RU214203U1 - Illuminated display device - Google Patents
Illuminated display device Download PDFInfo
- Publication number
- RU214203U1 RU214203U1 RU2022106754U RU2022106754U RU214203U1 RU 214203 U1 RU214203 U1 RU 214203U1 RU 2022106754 U RU2022106754 U RU 2022106754U RU 2022106754 U RU2022106754 U RU 2022106754U RU 214203 U1 RU214203 U1 RU 214203U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- indicator
- display device
- illuminated display
- radiation
- dimensional fresnel
- Prior art date
Links
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims abstract description 29
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000010586 diagram Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- 230000003247 decreasing Effects 0.000 claims description 6
- 239000003086 colorant Substances 0.000 claims description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 4
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 4
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 46
- 230000003287 optical Effects 0.000 description 8
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 4
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 3
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 210000000614 Ribs Anatomy 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000003334 potential Effects 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Полезная модель относится к области подсвечиваемых устройств индикации. Устройство индикации расположено в корпусе и содержит расположенные на подложке источники излучения и индикаторы, расположенные в одной из стенок корпуса поверх источников излучения. Каждому источнику излучения соответствует определенный индикатор, между одним из источников излучения и соответствующим индикатором расположен один слой двумерной линзы Френеля, а между другим из источников излучения и соответствующим индикатором расположен стек из двух слоев двумерных линз Френеля, наложенных друг над другом под углом 90 градусов. При этом слой двумерной линзы Френели и стек из двух слоев двумерных линз Френеля расположены таким образом, что обеспечивают заданные диаграммы распределения излучения на соответствующих индикаторах. Устройство обеспечивает заданную диаграмму распределения излучения на индикаторе при равномерной подсветке индикаторов. 14 з.п. ф-лы, 9 ил. The utility model relates to the field of illuminated display devices. The display device is located in the housing and contains radiation sources located on the substrate and indicators located in one of the walls of the housing on top of the radiation sources. Each radiation source corresponds to a certain indicator, between one of the radiation sources and the corresponding indicator there is one layer of a two-dimensional Fresnel lens, and between the other of the radiation sources and the corresponding indicator there is a stack of two layers of two-dimensional Fresnel lenses superimposed one above the other at an angle of 90 degrees. At the same time, a layer of a two-dimensional Fresnel lens and a stack of two layers of two-dimensional Fresnel lenses are located in such a way that they provide the given radiation distribution diagrams on the corresponding indicators. The device provides a given radiation distribution diagram on the indicator with uniform illumination of the indicators. 14 w.p. f-ly, 9 ill.
Description
Область техникиTechnical field
Полезная модель относится к области подсвечиваемых устройств индикации, используемых в умных колонках и других подобных устройствах для равномерно подсвечиваемых полупрозрачных поверхностей в виде экранов, индикаторов или кнопок в условиях ограниченного пространства.The utility model relates to the field of illuminated display devices used in smart speakers and other similar devices for uniformly illuminated translucent surfaces in the form of screens, indicators or buttons in a limited space.
Описание предшествующего уровня техникиDescription of the prior art
В уровне техники известно множество подсвечиваемых устройств индикации, используемых для генерирования равномерно подсвечиваемых индикаторов в виде символов или знаков, полупрозрачных поверхностей экранов, индикаторов и тому подобное. A variety of illuminated display devices are known in the art for generating uniformly illuminated indicators in the form of symbols or signs, translucent screen surfaces, indicators, and the like.
В патенте RU 2364904 C1, IPC G02F 1/1335, опубл. 20.08.2009г. раскрыто устройства задней подсветки, используемое для обеспечения однородного освещения жидкокристаллической панели светом светоизлучающих диодов (СИД) и может быть применено в жидкокристаллических (LCD) телевизорах, промышленных дисплеях и других устройствах с задней подсветкой. Устройство задней подсветки содержит множество расположенных отдельно друг от друга светоизлучающих диодов (СИД), светонаправляющую пластину, изготовленную из прозрачного оптического материала, которая имеет первую поверхность и вторую поверхность, снабженную множеством углублений, а также отражающую пластину, расположенную под светонаправляющей пластиной. Боковые поверхности углублений имеют форму, обеспечивающую возможность полного внутреннего отражения части света, испущенной светоизлучающими поверхностями СИДов в угловой апертуре α=±arcsin(l/n) от нормали к светоизлучающим поверхностям СИДов, где n - показатель преломления прозрачного оптического материала, при этом, по меньшей мере, одна из поверхностей светонаправляющей пластины содержит световыводящее средство. Недостатком указанного устройства является большое количество оптических элементов, вызывающих определенную сложность их юстировки для получения требуемого освещения поверхности панели изображения.In the patent RU 2364904 C1, IPC G02F 1/1335, publ. 20.08.2009 disclosed is a backlight device used to uniformly illuminate a liquid crystal panel with light emitting diode (LED) light and can be applied to liquid crystal (LCD) televisions, industrial displays, and other backlit devices. The backlight device contains a plurality of light emitting diodes (LEDs) located separately from each other, a light guide plate made of a transparent optical material, which has a first surface and a second surface provided with a plurality of recesses, as well as a reflective plate located under the light guide plate. The lateral surfaces of the recesses are shaped to allow total internal reflection of part of the light emitted by the light emitting surfaces of the LEDs in the angular aperture α=±arcsin(l/n) from the normal to the light emitting surfaces of the LEDs, where n is the refractive index of the transparent optical material, while at least one of the surfaces of the light guide plate contains a light extractor. The disadvantage of this device is a large number of optical elements, causing a certain difficulty in their alignment to obtain the required illumination of the surface of the image panel.
