CZ307029B6 - A light-conducting collector and a colour light mixer with convergent optics - Google Patents

A light-conducting collector and a colour light mixer with convergent optics Download PDF

Info

Publication number
CZ307029B6
CZ307029B6 CZ2016-601A CZ2016601A CZ307029B6 CZ 307029 B6 CZ307029 B6 CZ 307029B6 CZ 2016601 A CZ2016601 A CZ 2016601A CZ 307029 B6 CZ307029 B6 CZ 307029B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
light
light guide
guide rod
lens
mixer according
Prior art date
Application number
CZ2016-601A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CZ2016601A3 (en
Inventor
Jaroslav Purma
Michal Hajoš
Original Assignee
ZnaÄŤky Praha s.r.o.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZnaÄŤky Praha s.r.o. filed Critical ZnaÄŤky Praha s.r.o.
Priority to CZ2016-601A priority Critical patent/CZ2016601A3/en
Publication of CZ307029B6 publication Critical patent/CZ307029B6/en
Publication of CZ2016601A3 publication Critical patent/CZ2016601A3/en

Links

Landscapes

  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)

Abstract

Optika světelného bodu proměnného dopravního značení sestávající se ze světelného zdroje (1), v němž je světlo propustným materiálem zapouzdřena skupina miniaturních LED krystalů (2), jednoramenné nebo víceramenné světlovodivé tyče (10; 100), nejméně jedné hladké opalescentní dutiny (115) a výstupní dioptrické čočky (40; 120). Jednotlivá výstupní plocha (38, 39; 108) světlovodivé tyče (10; 100) je situována v okolí ohniska jednotlivé výstupní plochy (46, 47; 86) spojné čočky (40; 120). Mezi nejméně jednou výstupní plochou (38, 39; 108) světlovodivé tyče (10; 100) a výstupní plochou (46, 47; 86) spojné čočky (40; 120) je situována hladká opalescentní dutina (115), kteráje odkloněna od roviny kolmé na optickou osu (200) výstupní plochy (46, 47; 86) spojné čočky (40; 120) o takový úhel, že odklání lomem nebo totálním odrazem denní světlo nad horizontem mimo výstupní plochu (38, 39; 108) světlovodivé tyče (10; 100). Menší množství denního světla, které se po průchodu světlovodivou tyčí (10; 100) rozptýlí na světelném zdroji (1), má za následek větší kontrast mezi tmavými a světlými body na proměnném dopravním značení, čímž jsou informace a symboly světelnými body ve dne zobrazené čitelnější.Light spot optics of variable traffic signs consisting of a light source (1) in which there is light permeable material is encapsulated by a group miniature LED crystals (2), single arm or multi-armed light guide rods (10; 100), at least one smooth opalescent cavities (115) and dioptre output lenses (40; 120). Single Output Area (38, 39; 108) The light-guide rods (10; 100) are located around the focus the individual exit surfaces (46, 47; 86) of the connecting lens (40; 120). Between at least one exit surface (38, 39; 108) light guide rods (10; 100) and exit face (46; 47; 86) of the continuous lens (40; 120) is smooth an opalescent cavity (115) that is deflected from the plane perpendicular to the optical axis (200) of the exit surface (46, 47; 86) connecting lenses (40; 120) at such an angle that they deflect the refraction or total reflection daylight over the horizon outside the light guide rod exit surface (38, 39; 108) (10; 100). Smaller amounts of daylight that follow passing through the light guide rod (10; 100) to the light source (1), results in greater contrast between dark and light points on a traffic variable markings, making information and symbols light points visible in the day.

Description

Oblast technikyTechnical field

Vynález se všeobecně týká optického systému k navázání, míšení a přenosu světla světlovodem a speciálně jde o konvergentní optický systém určený pro světelný bod na proměnné dopravní značce nebo na zařízení pro provozní informace, sestávající se z LED krystalů vyzařujících barevné světlo, tvarové světlovodivé tyče, opalescentní dutiny a osvětlovací dioptrické čočky.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates generally to an optical system for connecting, blending and transmitting light through a light guide, and more particularly to a convergent optical system for a light spot on a variable traffic sign or traffic information device consisting of LED colored light emitting crystals, shaped light guide bars, opalescent cavities and lighting dioptric lenses.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

V době, kdy se na trh dostaly miniaturní světelné LED krystaly, začaly se tyto běžně používat spolu s tvarovanými plastovými světlovodivými tyčemi k osvětlení symbolů, indikátorů nebo tlačítek na elektronických deskách. Tyto tvarované světlovodivé tyče zlevňovaly výrobu, neboť se z jednoho světelného zdroje rozvedlo světlo do více míst nebo do větší plochy.When miniature LED light crystals entered the market, they were commonly used along with shaped plastic light guide bars to illuminate symbols, indicators or buttons on electronic boards. These shaped light guide rods made production cheaper because light was distributed from one light source to multiple locations or to a larger area.

Když se během vývoje světelných LED krystalů zvýšila jejich světelná účinnost, došlo k jejich využití se světlovodivými tyčemi i ve světelné technice určené k venkovnímu použití. Příklad takového užití je v řešení světelného bodu (pixelů) zobrazovacího panelu v patentu US 2013/0 258 700 Al, kde navíc seskupením několika LED krystalů vjednom světelném bodu a elektronickým řízením výkonu těchto LED krystalů lze zobrazovat proměnlivý text, barevné grafické symboly nebo obrázky. Speciálně pak u zobrazování textů a symbolů v dopravě je u každého jednotlivého světelného bodu požadován úzký vyzařující světelný svazek jen několika stupňů, neboť symboly jsou čteny z velké vzdálenosti a ve směru jízdních pruhů. Proto v těch aplikacích, kde je potřeba úzkého svazku světla, je u do poloprostoru světlo vyzařujících LED krystalů nezbytná konvergentní optika se směrovostí světelného výstupu jen několika stupňů. Podle zmíněného patentu dojde seskupením LED krystalů primárních barev (červené, zelené a modré) k jedné světlovodivé tyči nejen k promíchání těchto barev, ale i ke zmenšení výstupní plochy konvergentní čočky vzhledem k výstupní ploše optického systému s jednou výstupní konvergentní čočkou u každého LED krystalu samostatně. Velikost výstupní plochy konvergentní čočky a její zakřivení má podstatný vliv na rušivé odlesky od vnějšího osvětlení (parazitní světlo ve světelném bodu).When their luminous efficiency increased during the development of LED light crystals, they were used with light-guide rods as well as in outdoor lighting technology. An example of such use is in the solution of the light point (pixels) of the display panel in US 2013/0 258 700 A1, where, in addition, by grouping several LED crystals in one light point and electronically controlling the power of these LED crystals Especially in the display of texts and symbols in traffic, a narrow beam of light is required for only a few degrees at each individual light point, since the symbols are read from a long distance and in the direction of the lanes. Therefore, in those applications where a narrow beam of light is needed, converging optics with a light output directionality of only a few degrees is necessary in the semi-space of light emitting LED crystals. According to the patent, by combining the LED crystals of the primary colors (red, green and blue), one light guide rod not only mixes these colors, but also reduces the output surface of the convergent lens relative to the output surface of the optical system with one output convergent lens for each LED crystal separately. . The size of the output surface of the convergent lens and its curvature has a significant effect on disturbing reflections from external illumination (parasitic light at the light point).

Z úhlu pohledu příjemce zprávy z venkovního zobrazovacího panelu jsou pro čitelnost a bezpečnost v dopravě důležité dva parametry v jeho opticko-mechanické konstrukci - světelný výkon jednotlivého bodu a relativní poměr (kontrast) jasu svíticího (zapnutého) bodu a jasu vypnutého bodu (ve dne se jedná o odlesky od Slunce a rozptýleného denního světla). Tyto parametry jsou právě z důvodů bezpečnosti v dopravě u silničních zařízení kvantifikovány mezinárodní normou.From the perspective of the recipient of the message from the outdoor display panel, two parameters in its optical-mechanical design are important for readability and safety in traffic - the light output of a single point and the relative ratio (contrast) of luminance (on) these are reflections from the sun and scattered daylight). These parameters are precisely quantified by an international standard for road safety reasons.

