СВЕТОВАЯ ПАНЕЛЬ
LIGHTING PANEL

Изобретение относится к светотехнике и может быть использовано в световых указателях, световых знаках, рекламных световых вывесках, световых извещателях, в частности световых указателях эвакуационных путей при чрезвычайных ситуациях, и прочих световых устройствах.
В настоящее время широко применяются световые панели, используемые в качестве осветительных устройств или в качестве носителей рекламной или служебной информации.
Так, например, известен световой знак [US 6026602], содержащий световодный панельный элемент, изготовленный из прозрачного материала, внутри которого вблизи одной из его кромок размещен источник света, выполненный в виде группы светодиодов. На лицевой поверхности панельного элемента сформировано информационное изображение.
При поступлении излучаемых источником света световых пучков в световодный панельный элемент через его кромку (при так называемой торцевой подсветке панельного элемента) используется меньшее количество источников света, чем при освещении панельного элемента с помощью источников света, распределенных по его лицевой или задней поверхности.
Однако при торцевой подсветке происходит заметное затухание освещенности подсвечиваемой поверхности панельного элемента в направлении удаления от источника излучения, поэтому для достижения равномерной светимости по всей площади световыводящей поверхности световой панели приходится применять специальные меры.
В частности, в рассматриваемом устройстве внутри панельного элемента установлен рефлектор, обуславливающий переориентацию распространяющихся внутри панельного элемента световых пучков таким образом, что часть света выводится через лицевую поверхность указанного элемента.
Известна световая панель с торцевой подсветкой [US 5625968], выбранная авторами в качестве ближайшего аналога.
Указанная световая панель содержит световодный панельный элемент, изготовленный из прозрачного материала, а также люминесцентный источник света, расположенный вблизи кромки панельного элемента. На лицевой поверхности панельного элемента сформирована точечно-матричная световыводящая структура, содержащая множество точек, размеры которых превышают длину волны светового излучения. Указанные точки могут быть выполнены, в частности, в виде нанесенных на лицевую поверхность панельного элемента участков шероховатости. Лицевая поверхность световой панели покрыта прозрачной пленкой с графическим или словесным изображением.
Световые пучки распространяются внутри световодного панельного элемента, испытывая полное внутреннее отражение, с выведением их с лицевой поверхности в точках точечно-матричной структуры, которые образуют участки поверхностной оптической неоднородности, на которых происходит переориентация световых пучков. Площадь, занимаемая точками точечно-матричной структуры, неодинакова на различных участках лицевой поверхности панельного элемента и увеличивается в направлении удаления от источника света за счет увеличения геометрических размеров точек. Тем самым в данном направлении обеспечивается увеличение вывода света с лицевой поверхности панельного элемента, что способствует достижению более равномерной светимости по площади указанной поверхности. Однако в рассматриваемом устройстве не удается минимизировать градиент светимости по площади его световыводящей поверхности.
Задачей заявляемого изобретения является минимизация градиента светимости световыводящей поверхности световой панели.
Сущность изобретения заключается в том, что в световой панели, содержащей световодный панельный элемент, изготовленный из прозрачного материала, имеющий лицевую световыводящую поверхность, источник света, расположенный таким образом, что излучаемые источником света световые пучки поступают в световодный панельный элемент через его кромку, а также сформированную на лицевой поверхности световодного панельного элемента точечно-матричную световыводящую структуру, при этом площадь, занимаемая точками точечно-матричной структуры, неодинакова на различных участках лицевой поверхности панельного элемента, согласно изобретению точки точечно-матричной структуры распределены неравномерно по площади лицевой поверхности панельного элемента, при этом распределение точек точечно-матричной структуры по площади указанной поверхности определено с использованием макета - аналога световой панели по размерам, материалу панельного элемента, а также по виду и местоположению источника света, причем указанное распределение получено путем фиксации картины светимости подсвечиваемой источником света лицевой поверхности макета, преобразования с помощью растрового графического редактора ЭВМ зафиксированной картины светимости в растровое монохромное изображение, которое представляет собой точечно-матричную структуру, плотность точек которой в местах с большей яркостью свечения лицевой поверхности макета меньше, а в местах с меньшей яркостью свечения лицевой поверхности макета больше, и последующего воспроизведения полученной точечно-матричной структуры на лицевой поверхности панельного элемента световой панели.