В патенте RU 2563212 С1, IPC F21V 9/14, опубл.20.09.2015г. раскрыт тонкий поляризатор на жидких кристаллах, который может использоваться в антиослепительных системах, базирующихся в своей работе на поляризованном излучении для повышения безопасности движения транспортных средств, а также в устройствах отображения информации. Тонкий поляризатор содержит систему пространственных разделителей поляризационных составляющих излучения в виде двух последовательно установленных пленок двулучепреломляющего вещества на молекулах жидких кристаллов (1), оптически прозрачное диэлектрическое вещество (7), пространственно согласующий вращатель поляризационных составляющих излучения (3), блок формирования управляющих потенциалов. В данном патенте раскрыта возможность получения поляризованного света в целях безопасности движения, но не раскрываются методы получения равномерного освещения при одновременном поддержании заданной интенсивности излучения.In the patent RU 2563212 C1, IPC F21V 9/14, publ. 20.09.2015. a thin liquid crystal polarizer is disclosed, which can be used in anti-dazzle systems based in their work on polarized radiation to improve vehicle traffic safety, as well as in information display devices. The thin polarizer contains a system of spatial separators of polarization radiation components in the form of two successively installed films of a birefringent substance on liquid crystal molecules (1), an optically transparent dielectric substance (7), a spatially matching rotator of polarization radiation components (3), a block for generating control potentials. This patent discloses the possibility of obtaining polarized light for traffic safety purposes, but does not disclose methods for obtaining uniform illumination while maintaining a given radiation intensity.
Из уровня техники известно техническое решение, которое относится к ближайшему патентному аналогу заявленной полезной модели, и которое раскрыто в полезной модели CN 203608486 U, IPC H05K 5/02, опубл. 21.05.2014г., см. фиг.4а, в которой раскрыт “Механизм панели и электронное устройство”. Полезная модель раскрывает панельный механизм и электронное устройство. Механизм панели содержит панель 1, элемент 4 фокусировки света для фокусировки света, выполненный из двулучепреломляющего материала и световой индикатор 2. Панель 1 снабжена портом 11 с торцевой поверхностью 11, а индикатор 2 состояния порта расположен напротив порта 11. Элемент 4 фокусировки света расположен на световом индикаторе 2. Свет, излучаемый световым индикатором 2 с источником излучения 21, фокусируется элементом 4 фокусировки света и передается в порт 11. Электронное устройство оснащено панельным механизмом. В механизме панели и электронном устройстве, предоставленном полезной моделью, элемент 4 фокусировки света расположен на световом индикаторе 2, а свет, излучаемый световым индикатором 2, фокусируется элементом 4 фокусировки света и передается в порт 11. Даже если расстояние между световым индикатором 2 и панелью 1 большое, интенсивность света, достигающего порта, может быть высокой и удовлетворять требованиям индикации состояния порта. В известном решении двулучепреломляющий материал обеспечивает сбор и фокусировку света, испускаемого источником 21 излучения. Но недостатком указанного решения является неравномерное распределение света в области порта 11 панели 1, что значительно ухудшает качество подсветки.The technical solution is known from the prior art, which relates to the closest patent analogue of the claimed utility model, and which is disclosed in the utility model CN 203608486 U, IPC H05K 5/02, publ. 05/21/2014, see Fig. 4a, which discloses “Panel Mechanism and Electronic Device”. The utility model discloses a panel mechanism and an electronic device. The panel mechanism includes a
Однако многие применения источников излучения, используемые в данной области, имеют ограничения по пространству и освещению. Поэтому очень часто для целей экономии пространства используются небольшие источники света, такие как светодиоды, эти устройства требуют дополнительных оптических средств для создания требуемых параметров освещения. Например, в некоторых применениях требуется обеспечить источник света с хорошо коллимированным светом, или освещением, которое по существу равномерно на площади, т.е. требуется обеспечить подсветку устройства индикации, с обеспечением равномерно освещаемой поверхности, но при этом, не занимающую много места.However, many applications of radiation sources used in this area have limitations in terms of space and illumination. Therefore, very often small light sources such as LEDs are used for space saving purposes, these devices require additional optical means to create the required lighting parameters. For example, in some applications it is desirable to provide a light source with well collimated light, or illumination that is substantially uniform over an area, i.e. it is required to provide illumination of the display device, providing a uniformly illuminated surface, but at the same time, not taking up much space.
В настоящее время в технике широко используются мультимедиа-платформы, такие как умные колонки. Такие устройства относятся к классу интеллектуальной техники и представляют собой колонки со встроенными центральным процессором, микрофоном, видеокамерой и другими электронными элементами, представляющими собой устройства, выполняющие отдельные функции. Такие умные колонки могут быть подключены к интернету или облаку для обработки пользовательских запросов, загрузки контента и т.д. At present, multimedia platforms such as smart speakers are widely used in technology. Such devices belong to the class of intellectual technology and are speakers with a built-in central processor, microphone, video camera and other electronic elements, which are devices that perform separate functions. Such smart speakers can be connected to the Internet or the cloud to process user requests, download content, etc.