Příklad zajímavého řešení koncentrace světelného výkonu z LED krystalů do světlovodů reprezentuje patent US 8 534 890 B2 a jedno z výhodných řešení zaměřujících se na snížení odlesků od Slunce (i rozptýleného slunečního záření) v konstrukci světelného bodu s LED krystaly lze nalézt v patentu EP 0 930 600. Všeobecně je tedy v konstrukci venkovních zobrazovacích panelů potřeba hledat optické systémy světelného bodu s dostatečným světelným výkonem (účinností) a nízkými odrazy od přirozeného denního světla.An example of an interesting solution to the concentration of light output from LED crystals to light guides is represented by US Patent No. 8,534,890 B2 and one of the preferred solutions aimed at reducing glare from the Sun (and scattered solar radiation) in the LED light point design can be found in EP 0 930 600. In general, therefore, in the design of outdoor display panels, it is necessary to look for light point optical systems with sufficient light output (efficiency) and low reflection from natural daylight.

Světelné výkony v současnosti běžných miniaturních LED krystalů rozměrů kolem 0,3x0,3x0,13 mm jsou již takové, že po jejich soustředění konvergentní optikou do užších světelných svazků (obvykle 0,1 až 0,015 steradiánů) mohou za určitých podmínek narušovat zrakovou pohodu. Proto jsou již dnes LED krystaly obvykle napájeny menšími výkony, při kterých dosahují vyšší energetické účinnosti a delší životnosti. Zlepšení kontrastu (čitelnosti) lze pak zohlednit už jen optikou světelného bodu s nižšími rušivými odlesky od Slunce a světla z něj rozptýleného oblohou.The light output of today's conventional miniature LED crystals of about 0.3x0.3x0.13 mm is already such that, when concentrated by convergent optics into narrower light beams (usually 0.1 to 0.015 steradians), they may impair visual comfort under certain conditions. That is why LED crystals are usually already powered by smaller outputs, which achieve higher energy efficiency and longer life. Improvement of the contrast (readability) can then be taken into account only by the point of view of the light point with lower disturbing reflections from the Sun and the light scattered from it by the sky.

- 1 CZ 307029 B6- 1 GB 307029 B6

Nevýhodou dosavadních řešení je to, že zlepšení kontrastu (čitelnosti) již nelze efektivně dosahovat pouhým navyšováním světelné účinnosti optiky zobrazovacího bodu, ale především snižováním rušivých odlesků od Slunce.The disadvantage of the existing solutions is that the improvement of the contrast (readability) can no longer be efficiently achieved simply by increasing the luminous efficiency of the imaging point optics, but mainly by reducing the disturbing reflections from the Sun.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Uvedené nevýhody se odstraní nebo podstatně omezí u světlovodivého sběrače a směšovače barevného světla s konvergentní optikou podle tohoto vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že mezi nejméně jednou výstupní plochou světlovodivé tyče a výstupní plochou spojné čočky je situována hladká opalescentní dutina, která je odkloněna od roviny kolmé na optickou osu spojné čočky o úhel nejméně 6°, má minimální tloušťku větší než 0,2 mm ve směru optické osy spojné čočky a má homí hranu situovanou nad optickou osou spojné čočky.These disadvantages are eliminated or substantially reduced by the convergent optic light collector and color light mixer of the present invention, characterized in that a smooth opalescent cavity is disposed between at least one exit surface of the light guide rod and the exit surface of the bonding lens which is diverted from a plane perpendicular to the optical axis of the lens at an angle of at least 6 °, having a minimum thickness of more than 0,2 mm in the direction of the optical axis of the lens and having an upper edge situated above the optical axis of the lens.

Hlavní výhodou tohoto vynálezu je, že snižuje fantomické odlesky světelného bodu od Slunce tím, že denní světlo, které vnikne dovnitř konstrukce světelného bodu skrze čočku, odkloní od výstupu světlovodivé tyče směrem k nelesklým/tmavým částem konstrukce. K tomuto odklonění denního světla vstupujícího do světelného bodu přes čočku dojde na hladké opalescentní dutině vhodně pozičně umístěné a nakloněné mezi výstupem světlovodivé tyče (který je v blízkosti ohniska čočky) a výstupní plochou čočky. Většinu denního světla nad horizontem tato dutina přesune či odkloní lomem, nebo částečně totálním odrazem, mimo výstup světlovodivé části tyče, takže se toto rušivé (bludné, fantomické) světlo nemůže po odraze a rozptýlení na lesklých a světlých částech světelného zdroje s LED krystaly vrátit zpět světlovodivou tyčí do zorného pole pozorovatele, což je původní podstatou vynálezu. Menší množství denního světla, které se rozptýlí na světelném zdroji, má za následek větší kontrast mezi tmavými a světlými body na proměnném dopravním značení, čímž jsou informace a symboly světelnými body ve dne zobrazené čitelnější.The main advantage of the present invention is that it reduces the phantom reflections of the light point from the Sun by causing daylight entering the light point structure through the lens to deflect from the exit of the light guide towards the non-glazed / dark parts of the structure. This deflection of daylight entering the light spot through the lens occurs on a smooth opalescent cavity suitably positioned and inclined between the exit of the light guide (which is near the focus of the lens) and the exit surface of the lens. Most of the daylight above the horizon, this cavity is moved or diverted by refraction, or partially by total reflection, outside the light-guide section of the rod, so this disturbing (erratic, phantomic) light cannot return back after reflecting and scattering the bright and bright portions of the LED light source. a light guide rod into the field of view of the observer, which is the original essence of the invention. The smaller amount of daylight that is scattered on the light source results in greater contrast between the dark and light points on the variable traffic signs, making the information and symbols of the light points displayed in the day more readable.

Je přitom výhodné, když každá spojná čočka má optickou osu vertikálně posunutou ke spodní hraně příslušné výstupní plochy světlovodivé tyče. Omezí se tím množství světla z LED krystalů, které svítí nad horizont (a nedopadá tak do zorného pole pozorovatele), čímž se sníží světelné znečištění noční oblohy.It is advantageous for each connecting lens to have an optical axis vertically displaced to the lower edge of the respective exit surface of the light guide rod. This reduces the amount of light from the LED crystals that shines above the horizon (and does not fall into the viewer's field of vision), reducing the light pollution of the night sky.

Také je výhodné, když opalescentní dutina je odkloněna od roviny kolmé na optickou osu spojné čočky o úhel nejméně 6° a má minimální tloušťku větší než 0,2 mm ve směru optické osy spojné čočky. Optimalizace odklonu opalescentní dutiny od vertikální roviny kolmé na optickou osu spojné čočky zesiluje její schopnost odklonit na ni dopadající světlo mimo světlovodivou tyč a minimální tloušťka opalescentní dutiny zajišťuje její funkci i v prostředí nasyceném vzdušnou vlhkostí, kde by se mohla tato vlhkost v dutině vysrážet a vodními mikro-kapičkami ji částečně vyplnit, čímž by negativně ovlivnila její vlastnosti a účinnost.It is also preferred that the opalescent cavity is deflected from a plane perpendicular to the optical axis of the lens at an angle of at least 6 ° and has a minimum thickness greater than 0.2 mm in the direction of the optical axis of the lens. Optimizing the deflection of the opalescent cavity from the vertical plane perpendicular to the optical axis of the lens increases its ability to deflect the incident light off the light guide rod and the minimum thickness of the opalescent cavity ensures its function even in an environment saturated with air humidity where moisture could precipitate in the cavity and micro-droplets partially fill it, which would negatively affect its properties and efficiency.

