PL202535B1

PL202535B1 - Urządzenie wyświetlające informacje

Info

Publication number: PL202535B1
Application number: PL362569A
Authority: PL
Inventors: Vladimir Nikolayevich Burtsev; Valery Nikolayevich Burtsev; Oleksandr Petrovich Stetsenko
Original assignee: Wytec Holding B V
Priority date: 2001-02-23
Filing date: 2002-02-22
Publication date: 2009-07-31
Also published as: US20040114344A1; IL157549A; CZ20032215A3; HU225998B1; HRP20030664A2; PL362569A1; CA2439226C; RU2001125705A; HUP0303250A3; WO2002066893A1; CA2439226A1; JP2004526192A; HUP0303250A2; EP1373793A1; IL157549A0; SK10502003A3; US7246932B2; BG108099A

Description

Opis wynalazku

Wynalazek dotyczy urządzenia wyświetlającego informacje. Urządzenie według wynalazku zalicza się do klasy urządzeń wykorzystywanych w technice oświetlenia oraz technice przekazu informacyjnego i reklamowego. Urządzenie może również znaleźć zastosowanie w architekturze do dekoracyjnego oświetlenia wnętrz jako uzupełnienie innych źródeł światła.

Zasada działanie urządzenia opiera się na znanych prawach optyki geometrycznej, między innymi na:

1. prawie przewodzenia wiązki światła w przezroczystym ośrodku o współczynniku załamania n1>1,0 jeśli ośrodek ten znajduje się w innym ośrodku o współczynniku załamania n2, przy czym n1>n2, na przykład w powietrzu (n2=1,0)

2. prawie rozpraszania światła na lokalnych niejednorodnościach w wypolerowanej powierzchni.

W warunkach gdy n1>n2 i powierzchnie rozdzielające oś rodki są wypolerowane, wią zka światła nie opuszcza materiału światłowodu jeśli spełniony jest warunek kąta krytycznego całkowitego wewnętrznego odbicia (N. S. Kapany, Fiber Optics. Principles and Applications, Academic Press, N. Y., 1967).

Urządzenie według wynalazku może znaleźć zastosowanie również w innych dziedzinach poza technikami przekazu informacyjno-reklamowego dzięki pełniejszemu wykorzystaniu zjawiska przewodzenia światła w przezroczystych ośrodkach.

W technikach przekazu informacyjno-reklamowego używa się powszechnie urządzeń wyświetlających nazywanych „Acryllights wytwarzanych przez wiele firm. Wszystkie znane urządzenia tego typu działają według tego samego schematu i składają się z elementu przewodzącego światło wykonanego z optycznie przezroczystego materiału o wypolerowanych płaskich powierzchniach w postaci płyty (o kształcie prostopadłościanu), przy czym na jednej z powierzchni wygrawerowany jest wzór podświetlany z boku przez źródło światła. Główną wadą znanego rozwiązania jest niemożność zastosowania innych form niż tradycyjna płyta o płaskiej powierzchni. Tymczasem prawa optyki umożliwiają przewodzenie światła w elementach o dowolnym kształcie pod warunkiem, że spełnione są prawa całkowitego wewnętrznego odbicia i n1>n2. Kolejna wada znanych urządzeń typu „Acryllights wynika z zastosowania luminescencyjnych źródeł światła, najczęściej w postaci rur o długości dopasowanej do wielkości elementu przewodzącego światło w kształcie płaskiej płyty. Wymiary luminescencyjnych źródeł światła w postaci rur przekraczają grubość elementu przewodzącego światło, przez co wydajność oświetlania elementów rozpraszających światło jest niewielka. Dodatkowo wielkość luminescencyjnych źródeł światła uniemożliwia często zintegrowanie elementu przewodzącego światło w jednym urządzeniu.

W urządzeniu według wynalazku możliwości wyświetlania informacji są znacznie większe niż w znanych dotychczas urzą dzeniach wyś wietlaj ą cych.

Osiągnięto to dzięki konstrukcji urządzenia wyświetlającego składającej się dodatkowo z przynajmniej jednego dodatkowego elementu przewodzącego światło wykonanego z optycznie przezroczystego materiału posiadającego przynajmniej dwie położone naprzeciw siebie wypolerowane powierzchnie, przy czym przynajmniej jedna powierzchnia posiada przynajmniej jeden wygrawerowany obszar tworzący element rozpraszający światło, oraz z przynajmniej jednego dodatkowego źródła światła służącego do oświetlania elementu rozpraszającego światło, przy czym elementy przewodzące światło są umieszczone tak, że minimalna odległość między nimi jest większa niż długość fali światła czerwonego, a poszczególne źródła światła są od siebie nawzajem odizolowane optycznie. Zasadnicze znaczenie w urządzeniu według wynalazku ma użycie dodatkowych elementów przewodzących światło w połączeniu ze źródłami światła - korzystnie źródłami punktowymi, jak diody świecące (LED) lub lasery - umieszczonymi w optycznie od siebie odizolowanych grupach zgodnie z liczbą elementów przewodzących światło. Ze względu na dopasowanie kształtów dwóch lub więcej elementów przewodzących światło korzystnie jest, jeśli mają one zakrzywiony kształt. Umieszczenie elementów przewodzących światło oddzielonych szczeliną powietrzną zapewnia odbicie światła od ich wypolerowanych powierzchni (N. S. Kapany, Fiber Optics. Principles and Applications, Academic Press, N. Y., 1967). Zarówno w przypadku płaskich, jak i zakrzywionych elementów przewodzących światło, punktowe źródła światła pozwalają na efektywne oświetlenie również dla dużej liczby zakrzywionych elementów. Odizolowanie optyczne poszczególnych grup źródeł światła umożliwia oświetlenie każdego elementu przewodzącego światło z osobna. Urządzenie według wynalazku zapewnia zwiększenie pojemności wyświetlanych informacji dzięki dodatkowym elementom rozpraszającym światło, zmniejszenie zużycia energii potrzebnej do zasilania i zmniejszeni awaryjności.

