УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕКОРАТИВНОГО ОСВЕЩЕНИЯ И СВЕТОВОЙ ДЕМОНСТРАЦИИ ИНФОРМАЦИИ
DEVICE FOR DECORATIVE LIGHTING AND LIGHT DISPLAY OF INFORMATION

Изобретение относится к области осветительного оборудования и может быть использовано в области архитектуры и дизайна, например для декоративного освещения интерьеров помещений, а также для демонстрации информации или макетов реальных объектов, которые выполнены в виде объемных форм.
Актуальность изобретения определяется потребностями рынка в создании новых решений декоративно-осветительных и рекламно-информационных осветительных устройств с разнообразными цветодинамическими эффектами, обладающих новыми потребительскими качествами.
Принципы цветодинамического декоративного освещения для визуального представления информации, основанные на эффектах световой проводимости, были реализованы в изобретении «устройство для декоративного освещения» по патенту Украины №61762 А с приоритетом от 14.05.2003 г., опубл. 17.11.2003 г. в бюллетене №11. Указанное устройство по совокупности признаков к заявляемому устройству выбрано в качестве аналога.
У заявляемого устройства и аналога совпадают следующие признаки наличия:
- по крайней мере, двух светопроводящих элементов, установленных с воздушным промежутком между собой;
- оптического преобразователя световых излучений;
- наборов диффузно-отражающих и/или диффузно-просвечивающихся знаков, нанесенных на поверхностях светопроводящих элементов и/или оптического преобразователя;
- наборов светодиодов, оптически согласованных, по крайней мере, с одним светопроводящим элементом и оптическим преобразователем;
- электронного блока программного управления, с которым светодиоды имеют электрическую связь.
Анализ технических свойств устройства-аналога, обусловленных его признаками, показывает, что получению ожидаемого нового технического результата препятствуют:
- ограниченность области использования устройства в основном функциями декоративного освещения;
- отсутствие возможности реализации оптических принципов перераспределения световых потоков внутри светопроводящих элементов для обеспечения их равномерной освещенности и увеличения габаритов;
- малые информационные площади поверхностей оптического преобразователя и светопроводящих элементов, ограничивающие возможности размещения на их поверхностях графической и буквенной информации.
Таким образом, конструктивное исполнение устройства-аналога снижает его потенциальные возможности в качестве устройства для визуальной рекламы и декоративного освещения.
Известно устройство для демонстрации информации, выполненное по патенту Украины №55035 А на изобретение «Устройство для демонстрации информации» с приоритетом от 17.05.2002 г., опубл. 17.03.2003 г. в бюллетене №3. Конструкция указанного устройства выбрана в качестве прототипа. У заявляемого устройства и прототипа совпадают следующие признаки наличия:
- не менее двух светопроводящих элементов, выполненных в виде пластин, из оптически прозрачного материала с полированными поверхностями;
- воздушного промежутка между примыкающими друг к другу широкими поверхностями светопроводящих элементов;
- набора диффузно-отражающих и/или диффузно-просвечивающихся знаков, нанесенных на широких поверхностях светопроводящих элементов;
- подсветки торцевых поверхностей светопроводящих элементов наборами светодиодов (аналогов точечных источников света);
- электрической связи светодиодов с электронным блоком программного управления их работой.
Благодаря совокупности указанных признаков устройство-прототип предназначено только для визуального представления диффузно-отражающих и/или диффузно-просвечивающих знаков в цветодинамическом режиме. Основным недостатком устройства-прототипа, который не позволяет решить поставленную техническую задачу, является отсутствие возможности совместного использования объемных элементов, например реальных объектов или макетов рекламируемой продукции, и динамически изменяемой графической и символьной информации на поверхностях светопроводящих элементов. Этот недостаток определяется тем, что устройство-прототип выполнено в виде плоского экрана. Для устранения вышеприведенных недостатков необходимо в конструкцию заявляемого устройства ввести такие новые отличительные признаки, как:
- введение в устройство, по крайней мере, одного объемного элемента с плоскими и/или криволинейными поверхностями с нанесенными на них символьно-графическими знаками;
- формирование между объемным элементом и, по крайней мере, с одним из светопроводящих элементов светооптической связи;
- размещение объемного и светопроводящих элементов друг относительно друга в пространстве с линейным и угловым смещениями, образующих совместно пространственную форму;
- выбор значений линейного смещения, по крайней мере, одного из светопроводящих элементов относительно объемного элемента, по крайней мере, по одной координате;
- выбор значения углового смещения ϕ, по крайней мере, одного из светопроводящих элементов относительно объемного элемента по двум координатам из интервала значений 0°≤ϕ≤180°.