Rovněž je také výhodné, když tloušťka opalescentní dutiny je konstantní po celém průřezu opalescentní dutiny, neboť taková dutina téměř nezkresluje rozložení svítivosti ve výstupním světelném svazku. Naproti tomu u opalescentní dutiny jejíž tloušťka klínovitě narůstá nebo se zužuje ve směru osy +Z (směrem od povrchu Země k nebi), lze s výhodou minimalizovat její objem při její maximální účinnosti v odklánění na ni dopadajícího světla mimo světlovodivou tyč.It is also advantageous if the thickness of the opalescent cavity is constant over the entire cross-section of the opalescent cavity, since such a cavity almost does not distort the luminous distribution in the output light beam. In contrast, in an opalescent cavity whose wedge thickness increases or narrows in the + Z direction (away from the Earth's surface to the sky), its volume can advantageously be minimized at its maximum efficiency in deflecting light falling on it outside the light guide rod.

Světlovodivá tyč je v nejjednodušším provedení vytvořena jako jednoramenná s jednou výstupní plochou. U světlovodivé tyče rozvětvující se směrem od světelného zdroje do dvou a více ramen lze navíc s výhodou snížit absolutní množství nežádoucího denního světla vstupujícího do konstrukce světelného bodu.In the simplest embodiment, the light guide rod is designed as a single-arm with one exit surface. Moreover, with a light guide rod branching away from the light source into two or more arms, the absolute amount of unwanted daylight entering the light point structure can advantageously be reduced.

Absolutní množství denního světla vstupujícího do konstrukce světelného bodu závisí na velikosti čelní plochy průhledné výstupní čočky. Tuto plochu lze u optické konstrukce s tvarovou rozvětvující se světelnou tyčí minimalizovat a přitom ještě zvětšit její zakřivení, díky čemuž docházíThe absolute amount of daylight entering the light point design depends on the size of the front surface of the transparent output lens. This surface can be minimized in the case of an optical structure with a shaped branching light bar, while still increasing its curvature, which results in

-2 CZ 307029 B6 k účinnějšímu rozptýlení nežádoucích prvotních odlesků vnějšího denního světla na této čelní ploše čočky. Obojího lze dosáhnou rozvedením světla z LED krystalů do více ramen světlovodivé tyče v souladu se dvěma následujícími technickými myšlenkami.To more effectively disperse unwanted primary reflections of external daylight on this lens front face. Both can be achieved by distributing light from the LED crystals to multiple arms of the light guide in accordance with the following two technical ideas.

První myšlenka bere v úvahu, že když místo jednoho obrazu v ohniskové rovině jediné čočky použijeme dva zmenšené obrazy se dvěma čočkami s kratším ohniskem (toto kratší ohnisko není delší než 70 % ohniska původní čočky) a tyto obrazy zobrazíme do stejného prostorového úhlu, jaký vyplňoval obraz z původní jediné čočky s delším ohniskem, tak čelní plocha těchto dvou čoček je menší, než plocha původní čočky s delším ohniskem. Druhá myšlenka bere v potaz to. že je známo, že průřez světelného svazku lze zmenšit, když zvětšíme jeho rozbíhavost. Rozdělíme-li tedy světelný svazek do dvou s menší rozbíhavostí, tak lze průřezy v těchto svazcích zmenšit, když u těchto svazků zvětšíme jejich rozbíhavost do velikosti rozbíhavostí původního svazku.The first idea takes into account that instead of using one image in the focal plane of a single lens, we use two reduced images with two lenses with a shorter focus (this shorter focus is no longer than 70% of the original lens focus) and display these images at the same spatial angle as the image of the original single lens with a longer focal length, so the front surface of the two lenses is smaller than that of the original lens with a longer focal length. The second idea takes this into account. It is known that the cross-section of the light beam can be reduced by increasing its divergence. Thus, if we divide the light beam into two with less divergence, the cross-sections in these beams can be reduced by increasing their divergence to the divergence of the original beam.

Součinností těchto dvou myšlenek je možné efektivně zmenšit a více zakřivit výstupní plochu dioptrické světelné optiky zobrazovacího bodu napájeného skupinou LED krystalů. Konstrukčně lze tyto myšlenky spojit a realizovat kupříkladu následujícím způsobem. Světlovodivou tyč rozdělíme za její vstupní plochou tak, že každé její rameno pojme poměrnou část světla ze světelných svazků z LED krystalů (světlo z LED krystalů prostě opticky nabereme a rozporcujeme do menších svazků). První část každého jejího ramene za vstupním rozdělujícím uzlem světlovodivé tyče zformujeme do podoby světelného naběrače a koncentrátoru (fungujícího na principu totálního odrazu), který bude mít na výstupu menší průřez než na jeho vstupu. Výstupní zmenšený průřez ze světlo-sběmé a světlo-koncentrující části každého ramene světlovodivé tyče protáhneme do ohniskové roviny zmenšené výstupní čočky a jednotlivé zmenšené výstupní čočky seskupíme co nejblíže k sobě.By working together these two ideas, it is possible to effectively reduce and more curvature the output surface of the dioptric light optics of the display point powered by a group of LED crystals. Structurally, these ideas can be combined and realized, for example, as follows. Divide the light guide rod behind its input surface so that each arm receives a proportion of the light from the LED light beams (we simply optically pick up the LED light and cut it into smaller beams). The first part of each arm behind the input dividing node of the light guide rod is formed into a light scoop and concentrator (operating on the principle of total reflection), which will have a smaller cross-section at the output than at its input. The output reduced cross-section from the light-collecting and light-concentrating portions of each arm of the light guide rod is drawn into the focal plane of the reduced output lens, and the individual reduced output lenses are grouped as close together as possible.

Z principu vedení světla uvnitř světlovodivé tyče (vícenásobnými totálními odrazy světla od bočních stěn pod různými úhly) dochází po určité vzdálenosti k jeho rovnoměrnému promíchání (homogenizaci). V protažené části světlovodivého ramene tyče, v části mezi výstupem z vypouklého koncentrátoru a ohniskem čočky, tak dochází k efektivnímu míšení a homogenizaci světla z LED krystalů. V případě světlovodivé tyče s více rameny je minimální potřebná délka k homogenizaci světla kratší, než by byla v případě jednoramenné tyče s větším průřezem. To je důsledek jednak menšího průřezu (čímž dochází k více odrazům na jednotku délky) ramene u tyče s více světlovodivými rameny, ale i následného složení výstupních světelných svazků (kuželů) z jednotlivých čoček do jednoho výsledného světelného svazku, který vnímá pozorovatel.Due to the principle of guiding the light inside the light-guide rod (by multiple total reflections of light from the side walls at different angles), it is uniformly mixed (homogenized) after a certain distance. In the elongated part of the light guide arm of the rod, in the part between the exit of the convex concentrator and the focus of the lens, there is effective mixing and homogenization of the light from the LED crystals. In the case of a multi-arm light guide, the minimum length required to homogenize the light is shorter than it would be in the case of a single arm with a larger cross-section. This is due both to the smaller cross-section (thereby causing more reflections per unit length) of the arm of the multi-light conducting rod, but also to the subsequent composition of the output light beams (cones) from the individual lenses into one resulting light beam perceived by the viewer.

Podle tohoto vynálezu je problém zmenšení výstupní plochy čočky a zvětšení jejího zakřivení řešen následovně. Každé rameno světlovodivé tyče má dvě časti, a to širší vypouklou část přivrácenou její vstupní plochou ke světelnému zdroji s LED krystaly a na ni navazující užší hranolovitou část přivrácenou výstupní plochou ke spojné čočce. Každá vypouklá část i hranolovitá část má čtyři vnější hrany, vymezující vnější homí a dolní stěnu a dvě protilehlé boční stěny. Hranolovitá část světlovodivé tyče má obdélníkový vstupní průřez, který bezprostředně navazuje na výstupní průřez vypouklé části. Dvouramenná světlovodivá tyč má v každém rameni výstupní plochu menší než 63 % vstupní plochy světlovodivé tyče přivrácené ke světelnému zdroji.According to the present invention, the problem of reducing the exit surface of the lens and increasing its curvature is solved as follows. Each arm of the light guide rod has two portions, a wider convex portion facing its entrance surface to the LED-crystal light source and the adjacent narrower prism portion facing the connecting lens. Each convex portion and the prismatic portion have four outer edges defining the outer upper and lower walls and two opposite side walls. The prismatic portion of the light-guide rod has a rectangular inlet cross-section that immediately follows the outlet cross-section of the convex portion. The two-arm light guide rod has an exit area in each arm of less than 63% of the light guide rod entry area facing the light source.