PL 202 535 B1

W urzą dzeniu według wynalazku każde źródło światła składa się z wielu ź ródeł punktowych. Punktowe źródła światła o niewielkich rozmiarach używane do oświetlania elementów rozpraszających światło pozwalają na bardziej efektywne wypełnienie wiązkami światła objętości elementu przewodzącego światło. Dzięki niewielkim rozmiarom, źródła światła mogą być umieszczone w znacznych ilościach na małej powierzchni umożliwiając programowanie ich włączania/wyłączania przez odpowiednio zaprogramowany elektroniczny układ sterujący.

Po stronie, gdzie znajdują się punktowe źródła światła, elementy przewodzące światło mają zakrzywione powierzchnie, przy czym promień krzywizny nie przekracza grubości elementu przewodzącego światło. Dzięki temu dodatkowo zwiększa się efektywność wprowadzania światła z kierunkowego punktowego źródła światła do elementu przewodzącego światło. Wszystkie elementy przewodzące światło w urządzeniu według wynalazku mają zakrzywione powierzchnie.

W korzystnym wykonaniu urządzenia według wynalazku posiada ono programowany układ elektroniczny połączony do punktowych źródeł światła i kontrolujący ich działanie. Zaletą programowanego układu elektronicznego jest możliwość wyświetlania danych na różne sposoby. Na przykład dane mogą być wyświetlane dynamicznie lub trójwymiarowo poprzez włączanie i wyłączanie określonych punktowych źródeł światła w określonych odstępach czasu.

W innym wykonaniu urządzenia według wynalazku punktowe źródła światła w postaci półprzewodnikowych diod świecących (LED) są umieszczone w grupach, których liczba odpowiada liczbie elementów przewodzących światło. Niewątpliwą zaletą diod świecących, oprócz ich małych rozmiarów, jest duża jasność, wielość dostępnych kolorów oraz wysoka niezawodność.

Światło emitowane przez przynajmniej jedno ze źródeł światła jest korzystnie przewodzone przez światłowód złożony z wielu włókien do elementu przewodzącego światło. W szczególnym wykonaniu obrotowy, wielobarwny filtr optyczny może być umieszczony między źródłem światła i światłowodem. Światło kierowane do elementu przewodzącego światło może być traktowane jako suma emisji z wielu pojedynczych źródeł punktowych. Dzięki temu można rozwiązać pewne problemy związane ze zwiększonym natężeniem światła padającego na elementy rozpraszające światło. Większość diod świecących projektowanych do celów oświetleniowych ma dużą jasność, a ich kąt wyświecania nie przekracza 45 stopni. W przypadku tego typu diod świecących produkowanych przez Hewlett Packard Co. (Electronic components „Hewlett Packard, Concise catalogue, 1999, p. 3-7), może powstawać problem związany z odbiciem lustrzanym przy wprowadzaniu światła. Aby go rozwiązać powierzchnia elementu przewodzącego światło jest od strony źródła światła nachylona pod kątem f=90 stopni + A gdzie A jest parametrem kątowym z przedziału 0° < A < U/2, gdzie U jest kątem na diagramie kątowym dla danego źródła światła.

Dzięki takiemu nachyleniu większość wiązki światła ze źródła punktowego (diody świecącej) pada na wypolerowaną boczna powierzchnię elementu przewodzącego światło pod kątem równym lub większym niż kąt krytyczny Uc dla całkowitego wewnętrznego odbicia na granicy ośrodków o różnych współczynnikach załamania. Z równań optyki geometrycznej wynika, że graniczny kąt wiązki dla całkowitego wewnętrznego odbicia wynosi

Uc=arcsin(1-n1²-n2²) gdzie Uc jest kątem krytycznym dla całkowitego wewnętrznego odbicia, n2 jest współczynnikiem załamania materiału, z którego wykonany jest element przewodzący światło, n1 jest współczynnikiem załamania ośrodka otaczającego element przewodzący światło, dla powietrza n1=1,0.

Korzystnie, dodatkowo oprócz źródeł światła oświetlających wygrawerowane na powierzchni obszary tworzące elementy rozpraszające światło, urządzenie według wynalazku posiada również co najmniej jedno, korzystnie punktowe, źródło światła oświetlające jeden lub kilka elementów rozpraszających światło od przodu.

