PL184110B1 - Giętki element emitujący światło - Google Patents

Abstract

1. Gietki element emitujacy swiatlo, ka bel lub podobny podluzny, pusty wewnatrz lub lity pret, przez którego koniec dopro- wadza sie swiatlo ze zródla swiatla (4) do emitujacego swiatlo rdzenia (1) w kablu i wokól to którego rdzenia znajduje sie pól- przezroczysta powloka (2 ) emitujaca swia- tlo doprowadzane do rdzenia glównie przez jego scianke w celu przeksztalcenia kabla w pasek oswietlajacy, profil lub podobny element, znamienny tym, ze w celu za- pewnienia równomiernego oswietlenia ze- wnetrznej powierzchni kabla przez jedno- rodna powloke (2 ), na rdzen (1) naklada sie technika wytlaczania powloke (2 ) z fluoro- wanego tworzywa sztucznego, najbardziej korzystnie z materialu PVDP, którego wspólczynnik zalamania wynosi 1,45 lub mniej. Fig. 1 PL PL PL

Description

Z opisu do patentu Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5,027,259 znany jest giętki kabel emitujący światło, wprowadzone do niego jego częściami bocznymi. Rdzeń tego kabla jest wykonany z tworzywa sztucznego PMMA, przewodzącego światło z wysoką sprawnością. Dzięki technice obkurczania termicznego rdzeń jest pokryty powłoką emitującą światło, prawie bez żadnego negatywnego wpływu na giętkość kabla. Najlepszym materiałem okładzinowym, obkurczanym cieplnie, jest TEFLON, tj. fluoryzowany kopolimer etylenu z propylenem (FEP) o współczynniku kurczliwości 1,3:1.

Wadą powyższej konstrukcji jest to, że materiał pokryciowy musi być kurczliwy termicznie. Ogranicza to możliwość wyboru materiału pokryciowego, a tym samym możliwość wyboru materiałów o najlepszych właściwościach.

Poza zasięgiem są materiały, które jako materiały powłokowe mogłyby mieć nawet lepsze właściwości umożliwiające bardziej sprawne emitowanie przez kabel światła jego bokami i większa długość strukturalną kabla oraz zapewniające możliwość jego wyginania. Kolejną wadą jest możliwość rozwarstwiania się wytworzonych materiałów podczas zginania kabla. W takim miejscu może dostać się do środka kabla szkodliwa wilgoć. W drukowanych niemieckich opisach patentowych dE 9007218 i DE 9109392 oraz w opisie do patentu Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5,093,889 ujawniono konstrukcje światłowodów z powłokami z innego tworzywa sztucznego niż rdzeń cechujące się maksymalnie dużym przewodzeniem światła z bardzo wysoką sprawnością.

W publikacji WO 97/08490 ujawniono kabel emitujący światło (fig. 5 i 6) z rdzeniem i powłoką. Światło może wpływać do powłoki z rdzenia tylko pewnymi szczelinami, które są z odpowiedniego materiału powłokowego, w przeciwnym wypadku zostanie całkowicie odbite. Na tej powłoce znajdują się odpowiednie skośne powierzchnie, dzięki którym wiązka światła załamuje się na wspomnianej powierzchni w zasadzie poprzecznie do kabla i wskutek tego przechodzi przez powłokę z przeciwległej strony kabla.

Wspomniane powyżej rozwiązanie dotyczy kabla, który emituje światło tylko pewnymi szczelinami w swoim boku i który wyprodukowano z powierzchniami odchylającymi na tych szczelinach w powłoce kabla służącymi do kierowania załamaniem światła. Celem tego roz184 110 wiązania były długie łączniki kablowe, do których można doprowadzić światło w stopniu wystarczającym do częściowego oświetlenia.

Kabel oświetlający według wynalazku umożliwia równomierne doprowadzenie światła całąjego powierzchnią zewnętrzną, wskutek czego staje się on kablem oświetlającym, liną lub profilem. Wynalazek jest znamienny tym, o czym mowa w przedznamiennej części zastrzeżeń patentowych.

