FI111302B - Valaistavan pinnan pintakirkkauden säätö - Google Patents

Description

111302

Valaistavan pinnan pintakirkkauden säätö

Keksinnön tausta Tämän keksinnön kohteena on menetelmä ja laitteisto valaistavan pinnan pintakirkkauden säätämiseksi menetelmän käsittäessä vaiheen, jossa 5 säädetään valaistavan pinnan pintakirkkautta.

Valaistaessa pintoja, kuten esimerkiksi opasteita, tulee pinnan pintakirkkauden olla tietyn tason yläpuolella. Näin menettelemällä taataan kaikissa olosuhteissa valaistavan pinnan selkeä erottuminen ympäristöstään. Aikaisemmin on opasteiden ja muiden vastaavien valaiseminen hoidettu siten, että 10 valaisevien valonlähteiden on annettu loistaa kirkkaudella, joka niistä saadaan käyttämällä esimerkiksi vakiojännitettä, joka syöttää valonlähteitä. Tällöin aluksi valonlähteistä saadaan tarpeettoman suuri valaistusvoimakkuus, sillä useissa tapauksissa pienempikin valaistusvoimakkuus riittäisi tuottamaan tarvittavan pintakirkkauden. Tyypillisesti käytettävä valonlähde on esimerkiksi LED-15 diodi. LED-diodien valaistusvoimakkuus heikkenee niiden ikääntyessä, joten kuvaillulla tavalla käytettäessä valonlähteellä aikaansaatava pintakirkkaus pienenee ja lopulta putoaa alle ennalta määrätyn tason. Pintakirkkauden putoamisesta alle tavoitellun tason ei myöskään saada täsmällistä informaatiota, jolloin valonlähteiden vaihtaminen on suoritettava arviolta tai niiden sammuttua 20 lopullisesti.

Tunnetuissa tekniikoissa ei myöskään huomioida ulkoisen valon aikaansaamaa valaistavan pinnan pintakirkkautta tai ulkoisen valon tuottamaa valaistavan pinnan ympäristön kirkkautta. Ulkoinen valo, kuten esimerkiksi huonevalaistus tai auringon valo, saattavat valaista valaistavan pinnan ympä-25 ristöä niin voimakkaasti, että valaistava pinta ei erotu tarpeeksi selkeästi ympäristöstään. Tällöin olisi toivottavaa, että valaistavan pinnan valaistusta lisättäisiin tiettyyn rajaan asti ympäristön valaistuksen kasvaessa. Täten toimittaessa pidennettäisiin valaisuelimien, kuten LED-diodien, elinikää, sillä valaisue-lin ei tällöin pala jatkuvasti täydellä tehollaan.

30 Keksinnön lyhyt selostus Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada menetelmä, joka välttää edellä mainitut epäkohdat, ja mahdollistaa valaistavan pinnan pintakirkkauden säädön tarkoituksenmukaisella ja luotettavalla tavalla. Tämä tarkoitus saavutetaan keksinnön mukaisella menetelmällä, jolle on tunnus-35 omaista se, että menetelmä käsittää lisäksi vaiheet, joissa 2 111302 määritetään valaistavan pinnan ympäristön kirkkautta referenssi-kirkkauden aikaansaamiseksi, ja säädetään valaistavan pinnan pintakirkkautta valaisuelimellä referenssikirkkauden suuruudesta riippuen.