Poza wspomnianymi wyżej rozwiązaniami możliwe jest również oświetlenie z dwóch lub więcej stron przy użyciu własności optycznych materiału, z którego wykonany jest element przewodzący światło. Może się to wiązać z niekorzystnymi efektami mieszania się kilku wiązek światła. Aby rozwiązać ten problem elementy rozpraszające światło są korzystnie oddzielone od siebie nieprzezroczystymi elementami. W tym celu w przynajmniej jednym elemencie przewodzącym światło, obok elementów rozpraszających światło znajdują się szczeliny umieszczone głównie w poprzek wiązki światła pochodzącej ze źródła punktowego. Szczeliny te zapewniają „cień po włączeniu odpowiedniej grupy diod świecących, tym samym oddzielając różne obszary z elementami rozpraszającymi światło.

PL 202 535 B1

Urządzenie według wynalazku pozwala na zupełnie nowe podejście do projektowania kształtów elementów przewodzących światło w urządzeniach wyświetlających. W wykonaniu urządzenia według wynalazku przynajmniej jeden element przewodzący światło ma kształt wielościennego pryzmatu. W ten sposób można połączyć funkcję wyświetlania informacji z funkcją oświetlenia. W innym wykonaniu urządzenia według wynalazku element przewodzący światło ma formę kilku pryzmatów o podstawie trójkąta obracających się synchronicznie wokół osi względem źródła światła. Taka geometria urządzenia zwiększa dostępną powierzchnię wyświetlania przynajmniej trzykrotnie dzięki wykorzystaniu trzech płaszczyzn dwóch lub więcej obracających się pryzmatów. Dzięki temu można budować urządzenia świetlne takie jak „prismatrony.

Strona elementu przewodzącego światło przeciwna do tej, na której umieszczone są elementy rozpraszające światło ma korzystnie wypolerowaną, lustrzaną powierzchnię. Na matowych częściach tych powierzchni pojawiają się rozproszenia światła. Aby w urządzeniu według wynalazku elementy rozpraszające światło były dobrze widoczne mają one korzystnie matową powierzchnię, podczas gdy przeciwległa powierzchnia jest wypolerowana i korzystnie pokryta lustrzaną powłoką. Dzięki połączeniu matowej powierzchni elementów rozpraszających światło i wypolerowanej, lustrzanej powierzchni uzyskuje się równomierne oświetlenie matowych powierzchni elementów rozpraszających światło umieszczonych na elemencie przewodzącym światło. Aby uzyskać równomierne oświetlenie kolorowych transparencji białym światłem, jedna strona elementu przewodzącego światło jest całkowicie matowa. W korzystnym wykonaniu element przewodzący światło jest z jednej strony pokryty przezroczystym filmem, a z drugiej strony jego powierzchnia jest matowa tak że przezroczysty film znajduje się między co najmniej dwoma elementami przewodzącymi światło. Element przewodzący światło jest korzystnie dodatkowo wyposażony w dodatkową grupę diod świecących (LED) emitujących światło białe, na przykład typu HLMP-CW 15 lub HLMP-CW 30 z firmy Hewlett Packard Corp.

W korzystnym wykonaniu urządzenia według wynalazku elementy przewodzące światło składają się z wielu warstw, są oddzielone od siebie szczelinami i umieszczone na przeciwko siebie. Urządzenie posiada korzystnie dodatkowe wymienne elementy przewodzące światło wykonane z materiału przezroczystego optycznie w formie sześciennego pryzmatu, którego ściany mają kształt równoległoboków, są wypolerowane i posiadają elementy rozpraszające światło. Elementy przewodzące światło w takiej formie są zamocowane w szczelinach tak, że są w kontakcie optycznym z elementami przewodzącymi światło. Taki układ elementów pozwala na projektowanie urządzeń wyświetlających szybko zmieniające się informacje. W tym celu wystarczy wymieniać odpowiednie zestawy zdejmowanych elementów przewodzących światło z różnymi wygrawerowanymi elementami rozpraszającymi światło. Zważywszy, że każdy przezroczysty sześcienny pryzmat ma cztery ściany, na których można umieścić wygrawerowane elementy rozpraszające światło, uzyskuje się 2 lub 4 razy więcej pojemności informacyjnej.

Korzystnie w przynajmniej jednym elemencie przewodzącym światło znajdują się cylindryczne otwory o wypolerowanych ściankach optycznie sprzęgniętych do dodatkowego zestawu diod świecących.

