СВЕТОВОЙ ОПОВЕЩАТЕЛЬ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к информационным устройствам, размещаемым на стенах и других конструкциях зданий и сооружений. Предпочтительное использование для указания путей эвакуации и другой необходимой информации в случае возникновения угрозы пожара или аварийной ситуации.
Уровень техники
Известен световой оповещатель, содержащий корпус с информационными элементами на лицевой поверхности и размещенный внутри корпуса источник света, выполненный в виде одного или линейки светодиодов (см. патент US 5428912, МПК: G09F 13/04, оп. 04.07.1995). Вследствие того, что источник света размещен на торцевой (боковой) стороне корпуса, наблюдается неравномерность засветки по длине информационного поля, что проявляется в виде повышенной яркости с одной стороны поля и наличия затененного участка на противоположной стороне. Плохая различимость информационных символов на затененном участке снижает быстроту и правильность восприятия информации в целом.
Для устранения этого недостатка в упомянутом патенте US 5428912 внутри корпуса оповещателя размещают наклонную отражательную пластину, которая обеспечивает перенаправление светового потока вдоль информационного поля.
Известно световое авиатранспортное внутрисалонное табло (см. патент RU 47556, МПК: G09F 13/00, опуб. 27.08.2005 г), содержащее источник света в виде сборки светодиодов, установленных по торцу пластины из свегопрозрачного материала, на переднюю поверхность которой нанесены информационные символы. Благодаря торцевому вводу излучения, пластина выполняет функцию световода, обеспечивая подсветку информационных символов. Для повышения равномерности и яркости освещения на заднюю и боковую поверхности пластины, за исключением мест ввода излучения светодиодов, нанесено диффузно-отражающее покрытие.
Известен дорожный знак, содержащий пластину подсветки, в которую свет вводится через боковые грани (см. патент RU 2600087, МПК: G09F 13/00, опубл. 20.10.16 г). Для вывода света из пластины с равномерной яркостью на ее фронтальную и тыльную стороны нанесен специальный светорассеивающий слой в виде прозрачного компаунда, содержащего в своем объеме центры рассеивания. Поверх компаунда, а также на торцевые поверхности пластины наклеены световозвращающие и светопроводящие пленки.
Во всех вышеупомянутых аналогах проблему равномерности освещенности информационного поля решают за счет усложнения конструкции либо за счет нанесения специальных слоев, покрытий и т.д. Во всех случаях происходит усложнение процесса изготовления, повышается стоимость устройства.
Простоты конструкции можно добиться путем изготовления пластины-экрана из светопрозрачных материалов с высокими рассеивающими свойствами, однако такие материалы являются достаточно дорогостоящими.
В качестве наиболее близкого аналога для заявляемого технического решения принято информационное устройство, раскрытое в патенте на полезную модель RU 47556, МПК: G09F 13/00, опубл. 27.08.2005 г. Информационное устройство характеризуется следующими признаками, сходными с существенными признаками заявляемого оповещателя, а именно: наличием корпуса, прямоугольной пластины из светопрозрачного материала с нанесенными на нее информационными символами, наличием источников света на основе светоизлучающих диодов, установленных со стороны одной из боковых граней пластины с возможностью ввода излучения внутрь пластины. В одном из вариантов исполнения устройства, на боковой грани пластины в местах установки светодиодов сформированы небольшие углубления (выемки) для размещения излучающей части светодиода.
К недостаткам ближайшего аналога можно отнести то, что для получения более равномерного и яркого освещения информационного поля требуется нанесение специального светоотражающего покрытия на торцевые грани пластины, более частая установка светодиодов, имеющих узкую направленность излучения, установка светодиодов с двух противолежащих сторон. Все это ведет к усложнению и удорожанию конструкции, повышению энергоемкости устройства.
Раскрытие сущности полезной модели
Технической проблемой, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание простой, высокотехнологичной и недорогой конструкции оповещателя, обеспечивающей высокую яркость и равномерность освещения информационного поля.
В предлагаемом световом оповещателе, содержащем корпус, пластину из свегопрозрачного материала с нанесенными на нее информационными символами и источники света на основе светодиодов, установленных со стороны одной из боковых граней пластины, выполненной с выемками в местах установки светодиодов, согласно заявляемой полезной модели, выемки выполнены в виде треугольных вырезов по краю длинной стороны пластины, направленных вершиной вглубь пластины, при этом каждый светодиод размещен в основании соответствующего выреза и выполнен с углом рассеивания не менее 120°.