Dále, je výhodné, když světlovodivá tyč je opatřena v nejméně jednom svém rameni nejméně jednou podélnou štěrbinou, která je vedena vypouklou částí a navazující hranolovitou částí, přičemž tato je paralelní s rovinou XZ s minimální šířkou větší než 0,2 mm. Minimální šířka štěrbiny zabezpečuje její efektivní funkčnost i ve vlhčím prostředí. K velice účinné homogenizaci světla dochází zejména v protažené hranolovité části světlovodivé tyče, za vypouklým koncentrátorem, takže v případě, že alespoň v této části světlovodivé tyče je podélná štěrbina nebo více štěrbin, tyto štěrbiny fakticky dokáží zvětšit počet odrazů světelných paprsků od bočních stěn, což umožňuje zkrácení délky světlovodivé tyče.Further, it is preferred that the light guide rod is provided in at least one of its arms with at least one longitudinal slot which is guided by the convex portion and the adjacent prismatic portion, which parallel to the XZ plane with a minimum width greater than 0.2 mm. The minimum width of the slot ensures its effective functionality even in humid environments. Very efficient homogenization of light occurs especially in the elongated prismatic portion of the light guide, behind the convex concentrator, so that if at least in this part of the light guide there is a longitudinal slit or more slits, these slits actually increase the number of reflections of the light rays from the side walls. allows shortening the length of the light guide rod.

Z hlediska konstrukčního uspořádání je možno volit varianty, kdy spojná čočka vytváří jeden nerozebíratelný celek se světlovodivou tyčí nebo její částí, nebo naopak, kdy světlovodivá tyč jeIn terms of constructional arrangement, it is possible to choose variants where the connecting lens forms one non-detachable unit with the light-guide rod or its part, or vice versa, when the light-guide rod is

-3 CZ 307029 B6 samostatně oddělitelná od navazující výstupní spojné čočky. Výhodou oddělitelné spojné čočky od světlovodivé tyče je jednodušší výroba opalescentní dutiny a možnost měnit rozbíhavost vyzařujícího světelného svazku pouhou výměnou spojné čočky za čočku s jinou optickou mohutností.Separately detachable from the adjoining exit lens. The advantage of the detachable lens from the light guide rod is the simpler production of the opalescent cavity and the ability to vary the divergence of the radiating light beam by simply replacing the lens with a lens of another optical power.

Dále, když světlovodivá tyč je sestavena nejméně ze dvou od sebe oddělitelných celků, jako je vypouklá část a hranolovitá část, tak je to další výhodná alternativa k tomu, jak měnit rozbíhavost vyzařujícího světelného svazku, a to výměnou hranolovité části.Further, when the light guide rod is assembled from at least two separable units such as a convex portion and a prismatic portion, it is another advantageous alternative to changing the divergence of the radiating light beam by replacing the prismatic portion.

LED krystaly světelného zdroje mohou být situovány v jednom pouzdře nebo na desce plošných spojů, přičemž jsou seskupeny v jednom shluku se vzájemnými rozestupy, většími než trojnásobek největšího rozměru LED krystalu. Minimální technologické rozestupy LED krystalů vedou k minimálním průřezům a rozměrům světlovodivé tyče.The LED crystals of the light source may be situated in a single housing or on a printed circuit board, and are grouped together in a single cluster with spacing greater than three times the largest dimension of the LED crystal. The minimal technological spacing of LED crystals leads to minimal cross-sections and dimensions of the light guide rod.

LED krystaly světelného zdroje mohou být situovány v jednom pouzdře nebo na desce plošných spojů, přičemž jsou seřazeny v jedné nebo dvou paralelních přímkách se vzájemnými rozestupy ne většími než trojnásobek největšího rozměru LED krystalu. Uspořádání LED krystalů do přímky nabízí specifickou možnost jak jednoduše minimalizovat jeden rozměr průřezu světlovodivé tyče a druhý rozměr průřezu minimalizovat rozvětvením v rovině přímky.The LED crystals of the light source may be situated in a single housing or on a printed circuit board, arranged in one or two parallel lines with spacing not greater than three times the largest dimension of the LED crystal. The arrangement of LED crystals in a straight line offers the specific possibility of simply minimizing one cross-sectional dimension of the light-guide rod and minimizing the other cross-sectional dimension by branching in the plane of the straight line.

LED krystaly světelného zdroje mohou být na desce plošných spojů zapouzdřeny světlovodivou tyčí nebo její oddělitelnou částí. Sníží se tím celkové náklady o náklady na výrobu pouzdra pro LED krystaly.The LEDs of the light source may be encapsulated on the printed circuit board by a light guide rod or a detachable portion thereof. This reduces the overall cost of manufacturing the LED housing.

Objasnění výkresůClarification of drawings

Vynález je podrobně popsán dále na příkladném provedení, které je objasněno na připojených schématických výkresech, z nichž představuje obr. 1 axonometrický boční pohled na částečný podélný řez světlovodivým sběračem a směšovačem barevného světla s konvergentní optikou v provedení jednoramenné světlovodivé tyče s opalescentní dutinou a spojnou čočkou, obr. 2 podélný řez světlovodivým sběračem a směšovačem barevného světla s konvergentní optikou v provedení jednoramenné světlovodivé tyče s opalescentní dutinou a spojnou čočkou, obr. 3 axonometrický boční pohled na světlovodivý sběrač a směšovač barevného světla s konvergentní optikou v provedení jednoramenné světlovodivé tyče s podélnou štěrbinou.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an axonometric side view of a partial longitudinal sectional view of a convergent optic light collector and color light mixer in the embodiment of a single-arm light-guide bar with an opalescent cavity and a lens Fig. 2 is a longitudinal cross-sectional view of a convergent optic light collector and mixer with a single-arm light-guide rod with opalescent cavity and a coupling lens; Fig. 3 an axonometric side view of a convergent optic optical collector and mixer with a single-arm light-conductor rod slit.

obr. 4 světlovodivý sběrač a směšovač barevného světla s konvergenční optikou v provedení dvouramenné světlovodivé tyče v axonometrickém čelním pohledu, obr. 5 světlovodivý sběrač a směšovač barevného světla s konvergentní optikou v provedení dvouramenné světlovodivé tyče v axonometrickém bočním pohledu, a obr. 6 axonometrický boční pohled na světlovodivý sběrač a směšovač barevného světla s konvergentní optikou v provedení dvouramenné světlovodivé tyče s podélnou štěrbinou v každém světlovodivém rameni.Fig. 4 is a light guide and color light mixer with convergent optics in a dual-arm light guide design in axonometric front view, Fig. 5 is a light guide and color light mixer with convergent optics in a dual-arm light guide design in axonometric side view, and Fig. 6 axonometric side view A view of the light guide and color light mixer with convergent optics in a two-arm light guide with longitudinal slot in each light guide arm.

Příklady uskutečnění vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Příklad 1 (Obr. 1,2,3)Example 1 (Fig. 1,2,3)

Technologicky výhodná konstrukce vynálezu je zde podrobněji popsaná na jednoramenné světlovodivé tyči 100 s číselnými odkazy do obrázků č. 1, 2 a 3, kde jednotlivá čísla v obrázcích představují jednotlivé části vynálezu.The technologically advantageous construction of the invention is described in more detail herein on a single-arm light guide bar 100 with numerical references to Figures 1, 2 and 3, wherein the individual numbers in the figures represent individual parts of the invention.