W korzystnym wykonaniu urzą dzenia wedł ug wynalazku elektroniczny programowany kontroler włącza sekwencyjnie punktowe źródła światła. Dzięki temu można wyświetlać dane w sposób dynamiczny.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1-9 przedstawiają warianty urządzenia według wynalazku, fig. 10-12 - przekrój elementu przewodzącego światło w postaci płyty z diodami świecącymi, fig. 13-20 - urządzenie według wynalazku z trzema elementami przewodzącymi światło, fig. 21-23 - urządzenie według wynalazku ze światłowodem, fig. 24-25 - element przewodzący światło z izolacją świetlną, fig. 26-27 przedstawiają element przewodzący światło z elementami rozpraszają cymi oś wietlanymi dynamicznie dają cymi „efekt ruchu, fig. 28-29 - urządzenie wyświetlające z dodatkowym oświetleniem elementów rozpraszających od przodu, fig. 31-35 - urządzenie wyświetlające z matowymi i kombinowanymi elementami rozpraszającymi, fig. 36 - urządzenie wyświetlające do podświetlania przezroczy, fig. 37 - element przewodzący światło w postaci wielościennego pryzmatu, fig. 38 - urządzenie do wyświetlania w formie zestawu pryzmatów, fig. 39-43 - urządzenie do wyświetlania w formie dekoracyjnej lampki, fig. 44-45 - element przewodzący światło w postaci płyty z różną głębokością grawerowanych elementów rozpraszających światło, fig. 46-47 - urządzenie do wyświetlania w formie zegara, fig. 48-49 - urządzenie do wyświetlania z wyjmowanymi elementami przewodzącymi światło, a fig. 50-51 - urządzenie do wyświetlania z podświetlaniem od wewnątrz.

PL 202 535 B1

Fig. 1 przedstawia urządzenie do wyświetlania posiadające co najmniej dwa elementy przewodzące światło 1, 2 z wypolerowanymi powierzchniami. Jako przezroczysty materiał może być korzystnie użyte szkło akrylowe („organiczne). Na powierzchni elementu przewodzącego światło 1, po jednej lub po obu stronach, są wygrawerowane elementy rozpraszające światło (znaki, litery, obrazy) 3 tworzące razem na przykład napis lub logo. Na powierzchni elementu przewodzącego światło 2 w obszarze 4 znajdują się również inne wygrawerowane elementy rozpraszające światło. Urządzenie pokazane na fig. 1 i fig. 2 posiada elementy przewodzące światło 1 i 2 w postaci płyt o kształcie prostokątnym z punktowymi źródłami światła umieszczonymi na wąskim wypolerowanym brzegu w celu oświetlenia elementów rozpraszających światło 3 i obszaru 4 umieszczonych odpowiednio na elementach 1 i 2. Na fig. 1 i fig. 2 pokazano też układy zasilania źródeł światła, dzięki którym mogą one być włączane i wyłączne pod kontrolą programu elektronicznego. Jako punktowe źródła światła mogą być użyte półprzewodnikowe diody świecące zebrane w grupach 5 i 6. Programowalny układ elektroniczny 7 kontroluje pracę grup diod 5 i 6. Między grupami diod 5 i 6 jest umieszczona nieprzezroczysta płytka izolująca 9. W szczelinie 8 (o szerokości L>0,6 mikrometra) pomiędzy elementami przewodzącymi światło 1 i 2 znajduje się powietrze o współczynniku załamania n₁=1. Elementy 5, 6, 7 i 8 znajdują się w ochronnej obudowie 10. Aby zwiększyć ilość światła z diod 5 i 6 odbijanego od wypolerowanych powierzchni elementów 1 i 2 powierzchnie elementów przewodzących światło 1 i 2 od strony diod 5 i 6 są nachylone pod kątem Φ, jak to pokazano na fig. 3.

Właściwości przewodzenia światła w przezroczystych materiałach pozwalają wykonać elementy przewodzące światło 1 i 2 w postaci wygiętej, jak to pokazano na fig. 4 i fig. 5. W tym wykonaniu urządzenia elementy 1 i 2 są wykonane w postaci dwóch współosiowych cylindrów umieszczonych jeden w drugim i zamocowanych do obudowy 10. Elementy rozpraszające światło 3 i 4 znajdują się na cylindrycznych powierzchniach elementów przewodzących światło 1 i 2. Podstawy cylindrycznych elementów 1 i 2 są oświetlone przy pomocy diod świecących 5 i 6 sterowanych przez programowalny układ elektroniczny 7 jak to pokazano na fig. 6. Elementy przewodzące światło 1 i 2 oddzielone są przerwą powietrzną 9 o szerokości ΔL > 0,6 mikrometra.

Na fig. 7-9 pokazano wykonanie urządzenia wyświetlającego według wynalazku z elementami przewodzącymi światło 1 i 2 w postaci płyt o kształcie innym niż prostokątny. W tym wykonaniu problem dystrybucji strumienia światła pochodzącego z diod świecących 5 i 6 został rozwiązany dzięki uformowaniu wąskich brzegów elementów 1 i 2 w postaci zakrzywionych powierzchni o promieniu krzywizny R mniejszym niż grubość elementów przewodzących światło.

W tym wykonaniu zakrzywione boczne powierzchnie elementów przewodzących światło pełnią rolę rozpraszających soczewek cylindrycznych, które zwiększają kąt U na diagramie kątowym emisji światła z diod 5 i 6 oraz zwiększają udział promieni odbijających się od powierzchni elementów przewodzących światło. Jest to szczególnie ważne w przypadku użycia diod świecących, dla których kąt U na diagramie kątowym jest w granicach 20-45 stopni.