Поставленная техническая задача достигается за счет:
- использования оптически прозрачных и/или непрозрачных объемных элементов в качестве дополнительных носителей знаковой и/или графической информации, образующих совместно со светопроводящими элементами пространственную форму;
- выбора форм и количества объемных элементов, находящихся в композиционном единстве с расположенными в пространстве светопроводящими элементами.
В основу заявляемого устройства для декоративного освещения и световой демонстрации информации поставлена задача разработать устройство, выполненное в виде малой художественной формы, при использовании которого достигается технический результат, заключающийся в достижении новых оптических эффектов визуального представления символьно-графической информации, в увеличении информационной площади устройства с одновременным достижением равномерной освещенности оптических элементов устройства, в увеличении его габаритов, а также в расширении областей использования.
Поставленная перед устройством для декоративного освещения и световой демонстрации информации задача достигается тем, что в заявляемое устройство дополнительно введен, по крайней мере, один объемный элемент с плоскими и/или криволинейными поверхностями с нанесенными на них символьно-графическими знаками, между объемным элементом и, по крайней мере, одним из светопроводящих элементов установлена светооптическая связь, при этом объемный и светопроводящие элементы размещены в пространстве друг относительно друга с линейным и угловым смещениями, образуя совместно пространственную форму, причем значение линейного смещения, по крайней мере, одного из светопроводящих элементов относительно объемного элемента, по крайней мере, по одной координате выбрано превышающим значение ширины, высоты или длины объемного элемента, а значение углового смещения ϕ светопроводящего элемента по двум координатам выбрано из интервала значений 0°≤ϕ≤180°.
Для заявляемого устройства приведенные отличительные признаки определяют его как изобретение. Эти признаки являются необходимыми и достаточными для достижения технического результата. При использовании устройства для декоративного освещения и световой демонстрации информации обеспечивается достижение желаемого технического результата достижения новых оптических эффектов визуального представления символьно-графической информации, увеличения информационного поля с одновременным достижением равномерной освещенности оптических элементов устройства, увеличения его габаритов и расширения областей использования.
Между совокупностью существенных признаков по пункту 1 формулы изобретения и техническим результатом имеется причинно-следственная связь, определяющая уровень изобретения.
Наиболее важными существенными признаками устройства по п.1 формулы изобретения являются:
- дополнительное введение в устройство, по крайней мере, одного объемного элемента с плоскими и/или криволинейными поверхностями;
- выбор взаимного пространственного размещения светопроводящих элементов и объемного элемента, образующих в совокупности пространственную форму (малую художественную форму);
- выбор ограничений линейных и угловых смещений светопроводящих элементов и объемного элемента друг относительно друга.