-4CZ 307029 B6-4GB 307029 B6

LED krystaly 2 ve světelném zdroji ijsou seřazeny v jedné přímce paralelně s osou Y (horizontála u zařízení v dopravě) a jsou překryty (zapouzdřeny) pro světlo prostupnou kapkou směsi na bázi epoxidové pryskyřice, uretanů, kyanoakrylátů, polyesteru nebo silikonu. Zapouzdření krystalů má i své optické odůvodnění. Materiály, z nichž se LED krystaly vyrábějí, mají poměrně vysoký index lomu a velká část vyzařovaného světla v krystalu by se v něm odrážela totálním odrazem zpět na jejich rovinném rozhraní se vzduchem, takže je výhodné zapouzdřit (zakápnout) LED krystaly materiálem s větším indexem lomu než má vzduch a krystal pak opustí více světla. LED krystaly mohou vyzařovat světlo různé barvy, např. u trojice LED krystalů pro plnobarevné displeje to může být červená barva s dominantní vlnovou délkou kolem 625 nm, zelená barva s dominantní vlnovou délkou kolem 528 nm a modrá barva s dominantní vlnovou délkou kolem 470 nm.The LED crystals 2 in the light source i are aligned in a straight line parallel to the Y axis (horizontal for transport equipment) and are covered (encapsulated) for a light transmissive drop of epoxy resin, urethane, cyanoacrylate, polyester or silicone based blend. Encapsulation of crystals has its optical justification. The materials from which the LED crystals are made have a relatively high refractive index and a large portion of the emitted light in the crystal would be reflected by total reflection back at their planar interface with air, so it is advantageous to encapsulate (drip) LED crystals with higher refractive index. than the air and the crystal then leaves more light. LED crystals can emit light of different colors, for example, in the case of three LED crystals for full color displays, it can be red with a dominant wavelength of about 625 nm, green with a dominant wavelength of about 528 nm and blue with a dominant wavelength of about 470 nm.

Jednoramenná světlovodivá tyč 100 a spojná čočka 120 jsou vyrobeny z opticky průhledného materiálu, jako je sklo, plast, atp. Stěny jednoramenné světlovodivé tyče 100 jsou hladké a umožňují vnitřní totální odraz světla s minimálními rozptyly. Tvarově je jednoramenná světlovodivá tyč 100 složena z širší, vypouklé části 61 a užší hranolovité části 71. Ke zkrácení celkové délky jednoramenné světlovodivé tyče 100 může tato tyč mít podélnou štěrbinu 73 (vyobrazenou např. na obrázku č. 3), která je paralelní s rovinou XZ a aplikovaná přes vypouklou část 61 i hranolovitou část 71, s minimální šířkou větší než 0,2 mm. Boční stěny jednoramenné světlovodivé tyče 100 jsou paralelní roviny s rovinou XZ, jak je tomu na obrázcích, nebo se mohou směrem ke spojné čočce 120 klínovitě rozbíhat. Podobně se mohou směrem ke spojné čočce 120 klínovitě rozbíhat i homí a dolní stěna hranolovité části 71 jednoramenné světlovodivé tyče 100.The single-arm light guide 100 and the coupling lens 120 are made of an optically transparent material such as glass, plastic, and the like. The walls of the single arm light guide 100 are smooth and allow for total total light reflection with minimal scattering. The shape of the single-arm light-guide bar 100 is comprised of a wider, convex portion 61 and a narrower prismatic portion 71. To reduce the overall length of the single-arm light-guide bar 100, the bar may have a longitudinal slot 73 (shown in FIG. 3). XZ and applied over the convex portion 61 and the prismatic portion 71, with a minimum width greater than 0.2 mm. The side walls of the single-arm light guide 100 are parallel planes to the XZ plane, as in the figures, or they may wedge toward the bond lens 120. Similarly, the upper and lower walls of the prismatic portion 71 of the single-arm light guide bar 100 may wedge toward the bond lens 120.

Vypouklá část 61 jednoramenné světlovodivé tyče 100 plní funkci světlo-nabírajícího koncentrátoru, který světlo ze vstupní plochy 51 koncentruje do obdélníkového průřezu 76. U jednoramenné světlovodivé tyče 100 s koncentrátorem 61 je efekt zmenšení výstupní plochy 86 spojné čočky 120 zanedbatelný. Proto je výhodné k zaručenému podstatnému snížení rušivých odlesků denního světla vložit mezi výstupní plochu 108 jednoramenné světlovodivé tyče 100 a výstupní plochu 86 spojné čočky 120 hladkou opalescentní dutinu 115, která mění totálním odrazem nebo lomem směr průchodu denního světla uvnitř optického systému, jak je to znázorněno na obrázku č. 2.The convex portion 61 of the single arm light guide bar 100 functions as a light-gathering concentrator that concentrates light from the entrance surface 51 into a rectangular cross section 76. In the single arm light guide bar 100 with concentrator 61, the effect of reducing the exit surface 86 of the lens 120 is negligible. Therefore, to guarantee a substantial reduction in daylight disturbing reflections, it is advantageous to insert a smooth opalescent cavity 115 between the exit surface 108 of the single-arm light guide 100 and the exit surface 86 of the lens 120 that changes total reflection or refraction of daylight passage within the optical system. in Figure 2.

Opalescentní dutina 115 odchýlí paprsky denního světla 333 (tečkované jsou na obrázku č. 2 znázorněny neodchýlené paprsky) mimo výstupní plochu 108 jednoramenné světlovodivé tyče 100, takže se toto rušivé světlo nemůže po odrazu nebo rozptýlení na lesklých, polomatných nebo difuzních částech světelného zdroje 1 s LED krystaly 2 vrátit zpět světlovodivou tyčí 100 do zorného pole pozorovatele. V závislosti na velikosti a tvaru opalescentní dutiny 115 sice dojde i k poklesu světelného výkonu na výstupu 86 ze spojné čočky 120, ale tento pokles nepřesáhne dvacet procent ani u dutin srovnatelných svou velikostí s výstupní plochou 108 jednoramenné světlovodivé tyče 100, přičemž současně s tímto nastane několikanásobný pokles světelné intenzity rušivých odlesků v zorném poli pozorovatele. Velmi účinné jsou opalescentní dutiny 115 s odklonem p od svislé roviny YZ větším než 9° a tloušťkou d větší než 0,3 mm. Plocha opalescentní dutiny 115 má při promítnutí do roviny YZ minimální velikost 72 % kvadrátu menšího rozměru výstupní plochy 108 světlovodivé tyče 100. Průmět plochy opalescentní dutiny 115 do roviny YZ může mít obrys obdélníkový, jako je tomu u opalescentní dutiny 115 na obrázku č. 1. nebo může být eliptický. Homí hrana opalescentní dutiny 115 je situována nad optickou osou 200 spojné čočky 120. Nejmenší rozměr opalescentní dutiny 115 je její tloušťka d, která je buď konstantní po celé její ploše, nebo se může klínovitě zužovat, případně narůstat, podél směru osy +Z.The opalescent cavity 115 deflects the rays of daylight 333 (dotted lines are deflected rays) outside the exit surface 108 of the single-arm light guide 100, so that the interfering light cannot be reflected, after reflection or scattering, on shiny, semi-matt or diffuse portions of light source 1 sec. The LEDs 2 return the light guide bar 100 to the viewer's field of view. Depending on the size and shape of the opalescent cavity 115, there will be a decrease in light output at the exit 86 of the lens 120, but this will not exceed twenty percent even in cavities comparable in size to the exit surface 108 of the single arm light guide 100. decrease in light intensity of disturbing reflections in the field of view of the observer. Opalescent cavities 115 are highly effective with a deflection p from the vertical plane YZ greater than 9 ° and a thickness d greater than 0.3 mm. The surface of the opalescent cavity 115 has a minimum size of 72% of the smaller dimension of the exit surface 108 of the light guide bar 100 when projected onto the YZ plane. The projection of the surface of the opalescent cavity 115 into the YZ plane may have a rectangular contour as with opalescent cavity 115 in Figure 1. or it may be elliptical. The upper edge of the opalescent cavity 115 is situated above the optical axis 200 of the lens 120. The smallest dimension of the opalescent cavity 115 is its thickness d, which is either constant over its entire surface, or may wedge or increase along the + Z axis.