В отличие от ближайшего аналога, где выемка - это круглое углубление на боковой грани пластины, выполненное по размерам размещаемой в нем светящейся части светодиода, в предлагаемом устройстве выемка представляет собой треугольный вырез в теле пластины, открытый паз, предпочтительно в форме правильного или равнобедренного треугольника, выполненный по краю пластины на всю ее толщину.
Термин «вырез» принят условно, т.к. подобные «вырезы» могут быть получены не только путем резки пластинчатой заготовки, но и в процессе формования пластины, например, за счет соответствующих выступов формы.
Каждый светодиод размещается в центральной части основания соответствующего треугольного выреза так, что между его светящейся частью и стенками выреза имеется некоторый промежуток - воздушный зазор. В идеале светодиод размещен на оси симметрии выреза, на одинаковом расстоянии относительно его наклонных боковых стенок, которые выполняют функцию линз, фокусирующих световые лучи и меняющих направление их распространения. Треугольная форма выреза способствует тому что, пройдя через стенки выреза, световой поток от светодиода разделяется на два усиленных световых пучка, направленных по диагонали в пространство информационного поля, расположенное между двумя соседними светодиодами. Световые пучки от двух соседних светодиодов пересекаются в срединной части пластины, непосредственно в зоне расположения информационных символов, обеспечивая их хорошую освещенность. Дойдя до границ пластины, световые лучи отражаются обратно и продолжают свое распространение в объеме пластины, многократно испытывая полное внутреннее отражение.
Частичное снижение локальной яркости непосредственно напротив светодиода, за вершиной выреза, компенсируется за счет переотраженных световых потоков от соседних светодиодов.
В результате обеспечивается высокая равномерность и яркость освещения всего информационного поля и хорошая различимость информационных символов, что способствует правильности и быстроте восприятия информации, особенно необходимой в экстренных ситуациях.
Установка светодиодов по краю длинной стороны пластины способствует более рациональному использованию источников света и равномерности освещения по длине информационного поля (надписи).
Благодаря изначальной направленности света в зону расположения информационных символов, снижены потери на освещение пустых участков, расположенных по краям пластины.
Использование светодиодов с углом рассеивания 120-140° в совокупности с вышеупомянутой направленностью световых потоков способствует возможности размещения светодиодов на значительном удалении друг относительно друга без ухудшения яркости и равномерности освещения информационного поля. Сокращение общей численности светодиодов способствует снижению токопотребления устройства, его высокой экономичности.
Таким образом, предлагаемая конструкция позволяет получить следующие технические результаты: используя для изготовления пластины (рассеивателя) простые и недорогие материалы отечественного производства, добиться высокой равномерности и яркости освещения информационного поля, обеспечить рациональное использование источников света за счет снижения потерь на освещение пустых участков, повысить экономичность устройства.
Простота формирования треугольных вырезов и отсутствие дополнительных покрытий обеспечивают простоту и технологичность изготовления устройства.
В предпочтительных случаях реализации полезной модели вырезы пластины расположены друг относительно друга на расстоянии, равном ширине пластины или сопоставимом с шириной пластины, а величина угла при вершине треугольного выреза составляет 90±5°. Такое конструктивное исполнение элементов устройства обеспечивает пересечение световых потоков от соседних светодиодов на срединной продольной линии информационной надписи.
Пластина может быть изготовлена из прозрачного полистирола, ABS-пластика. или другого светопрозрачного материала.
Более четкая различимость информационных символов обеспечивается при их нанесении на заднюю поверхность пластины. Кроме того, в этом случае информационные символы не подвержены загрязнению и повреждениям, например, царапанию, что гарантирует четкость изображения на протяжении всего периода эксплуатации оповещателя.
В конкретном примере реализации устройства корпус выполнен в виде подложки с углублениями для размещения схемы питания светодиодов и аккумуляторной батареи, отверстиями для закрепления оповещателя к несущей конструкции и наплывами-защелками для фиксации пластины, которая после установки в корпусе образует его лицевую панель.
Между корпусом и пластиной может быть размещена цветная панель-вкладыш для образования контрастного фона для информационных символов, что дополнительно повышает их различимость, улучшает восприятие информации.