Доказательная база существенных отличий по пункту 1 формулы изобретения. В отличительной части формулы изобретения устройства-прототипа признак наличия объемного элемента не введен, а для решения заявляемым устройством поставленной технической задачи необходимо наличие в нем, по крайней мере, одного объемного элемента. При этом необходимо, чтобы формы и пространственные положения всех элементов устройства обеспечивали художественное и конструктивное единство. Объемный элемент одновременно является носителем дополнительной символьно-графической информации, размещаемой на его поверхностях. В устройстве-прототипе ограничительный признак выбора значения промежутка между поверхностями светопроводящих элементов ограничен. Однако для решения поставленной технической задачи необходимо увеличить расстояние между поверхностями светопроводящих элементов для размещения между ними, по крайней мере, одного объемного элемента. Освещение объемного элемента в устройстве может осуществлять, по крайней мере, один светопроводящий элемент за счет диффузно-отраженного света от диффузно-отраженных знаков на его поверхности. Дополнительное освещение может осуществлять, по крайней мере, один дополнительный светодиод, оптически согласованный с объемным элементом, если он выполнен оптически прозрачным. Для этого необходимо выбрать такое пространственное положение светопроводящих и объемного элементов, чтобы оптимально реализовались подсветки символьно-графической информации, обеспечивая, при этом, принцип художественного и конструктивного единства формы устройства. Признаки линейного и углового смещения светопроводящих элементов относительно объемного элемента в пространстве логически подчинены принципу художественно-конструктивного единства и упорядоченности всех элементов, входящих в состав устройства. Ограничение взаимного углового смещения светопроводящих элементов по двум координатам интервалом значений 0°≤ϕ≤180° выбрано из следующих соображений:
- по координате Х ограничение слева означает, что два светопроводящих элемента установлены параллельно друг другу с промежутком между собой, внутри которого, например, могут быть размещены объемные элементы, в этом случае независимыми носителями символьно-графической информации, освещаемой светодиодами, будут являться поверхности светопроводящих элементов и, по крайней мере, одна поверхность объемного элемента;
- ограничение углового положения светопроводящих элементов справа означает, что, по крайней мере, одному из светопроводящих элементов придана U-образная в сечении форма и в полученный промежуток может быть введен второй светопроводящий элемент;
- как промежуточные варианты взаимных положений светопроводящих элементов при ϕ<180° является образование ими разнообразных двугранных углов их поверхностями.
В любом из случаев линейных и угловых смещений светопроводящие элементы организуют пространственную форму. При использовании в заявляемом устройстве объемного элемента, композиционно объединенного со светопроводящими элементами, устройство, наряду с функцией цветодинамического представления символьно-графической информации, реализует функции элемента интерьера и декоративного освещения, т.е. возможности устройства расширяются.
Таким образом, совокупность отличительных признаков устройства, приведенных в пункте 1 формулы изобретения, причинно-следственным образом связана с поставленной технической задачей, является необходимой и достаточной для достижения технического результата, поэтому является существенной. Все указанные отличительные признаки логически связаны между собой и не позволяют, без потери конечного результата, удалить какой-либо из них из этой совокупности.
Последующие отличительные признаки заявляемого устройства являются дополнительными и конкретизируют новые конструкции и возможные области применения устройства.
Так, по пункту 2 формулы, по крайней мере, один объемный элемент с плоскими и/или криволинейными поверхностями выполнен из оптически прозрачного материала, обладающего свойствами диффузного рассеивания и/или селективного поглощения световых лучей, при этом объемный элемент снабжен дополнительной группой точечных источников света, оптически согласованных, по крайней мере, с одной из его поверхностей.
Введение признака использования дополнительного оптически прозрачного элемента объемной формы также формирует в совокупности со светопроводящими элементами пространственную художественную форму. Во-первых, объемный элемент, выполненный оптически прозрачным, на своей поверхности имеет символьно-графическую информацию, диффузно пропускающую свет, поэтому при подсветке этого элемента светодиодами информация становится видимой. Во-вторых, выбор материала, из которого изготовлен оптический элемент объемной формы, также подчинен выполнению технической задачи, поставленной перед устройством. Например, материал указанного оптического элемента наряду с диффузным пропусканием может обладать свойствами диффузного рассеивания или селективного поглощения световых лучей. В этом случае признак оптической прозрачности объемного элемента со свойствами рассеивания световых лучей позволяет увеличить его освещенность, а значит, и освещенность всего устройства в целом. Если оптически прозрачный объемный элемент будет выполнен селективно поглощающим свет (аналог абсорбционного светофильтра), то признак оптической прозрачности объемного элемента визуально обеспечивает устройству декоративность и реализует оптический принцип вычитания световых лучей.
Таким образом, совокупность отличительных признаков устройства, приведенных в пункте 2 формулы изобретения, причинно-следственным образом связана с поставленной технической задачей, является необходимой и достаточной для достижения технического результата, поэтому является существенной.