Výstupní plocha 86 spojné čočky 120 může být v konkrétním provedení eliptická, asférická či bikonická. Čočka 120 v provedení pro dopravní značení má optickou osu 200, která je paralelní s osou +X, vertikálně posunutou ke spodní hraně průřezu výstupní plochy 108. Spodní hranou se rozumí hrana níže ve směru osy +Z; osa +Z směřuje od povrchu silnice směrem k obloze.In a particular embodiment, the exit surface 86 of the lens 120 may be elliptical, aspherical or bicononic. The traffic sign lens 120 has an optical axis 200 that is parallel to the + X axis, vertically displaced to the lower edge of the cross-section of the exit surface 108. The lower edge is an edge below in the + Z direction; the + Z axis points from the road surface towards the sky.

-5CZ 307029 B6-5GB 307029 B6

Příklad 2 (Obr. 4, 5, 6)Example 2 (Figs. 4, 5, 6)

Do úvahy rovněž přichází alternativní, sice technologicky složitější, ale výhodná konstrukce vynálezu, kdy světlovodivá tyč 10 je dvouramenná, jako je tomu na obrázcích č. 4, 5 a 6. V tomto provedení jsou LED krystaly 2 ve světelném zdroji i seřazeny v jedné přímce paralelně s osou Z, což je vertikála u zařízení v dopravě. V tomto konkrétním případě víceramenné světlovodivé tyče jsou dvě ramena uspořádána nad sebou podél osy Z a opalescentní dutina 115 je v nejméně jednom z těchto dvou ramen tj. v horním, dolním, nebo v obou. Plošně menší nebo větší opalescentní dutinu 115 (neznázoměnou na obr. 4, 5, 6) mezi ohniskem a výstupní plochou 46, 47 dvojčočky 40, odchylující menší nebo větší množství denního světla, je prospěšné použít u každého ramene dvouramenné světlovodivé tyče 10 tehdy, když LED krystaly 2 mají dostačující světelný výkon.Also contemplated is an alternative, although technologically more complex, but advantageous construction of the invention, wherein the light guide rod 10 is a two-armed, as in Figures 4, 5 and 6. In this embodiment, LED crystals 2 in the light source are also aligned in a single line. parallel to the Z axis, which is the vertical for transport equipment. In this particular case of the multi-arm light guide rod, the two arms are arranged one above the other along the Z axis, and the opalescent cavity 115 is in at least one of the two arms, i.e. in the upper, lower, or both. A substantially smaller or larger opalescent cavity 115 (not shown in FIGS. 4, 5, 6) between the focus and the exit surface 46, 47 of the twin lens 40 deflecting less or more daylight is beneficial to use dual arm light guide 10 on each arm LED crystals 2 have sufficient light output.

Dvouramenná světlovodivá tyč _10 má vstupní plochu 11 přivrácenou ke světelnému zdroji i s LED krystaly 2 obdobně jako v předchozím příkladném provedení. Vstupní plocha 11 navazuje v tomto provedení na rozkrok 12. z něhož vybíhají dvě ramena dvouramenné světlovodivé tyče 10, horní a dolní rameno. Každé rameno nese širší vypouklou část 2J_, 22, přecházející do užší hranolovité části 31, 32 zakončené výstupní plochou 38, 39 zapuštěné do výstupní dioptrické čočky, která je vytvořena jako dvojčočka 40 ze dvou výstupních ploch 46 a 47.The two-arm light guide rod 10 has an entrance surface 11 facing the light source 1 with LED crystals 2, similarly to the previous exemplary embodiment. In this embodiment, the entrance surface 11 is connected to the crotch 12, from which two arms of the two-arm light guide rod 10, an upper and a lower arm, extend. Each arm carries a wider convex portion 21, 22 extending into a narrower prismatic portion 31, 32 terminated by an exit surface 38, 39 recessed into an output diopter, which is formed as a lens 40 of the two exit surfaces 46 and 47.

Vstupní plocha H. a vzdálenost k rozkroku 12 dvou ramen světlo nabírajících koncentrátorů vypouklých částí 21 a 22 mají takové parametry, že se do každého koncentrátoru 21, 22 vyzáří přibližně stejné (±25%) množství světla z každého LED krystalu 2 ve světelném zdroji 1.The input area H. and the crotch distance 12 of the two arms of the light-receiving concentrators of the convex portions 21 and 22 have parameters such that approximately the same (± 25%) amount of light from each LED crystal 2 in the light source 1 is emitted to each concentrator 21, 22. .

Boční stěny dvouramenné světlovodivé tyče 10 jsou paralelní roviny s rovinou XZ. Průřez vstupní plochy 11 světlovodivé tyče 10 se optikou koncentrátorů 21 a 22 zmenší ve směru osy Z do jejich výstupních průřezů 36 a 37, v tomto případě obdélníkových. Na průřezy 36 a 37 bezprostředně navazují hranolovité části 31 a 32 světlovodivé tyče, ve kterých dochází k přenosu, míšení a homogenizaci rozložení světla z průřezů 36 a 37 do výstupních průřezů 38 a 39 ležících v okolí ohnisek výstupních spojných čoček uspořádaných do dvojčočky 40. K minimalizaci délky hranolovitých částí 31 a 32 napomáhají podélné průchozí štěrbiny 33 a 34 (zakresleny pouze v obrázku č. 6) situované ve vypouklých částech 21, 22 a hranolovitých částech 32, 33. Na plochách těchto štěrbin 33, 34 rovněž dochází k totálnímu odrazu, stejně jako na všech ostatních bočních stěnách dvouramenné světlovodivé tyče 10.The side walls of the double-arm light guide 10 are parallel planes to the XZ plane. The cross-section of the entrance surface 11 of the light-guide rod 10 is reduced in the Z-axis direction of the concentrators 21 and 22 to their outlet cross-sections 36 and 37, in this case rectangular. The cross-sections 36 and 37 are immediately followed by the prismatic portions 31 and 32 of the light guide rod in which the light distribution from the cross-sections 36 and 37 is transmitted, blended and homogenized to the exit cross-sections 38 and 39 lying around the foci of the exit lenses. longitudinal through slits 33 and 34 (shown only in Figure 6) located in the convex portions 21, 22 and the prismatic portions 32, 33 help to minimize the length of the prismatic portions 31 and 32. as on all other side walls of the two-arm light-guide rod 10.

Výstupní plochy 46, 47 dvojčočky 40 mohou být v konkrétním provedení opět eliptické, asférické či bikonické, jako je tomu u výstupní plochy 108 jednoramenné světlovodivé tyče 100. Výstupní plochy 46 a 47 dvojčočky 40 v provedení pro dopravní značení mají optické osy 200 (které jsou paralelní s osou +X) vertikálně posunuté ke spodní hraně výstupních průřezů 38 a 39 (spodní hrana je ta níže ve směru osy +Z; osa +Z směřuje od povrchu silnice směrem k obloze).The exit surfaces 46, 47 of the twin lens 40 may again be elliptical, aspherical or bikonic in a particular embodiment, as is the exit surface 108 of the single arm light guide 100. The exit surfaces 46 and 47 of the twin lens 40 in the traffic sign design have optical axes 200 parallel to the + X axis) vertically displaced to the lower edge of the exit cross-sections 38 and 39 (the lower edge being the lower one in the + Z direction; the + Z axis pointing away from the road surface towards the sky).

Zmíněné konstrukce vynálezu, použité jako jednotlivé světelné body (pixely) na ploše proměnných dopravních značek a zařízeních pro provozní informace, se sestavují v maticovém uspořádání nebo v seskupení do tvarů jednotlivých symbolů.The aforementioned constructions of the invention, used as individual light points (pixels) on the surface of variable traffic signs and traffic information devices, are assembled in a matrix arrangement or in a grouping into shapes of individual symbols.