Краткое описание чертежей
Конструкция заявляемого устройства поясняется примером конкретного осуществления и чертежами, на которых изображены:
на фиг. 1 - световой оповещатель, общий вид с частичными разрезами;
на фиг. 2 - пластина оповещателя;
на фиг. 3 - показано распространение световых потоков внутри пластины;
на фиг. 4 - показано распределение световых потоков в известных аналогах при аналогичном размещении светодиодов.
Осуществление полезной модели
Световой оповещатель (см. фиг. 1) содержит корпус 1, пластину 2 из светопрозрачного материала с нанесенными на нее информационными символами 3 и источники света на основе светодиодов 4 с углом рассеивания не менее 120°. Информационные символы 3 нанесены на заднюю поверхность пластины 2 известным способом, например, методом шелкографии, методом гравировки или путем наклеивания светорассеивающей пленки.
Светодиоды 4 установлены со стороны длинной (в примере - нижней) боковой грани 5 пластины 2. В местах установки светодиодов в пластине 2 выполнены треугольные вырезы 6 (см. фиг. 2). Светодиоды 4 размещены в основаниях треугольных вырезов 6, предпочтительно так, что их оптическая ось расположена на оси симметрии выреза, форма которого близка к форме равнобедренного треугольника. Излучение от светодиодов 4 направлено внутрь пластины 2. Величина угла α при вершине выреза составляет 90±5°. Расстояние между вырезами 6, предпочтительно, соответствует ширине пластины 2.
В корпусе 1 выполнены углубления для размещения схемы питания 7 светодиодов 4 и аккумуляторной батареи 8, отверстия 9 для закрепления оповещателя к несущей конструкции и наплывы-защелки 10 для фиксации пластины 2, образующей после установки лицевую панель корпуса.
Точность положения пластины 2 в корпусе 1 обеспечивается углублениями 11, в которых размещаются ответные им выступы 12 корпуса.
Между корпусом 1 и пластиной 2 может быть размещена цветная панель-вкладыш (не показана).
В конкретном примере осуществления корпус 1 и пластина 2 были изготовлены из полистирола методом литья под давлением. Вырезы 6 и углубления 11 пластины 2 получены за счет соответствующей формы матрицы.
В процессе работы оповещателя наклонные стенки треугольного выреза 6 преломляют световой поток от светодиода 4, разделяя его на два пучка, усиливая и направляя их по диагонали в среднюю часть пластины, непосредственно на информационные символы (см. фиг. 3). Как видно на рисунке, световые пучки от каждых двух соседних светодиодов пересекаются на участке информационного поля, расположенном между ними, обеспечивая хорошую освещенность практически всего участка. Частичное снижение локальной яркости непосредственно напротив светодиода, за вершиной выреза, компенсируется за счет переотраженных световых потоков от соседних светодиодов, которые, распространяясь в объеме пластины 2, многократно испытывают полное внутреннее отражение от границ пластины.
Благодаря первоначальной направленности света в зону расположения информационных символов, к средней продольной линии надписи, обеспечивается рациональное использование мощности световых потоков, снижаются потери на освещение пустых участков.
Использование светодиодов с широким углом рассеивания 120-140°, в совокупности с упомянутой направленностью световых потоков, способствует возможности более разнесения светодиодов между собой на большее расстояние без ухудшения яркости и равномерности освещения информационного поля. Сокращение общей численности светодиодов способствует снижению токопотребления устройства, его высокой экономичности.
Таким образом, в предлагаемом устройстве обеспечивается равномерность и яркость освещения всего информационного поля.
На фиг. 4, где для сравнения, показано распределение световых потоков в известных аналогах при аналогичном размещении светодиодов, хорошо видно, что в этом случае неизбежно наличие темных неосвещенных участков поля.
Размещение информационных элементов 3 на задней поверхности пластины 2 способствует их лучшей освещенности, исключает загрязнение и повреждение, обеспечивая хорошую различимость весь период эксплуатации устройства.
Предлагаемая полезная модель может быть использована в качестве аварийного пожарного оповещателя, устанавливаемого во внутренних помещениях или снаружи на фасадах зданий с целью указания эвакуационных путей и мест выхода при пожаре и иных чрезвычайных ситуациях, а также может быть использована в других устройствах, например, указателях улицы, номера дома, маршрута транспорта, в вывесках и т.п.