По пункту 3, по крайней мере, один объемный элемент с плоскими и/или криволинейными поверхностями выполнен из непрозрачного материала, и, по крайней мере, одна из отражающих свет поверхностей объемного элемента расположена в непосредственной близости от широкой поверхности, по крайней мере, одного из светопроводящих элементов, освещающего светом символьно-графические знаки на поверхности объемного элемента диффузно-рассеянным светом.
Если, например, в качестве объемного элемента выбрано само рекламируемое изделие или его макет, то носителем символьно-графической (рекламной) информации является любая из его поверхностей, отражающая свет от нанесенных на ней селективно-отражающих знаков.
Таким образом в устройстве реализуется функция подсветки объемного элемента и информации на нем от поверхности светопроводящего элемента. Из вышерассмотренного следует, что приведенные признаки заявляемого устройства являются существенными, между ними и достигаемыми техническими результатами существуют причинно-следственные связи, которые характеризуют устройство как изобретение. Все указанные отличительные признаки логически связаны между собой и не позволяют, без потери конечного результата, удалить какой-либо элемент из этой совокупности.
По п.4 формулы изобретения конкретизируется конструкция устройства, у которого светопроводящие элементы выполнены в виде, по крайней мере, одного двугранного угла, охватывающего, по крайней мере, один объемный элемент снаружи, при этом проекция угла ϕ любого из двугранных углов на горизонтальной плоскости устройства выбрана из интервала значений 0°≤ϕ≤180°.
Этот пункт конкретизирует формообразование устройства, у которого одному или двум светопроводящим элементам придана форма двугранных углов, установленных со смещениями друг относительно друга на горизонтальной плоскости. При этом в зависимости от угла ϕ реализуются несколько вариантов формообразования устройства в пространстве, и обеспечиваются следующие возможности:
- объемный элемент (объемные элементы) располагается внутри двух двугранных углов, «вложенных» друг в друга с воздушным промежутком между их параллельно расположенными гранями;
- светопроводящие элементы в виде двух двугранных углов образуют в пространстве фигуру, подобную параллелепипеду или кубу при ϕ=90° с расположенным внутри объемным элементом (объемными элементами);
- один светопроводящий элемент выполнен в виде двугранного угла, второй - в виде пластины, примыкающей к торцам двугранного угла, образуя в пространстве объемную призму с расположенным внутри объемным элементом (объемными элементами);
- два двугранных угла соприкасаются своими ребрами, образуя в совокупности фигуру с Х-образной проекцией на горизонтальной плоскости с размещением до четырех объемных элементов внутри каждого из четыре углов;
- светопроводящие элементы в виде двугранных углов с ϕ со значениями 0°≤ϕ≤90° образуют в пространстве фигуру, подобную четырехгранной пирамиде с расположенным внутри объемным элементом (объемными элементами).
Таким образом, совокупность отличительных признаков устройства, приведенных в пункте 4 формулы изобретения, обеспечивает возможность создавать в пространстве разнообразные геометрические фигуры и причинно-следственным образом связана с поставленной технической задачей, является необходимой и достаточной для достижения технического результата.
По п.5 формулы изобретения конкретизируется конструкция устройства, у которого, по крайней мере, одному из светопроводящих элементов придана в сечении П-образная форма, охватывающая, по крайней мере, один объемный элемент прямоугольной формы с трех сторон снаружи, при этом второй светопроводящий элемент установлен с промежутком к фронтальной поверхности объемного элемента, снабжен набором диффузно-отражающих знаков и/или, по крайней мере, одним вырезом.