Na fig. 10-12 pokazano przekrój elementów przewodzących światło w formie płyt. Promienie świetlne 11 pochodzące z diody 5 są wielokrotnie odbijane przez wypolerowane powierzchnie elementu 1. Dzieje się tak dzięki istnieniu granicy ośrodków o różnych współczynnikach załamania n₁>n₂. W przypadku braku zniekształceń na wypolerowanych powierzchniach elementu 1, promień świetlny 11 po wielokrotnych odbiciach dociera do przeciwległego końca elementu 1. Jeśli na powierzchni elementu 1 znajduje się wygrawerowany element (znak) 3, prawo odbicia nie jest w tym miejscu spełnione i w wyniku rozpraszania na wygrawerowanym elemencie 3 powstaje promień świetlny 12. Na fig. 10-12 promienie te pokazano pogrubionymi strzałkami.

Na fig. 13 pokazano wykonanie urządzenia według wynalazku posiadające trzy elementy przewodzące światło 1, 2, i 13, przy czym dwa z nich mają formę płasko-wypukłych soczewek (elementy 2 i 13), a element 1 ma powierzchnie płaskie, będące w kontakcie z powierzchniami elementów 2 i 13. Jak pokazano na fig. 14 elementy rozpraszające światło 3, 4 i 14 znajdują się na powierzchniach elementów przewodzących światło 1, 2, i 13 tworząc razem kompozycję graficzną. Element przewodzący światło 1_z elementami rozpraszającymi 3 pokazany na fig. 15 i 16 ma postać dwóch płyt (na przykład 1 i 1*) oddzielonych szczeliną powietrzną 9. Element 1 (1*) na płaską powierzchnię będącą w kontakcie optycznym z dwoma rzędami diod świecących 5 połączonych do programowalnego układu elektronicznego 7. Dodatkowy element przewodzący światło 13 w postaci „soczewki posiadający obszar zawierający wygrawerowane znaki 14 umieszczone na płaskiej powierzchni 15 ma matową wypukłą powierzchnię 16 i płaską powierzchnię (nachyloną pod kątem φ) sprzęgniętą optycznie do zestawu diod świecących 17. Diody świecące 17 są zasilane z oddzielnego zasilacza 18. Element

PL 202 535 B1 przewodzący światło 2 na fig. 19 i 20 ma wypukłą powierzchnię 19 i płaską powierzchnię 20 nachyloną pod kątem φ i sprzęgniętą optycznie do zestawu diod świecących 6. Diody świecące są zasilane z zasilacza 6 a ich włączanie i wyłączanie jest sterowane programem elektronicznym. Urządzenie wyświetlające pokazane na fig. 13 i 14 ma dwie funkcję - wyświetlanie informacji i dekoracyjne oświetlenie.

Jako źródła światła podświetlające elementy przewodzące światło mogą być użyte również inne punktowe źródła światła. W wykonaniu urządzenia według wynalazku pokazanym na fig. 21-23 ma ono elementy światłowodowe 21 wykonane korzystnie ze szklanych lub plastikowych włókien optycznych. Na jednym końcu są one sprzęgnięte optycznie do powierzchni elementu przewodzącego światło 1 posiadającego rozpraszające światło elementy 3, podczas gdy ich drugie końce są zebrane w kabel 22, którego koniec znajduje się w bezpośrednim pobliżu obrotowego kolorowego dysku 23 i źródła światła 24. Obrotowy dysk 23 składa się z zestawu kolorowych filtrów 25 (fig. 22). Przy tym sposobie oświetlenia można wykorzystać dużą moc światła a dzięki niewielkim rozmiarom umieścić końce elementów światłowodowych 21 w trzech rzędach (fig. 23).

Dzięki właściwościom przewodzenia światła w elementach 1, 2 i 13 można projektować różnorodne wersje urządzeń wyświetlających. W szczególności istnieje możliwość osobnego podświetlenia co najmniej dwóch stref z elementami rozpraszającymi światło. Na fig. 24 i 25 pokazano element przewodzący światło 1 posiadający elementy rozpraszające światło na jednej z płaskich powierzchni. W wykonaniu urządzenia według wynalazku pokazanym na fig. 24 dwa rzędy diod świecących są umieszczone na dolnej i górnej krawędzi w celu oświetlenia stref zawierających elementy (znaki) rozpraszające po lewej i prawej stronie.

W celu odizolowania stref zawierających elementy (znaki) rozpraszające element przewodzący światło ma dwie szczeliny 25-26 i 26-27 oddzielające dwie strefy od siebie. Na fig. 25 i 26 pokazano wykonanie urządzenia wyświetlającego według wynalazku z dynamicznym oświetleniem. Posiada ono element przewodzący światło 1 w postaci prostokątnej płyty, na której znajdują się dwie strefy zawierające elementy (znaki) rozpraszające światło 3 i 28 oddzielone od siebie szczelinami 26 i 27. Zestaw diod świecących 29 jest zasilany i sterowny ze sterownika 30, który włącza i wyłącza poszczególne diody. Kiedy diody są włączane po kolei również elementy rozpraszające światło 28 są podświetlane po kolei dając wrażenie ruchu.

W urządzenie według wynalazku można również zastosować dodatkowe źródła do podświetlania znaków lub symboli od przodu. Na fig. 30 pokazano urządzenie wyposażone w matrycę diod świecących 31 zamontowanych na płycie 32 umieszczonej równolegle za elementami (znakami) 3. Elektronicznie programowany zasilacz 33 umożliwia różnorodne oświetlenie światłem z diod świecących 31.