Одним из представителей таких устройств являются умные колонки, производимые патентообладателем настоящей заявки, ООО «Яндекс», которые стали очень популярными среди пользователей, и поэтому постоянно ведется разработка улучшенных новых версий этого устройства для расширения функциональных возможностей, которыми пользователи могут пользоваться. Умные колонки «Яндекс.Станция Мини» или «Яндекс.Станция Мини 2» от ООО «Яндекс» имеют ограниченное пространство для размещения дополнительных оптических элементов в виде световодов, рассеивателей и подобных оптических элементов в корпусе умного устройства для обеспечения равномерной подсветки индикаторов с сохранением интенсивности их излучения. One such device is smart speakers manufactured by the patent holder of this application, Yandex LLC, which have become very popular among users, and therefore, improved new versions of this device are constantly being developed to expand the functionality that users can use. Smart speakers "Yandex.Station Mini" or "Yandex.Station Mini 2" from Yandex LLC have a limited space for placing additional optical elements in the form of light guides, diffusers and similar optical elements in the case of a smart device to ensure uniform illumination of indicators while maintaining intensity their radiation.
Таким образом, одной из важных задач известных подсвечиваемых устройств индикации для умной колонки является обеспечение равномерной подсветки, с сохранением ее интенсивности, что является одной из проблем, в силу небольших размеров поверхностей подсветки индикаторных панелей и устройств.Thus, one of the important tasks of the known illuminated display devices for a smart speaker is to provide uniform illumination, while maintaining its intensity, which is one of the problems due to the small size of the illumination surfaces of display panels and devices.
Авторы полезной модели провели ряд экспериментальных исследований и получили подсвечиваемое устройство индикации для умной колонки, которое обеспечивает равномерную подсветку индикатора, с сохранением ее интенсивности, в условиях ограниченного пространства корпуса умной колонки.The authors of the utility model conducted a number of experimental studies and obtained an illuminated display device for a smart speaker, which provides a uniform illumination of the indicator, while maintaining its intensity, in a limited space of the smart speaker case.
При этом подсвечиваемое устройство индикации заявленной полезной модели выполнено с возможностью функционирования виде кнопки включения/выключения умной колонки, или средства регулирования громкости, или других функций индикаторов умной колонки.At the same time, the illuminated display device of the claimed utility model is configured to function as an on/off button of a smart speaker, or a means of volume control, or other functions of smart speaker indicators.
Сущность полезной моделиThe essence of the utility model
Согласно полезной модели предложено подсвечиваемое устройство индикации, расположенное в корпусе и содержащее расположенные на подложке источники излучения и индикаторы, расположенные в одной из стенок корпуса, поверх источников излучения, при этом каждому источнику излучения соответствует определенный индикатор, и между одним из источников излучения и соответствующим индикатором расположен один слой двумерной линзы Френеля, а между другим из источников излучения и соответствующим индикатором расположен стек из двух слоев двумерных линз Френеля, наложенных друг над другом под углом 90 градусов, при этом слой двумерной линзы Френели и стек из двух слоев двумерных линз Френеля расположены таким образом, что обеспечивают заданные диаграммы распределения излучения на соответствующих индикаторах.According to the utility model, an illuminated display device is proposed, located in the housing and containing radiation sources located on the substrate and indicators located in one of the walls of the housing, over the radiation sources, with each radiation source corresponding to a specific indicator, and between one of the radiation sources and the corresponding indicator one layer of a two-dimensional Fresnel lens is located, and between the other of the radiation sources and the corresponding indicator there is a stack of two layers of two-dimensional Fresnel lenses superimposed one above the other at an angle of 90 degrees, while a layer of a two-dimensional Fresnel lens and a stack of two layers of two-dimensional Fresnel lenses are located in such a way in a way that provides the given radiation distribution diagrams on the corresponding indicators.
В подсвечиваемом устройстве индикации устройство излучения представляет собой светодиод (СИД).In the illuminated display device, the emitting device is a light-emitting diode (LED).
В подсвечиваемом устройстве индикации источники излучения представляют собой направленные источники излучения одного цвета или источники излучения различных цветов и обеспечивают излучение красного, желтого, синего, зеленого цветов.In the illuminated display device, the radiation sources are directional radiation sources of the same color or radiation sources of different colors and provide radiation of red, yellow, blue, green colors.
Кроме того, в подсвечиваемое устройство индикации индикаторы выполнены из полупрозрачного материала и могут быть выполнены в виде кнопки включения, кнопки выключения, метки «+», метки «-», регулятора громкости.In addition, the indicators in the illuminated display device are made of a translucent material and can be made in the form of an on button, an off button, a “+” label, a “-” label, a volume control.
При этом полупрозрачный материал, из которого выполнены индикаторы, представляет собой стекло, прозрачный пластик, плексиглаз.At the same time, the translucent material from which the indicators are made is glass, transparent plastic, and plexiglass.
Следует отметить, что слой двумерной линзы Френеля расположен между одним из источников излучения и соответствующим индикатором, в непосредственной близости к указанному индикатору, с возможностью обеспечения заданной диаграммы распределения излучения на соответствующем индикаторе.It should be noted that a layer of a two-dimensional Fresnel lens is located between one of the radiation sources and the corresponding indicator, in close proximity to the specified indicator, with the possibility of providing a given radiation distribution diagram on the corresponding indicator.
Кроме того, в подсвечиваемом устройство индикации стек из двух слоев двумерных линз Френеля расположен между одним из источников излучения и соответствующим индикатором, в непосредственной близости к указанному индикатору, с возможностью обеспечения заданной диаграммы распределения излучения на соответствующем индикаторе.In addition, in the illuminated display device, a stack of two layers of two-dimensional Fresnel lenses is located between one of the radiation sources and the corresponding indicator, in close proximity to the indicated indicator, with the possibility of providing a given radiation distribution diagram on the corresponding indicator.