Konstrukci vynálezu lze využít i jako samostatného výkonného světelného zdroje, budou-li miniaturní LED krystaly 2 nahrazeny většími a jejich větším množstvím.The construction of the invention can also be used as a stand-alone powerful light source if the miniature LED crystals 2 are replaced by larger and larger quantities.

Uvedená příkladná provedení neomezují jiná možná alternativní provedení v rámci rozsahu patentových nároků předloženého vynálezu.Said exemplary embodiments do not limit other possible alternative embodiments within the scope of the claims of the present invention.

-6CZ 307029 B6-6GB 307029 B6

Průmvslová využitelnostIndustrial applicability

Nej lepší využití nalézá předložený vynález na maticových tabulích proměnného dopravního značení na hlavních tazích měst nebo uzlech dálničních tras a na maticových značkách na přívěsech, kde symboly a zprávy mohou být libovolně programovatelné v závislosti na změně silničního provozu v blízkosti pracovních zón, sportovních událostí, havárií, katastrof a jiných dočasných změn v silničním provozu. Rovněž může najít uplatnění v dopravě železniční, vodní nebo letecké. Konstrukci vynálezu lze také vhodně využít i v průmyslové a bytové osvětlovací technice.The best application finds the present invention on variable signage matrix plates on major city roads or highway junctions and on trailer labels where symbols and messages can be freely programmed depending on road traffic near work zones, sporting events, accidents , disasters and other temporary changes in road traffic. It can also be used in rail, water or air transport. The construction of the invention can also be suitably used in industrial and residential lighting technology.

Claims (16)

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS 1. Světlovodivý sběrač a směšovač barevného světla s konvergentní optikou, zahrnující světelný zdroj (1) s několika LED krystaly (2) se společnou výstupní plochou pro světlo z LED krystalů (2), která bezprostředně navazuje na optický vstup světlovodivé tyče s nejméně jednou výstupní plochou pro světlo, a jednou spojnou čočkou s ohniskem v blízkosti každého jednotlivého výstupu světlovodivé tyče, vyznačující se tím, že mezi nejméně jednou výstupní plochou (38, 39; 108) světlovodivé tyče (10; 100) a výstupní plochou (46, 47; 86) spojné čočky (40; 120) je situována nejméně jedna opalescentní dutina (115), která je odkloněna od roviny kolmé na optickou osu (200) výstupní plochy (46, 47; 86) spojné čočky (40; 120) o úhel (β) nejméně 6°, má minimální tloušťku (d) větší než 0,2 mm ve směru optické osy (200) výstupní plochy (46, 47; 86) spojné čočky (40; 120) a má horní hranu situovanou nad optickou osou (200) výstupní plochy (46, 47; 86) spojné čočky (40; 120).A light-guide and color-convertor with convergent optics, comprising a light source (1) with several LED crystals (2) with a common output surface for LED crystal light (2), directly connected to the optical input of a light-guide rod with at least one output a light area, and one focal lens adjacent each individual light guide exit, characterized in that between the at least one light guide exit surface (38, 39; 108) and the exit surface (46; 47); 86) the at least one opalescent cavity (115) is disposed from the plane perpendicular to the optical axis (200) of the exit surface (46, 47; 86) of the lens (40; 120) by an angle ( β) of at least 6 °, having a minimum thickness (d) of more than 0.2 mm in the direction of the optical axis (200) of the exit surface (46, 47; 86) of the lens (40; 120) and having an upper edge situated above are (200) exit surfaces (46, 47; 86) of the lens (40; 120). 2. Světlovodivý sběrač a směšovač barevného světla s konvergentní optikou podle nároku 1, vyznačující se tím, že každá jednotlivá výstupní plocha (46, 47; 86) spojné čočky (40; 120) má optickou osu (200) vertikálně posunutou ke spodní hraně jednotlivé výstupní plochy (38, 39; 108) světlovodivé tyče (10; 100).A convergent optic color light collector and mixer according to claim 1, characterized in that each individual output surface (46, 47; 86) of the lens (40; 120) has an optical axis (200) vertically displaced to the lower edge of the individual lens. exit surfaces (38, 39; 108) of the light guide rod (10; 100). 3. Světlovodivý sběrač a směšovač barevného světla s konvergentní optikou podle nároku 1, vyznačující se tím, že tloušťka (d) opalescentní dutiny (115) je konstantní po celém průřezu opalescentní dutiny (115).The convergent optic optic color light collector and mixer according to claim 1, characterized in that the thickness (d) of the opalescent cavity (115) is constant over the entire cross-section of the opalescent cavity (115). 4. Světlovodivý sběrač a směšovač barevného světla s konvergentní optikou podle nároku 1, vyznačující se tím, že tloušťka (d) opalescentní dutiny (115) klínovitě narůstá nebo se zužuje podél směru osy (+Z).The convergent optic optic color light collector and mixer according to claim 1, characterized in that the thickness (d) of the opalescent cavity (115) is wedge-shaped or tapered along the axis direction (+ Z). 5. Světlovodivý sběrač a směšovač barevného světla s konvergentní optikou podle nároku 1, vyznačující se tím, že světlovodivá tyč je vytvořena jako jednoramenná světlovodivá tyč (100) s jedním ramenem nebo dvouramenná světlovodivá tyč (10) se dvěma rameny.The convergent optic color light collector and mixer according to claim 1, characterized in that the light guide rod is designed as a single-arm light guide rod (100) with one arm or a two-arm light guide rod (10) with two arms. 6. Světlovodivý sběrač a směšovač barevného světla s konvergentní optikou podle nároku 1, vyznačující se tím, že každé rameno světlovodivé tyče (10; 100) má dvě části: a to širší vypouklou část (21, 22; 61), jejíž vstupní plocha (11; 51) je přivrácena ke světelnému zdroji (1) s LED krystaly (2) a užší hranolovitou část (31, 32; 71), jejíž výstupní plocha (38, 39; 108) je přivrácena ke spojné čočce (40; 120), přičemž každá vypouklá část (21, 22; 61) i hranolovitá část (31, 32; 71) má čtyři vnější hrany vymezující vnější horní a dolní stěnu a dvě protilehlé boční stěny.The convergent optic color light collector and mixer according to claim 1, characterized in that each arm of the light guide rod (10; 100) has two parts: a wider convex portion (21, 22; 61) whose entry surface ( 11; 51) facing the light source (1) with LED crystals (2) and a narrower prism (31, 32; 71) whose output face (38, 39; 108) faces the lens (40; 120) wherein each convex portion (21, 22; 61) and the prismatic portion (31, 32; 71) have four outer edges defining the outer upper and lower walls and two opposite side walls. 7. Světlovodivý sběrač a směšovač barevného světla s konvergentní optikou podle nároku 6, vyznačující se tím, že hranolovitá část (31, 32; 71) světlovodivé tyče (10; 100) máThe convergent optic color light collector and color light mixer according to claim 6, characterized in that the prismatic portion (31, 32; 71) of the light guide rod (10; 100) has -7 CZ 307029 B6 obdélníkový vstupní průřez (36, 37; 76), který bezprostředně navazuje na výstupní průřez vypouklé části (21, 22; 61).A rectangular inlet cross-section (36, 37; 76) which immediately follows the outlet cross-section of the convex portion (21, 22; 61). 8. Světlovodivý sběrač a směšovač barevného světla s konvergentní optikou podle nároku 5, vyznačující se tím, že dvouramenná světlovodivá tyč (10) má jednotlivou výstupní plochu (38, 39) v každém rameni menší než 63 % vstupní plochy (11) přivrácené ke světelnému zdroji (1).A convergent optic color light collector and mixer according to claim 5, characterized in that the two-arm light guide rod (10) has an individual exit surface (38, 39) in each arm of less than 63% of the entrance surface (11) facing the light sources (1). 9. Světlovodivý sběrač a směšovač barevného světla s konvergentní optikou podle nároku 5, vyznačující se tím, že světlovodivá tyč (10, 100) je opatřena v nejméně jednom svém rameni nejméně jednou podélnou štěrbinou (33, 34; 73), která je vedena vypouklou částí (21, 22; 61) i navazující hranolovitou částí (31, 32; 71) a je paralelní s rovinou (XZ) s šířkou (s) větší než 0,2 mm.The convergent optic color light collector and mixer according to claim 5, characterized in that the light guide rod (10, 100) is provided in at least one of its arms with at least one longitudinal slot (33, 34; 73) which is guided in a convex shape. part (21, 22; 61) and the adjacent prismatic part (31, 32; 71) and is parallel to the plane (XZ) with a width (s) of greater than 0.2 mm. 10. Světlovodivý sběrač a směšovač barevného světla s konvergentní optikou podle nároku 1, vyznačující se tím, že výstupní spojná čočka (40; 120) tvoří jeden nedílný celek se světlovodivou tyčí (10; 100) nebo její částí.The convergent optic optic color light collector and mixer according to claim 1, characterized in that the output coupling lens (40; 120) forms an integral part with the light guide rod (10; 100) or a part thereof. 11. Světlovodivý sběrač a směšovač barevného světla s konvergentní optikou podle nároku 1, vyznačující se tím, že světlovodivá tyč (10; 100) je samostatně oddělitelná od navazující výstupní spojné čočky (40; 120).The convergent optic photocell collector and color light mixer according to claim 1, wherein the light guide rod (10; 100) is separately separable from the downstream output coupling lens (40; 120). 12. Světlovodivý sběrač a směšovač barevného světla s konvergentní optikou podle nároku 1, vyznačující se tím, že světlovodivá tyč (10; 100) je sestavena nejméně ze dvou od sebe oddělitelných celků, jako je vypouklá část (21, 22; 61) a hranolovitá část (31, 32; 71).A convergent optic color light collector and mixer according to claim 1, characterized in that the light guide rod (10; 100) is composed of at least two separable units, such as a convex portion (21, 22; 61) and a prismatic. part (31, 32; 71). 13. Světlovodivý sběrač a směšovač barevného světla s konvergentní optikou podle nároku 5, vyznačující se tím, že jednoramenná světlovodivá tyč (100) je bez vypouklé části (61) a průřez vstupní plochy (76) hranolovité části (71) bezprostředně přiléhá k výstupní ploše světelného zdroje (1).The convergent optic color light collector and mixer according to claim 5, characterized in that the single-arm light guide rod (100) is free of the convex portion (61) and the cross-section of the entrance surface (76) of the prismatic portion (71) immediately adjoins the exit surface. light source (1). 14. Světlovodivý sběrač a směšovač barevného světla s konvergentní optikou podle nároku 1, vyznačující se tím, že LED krystaly (2) světelného zdroje (1) jsou situovány v jednom pouzdře nebo na desce plošných spojů, přičemž jsou seskupeny v jednom shluku se vzájemnými rozestupy ne většími než trojnásobek největšího rozměru LED krystalu.The convergent optic color light collector and mixer according to claim 1, characterized in that the LED crystals (2) of the light source (1) are situated in a single housing or on a printed circuit board and are grouped together in a single cluster with spacing to one another. not more than three times the largest LED crystal size. 15. Světlovodivý sběrač a směšovač barevného světla s konvergentní optikou podle nároku 1, vyznačující se tím, že LED krystaly (2) světelného zdroje (1) jsou situovány v jednom pouzdře nebo na desce plošných spojů, přičemž jsou seřazeny v jedné nebo dvou paralelních přímkách se vzájemnými rozestupy ne většími než trojnásobek největšího rozměru LED krystalu.A convergent optic color light collector and mixer according to claim 1, characterized in that the LED crystals (2) of the light source (1) are situated in one housing or on a printed circuit board, arranged in one or two parallel lines. with spacing not greater than three times the largest LED crystal size. 16. Světlovodivý sběrač a směšovač barevného světla s konvergentní optikou podle nároku 1 nebo 5, vyznačující se tím, že LED krystaly (2) světelného zdroje (1) jsou na desce plošných spojů zapouzdřeny světlovodivou tyčí (10; 100) nebo její oddělitelnou částí.A convergent optic color light collector and mixer according to claim 1 or 5, characterized in that the LED crystals (2) of the light source (1) are encapsulated on the printed circuit board by a light guide rod (10; 100) or a detachable part thereof.
CZ2016-601A 2016-09-26 2016-09-26 A light-conducting collector and a colour light mixer with convergent optics CZ2016601A3 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2016-601A CZ2016601A3 (en) 2016-09-26 2016-09-26 A light-conducting collector and a colour light mixer with convergent optics