Na fig. 30 i 31 urządzenie według wynalazku posiada elementy przewodzące światło 1 i 2 w postaci dysków, przy czym element 1 ma krawędź 34 tworzącą odbijającą powierzchnię dla światła pochodzącego z diod świecących 5. Na krawędzi 34 oraz na tylnej powierzchni elementu 1 nałożone jest lustrzane pokrycie 35. Na drugiej powierzchni elementu 1 wykonane są, przez wypolerowanie części powierzchni 36, elementy (znaki) rozpraszające światło 37, na przykład w formie logo. Element 2 pełni rolę ochronną dla elementu 1, a w pewnych przypadkach może również posiadać niezależne oświetlenie. Dwa elementy 1 i 2 wraz z zestawem diod świecących 5_są umieszczone w obudowie ochronnej 38. Urządzenie takie może być zastosowane jako ozdobny blat stołu.

Zasada przewodzenia światła w połączeniu z rozpraszaniem światła umożliwia zaprojektowanie płaskich urządzeń do wyświetlania informacji, fig. 32-35 przedstawia dwa wykonania takiego urządzenia, z których jedno ma kształt dysku (fig. 32-33), a drugie prostokąta (fig 34-35) w połączeniu z elementami rozpraszającymi światło wykonanymi przez grawerowanie 3 lub przez polerowanie 37. Elementy (znaki) 3 wykonane są na części powierzchni elementu przewodzącego światło 1 i otoczone są wypolerowaną powierzchnią 36 posiadającą strefę 37 zawierającą wypolerowane elementy (znaki) o właściwościach antyodblaskowych.

Dzięki lustrzanym pokryciom 38-37 matowa powierzchnia 36 tworzy podświetlone tło dla elementów (znaków) znajdujących się w strefie 37. Diody świecące 5 zamocowane na ukośnej powierzchni 34 oświetlają lustrzane pokrycie odbijające światło 35 i matowe tło 36 jak również elementy rozpraszające światło 3. Diody świecące 5 są zasilane przez programowalny układ elektroniczny 7.

Na fig. 36 pokazano urządzenie wyświetlające złożone z dwóch elementów przewodzących światło 1 i 2 w formie płyt zmontowanych razem. Elementy (znaki) rozpraszające światło 3 znajdują się na powierzchni elementu 1. Pomiędzy elementami 1 i 2 zamocowany jest przezroczysty film 39. Powierzchnia 36 elementu 2 jest całkowicie matowa, podczas gdy druga powierzchnia jest wypolerowaPL 202 535 B1 na. Do podświetlenia elementu 2 i filmu 39 służą białe diody świecące 40. Natężenie światła z diod 40 jest regulowane przez programowany układ elektroniczny 41.

Urządzenie pokazane na fig. 37 ma dwa elementy przewodzące światło 1 i 2 przy czym jeden z nich ma kształt wielościennego pryzmatu (na przykład graniastosłupa o podstawie sześciokątnej). Element 2 ma kształt wielościennego pryzmatu przy czym niektóre ściany są zakrzywionymi powierzchniami i ma matową powierzchnią 36. Stykające się powierzchnie elementów 1 i 2 są wypolerowane. Jedna lub więcej powierzchni elementów 1 i 2 może posiadać elementy 3, które, po podświetleniu diodami świecącymi 31 są wyświetlane na matowej powierzchni 36. Inne elementy (znaki) znajdujące się w strefach 3 są wykonane przez grawerowanie i po podświetleniu przez zestaw diod świecących 5 są widoczne dzięki rozproszonemu światłu.

Na fig. 38 pokazano możliwość zastosowania urządzenia do wyświetlania z elementami przewodzącymi światło w formie wielościennych pryzmatów. W urządzeniu takim jak „prismatron elementy przewodzące światło w formie pryzmatów są puste w środku i mają przekrój trójkątny. Dwa lub więcej takie elementy są złożone z elementów przewodzących światło w postaci płaskich płyt 1, 2 i 13 na których znajdują się elementy (znaki) rozpraszające światło. Elementy w formie pryzmatów mogą się synchronicznie obracać o 120 stopni wokół osi 42. Obrót jest wykonywany dzięki połączeniu z napędem 43. W obudowie 40 znajdują się zespoły diod świecących 5 z liczbie odpowiadającej liczbie elementów przewodzących światło 1, 2 i 13 wraz z układami zasilającymi, silnikami sterującymi obrotem i innymi układami sterującymi „prismatronem. Pełny obraz powstaje dzięki połączeniu elementów (znaków) 3 umieszczonych na powierzchniach pryzmatów po ich obrocie.