Keksinnön mukainen menetelmä perustuu siihen ajatukseen, että 5 määrittämällä valaistavan pinnan ympäristön kirkkautta ja säätämällä tämän kirkkauden mukaisesti valaistavan pinnan pintakirkkautta saavutetaan toivotun kaltainen kontrasti valaistavan pinnan ja sen ympäristön välille. Tällöin pintakirkkautta säädetään muuttuvien ympäristön valoisuusominaisuuksien mukaisesti siten, että ympäristön valaistuksen kasvaessa kasvatetaan myös valai-10 suelimellä valaistavan pinnan valaisua, ja vastaavasti ympäristön valaistuksen pienentyessä pienennetään valaistavan pinnan valaisua. Menetelmän avulla saavutetaan merkittävää etua siinä, että tällöin säilytetään jatkuvasti valaistavan pinnan, kuten esimerkiksi poistumistieopastimen, ja tämän ympäristön välinen kontrasti tietyn rajan sisäpuolella. Perinteiseen tekniikkaan nähden tällä 15 tavoin meneteltynä saavutetaan huomattavaa kasvua valaisuelimin käyttöiäs-sä, sillä valaisuelintä käytetään juuri sellaisella teholla, joka on riittävä tarvittavan kontrastin luomiseksi valastavan pinnan ja sen ympäristön välille.

Keksinnön kohteena on myös laitteisto valaistavan pinnan pintakirkkauden säätämiseksi, joka laitteisto käsittää valaisuelimen, joka on sovi-20 tettu valaisemaan valaistavaa pintaa. Laitteistolle on tunnusomaista se, että laitteisto käsittää lisäksi valaistusanturin, joka on sovitettu määrittämään valaistavan pinnan ympäristön kirkkautta, ja säätölaitteiston, joka on sovitettu säätämään valaisuelimen tuottamaa valaistusvoimakkuutta vasteellisena valaistavan pinnan ympäristön kirkkaudelle. Tällaisen laitteiston avulla voidaan 25 keksinnön mukaisen menetelmän tarjoamat edut saavuttaa yksinkertaisella ja varmatoimisella rakenteella. Keksinnön mukainen laitteisto pintakirkkauden säätämiseksi on erityisen sopiva käytettäväksi poistumistieopasteissa sellaisissa tiloissa, joissa valaistusta himmennetään aika ajoin, kuten esimerkiksi elokuvateatterit ja teatterit.

30 Kuvioiden lyhyt selostus

Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen yhteydessä, viitaten oheisiin piirroksiin, joista:

Kuvio 1 esittää periaatteellista kuvausta keksinnön mukaisen menetelmän toteuttavasta laitteistosta ja 35 Kuvio 2 esittää graafista esitystä keksinnön mukaisen menetelmän toteuttavan valaisimen pintakirkkaudesta ympäristön kirkkauden kasvaessa.

3 111302

Keksinnön yksityiskohtainen selostus

Kuviossa 1 on esitettynä periaatteellisesti valaistava pinta 1, ja sen yhteyteen keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseksi järjestetyt komponentit. Valaistava pinta voi olla esimerkiksi opastekyltti, kuten poistumistieo-5 paste tai muu vastaava kyltti, jonka selkeä erottuminen ympäristön valaistus-olosuhteista on suotavaa. Valaistavan pinnan valaisemista varten laitteisto käsittää valaistuselimen 5, joka muodostuu esimerkiksi LED-diodeista. Valais-tuselimen tarkoituksena on valaista valaistavaksi tarkoitettua pintaa siten, että valaistava pinta saavuttaa ennalta määrätyn pintakirkkauden suhteessa valo laistavan pinnan ympäristön kirkkauteen.

Kuviossa 1 esitetty keksinnön mukainen laitteisto käsittää lisäksi valaistusanturin 7, jota hyödyntämällä on mahdollista määrittää valaistavan pinnan ympäristön valaistus. Anturilla 7 määritetään ainoastaan ympäristön valaistusta, jolloin anturointi on järjestetty siten, että valaistavasta pinnasta 15 heijastuva valo ei kohtaa ulkoista valoa määrittävää anturia. Tämän vuoksi anturi voidaan koteloida tai sijoittaa tarkoituksen mukaisella tavalla. Keksinnön mukaisesti anturilla 7 määritetään valaistavan pinnan ympäristön kirkkautta referenssikirkkauden aikaansaamiseksi. Referenssikirkkaudella tarkoitetaan ympäristön kirkkauden suhteen verrannollista referenssisignaalia. Tällä tavoin 20 aikaansaadun referenssisuureen suhteen säädetään valaistuselimen tuottaman valon määrää. Toisin sanoen referenssikirkkauden kasvaessa kasvatetaan valaistavan pinnan pintakirkkautta tietyn kontrastin säilyttämiseksi pinnan ja sen ympäristön välillä. Näin meneteltäessä on selvää, että valaistuselimen säätölaitteiston tulee sisältää esimerkiksi referenssikirkkauden taulukoituja ar-25 voja, ja niitä vastaavia valaistuselimen virta- tai muita vastaavia arvoja, joiden avulla tiettyä referenssikirkkautta saadaan vastaamaan haluttu pintakirkkaus.

Keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisesti määritetään lisäksi valaistavan pinnan pintakirkkaus. Pintakirkkauden määrittämiseen käytetään valaistusanturia 2. Valaistusanturin 2 avulla määritetään kokonaisuudessaan 30 sitä kirkkautta, joka valaistavalle pinnalle muodostuu valaistuselimen ja mahdollisen ulkoisen valon vaikutuksesta. Suoritusmuodon mukaisesti määritetään valaistavan pinnan pintakirkkautta pintakirkkaussignaalin aikaansaamiseksi, ja säädetään valaistavan pinnan pintakirkkautta säätölaitteistoa 3 apuna käyttäen valaisuelimellä referenssikirkkauden ja pintakirkkaussignaalin suuruudesta 35 riippuen. Suoritusmuodon mukaisessa tapauksessa saatavilla on kaksi erillistä signaalia, jolloin pintakirkkauden säätäminen on perustuen signaalien keski- 4 111302 näiseen vertailemiseen on yksinkertaista. Valaisuelimen 5 tuottamaa pintakirkkautta säädetään esimerkiksi suoraan verrannollisena referenssikirkkauden suhteen. Toisin sanottuna valaistavan pinnan ympäristön valaistuksen muuttuessa, muutetaan samassa suhteessa valaisuelimellä tuotettavaa valaista-5 valle pinnalle osuvaa valon määrää. Tällöin aikaansaadaan tilanne, jossa pinnan ja sen ympäristön kontrasti säilyy vakiosuuruisena. Vakiona säilyvä kontrasti takaa valaistavan pinnan, kuten esimerkiksi poistumistieopasteen selkeän erottuvuuden.

Valaistuselimen tuottamaa valaistusta on kuitenkin syytä rajoittaa, 10 mikäli pinnan ympäristön kirkkaus on poikkeuksellisen suuri. Rajoittaminen voidaan suorittaa esimerkiksi siten, että mitataan valaistuselimelle kulkevan virran suuruutta, ja rajoitetaan virta ennalta määrättyyn maksimiarvoon. Rajoituksen tarkoituksena on se, ettei valaistuselintä kuluteta tarpeettoman nopeasti loppuun ylivirran seurauksena. Valaisuelimen tuottaman valon määrän 15 rajoittaminen on esitetty graafisesti kuviossa 2, jossa paksumpi yhtenäinen viiva 10 kuvastaa valaistavan pinnan ympäristön kirkkautta, ja ohut yhtenäinen viiva 11 kuvastaa kyseisellä ympäristön kirkkaudella tuotettavaa pintakirkkautta. Kuvion esittämässä tapauksessa valaistavan pinnan ympäristön kirkkaus 10 kasvaa lineaarisesti ajan mukana, ja kuviossa on esitettynä tällöin 20 menetelmän edullisen suoritusmuodon mukainen valaistavan pinnan pintakirkkauden säätö. Kuvion esimerkissä ympäristön kirkkauden ollessa aluksi minimissään toisin sanottuna pimeydessä, tulee valaistavan pinnan kuitenkin olla valaistu näkyvyyden varmistamiseksi. Ympäristön kirkkauden kasvaessa yli ennalta määrätyn alemman raja-arvon 13 aletaan myös pinnan pintakirkkautta 25 kasvattaa ensimmäisestä vakiosuuruisesta arvosta 15 valaisemalla sitä valaisuelimellä. Ympäristön kirkkauden ollessa alemman raja-arvon 13 ja ylemmän raja-arvon 12 välillä säädetään pinnan kirkkautta siten, että säilytetään haluttu kirkkausero eli kontrasti pinnan ja sen ympäristön välillä. Esimerkkitapauksessa pinnan kirkkautta pidetään ympäristön kirkkautta pienempänä, mutta pin-30 nan kirkkaus voi myös vaihtoehtoisesti olla ympäristön kirkkautta suurempikin. Lisäksi esimerkkitapauksessa valaistavan pinnan pintakirkkautta kasvatetaan lineaarisesti, mutta kasvattaminen voidaan toteuttaa myös portaittaisesti.