В частном случае выполнения изобретения точки точечно-матричной структуры могут иметь различные цвета, выбранные в соответствии с цветностью изображения на лицевой поверхности панельного элемента, при этом после перевода зафиксированной картины светимости в растровое монохромное изображение с помощью ЭВМ восстанавливают цвета точек точечно-матричной структуры, а затем воспроизводят полученную цветную точечно-матричную структуру на лицевой поверхности панельного элемента световой панели.
Использование в заявляемом устройстве торцевой подсветки панельного элемента позволяет минимизировать количество используемых источников света, в качестве которых могут быть применены, например, светодиодные источники света или люминесцентные источники света.
Сформированные на лицевой поверхности прозрачного световодного панельного элемента визуально различимые точки точечно-матричной структуры, размеры которых превышают длину волны светового излучения, образуют участки поверхностной оптической неоднородности, на которых происходит переориентация световых пучков, распространяющихся внутри панельного элемента, испытывая полное внутреннее отражение, и их вывод в местах расположения указанных неоднородностей.
Указанная точечно-матричная световыводящая структура может быть сформирована на всей лицевой поверхности панельного элемента и образовывать фоновое изображение (фоновую заливку) или на части указанной поверхности и образовывать собой какое-либо графическое или буквенное изображение.
Точки точечно-матричной структуры могут быть сформированы, например, путем нарушения поверхностной структуры лицевой поверхности панельного элемента посредством нанесения на указанную поверхность участков шероховатости или путем нанесения красочного покрытия. В случае если точки формируются путем нарушения поверхностной структуры световыводящей поверхности панельного элемента, спектр выводимого через них света соответствует спектру используемого для подсветки источника света. В случае если точки формируются путем нанесения красочного покрытия, цвет выводимого света (фоновой заливки и/или имеющегося на лицевой поверхности изображения) соответствует участку пересечения спектра излучения источника света и спектра пропускания (отражения) красителя.
Принципиально важным в заявляемом устройстве является то, что точки точечно-матричной структуры распределены неравномерно по площади лицевой поверхности панельного элемента в соответствии с градиентом светимости, зафиксированным на модели заявляемого устройства.
Для того чтобы светимость световыводящей поверхности панельного элемента со сформированным на ней фоновым или графическим изображением была равномерной, необходимо добиться, чтобы интегральная светимость каждого единичного участка указанной поверхности была постоянной. Представляя сформированное фоновое или графическое изображение на световыводящей поверхности в виде совокупности светящихся точек, которые с некоторого расстояния будут восприниматься, как сплошное изображение, и варьируя плотность распределения точек, можно добиться одинаковой интегральной светимости единичного участка поверхности, которая определяется, как сумма яркостей точек, принадлежащих единичному участку.
Таким образом, для достижения минимизации градиента светимости по площади лицевой поверхности панельного элемента необходимо сформировать на ней точечно-матричную структуру, плотность точек которой соответствует картине светимости указанной поверхности и выбирается меньшей в местах с большей яркостью свечения и большей в местах с меньшей яркостью свечения.
За картину светимости световыводящей поверхности световой панели, содержащую информацию о ее градиентах светимости в выбранных координатных направлениях, принимают картину светимости лицевой поверхности макета, являющегося аналогом световой панели по размерам и материалу панельного элемента, а также по виду и местоположению используемого в световой панели источника света, которую получают при включенном состоянии последнего. При этом на лицевой панели макета предварительно формируют сплошное фоновое или графическое монохромное или цветное изображение, соответствующее изображению на световыводящей поверхности световой панели.
Указанную картину светимости фиксируют методом фотографии, сканирования или иным методом. Вследствие того что любой источник света не является строго монохроматическим, а также из-за наличия градиентов светимости, полученная картина светимости является многоцветной даже в случае формирования на лицевой поверхности макета монохромного фонового или графического изображения.
Затем зафиксированная картина светимости переводится в цифровой растровый формат, при этом многоцветная растровая картина светимости преобразуется в монохромную (чаще всего черно-белую) растровую. Указанные операции производятся с помощью растрового графического редактора ЭВМ (Corel Photo Paint, Adobe Photoshop и др.). Полученная монохромная растровая картина представляет собой искомую точечно-матричную структуру, плотность точек которой в местах с большей яркостью свечения лицевой поверхности макета меньше, а в местах с меньшей яркостью свечения лицевой поверхности макета больше.