В подсвечиваемом устройство индикации слой двумерной линзы Френеля расположен между одним из источников освещения и соответствующим индикатором, на заданном расстоянии от заданного индикатора, с возможностью обеспечения заданной диаграммы распределения излучения на соответствующем индикаторе.In an illuminated display device, a layer of a two-dimensional Fresnel lens is located between one of the illumination sources and the corresponding indicator, at a predetermined distance from the predetermined indicator, with the possibility of providing a predetermined radiation distribution diagram on the corresponding indicator.
Кроме того, в подсвечиваемом устройство индикации стек из двух слоев двумерных линз Френеля расположен между одним из источников излучения и соответствующим индикатором, на заданном расстоянии от указанного индикатора, с возможностью обеспечения заданной диаграммы распределения излучения на соответствующем индикаторе. In addition, in the illuminated display device, a stack of two layers of two-dimensional Fresnel lenses is located between one of the radiation sources and the corresponding indicator, at a given distance from the indicated indicator, with the possibility of providing a given radiation distribution diagram on the corresponding indicator.
При этом подложка представляет собой печатную плату, запитываемую от источника питания по сигналу от блока управления.In this case, the substrate is a printed circuit board powered from a power source by a signal from the control unit.
А заданная диаграмма распределения излучения, формируемая заявленным подсвечиваемым устройством индикации, представляет собой более яркую подсветку по краям индикатора и по градиенту убывающую к центру индикатора.And the given radiation distribution diagram, formed by the claimed illuminated display device, is a brighter illumination along the edges of the indicator and decreasing along the gradient towards the center of the indicator.
Кроме того, подсвечиваемое устройство согласно полезной модели выполнено с возможностью интегрирования в корпус умного устройства.In addition, the illuminated device according to the utility model is designed to be integrated into the housing of the smart device.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
Вышеописанные и другие признаки и преимущества настоящего изобретения поясняются в последующем описании, иллюстрируемом чертежами, на которых представлено следующее:The above and other features and advantages of the present invention are explained in the following description, illustrated by drawings, in which the following is presented:
фиг. 1 иллюстрирует внешний вид умной колонки согласно заявленной полезной модели;fig. 1 illustrates the appearance of a smart speaker according to the claimed utility model;
фиг. 2 иллюстрирует внешний вид крышки умной колонки с индикаторами «+» и «-», представляющими регуляторы громкости согласно заявленной полезной модели;fig. 2 illustrates the appearance of the smart speaker cover with "+" and "-" indicators representing the volume controls according to the claimed utility model;
фиг.3 иллюстрирует схему подсвечиваемого устройства индикации для умной колонки согласно заявленной полезной модели;Fig.3 illustrates a diagram of an illuminated display device for a smart column according to the claimed utility model;
фиг. 4а иллюстрирует схему устройства индикации, согласно известному уровню техники (полезная модель CN 203608486 U);fig. 4a illustrates the diagram of a display device according to the prior art (utility model CN 203608486 U);
фиг.4b иллюстрирует изображение, формируемое устройством подсветки на основе СИД, в котором отсутствует слой двумерной линзы Френеля;4b illustrates an image generated by an LED backlight device in which the 2D Fresnel lens layer is missing;
фиг.5а иллюстрирует изображение, формируемое подсвечиваемым устройством индикации на основе СИД c одним слоем двумерной линзы Френеля согласно заявленной полезной модели.5a illustrates an image generated by an illuminated LED-based display device with a single layer of a two-dimensional Fresnel lens according to the claimed utility model.
фиг.5b иллюстрирует изображение, формируемое подсвечиваемым устройством индикации на основе СИД c двумя слоями двумерной линзы Френеля, наложенными друг на друга согласно заявленной полезной модели.5b illustrates an image formed by an illuminated LED display device with two layers of a two-dimensional Fresnel lens superimposed on each other according to the claimed utility model.
фиг.6 схематично показывает расположение слоя двумерной линзы Френели относительно источника излучения в подсвечиваемом устройстве индикации согласно заявленной полезной модели.Fig.6 schematically shows the location of the layer of a two-dimensional Fresnel lens relative to the radiation source in the illuminated display device according to the claimed utility model.
фиг.7 - схематично представлен вид сверху индикаторов на крышке умной колонки согласно Примеру 1 заявленной полезной модели. Fig.7 is a schematic top view of the indicators on the cover of a smart speaker according to Example 1 of the claimed utility model.
Подробное описание полезной моделиDetailed description of the utility model
Как уже указывалось ранее в настоящем описании умные колонки «Яндекс.Станция Мини» или «Яндекс.Станция Мини 2» от ООО «Яндекс» имеют ограниченное пространство для размещения дополнительных оптических элементов в виде световодов, рассеивателей и подобных оптических элементов в корпусе умного устройства для обеспечения равномерной подсветки индикаторов с сохранением интенсивности их излучения. Пример умной колонки представлен на фиг.1.As mentioned earlier in this description, smart speakers "Yandex.Station Mini" or "Yandex.Station Mini 2" from Yandex LLC have limited space for placing additional optical elements in the form of light guides, diffusers and similar optical elements in the case of a smart device for ensuring uniform illumination of indicators while maintaining the intensity of their radiation. An example of a smart speaker is shown in Fig.1.