Fig. 39-43 przedstawiają urządzenie według wynalazku w formie dekoracyjnej lampki. Urządzenie wyświetlające w formie lampki ma dwa elementy przewodzące światło 1 i 2. Zestaw elementów (znaków) rozpraszających światło 3 jest umieszczony na powierzchni elementu 1 (fig. 39, 40), a zestaw elementów (znaków) rozpraszających światło 4 na powierzchni elementu 2 (fig. 41). Punkty o współrzędnych X1 i X2 w obu zestawach elementów (znaków) rozpraszających światło 3 i 4 pokrywają się. Na powierzchni elementu przewodzącego światło 2 znajdują się szczeliny oddzielające 26 i 27. Element przewodzący światło 1 jest oświetlany zestawem diod świecących 5 umieszczonych w sferycznych zagłębieniach 45 o promieniu R w celu zwiększenia kąta U kierunkowości światła diod świecących 5. Element przewodzący światło 2 jest oświetlany zestawem diod świecących 6, przy czym powierzchnia elementu 2 od strony oświetlanej jest skośna w celu kierowania wiązki światła. Powierzchnia 36 elementu przewodzącego światło 1 jest matowa, podczas gdy powierzchnia 38 ma postać odbijającego zwierciadła. Zestaw diod świecących 29 oświetla z boku element (znak) 4 w elemencie przewodzącym światło 2, przy czym szczeliny 26, 27 zapobiegają mieszaniu się światła pochodzącego z diod świecących 6 ze światłem z diod świecących 29.

Aby rozwiązać problem jednorodnego oświetlenia elementów rozpraszających światło umieszczonych na elementach przewodzących światło o dużej powierzchni, elementy (znaki) rozpraszające 3 pokazane na fig. 44, 45 składają się z wygrawerowanych linii 46 o różnej głębokości. Spadek jasności oświetlenia elementów 3 (46) pochodzi przede wszystkim od strat podczas wielokrotnych odbić. W efekcie wygrawerowane linie 46 o różnej głębokości h zwiększają jednorodnie oświetloną powierzchnię elementu (znaku) 3 na całej jego długości 1.

Na fig. 46-47 pokazano urządzenie do wyświetlania w formie zegara. Urządzenie składa się z czterech elementów przewodzących światło 1, 2, 13 i 47 w kształcie dysków połączonych do czterech odpowiednich grup diod świecących 5, 6, 21 i 29. Na powierzchni elementów 1, 2, 13, 47 znajdują się elementy (znaki) rozpraszające światło 3 (odpowiadające godzinom), elementy (znaki) rozpraszające światło 4 (odpowiadające minutom), elementy (znaki) rozpraszające światło 28 (odpowiadające sekundom) i elementy (znaki) rozpraszające światło 46 (odpowiadające pierwszej i drugiej połowie dnia - „przed i po południu lub na przykład tworzące logo firmy). Elementy przewodzące światło 1, 2 i 13 mają wypolerowane krawędzie 34 oświetlane przez diody świecące 5, 6 i 29. Na powierzchni elementu przewodzącego światło 1 jest nałożone lustrzane pokrycie odbijające światło 38. Wszystkie elementy urządzenia znajdują się w obudowie 10.

Na fig. 48-49 pokazano urządzenie do wyświetlania w formie optycznie przezroczystej rury o przekroju prostokątnym złożonej z elementów przewodzących światło 1 i 2 w kształcie płyt oraz dwóch ścian bocznych 47. Wewnątrz rury znajdują się elementy przewodzące światło 46 w kształcie prostopadłościanów. Pod przezroczystą rurą elementy 1, 2 i 47 są optycznie sprzęgnięte do diod świecących 5 umieszczonych w obudowie 10. Wszystkie elementy przewodzące światło 13 w kształcie

PL 202 535 B1 prostopadłościanów mogą być wyjmowane dla zmiany umieszczonych na nich informacji. W tym celu urządzenie posiada zdejmowaną ochronną obudowę 49.

Na fig. 50-51 pokazano urządzenie do wyświetlania z centralnie umieszczonym oświetleniem. Elementy przewodzące światło 1 i 2 posiadające elementy rozpraszające światło 3 i 4 mają w środku dwa współosiowe otwory 50, 51. W otworach 50, 51 umieszczony jest zestaw diod świecących 52. Otwory 50, 51 są po obu stronach zakryte pokrywkami 53, 54.

Zastosowanie elementów przewodzących światło o kształtach innych niż złożone z płaszczyzn, ich wzajemne dopasowanie oraz użycie punktowych źródeł światła pozwala na stworzenie urządzeń wyświetlających o szerokich możliwościach przekazywania informacji.

Claims

1. Urządzenie wyświetlające informacje zawierające elementy przewodzące światło (1, 2, 13) wykonane z optycznie przezroczystego materiału mające przynajmniej dwie położone naprzeciw siebie wypolerowane powierzchnie, przy czym przynajmniej jedna z powierzchni posiada przynajmniej jeden wygrawerowany element rozpraszający światło (3, 4, 12, 14, 15, 28, 37, 46) oraz posiadające źródło światła (5, 6, 17, 24, 29, 31, 40, 52) oświetlające element rozpraszający światło (3, 4, 12, 14, 15, 28, 37, 46), znamienne tym, że posiada również przynajmniej jeden dodatkowy element przewodzący światło (1, 2, 13) wykonany z optycznie przezroczystego materiału mający przynajmniej dwie położone naprzeciw siebie wypolerowane powierzchnie, przy czym przynajmniej jedna z powierzchni posiada przynajmniej jeden wygrawerowany element rozpraszający światło (3,_4, 12, 14, 15, 28, 37, 46) oraz posiada przynajmniej jedno dodatkowe źródło światła (5, 6, 17, 24, 29, 31, 40, 52) oświetlające element rozpraszający światło (3, 4, 12, 14, 15, 28, 37, 46) przy czym najmniejsza odległość między poszczególnymi elementami przewodzącymi światło (1, 2, 13) jest większa niż długość fali światła czerwonego, a poszczególne źródła światła (5, 6, 17, 24, 29, 31,40, 52) są od siebie optycznie odizolowane.