Zaletą wynalazku jest to, że kabel staje się elementem równomiernie oświetlającym tylko dzięki zastosowaniu prostej jednorodnej powłoki, istnieje możliwość wyprodukowania długiego odcinka kabla, na przykład kilka metrów (2-5 metrów), emitującego promieniowanie całą powierzchnią, zewnętrzną. Kabel umożliwia nieprzerwane oświetlenie figur o złożonych kształtach, przy czym oświetlenie jest bezpieczne, ponieważ źródło światła może znajdować się w pewnej odległości od figury. Łatwo można zapewnić kabel oświetlający o różnych barwach, przy czym część kabla może być ciemna, a inna oświetlająca. Kabel taki można wykonać w taki sposób, żeby główna część światła zasilającego wychodziła z boku kabla. Światło można wyprowadzać z kabla obu końcami, albo jeden koniec kabla może być, na przykład, korkiem odbijającym, wysyłającym z powrotem wiązki światła, które osiągnęły koniec kabla.

Dodatkowymi zaletami są możliwość regulowania stężenia pigmentu materiału powierzchniowego na etapie wytłaczania oraz to, że ekonomicznym i korzystnym sposobem wytwarzania powłoki jest wytłaczanie. Dzięki wytłaczaniu, pomiędzy rdzeniem a powłoką formuje się taki rodzaj powierzchni fazowej, w której powstaje zarówno całkowite odbicie, umożliwiające dalszy bieg wiązek, jak i załamanie, umożliwiające wiązkom przejście przez bok kabla. Taki dobry stosunek wiązek załamujących się do odbijających uzyskuje się zwłaszcza dzięki używaniu materiałów wytłaczających według wynalazku.

Wynalazek opisano na przykładzie wykonania ilustrowanym figurą, na której przedstawiono: fig. 1 - kabel oświetlający.

Na fig. 1 przedstawiono w zespole końce 1, 2 kabla wraz ze źródłem światła 4, na przykład diodą świecącą, soczewką. 3 i zwierciadłem 5 do przewodzenia światła w kablu. Jeżeli chodzi o materiał na rdzeń 1 kabla, to jest nim silnie półprzezroczysty, giętki, okrągły pręt z tworzywa sztucznego, na przykład z akrylowego tworzywa sztucznego, takiego jak PMMa lub podobny materiał syntetyczny. Najbardziej korzystnie, średnica rdzenia 1 wynosi od 3 do 10 mm, co umożliwia zginanie go nawet na małych promieniach. Najbardziej korzystnie, przekrój poprzeczny rdzenia 1 jest kołowy, ale może być również płaski, rurkowy lub o innej pożądanej postaci lub profilu. Światło biegnie w rdzeniu 1 kabla prawie równolegle do rdzenia i uderza o powierzchnię graniczną pomiędzy materiałem rdzenia 1 a materiałem powłoki pod małym kątem. Materiał rdzenia dobiera się tak, żeby jego gęstość optyczna była większa niż gęstość optyczna materiału powłokowego, więc światło odbija się prawie całkowicie i może kontynuować swój bieg w materiale rdzenia. Występuje to, na przykład, podczas obkurczania folii powłokowej na rdzeniu.

Według wynalazku, można wytworzyć kabel tak, żeby emitował światło, tj. żeby oświetlał otoczenie, wytłaczając materiał według wynalazku na rdzeń 1, przy czym właściwości tego materiału są nieoczekiwanie lepsze niż stosowanego dotychczas materiału FEP nanoszonego techniką obkurczania i ujawnionego w opisie do patentu Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5,027,259. Dzięki wytłaczaniu, pomiędzy rdzeniem a materiałem powłokowym, powstaje powierzchnia fazowa zmniejszająca udział wszystkich wiązek odbitych. Wskutek tego w powłokę może wejść znacznie większa ilość wiązek niż w przypadku powierzchni fazowej wytwarzanej techniką obkurczania.

Materiał według wynalazku należy do grupy fluorowych tworzyw sztucznych. Z materiałów spośród tej grupy dobre wyniki uzyskiwano stosując PVDF, tj. materiały z polifluorku winylidenu, albo w postaci czystej albo w postaci mieszanek o pewnym stężeniu pigmentu. Powłokę tę nanosi się na rdzeń 1 techniką wytłaczania albo podczas wytwarzania rdzenia, albo później. Za pomocą pigmentów uzyskuje się kolory albo poprawia się rozproszenie.