Таким образом, задачей заявленной полезной модели, которая относится к подсвечиваемому устройству индикации, является обеспечение равномерной подсветки индикаторов, с сохранением ее интенсивности, в условиях ограниченного пространства устройств, например умных колонок, в которые может встраиваться заявленное подсвечиваемое устройство индикации.Thus, the task of the claimed utility model, which relates to an illuminated display device, is to provide uniform illumination of indicators, while maintaining its intensity, in a limited space of devices, such as smart speakers, into which the claimed illuminated display device can be built.
Авторы полезной модели провели ряд экспериментальных исследований и выявили неожиданный эффект пленки на основе двумерной линзы Френеля в условиях ее включения в конструкцию заявленного подсвечиваемого устройства индикации, которое обеспечивает равномерную подсветку индикаторов с заданной картиной распределения света, с сохранением ее интенсивности, в условиях ограниченного пространства корпуса умной колонки.The authors of the utility model conducted a number of experimental studies and revealed an unexpected effect of a film based on a two-dimensional Fresnel lens under the conditions of its inclusion in the design of the claimed illuminated display device, which provides uniform illumination of indicators with a given light distribution pattern, while maintaining its intensity, in the limited space of the smart device case. columns.
При этом подсвечиваемое устройство индикации заявленной полезной модели выполнено с возможностью функционирования виде кнопки включения/выключения умной колонки, или средства регулирования громкости или других функций индикаторов умной колонки или подобных устройств.At the same time, the illuminated display device of the claimed utility model is configured to function as an on/off button of a smart speaker, or a volume control or other functions of indicators of a smart speaker or similar devices.
Таким образом, для устранения недостатков известного уровня техники, заявители используют слои, состоящие из двумерных линз Френеля. Линзы Френеля, согласно классической оптике, состоит из концентрических колец, каждое из которых представляет собой участок конической двумерной линзы Френеля, после преломления выходит практически параллельным пучком поверхности с криволинейным профилем и является элементом поверхности сплошной линзы. Благодаря такой конструкции линза Френеля имеет малую толщину и вес даже при большой угловой апертуре. Сечения колец у линзы построены таким образом, чтобы снижалась её сферическая аберрация, и лучи точечного источника, в данном случае светодиода, помещённого в фокусе на полупрозрачную поверхность индикатора, что обеспечивает эффекта равномерного распределения излучения в области индикатора.Thus, in order to overcome the shortcomings of the prior art, applicants use layers consisting of two-dimensional Fresnel lenses. Fresnel lenses, according to classical optics, consist of concentric rings, each of which is a section of a conical two-dimensional Fresnel lens, after refraction it comes out as an almost parallel surface beam with a curvilinear profile and is an element of the surface of a solid lens. Due to this design, the Fresnel lens has a small thickness and weight even with a large angular aperture. The sections of the rings near the lens are built in such a way that its spherical aberration is reduced, and the rays of a point source, in this case an LED, placed in focus on the translucent surface of the indicator, which provides the effect of uniform distribution of radiation in the indicator area.
Пример линзы Френеля раскрыт в Международной публикации WO2007033089(A1), 22.03.2007г. и представлен в настоящем описании в качестве неограничивающего примера. An example of a Fresnel lens is disclosed in International Publication WO2007033089(A1), March 22, 2007. and is presented in the present description as a non-limiting example.
Авторы изобретения, предложили подсвечиваемое устройство индикации (см. фиг.3), расположенное в корпусе умной колонки, хотя в данном случае указанное подсвечиваемое устройство может быть установлено в любое другое устройство, в котором требуются индикаторы или кнопки, и содержащее подложку 1, на которой установлен по меньшей мере один источник 2 излучения, выполненный в виде светодиода(СИД), по меньшей мере один индикатор 3, выполненный в стенке корпуса, например умной колонки или другого подобного устройства, указанный индикатор представляет собой индикатор 3 с полупрозрачной поверхностью 3а, по меньшей мере один слой 4 двумерной линзы Френеля, расположенный между источником 2 излучения и индикатором 3. Индикатор(ы) 3 могут быть выполнены из любого светопроводящего материала: стекло, прозрачный пластик, плексигласа и т.п., а светодиод представляет собой направленный источник излучения одного или нескольких цветов, например одного из: красного, желтого, синего или зеленого. При этом если один СИД имеет зеленый цвет, а другой - красный цвет, или оба СИД имеют один цвет.The inventors proposed an illuminated display device (see figure 3), located in the smart speaker housing, although in this case, the specified illuminated device can be installed in any other device that requires indicators or buttons, and containing a
При инициировании работы по меньшей мере одного источника 2 излучения пучок света, испускаемый по меньшей мере одним источником 2 излучения, попадает на слой 4 двумерной линзы Френеля, где он преломляется под заданным углом и, проходя через слой/слои 4 (слои), фокусируются на индикаторах 3 для их подсветки с предварительно заданным профилем излучения. Индикаторы в виде кнопки, метки, выполненные из полупрозрачного материала, могут быть расположены непосредственно примыкающими к слою двумерной линзы Френеля или на расстоянии от него с целью снижения затуханий. Индикаторы 3 могут быть выполнены из любого светопроводящего материала: стекло, прозрачный пластик, плексигласа и т.п.When initiating the operation of at least one
На фиг. 2 представлен внешний вид стенки, являющейся в данном случае крышкой умной колонки, на которой представлены два индикатора громкости с метками «-» и «+», и далее будет описана работа подсвечиваемого устройства индикации на примере варианта реализации заявленного устройства, представленного на фиг.3.In FIG. 2 shows the appearance of the wall, which in this case is the cover of a smart speaker, on which there are two volume indicators with the marks "-" and "+", and further the operation of the illuminated display device will be described using the example of an embodiment of the claimed device shown in Fig. 3 .