Ympäristön kirkkauden edelleen kasvaessa saavutetaan ylempi raja-arvo 12, jossa lopetetaan pintakirkkauden kasvattaminen valaistuselintä 35 käyttämällä. Tällöin ympäristön kirkkauden mahdollisesta kasvusta huolimatta säilytetään valaistavan pinnan pintakirkkaus toisessa vakiosuuruisessa arvos- 5 111302 sa 14. Tämä yläraja valaisuelimen tuottamalle kirkkaudelle voidaan määrätä esimerkiksi valaistukseen käytettävien LED-diodien virran suuruuden suhteen, siten, että LED-diodien läpi ei anneta kulkea niitä liiallisesti rasittavaa ylivirtaa.

Mikäli valaistava pinta on poistumistieopaste, on tärkeää, että pinta 5 säilyttää jatkuvasti tietyn minimipintakirkkauden erottuvuuden säilyttämiseksi. Kuviosta 2 ilmeneekin, että ympäristön kirkkauden ollessa nolla tai lähellä nollaa, säilytetään pintakirkkaus vakiotasolla, joka on minimipintakirkkaus.

Valaisuelimen, kuten LED-diodin ikääntyessä sen tuottama valoteho pienenee. Onkin luonnollista, että diodin tuottama maksimaalinen valoteho 10 maksimaalisella virran suuruudella myös pienenee ikääntymisen myötä. Tämän vuoksi erään keksinnön suoritusmuodon mukaisesti tuotetaan hälytyssig-naali, mikäli toivottua pintakirkkautta ei saavuteta. Hälytyssignaalin ansiosta saadaan etukäteen tieto siitä, että valaisuelimen kunto on heikentynyt merkittävästi, joten se voidaan vaihtaa uuteen. Hälytyssignaali voidaan välittää 15 huoltotoimenpiteistä vastaavalle henkilölle esimerkiksi visuaalisesti käyttämällä hälytyksen ilmaisevaa hälytyselintä 4, kuten LED-diodia tai muuta merkkivaloa, joka voi olla sijoitettu esimerkiksi valaistavan pinnan valaistusta säätävän säätölaitteiston 3 yhteyteen.

Hälytyssignaali voidaan tuottaa myös siinä tapauksessa, että va-20 laistavan pinnan ympäristön kirkkaus on niin suuri, että valaistuselintä käyttämällä ei ole mahdollista saada aikaan toivottua kontrastia pinnan ja sen ympäristön välillä.

Valaistavan pinnan yhteyteen sijoitettu säätölaitteisto voi käytännön tasolla suorittaa valaistuksen voimakkuuden säätämisen säätämällä valaisue-25 limen läpi kulkevaa virtaa. Sen lisäksi että virtasäätö on yksinkertainen toteuttaa, samalla tulee mitatuksi valaisuelimen läpi kulkevan virran suuruus, jolloin virta voidaan rajoittaa ennalta määrättyyn arvoon.