Korzystną cechą materiału powłokowego byłoby również rozpraszanie światła nawet bez mieszanin.

184 110

Przy różnych stężeniach pigmentu, na przykład 4% lub 8% dodatków BaSO4, możliwe jest zarówno wyregulowanie właściwości rozpraszających światła przez powłokę 2 jak i rozkładu światła. Można również dodawać inne pigmenty, na przykład tlenek tytanu. Pigmenty dodaje się również w celu nadania kolorów światłu emitowanemu przez powłokę 2. W matrycy tworzywa sztucznego mogą również być cząstki intensyfikujące rozpraszanie światła.

Kiedy światło biegnące w materiale 1 rdzenia uderza w powierzchnię międzyfazową pod większymi kątami niż kąt krytyczny, to nie odbija się całkowicie, ale wchodzi w warstwę powłokową, gdzie ulega skutecznemu rozproszeniu. Pomiędzy materiałem powłokowym 2 a czynnikiem otaczającym, na przykład powietrzem, również występuje optyczna powierzchnia międzyfazowa, gdzie może wystąpić całkowite odbicie. Wtedy światło nie wychodzi bezpośrednio na zewnątrz z boku, ale biegnie w materiale powłokowym stale się rozpraszając. Dla osiągnięcia wystarczającego natężenia i jednorodności rozproszonego światła, pochłanianie światła przez materiał powłokowy 2 powinno być małe. Odpowiednią wartością współczynnika odbicia światła przez materiał powłokowy jest poniżej 1,45, co zapewnia wymaganą jakość oświetlenia bocznej części.

Powłoce 2 stawia się wymóg, oprócz wysokiej jakości technicznej w aspekcie optycznym, odporności na warunki środowiskowe oraz łatwości czyszczenia. Powlekanie odbywa się techniką topienia na powierzchni rdzenia, albo pokrywania rdzenia przez wytłaczanie lub równoczesnego wytłaczania warstw albo powlekania powierzchni rdzenia techniką odlewania ciśnieniowego.

Korzystnie, na jednym końcu kabla oświetlającego 1, 2 instaluje się powierzchnię odbijającą, o ile światła nie doprowadza się do kabla z obu końców. Powłoka 2 może być tylko na tej części kabla, która ma być częścią oświetlającą.

Kabel oświetlający według wynalazku można wyginać ogrzewając miejsce wyginania. Po oziębieniu kabel jest stosunkowo sztywny i nadaje się do kształtowania figur, cyfr i liter. Wykonane w ten sposób tablice, pola komunikacyjne lub reklamy są bezpieczne w eksploatacji, ponieważ w samej figurze nie ma elektryczności, nie ma żadnych kruchych rurek szklanych, a o podniesieniu temperatury kabla wskutek biegnących w nim wiązek światła nawet nie warto wspominać.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Giętki element emitujący światło, kabel lub podobny podłużny, pusty wewnątrz lub lity pręt, przez którego koniec doprowadza się światło ze źródła światła (4) do emitującego światło rdzenia (1) w kablu i wokół to którego rdzenia znajduje się półprzezroczysta powłoka (2) emitująca światło doprowadzane do rdzenia głównie przez jego ściankę w celu przekształcenia kabla w pasek oświetlający, profil lub podobny element, znamienny tym, że w celu zapewnienia równomiernego oświetlenia zewnętrznej powierzchni kabla przez jednorodną powłokę (2), na rdzeń (1) nakłada się techniką wytłaczania powłokę (2) z fluorowanego tworzywa sztucznego, najbardziej korzystnie z materiału PVDP, którego współczynnik załamania wynosi 1,45 lub mniej.
2. 2. Kabel według zastrz. 1, znamienny tym, że powłoka (2) jest wykonana z materiału rozpraszającego światło.
3. 3. Kabel według zastrz. 1 lub 2, znamienny tym, że powłoka (2) zawiera pigmenty.

   Wynalazek dotyczy kabla światłowodowego, do którego doprowadza się światło ze źródła światła i który emituje światło głównie tymi swoimi stronami, które tworzą giętki i oświetlający kabel lub podobną taśmę.