При этом на фиг.5а представлено изображение индикатора «-» соответствующее наложение одного слоя двумерной линзы Френеля поверх устройства 2 излучения в виде светодиода (СИД), на фиг.4b представлено изображение индикатора с меткой «+» соответствующее наложению двух слоев двумерной линзы Френеля (стек) поверх устройства 2 освещения в виде светодиода (СИД). Как видно на изображениях индикаторов на фиг.5а и 5b, на поверхности индикатора обеспечивается более яркая засветка по краям индикатора, убывающая к центру индикатора, т.е. обеспечивается высокая яркость по краю индикатора и по градиенту убывающая к центру индикатора. При этом такая картина рассеянного пучка, получаемая на поверхности индикатора, обусловлена заданным расположением слоя 4 двумерной линзы Френеля относительно источника 2 излучения и индикатора 3. Следует отметить, что взаимная ориентация слоев 4 двумерной линзы Френеля между собой и относительно источника 2 излучения и индикатора 3 определяет картину или диаграмму рассеянного излучения, которую мы получаем (см. фиг.5b), т.е. более яркая засветка по краям индикатора и по градиенту убывающая к центру индикатора.At the same time, figure 5a shows the image of the indicator "-" corresponding to the overlay of one layer of a two-dimensional Fresnel lens on top of the
В случае встраивания подсвечиваемого устройства в умную колонку, например «Станция Мини 2» требуется подсветить символы "+" и "-" - регуляторы громкости на корпусе устройства. При этом слой двумерной линзы Френеля должны располагаться плоской поверхностью к источнику 2 излучения, см. фиг.6.In the case of embedding an illuminated device into a smart speaker, for example, "
Независимо от количества используемых слоев двумерных линз Френеля, указанные слои должны располагаться их плоской частью к источнику 2 излучения, а канавки или ребра (см. фиг.6) линзы Френеля должно быть обращены к полупрозрачной поверхности 3а индикаторов 3.Regardless of the number of layers of two-dimensional Fresnel lenses used, these layers should be located with their flat part to the
Для подсветки индикатора 3 в виде символа "-" авторы использовали один слой 4 двумерной линзы Френеля, при этом для краевых пучков, попадающих на края индикатора 3 линза френеля, обеспечивает коллимированный пучок излучения, а пучки света, попадающие в центральную часть индикатора 3, будут иметь рассеянную картину излучения, что наглядно проиллюстрировано на фиг.5а, и в результате обеспечивает на индикаторе изображение одной полоски более яркой по краям и убывающей по яркости в центре индикатора или в центре полоски. To illuminate
Для индикатора "+" использовали стек («сэндвич») из двух слоев 4 двумерных линз Френеля, наложенных друг на друга вплотную под углом 90 градусов. Далее слои 4 ориентируются, так чтобы канавки одного слоя двумерной линзы Френеля были ориентированы под углом 45 градусов к источнику 2 излучения в виде СИД. Таким образом, наложением слоев 4 друг на друга, мы получим симметричные четыре максимума и при повороте одного слоя 4 двумерной линзы Френеля относительно другого слоя 4 можно получить симметричные фигуры. Таким образом, при наложение указанных слоев 4 под углом 90 градусов относительно друг друга в результате получается картина с изображением метки «+» индикатора 3, при этом для краевых пучков, попадающих на края индикатора линза Френеля, обеспечивается коллимированный пучок излучения, а пучки света, попадающие в центральную часть индикатора 3, будут иметь рассеянную картину излучения, что наглядно проиллюстрировано на фиг.5b, и в результате обеспечивается на индикаторе изображение двух взаимно перпендикулярных пересекающихся полосок в виде символа («+»), более ярких по краям и убывающих по яркости в центре индикатора или в центре полосок.For the "+" indicator, we used a stack ("sandwich") of two layers of 4 two-dimensional Fresnel lenses superimposed on each other closely at an angle of 90 degrees. Next, the
Фокус и точка схождения пучка излучения выбирается в соответствии с размером индикаторов 3 (или других элементов для подсветки) и характеристик слоев 4 двумерной линзы Френеля.The focus and point of convergence of the radiation beam is selected in accordance with the size of the indicators 3 (or other elements for illumination) and the characteristics of the
Следует отметить, что каждый элемент из подсвечиваемого устройства индикации, а именно источники излучения, индикаторы и слой двумерной линзы Френеля, стек из двух слоев двумерных линз Френеля, неразрывно связано друг с другом и каждый из указанных элементов направлен на достижение технического результата заявленной полезной модели, а именно обеспечение заданной диаграммы распределения излучения на индикаторе с одновременным обеспечением равномерной подсветки индикаторов, и с сохранением ее интенсивности, в условиях ограниченного пространства устройств, например умных колонок, в которые может встраиваться заявленное подсвечиваемое устройство индикации.It should be noted that each element of the illuminated display device, namely, radiation sources, indicators and a layer of a two-dimensional Fresnel lens, a stack of two layers of two-dimensional Fresnel lenses, is inextricably linked with each other and each of these elements is aimed at achieving the technical result of the claimed utility model, namely, providing a given radiation distribution diagram on the indicator while simultaneously providing a uniform illumination of the indicators, and maintaining its intensity, in a limited space of devices, such as smart speakers, into which the claimed illuminated display device can be built.