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że każde źródło światła (5, 6, 17, 24, 29, 31, 40, 52) składa się z wielu punktowych źródeł światła (5, 6, 17, 24, 29, 31, 40, 52).

3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że posiada programowany sterownik elektroniczny (7, 18, 30, 41) połączony elektrycznie do punktowych źródeł światła (5, 6, 17, 24, 29, 31, 40, 52) i kontrolujących pracę punktowych źródeł światła (5, 6, 17, 24, 29, 31, 40, 52).

4. Urządzenie według zastrz. 2 albo 3, znamienne tym, że elementy przewodzące światło (1, 2, 13) od strony źródeł światła (5, 6, 17, 24, 29, 31, 40, 52) mają zakrzywione powierzchnie, przy czym promień krzywizny nie przekracza grubości elementów przewodzących światło (1, 2, 13).

5. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienne tym, że elementy przewodzące światło (1, 2, 13) mają zakrzywione powierzchnie.

6. Urządzenie według zastrz. 2 albo 3, znamienne tym, że jako punktowe źródła światła (5, 6, 17, 24, 29, 31, 40, 52) są użyte półprzewodnikowe diody świecące połączone w grupy według barwy emitowanego światła.

7. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienne tym, że światło pochodzące z przynajmniej jednego źródła światła (5, 6, 17, 24, 29, 31, 40, 52) jest kierowane do odpowiedniego elementu przewodzącego światło (1, 2, 13) przez światłowód (22) złożony z wielu włókien optycznych.

8. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienne tym, że powierzchnia elementu przewodzącego światło (1, 2, 13) od strony punktowych źródeł światła (5, 6, 17, 24, 29, 31, 40, 52) jest nachylona pod kątem φ = 90 stopni ± A, gdzie (A) jest parametrem kątowym z przedziału 0° <A < U/2, gdzie (U) jest kątem na diagramie kierunkowości punktowych źródeł światła (5, 6, 17, 24, 29, 31, 40, 52).

9. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienne tym, że posiada dodatkowe źródło światła (31) oświetlające elementy rozpraszające światło (3, 4, 12, 14, 15, 28, 37, 46) od przodu.

10. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienne tym, że przynajmniej jeden element przewodzący światło (1, 2, 13) od strony elementów rozpraszających światło (1,4, 12, 14, 15, 28, 37, 46) posiada szczeliny (26, 27) umieszczone w przybliżeniu prostopadle do wiązki światła pochodzącej z punktowych źródeł światła (5, 6, 17, 24, 29, 31, 40, 52).

PL 202 535 B1

11. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienne tym, że przynajmniej jeden element przewodzący światło (1, 2, 13) ma kształt wielościennego pryzmatu.

12. Urządzenie według zastrz. 11, znamienne tym, że elementy przewodzące światło (1, 2, 13) mają kształt pryzmatu o podstawie trójkątnej i obracają się w fazie wokół osi (42) względem źródeł światła (5, 6,17, 24, 29, 31, 40, 52).

13. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 12, znamienne tym, że powierzchnia elementów przewodzących światło (1, 2, 13) położona naprzeciw powierzchni elementów przewodzących światło (1, 2, 13) posiadającej wygrawerowane elementy rozpraszające światło (3, 4, 12, 14, 15, 28, 37, 46) ma nałożoną lustrzaną powłokę odbijającą światło (35).

14. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 12, znamienne tym, że jedna z powierzchni jednego z elementów przewodzących światło (1, 2, 13) jest całkowicie matowa a do przeciwległej powierzchni jest przymocowany przezroczysty film (39) tak, że przezroczysty film (39) znajduje się pomiędzy co najmniej dwoma elementami przewodzącymi światło (1, 2, 13).

15. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 12, znamienne tym, że posiada elementy przewodzące światło (1, 2, 13) o laminarnym kształcie umocowane naprzeciwko siebie ze szczeliną (8) pomiędzy nimi oraz dodatkowe elementy przewodzące światło (1, 2, 13), wykonane z optycznie przezroczystego materiału w postaci równoległoboków o wypolerowanych powierzchniach (34) posiadających elementy rozpraszające światło (3, 4, 12, 14, 15, 28, 37, 46) przy czym elementy przewodzące światło są umieszczone w szczelinie (8) i są w kontakcie optycznym z elementami przewodzącymi światło (1, 2, 13).

16. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 12, znamienne tym, że przynajmniej jeden element przewodzący światło (1, 2, 13) ma wewnątrz cylindryczny otwór (50, 51) o wypolerowanych ścianach sprzęgnięty optycznie z zestawem białych diod świecących (52).

17. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że programowany sterownik elektroniczny (7, 18, 30, 41) włącza punktowe źródła światła (5, 6, 17, 24, 29, 31, 40, 52) według zadanej sekwencji.