Alan ammattilaiselle on ilmeistä, että tekniikan kehittyessä keksinnön perusajatus voidaan toteuttaa monin eri tavoin. Keksintö ja sen suoritus-30 muodot eivät siten rajoitu yllä kuvattuihin esimerkkeihin vaan ne voivat vaihdella patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (12)

111302

1. Menetelmä valaistavan pinnan pintakirkkauden säätämiseksi menetelmän käsittäessä vaiheen, jossa säädetään valaistavan pinnan (1) pintakirkkautta, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää lisäksi vaiheet, 5 joissa määritetään valaistavan pinnan (1) ympäristön kirkkautta referens-sikirkkauden aikaansaamiseksi, määritetään valaistavan pinnan (1) pintakirkkautta pintakirkkaussig-naalin aikaansaamiseksi, ja 10 säädetään valaistavan pinnan pintakirkkautta valaisuelimellä refe- renssikirkkauden ja pintakirkkaussignaalin suuruudesta riippuen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valaistavan pinnan (1) pintakirkkautta säädetään suoraan verrannollisesti referenssikirkkauden suhteen.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää lisäksi vaiheen, jossa tuotetaan hälytyssignaali, mikäli valaistavan pinnan haluttua pintakirkkautta ei saavuteta.

4. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen 1 - 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää lisäksi vaiheen, jossa rajoite- 20 taan valaisuelimen (5) tuottamaa pintakirkkautta halutun pintakirkkauden ylittäessä ennalta määrätyn kirkkausrajan.

5. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valaistavan pinnan pintakirkkauden säätäminen käsittää vaiheen, jossa säädetään valaisuelimen (5) läpi kulkevaa virtaa. : 25 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hälytyssignaalin tuottaminen käsittää vaiheet, joissa määritetään valaisuelimen läpi kulkevan virran suuruus, ja tuotetaan hälytyssignaali määritetyn virran suuruuden ollessa ennalta määrättyä rajaa suurempi. 30 /.Patenttivaatimukseni mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valaistavan pinnan pintakirkkauden säätäminen käsittää vaiheet, joissa pidetään valaistavan pinnan pintakirkkautta ensimmäisessä vakiosuuruisessa arvossa (15) ympäristön kirkkauden ollessa ennalta määrättyä alempaa raja-arvoa (13) pienempi, 111302 pidetään valaistavan pinnan pintakirkkautta toisessa vakiosuurui-sessa arvossa (14) ympäristön kirkkauden ollessa ennalta määrättyä ylempää raja-arvoa (12) suurempi, ja säädetään valaistavan pinnan pintakirkkautta lineaarisesti tai por-5 taittain ympäristön kirkkauden ollessa mainittujen alemman ja ylemmän raja-arvon (11, 12) välillä siten, että valaistavan pinnan ja sen ympäristön välillä säilyy ennalta määrätty kontrasti.

8. Laitteisto valaistavan pinnan pintakirkkauden säätämiseksi, joka laitteisto käsittää valaisuelimen (5), joka on sovitettu valaisemaan valaistavaa 10 pintaa (1), tunnettu siitä, että laitteisto käsittää lisäksi valaistusanturin (7), joka on sovitettu määrittämään valaistavan pinnan ympäristön kirkkautta, valaistusanturin (2), joka on sovitettu määrittämään valaistavan pinnan (1) pintakirkkautta, ja säätölaitteiston (3), joka on sovitettu säätämään valaisuelimen tuottamaa valaistusvoimakkuutta vasteellisena valaistavan pinnan ympäristön 15 kirkkaudelle ja valaistavan pinnan pintakirkkaudelle.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteisto käsittää lisäksi hälytyselimen (4), joka on sovitettu tuottamaan hälytyssignaalin mikäli haluttua pintakirkkautta ei saavuteta.

10. Jonkun edeltävän patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen lait-20 teisto, tunnettu siitä, että hälytyselin (4) on sovitettu tuottamaan hälytys- signaalin mikäli valaisuelimen läpi kulkeva virta on ennalta määrättyä rajaa suurempi.

11. Jonkun edeltävän patenttivaatimuksen 8-10 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että valaisuelin (5) käsittää yhden tai useamman LED- 25 diodin.

12. Jonkun edeltävän patenttivaatimuksen 8-11 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että hälytyselin (4) käsittää yhden tai useamman LED-diodin. 111302