Авторы провели ряд экспериментальных испытаний, и пришли в результате к конструкции подсвечиваемого устройства индикации со следующими параметрами, и получила следующую зависимость взаимного расположения слоя двумерной линзы Френеля, источника излучения и индикатора, при которых обеспечивается требуемая засветка индикатора.The authors conducted a series of experimental tests, and as a result came to the design of an illuminated display device with the following parameters, and obtained the following dependence of the relative position of the layer of a two-dimensional Fresnel lens, the radiation source and the indicator, which provide the required illumination of the indicator.
Эмпирически для светодиода поверхностного монтажа (например, SMD светодиод) типоразмера 0603, у которого 0.7 всей интенсивности излучения распределено в конусе углом 110 градусов, получим следующую примерную линейную зависимость - 1 см удаления слоя двумерной линзы Френеля от светодиода соответствует 1 см между дифракционными максимумами картины рассеяния излучения. Другими словами, с изменением удаления (расстояния) слоя двумерной линзы Френеля от источника освещения в виде светодиода изменяются дифракционные максимумы картины рассеяния излучения, что означает изменение яркости от края метки индикатора к центру засветки метки индикатора. В других вариантах настоящего подхода, например, при использовании поверхностного монтажа другого типоразмера, 0.8 интенсивности излучения распределено в конусе 120 градусов, и так далее. Empirically, for a surface-mounted LED (for example, an SMD LED) of size 0603, in which 0.7 of the total radiation intensity is distributed in a cone at an angle of 110 degrees, we obtain the following approximate linear dependence - 1 cm of the removal of a layer of a two-dimensional Fresnel lens from the LED corresponds to 1 cm between the diffraction maxima of the scattering pattern radiation. In other words, with a change in the distance (distance) of the layer of the two-dimensional Fresnel lens from the light source in the form of an LED, the diffraction maxima of the radiation scattering pattern change, which means a change in brightness from the edge of the indicator mark to the center of the illumination of the indicator mark. In other variations of the present approach, for example, when using a different size surface mount, 0.8 of the radiation intensity is distributed in a 120 degree cone, and so on.
Пример 1Example 1
В одном варианте реализации конструкции заявленного подсвечиваемого устройства индикации согласно полезной модели, представленного на фиг.7, индикаторы вида «+» и «-» располагают равноудаленно от центральной оси умной колонки или оси симметрии цилиндра, форму которого имеет умная колонка (см. фиг.7), при этом расстояние между индикаторами составляет 48,3 мм, причём сами индикаторы вписаны в квадраты со стороной порядка 6,2 мм. Толщина стороны метки индикатора вида «+» и «-» составляет порядка 1 мм. При этом для метки «-» индикатора используются один SMD светодиод типоразмера 0603, а для метки «+» индикатора используются два SMD светодиода 0603, установленные на плате (подложка). При этом слой двумерной линзы Френеля соизмерим с квадратом со стороной размером 6,2 мм, в который вписана метка «-». Слой двумерной линзы Френеля расположен на расстоянии 10 мм от указанного светодиода, а стек из двух слоев двумерной линзы Френеля, расположенных под углом 90 градусов друг относительно друга, который имеет размер соизмеримый с размером квадрата со стороной 6,2 мм, в который вписана метка «+» индикатора, расположен на расстоянии 10 мм от указанного светодиода. В результате такая компоновка подсвечиваемого устройства индикации обеспечивает распределение интенсивности излучения примерно 0,7 в конусе излучения с углом 110 градусов, обеспечивая диаграмму распределения излучения на индикаторе более яркую по краям индикатора и по градиенту убывающую к центру индикатора.In one embodiment of the design of the claimed illuminated display device according to the utility model shown in Fig. 7, indicators of the “+” and “-” types are located equidistant from the central axis of the smart column or the axis of symmetry of the cylinder, the shape of which is the smart column (see Fig. 7), while the distance between the indicators is 48.3 mm, and the indicators themselves are inscribed in squares with a side of about 6.2 mm. The thickness of the side of the indicator mark of the “+” and “-” types is about 1 mm. In this case, one SMD LED of standard size 0603 is used for the "-" label of the indicator, and two SMD LEDs 0603 installed on the board (substrate) are used for the "+" label of the indicator. In this case, the layer of a two-dimensional Fresnel lens is commensurate with a square with a side of 6.2 mm in which the label "-" is inscribed. A layer of a two-dimensional Fresnel lens is located at a distance of 10 mm from the specified LED, and a stack of two layers of a two-dimensional Fresnel lens located at an angle of 90 degrees relative to each other, which has a size commensurate with the size of a square with a side of 6.2 mm, in which the “+” indicator mark is inscribed, is located at a distance of 10 mm from the specified LED. As a result, such an arrangement of the illuminated display device provides a radiation intensity distribution of approximately 0.7 in a radiation cone with an angle of 110 degrees, providing a radiation distribution diagram on the indicator that is brighter at the edges of the indicator and decreases along the gradient towards the center of the indicator.
