.

Podle technického řešení se uzávěr 32, případně 33 světlovodu 3 vytvoří povlakem naneseným na příslušnou část světlovodu 3.

CZ 22211 Ul

V prvním kroku se plocha čela světlovodu I, který obsahuje světlovodná skleněná nebo plastová vlákna nebo vlákno, určené pro povlakování, leští například s použitím diamantového prášku k odstranění stop po dělicím nástroji. Přitom se známým způsobem vytvoří rovinná nebo sférická plocha.

Ve druhém kroku se takto vytvořená plocha ve vakuu naparuje hliníkem, chromém, niklem, stříbrem a podobně, případně jejich slitinami. Vzniklá odrazná vrstva dále může být z vnějšku opatřena ochrannou vrstvou například SiO₂ nebo MgF₂.

Alternativním způsobem vytvoření odrazné vrstvy je naprašování ve vakuu. Výsledná odrazná vrstva na volném čele světlovodu 3 má podobné výhodné vlastnosti, jako vrstva vytvořená napaio řováním.

V jiném provedení je odrazná vrstva vyrobená naparováním nebo naprašováním vytvořena multivrstvým povlakem obsahujícím velmi tenké dieíektrické vrstvy. Známé dielektrické vrstvy jsou například na bázi SiO₂, TiO₂ a podobně.

V případě vytvoření odrazné vrstvy na čele jednotlivého světlovodného vlákna, jehož průměr může být například i jen několik desetin milimetru, se konec vlákna vtmelí do dutinky vhodného průměru vyrobené z materiálu, který má vlastnosti stejné nebo velmi podobné vlastnostem opracovávaného světlovodného vlákna. Celek se potom jemně brousí a následně leští na polyuretanové podložce do požadovaného tvaru plochy. Leštění se provádí za pomoci například diamantového prášku.

Světíovody 3 podle technického řešení jsou určeny především k výrobě opticky aktivních textilií k výrobě výstražných oděvů nebo jejich součástí pro dopravní policii, řidiče motorových i nemotorových vozidel, záchranáře horské služby a podobně. Vetkáním světlovodu 3 lze vytvořit na povrchu oděvu svítící souvislé plochy, pásy, plošné vzory a podobně. Při vhodném uspořádání vstupních částí světlovodu 3 lze jednoduchým způsobem propojit napájecí přívody 22 světelných zdrojů 2 jednotlivých světlovodů 3 a sdružit je do vstupu napájecího akumulátoru a podobně.

Rovnoměrná intenzita stranového vyzařování světlovodu 3 podle technického řešení podstatně rozšiřuje jejich využití, neboť poskytuje nové možnosti vytváření vzorů, nápisů, znaků a podobně. Předností je samozřejmě také absolutně větší intenzita vyzařovaného světla a zvýšení energetické účinnosti světlovodů 3.

Claims (3)

1. Stranově vyzařující světlovod (3) tvořený světlovodným vláknem nebo svazkem světlovodných vláken, který je jedním svým koncem připojen ke zdroji (2) světelného záření, přičemž na jeho druhém konci je uspořádán reflexní prostředek, vyznačující se tím, že světlovodná vlákna jsou z plastu, přičemž reflexní prostředek je na čele světlovodu (3) nerozebíra35 tělně upevněn.

2. Stranově vyzařující světlovod (3) podle nároku 1, vyznačující se tím, že reflexní prostředek je vytvořen z niklu a/nebo chrómu a/nebo hliníku a/nebo stříbra.

3. Stranově vyzařující světlovod (3) podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že reflexní prostředek je dielektrickým multivrstvým systémem.