Далее воспроизводят данную точечно-матричную структуру, полученную из условия минимизации градиента светимости светящейся поверхности макета, являющегося аналогом световой панели, на лицевой поверхности панельного элемента последней.
Таким образом, техническим результатом, достигаемым при использовании заявляемого изобретения, является минимизация градиента светимости световыводящей поверхности световой панели.
В случае когда на лицевой поверхности световой панели должно быть сформировано цветное изображение с помощью точечно-матричной структуры точками разного цвета, целесообразным является после перевода зафиксированной картины светимости в цифровой монохромный растровый формат восстановить с помощью ЭВМ цветность изображения, получив тем самым цветность точек точечно-матричной структуры, а затем воспроизвести полученную цветную точечно-матричную структуру на лицевой поверхности панельного элемента световой панели.
Заявляемое устройство содержит панельный элемент и светодиодный источник света, расположенный таким образом, что излучаемые источником света световые пучки поступают в световодный панельный элемент через его кромку. В частности, указанный источник света может быть выполнен в виде цепочки светоизлучающих кристаллов, покрытых линзами, расположенных снаружи панельного элемента вдоль его верхней кромки таким образом, что обращенные вниз поверхности линз светодиодов прилегают к поверхности указанной кромки.
Форма панельного элемента может быть выбрана любой.
В частности, световая панель представляет собой световой извещатель, а ее панельный элемент имеет форму вытянутого плоского прямоугольника.
На лицевой поверхности панельного элемента сформирована точечно-матричная структура, включающая совокупность визуально различимых точек, размеры которых превышают длину волны светового излучения. В частности, на лицевой поверхности световой панели сформированы точки путем нанесения на указанную поверхность точечного красочного покрытия.
Точки точечно-матричной структуры могут иметь различную форму (круглую, квадратную, ромбическую, треугольную, шестиугольную и другую) и различные габариты, зависящие, в частности, от размера площади лицевой поверхности световой панели и размеров имеющегося на ней изображения. В частности, точки точечно-матричной структуры имеют круглую форму.
Точки точечно-матричной структуры образуют на лицевой поверхности панельного элемента фоновое или графическое изображение. В частности, точечно-матричная структура образует информационное буквенно-графическое изображение "ВЫХОД".
Для рассматриваемого светового оповещателя, лицевая поверхность панельного элемента которого имеет, в частности, размеры (150×300) мм, диаметры точек составляют величину порядка 1,5 мм.
Точки точечно-матричной структуры распределены неравномерно по площади лицевой поверхности панельного элемента.
Распределение точек точечно-матричной структуры по площади указанной поверхности определено с использованием макета - аналога световой панели по размерам, материалу панельного элемента, а также по виду и местоположению источника света. Искомое распределение получено путем фиксации картины светимости подсвечиваемой источником света лицевой поверхности макета, преобразования с помощью растрового графического редактора ЭВМ зафиксированной картины светимости в растровое монохромное изображение, которое представляет собой точечно-матричную структуру, плотность точек которой в местах с большей яркостью свечения лицевой поверхности макета меньше, а в местах с меньшей яркостью свечения лицевой поверхности макета больше. Полученная точечно-матричная структура воспроизведена на лицевой поверхности панельного элемента световой панели.
Полученную один раз указанным образом точечно-матричную структуру можно использовать при изготовлении требуемого количества световых панелей заданного вида.
Устройство работает следующим образом.
При включенном источнике света излучаемые им световые пучки поступают в световодный панельный элемент через его кромку. Световые пучки распространяются внутри световодного панельного элемента, испытывая полное внутреннее отражение, с выведением их с лицевой поверхности в точках точечно-матричной структуры, которые образуют участки поверхностной оптической неоднородности, на которых происходит переориентация световых пучков.
При этом благодаря тому что точки точечно-матричной структуры распределены неравномерно по площади лицевой поверхности панельного элемента в соответствии с градиентом светимости, подсвечиваемое изображение имеет практически одинаковую светимость по всей площади.