Пример 2Example 2
В другом варианте реализации конструкции заявленного подсвечиваемого устройства индикации, согласно полезной модели, индикаторы располагают равноудаленно от центральной оси умной колонки или оси симметрии цилиндра, форму которого имеет умная колонка подобно Примеру 1 на фиг.7, при этом расстояние между индикаторами составляет 50 мм, причём сами индикаторы вписаны в квадраты со стороной порядка 7 мм. Толщина стороны метки индикатора вида «+» и «-» (или индикаторов вида «старт» и «стоп») составляет порядка 2 мм. Слой двумерной линзы Френеля расположен на расстоянии 12 мм от указанного светодиода, а стек из двух слоев двумерной линзы Френеля, расположенных под углом 90 градусов друг относительно друга, который имеет размер соизмеримый с размером квадрата со стороной порядка 7 мм, в который вписана метка «+» индикатора, расположен на расстоянии 12 мм от указанного светодиода. В результате такая компоновка подсвечиваемого устройства индикации обеспечивает распределение интенсивности излучения примерно 0,8 в конусе излучения с углом 120 градусов, обеспечивая диаграмму распределения излучения на индикаторе более яркую по краям индикатора и по градиенту убывающую к центру индикатора.In another embodiment of the design of the claimed illuminated display device, according to the utility model, the indicators are located equidistant from the central axis of the smart column or the axis of symmetry of the cylinder, the shape of which has a smart column similar to Example 1 in Fig. 7, while the distance between the indicators is 50 mm, and the indicators themselves are inscribed in squares with a side of about 7 mm. The thickness of the label side of the indicator of the "+" and "-" types (or indicators of the "start" and "stop" types) is about 2 mm. A layer of a two-dimensional Fresnel lens is located at a distance of 12 mm from the specified LED, and a stack of two layers of a two-dimensional Fresnel lens located at an angle of 90 degrees relative to each other, which has a size commensurate with the size of a square with a side of about 7 mm, in which the label "+ » indicator, located at a distance of 12 mm from the specified LED. As a result, such an arrangement of the illuminated display device provides a radiation intensity distribution of approximately 0.8 in a radiation cone with an angle of 120 degrees, providing a radiation distribution diagram on the indicator that is brighter at the edges of the indicator and decreases along the gradient towards the center of the indicator.
Таким образом, конструкция заявленного подсвечиваемого устройства индикации согласно полезной модели, который позволяет повысить яркость излучения источника 2 излучения в виде СИД по сравнению с известными аналогичными устройствами. При этом на основании, проведенных авторами полезной модели, экспериментальных исследований один слой двумерной линзы Френеля обеспечивает увеличение яркости до 60%, а стек из двух слоев двумерной линзы Френеля, расположенных под углом 90°, обеспечивает увеличение яркости до 120% за счёт концентрации нескольких пучков в выбранных областях. Эта повышенная яркость может быть использована для экономии энергии за счёт снижения яркости начального излучения.Thus, the design of the claimed illuminated display device according to the utility model, which allows you to increase the brightness of the
Промышленная применимостьIndustrial Applicability
Подсвечиваемое устройство индикации согласно полезной модели может быть использовано для равномерной подсветки любой полупрозрачной поверхности, кнопок включения/выключения, средства регулирования громкости или других функций индикаторов различных устройств, например умной колонки, электронных мобильных устройств, мобильных телефонов, смартфонов или планшетов.The illuminated display device according to the utility model can be used to uniformly illuminate any translucent surface, on/off buttons, volume control or other indicator functions of various devices, such as smart speakers, electronic mobile devices, mobile phones, smartphones or tablets.
Claims (15)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU214203U1 true RU214203U1 (en) | 2022-10-17 |
Family
ID=
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3683524A (en) * | 1971-01-12 | 1972-08-15 | Gen Electric | Illuminated display indicator |
RU2196349C2 (en) * | 1998-11-23 | 2003-01-10 | Цветков Валентин Алексеевич | Element of liquid-crystal display |
KR102022204B1 (en) * | 2018-12-31 | 2019-09-17 | 박용주 | Hazardous area indicator lights |
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3683524A (en) * | 1971-01-12 | 1972-08-15 | Gen Electric | Illuminated display indicator |
RU2196349C2 (en) * | 1998-11-23 | 2003-01-10 | Цветков Валентин Алексеевич | Element of liquid-crystal display |
KR102022204B1 (en) * | 2018-12-31 | 2019-09-17 | 박용주 | Hazardous area indicator lights |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7458714B2 (en) | Optical plate and backlight module using the same | |
US7422357B1 (en) | Optical plate and backlight module using the same | |
US7695165B2 (en) | Optical plate and backlight module using the same | |
US7654723B2 (en) | Optical plate and backlight module using the same | |
US7670020B2 (en) | Optical plate and backlight module using the same | |
US20080266879A1 (en) | Optical plate and backlight module using the same | |
US7819570B2 (en) | Optical plate and backlight module using the same | |
TW201842379A (en) | Multiview backlight, mode-switchable backlight, and 2d/3d mode-switchable display | |
US7740374B2 (en) | Optical plate and backlight module using the same | |
US20090016067A1 (en) | Optical plate and backlight module using the same | |
US20200159071A1 (en) | Back light unit and display device having the same | |
US7556417B2 (en) | Optical plate and backlight module using the same | |
US20150253491A1 (en) | Lcd backlight display | |
US7837373B2 (en) | Optical plate having encircling protrusions and elongated V-shaped protrusions and backlight module using the same | |
US20110235362A1 (en) | Light concentration device and related backlight module | |
JPWO2009047891A1 (en) | Surface light source element array and image display device | |
CN112083603A (en) | Backlight module and electronic equipment | |
US20110305038A1 (en) | Planar light source device and display apparatus | |
US7918599B2 (en) | Optical plate and backlight module using the same | |
US7594745B2 (en) | Optical plate and backlight module using the same | |
RU214203U1 (en) | Illuminated display device | |
JP2006164625A (en) | Luminaire and display device provided with it | |
US20090147533A1 (en) | Display Device | |
JP5184240B2 (en) | Display device | |
JP3160338U (en) | Illuminated picture frame |