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2016-601A CZ2016601A3 (en) 2016-09-26 2016-09-26 A light-conducting collector and a colour light mixer with convergent optics

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ307029B6 true CZ307029B6 (en) 2017-11-22
CZ2016601A3 CZ2016601A3 (en) 2017-11-22

Family

ID=60324279

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2016-601A CZ2016601A3 (en) 2016-09-26 2016-09-26 A light-conducting collector and a colour light mixer with convergent optics

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ2016601A3 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10585292B2 (en) 2018-06-28 2020-03-10 Fraen Corporation Low-profile color-mixing lightpipe

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2119395A5 (en) * 1970-12-11 1972-08-04 Int Standard Electric Corp
DE19734773A1 (en) * 1997-08-05 1999-02-11 Semperlux Gmbh Lighting unit using optical fibres
EP0930600A1 (en) * 1998-01-19 1999-07-21 SWARCO FUTURIT Verkehrssignalsysteme Ges.m.b.H. Optical element comprising LED and two lenses for the generation of pointlike light sources for traffic signs and display panels
US20130258700A1 (en) * 2010-11-23 2013-10-03 Swarco Futurit Verkehrssignal Systeme Ges.M.B.H. Color-mixing convergent optical system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2119395A5 (en) * 1970-12-11 1972-08-04 Int Standard Electric Corp
DE19734773A1 (en) * 1997-08-05 1999-02-11 Semperlux Gmbh Lighting unit using optical fibres
EP0930600A1 (en) * 1998-01-19 1999-07-21 SWARCO FUTURIT Verkehrssignalsysteme Ges.m.b.H. Optical element comprising LED and two lenses for the generation of pointlike light sources for traffic signs and display panels
US20130258700A1 (en) * 2010-11-23 2013-10-03 Swarco Futurit Verkehrssignal Systeme Ges.M.B.H. Color-mixing convergent optical system

Also Published As

Publication number Publication date
CZ2016601A3 (en) 2017-11-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0798788B1 (en) An optical element for use in a display sign
JP6331020B2 (en) Light guide plate display device
US8172447B2 (en) Discrete lighting elements and planar assembly thereof
RU2592720C2 (en) Colour mixing collecting optical system
CN101558352B (en) Illumination system and display including same
US20130003370A1 (en) Lighting Device And Lighting Apparatus Provided With Lighting Device
US20030206408A1 (en) Illumination device and display device using it
US20040093779A1 (en) Illuminated background display apparatus
US20120127397A1 (en) Light guide plate, method for producing light guide plate, surface light source device, and liquid crystal display device
KR20010082737A (en) Light guide plate, surface light source device, and display device
JP6535339B2 (en) Display device with improved contrast
CN102981206A (en) Light guide plate and backlight module
EP2930556A1 (en) Display device
CN113841001A (en) Lighting device
RU2611688C2 (en) Liquid crystal display device
CZ307029B6 (en) A light-conducting collector and a colour light mixer with convergent optics
US7703970B2 (en) Illuminated background display apparatus
TWI452402B (en) Display device
CZ30083U1 (en) Lightguide collector and mixer of colored light with convergent optics
US20120236556A1 (en) Surface Light Source Device
JP4428664B2 (en) Light guide plate
CN100399593C (en) Edge-emitted light-emitting diode and its packaging mirror
KR100716741B1 (en) Reflector for liquid crystal display device and back light unit thereof
JP2013051149A (en) Light guide plate, surface light source device and display device
CN221054850U (en) Light distribution part, lighting and/or signalling device and motor vehicle