Использование данной совокупности отличительных признаков предназначено для решения задачи освещения информационной поверхности, в первую очередь, непрозрачных объемных элементов. П-образный профиль из светопроводящего элемента выполняет две функции, первая из которых - быть корпусом для объемного непрозрачного элемента, вторая - осветительная благодаря световой проводимости и наличию диффузно-отражающих знаков на его поверхности. Например, если в качестве объемного элемента используется сигаретная пачка, то, по крайней мере, две боковые грани П-образного светопроводящего профиля обеспечивают подсветку фронтальной поверхности пачки с двух противоположных сторон. Если устройство предназначено для визуального представления символьно-графической информации, размещенной как на фронтальной, так и на тыльной поверхностях объемного непрозрачного элемента, то источником освещения тыльной поверхности пачки предназначена третья поверхность П-образного светопроводящего профиля. Для обеспечения дополнительного освещения фронтальной части объемного непрозрачного элемента, а также для визуального, цветодинамического представления дополнительной информации предназначен второй светопроводящий элемент, являющийся одновременно защитным элементом. Для этого достаточно нанести на широкую поверхность второго светопроводящего элемента группу диффузно-отражающих знаков, которые освещают фронтальную поверхность объемного макета диффузно-отраженным светом. Каждый П-образный светопроводящий профиль может быть выполненным унифицированным, поэтому несколько собранных устройств могут быть объединены в едином блоке для проведения, например, рекламной акции по нескольким брендам.
Таким образом, совокупность отличительных признаков устройства, приведенных в пункте 5 формулы изобретения, причинно-следственным образом связана с поставленной технической задачей, является необходимой и достаточной для достижения технического результата.
По п.6 формулы изобретения конкретизируется конструкция устройства, у которого на поверхностях светопроводящих элементов нанесены, по крайней мере, два множества конформных друг другу фигур, диффузно отражающих свет и формирующих в совокупности две диффузно-отражающие растровые структуры, у которых значения их периодов и скважности выбраны совпадающими и/или отличными друг от друга, по крайней мере, по одной из координат, при этом диффузно-отражающие фигуры, нанесенные на поверхности ближнего к наблюдателю светопроводящего элемента, выполнены селективно поглощающими свет со значениями оптических плотностей D диффузно-отражающих фигур, выбранных из интервала значений 0<D<1.0.
Растровые диффузно-отражающие структуры на поверхностях двух светопроводящих элементов обладают рядом преимуществ. Во-первых, растровые диффузно-отражающие структуры осуществляют перераспределение световых лучей, чем и обеспечивается оптимальный уровень их освещенности. Во-вторых, выбирая конструктивно параметры растровых структур (период и скважность) с одновременным использованием признака их линейного и угловых смещений, в устройстве достигается:
- разнообразие в получении оптических эффектов локальной освещенности (светового акцента) символьно-графической информации, для чего период первой и второй растровых структур зоны локального освещения выбираются с наименьшими значениями;
- реализация оптического принципа аддитивного сложения триады RGB цветов, диффузно излучаемых от двух растровых структур, для чего выбирается значение скважности, равное половине периода одной из растровых структур;
- реализация оптического принципа вычитания цветов за счет использования селективно поглощающих диффузно-отражающих фигур одной из растровых структур, для чего значение скважности двух растровых структур выбирается с нулевым значением.
Рассмотрим, например, признак использования диффузно-отражающих фигур, селективно поглощающих свет. Селективное поглощение света реализует принцип оптического вычитания цвета, что позволяет на оптических элементах устройства создавать цветовые нюансы сложных цветовых оттенков, не реализуемые при аддитивном сложении RGB триады цветов. При этом изменение значения оптической плотности D диффузно-отражающих фигур из интервала значений 0.2<D<1.0 обеспечивает устройству получение эффекта «оптического паралакса» (визуальное изменение пространственного положения, например, графического изображения при изменении цветовой гаммы его подсветки). Этот эффект напрямую связан с психофизиологическими механизмами восприятия цветового контраста, особенно в случаях, когда на поверхности светопроводящего элемента последовательно изменяются оппозитные цвета. Совокупность признаков формирования на поверхностях светопроводящих элементов двух множеств диффузно-отражающих фигур, образующих две растровые структуры, а также выбора значений периодов и скважности в этих структурах логически связаны с признаками пространственного размещения оптических элементов и поставленной технической задачей.
Таким образом, совокупность отличительных признаков устройства, приведенных в пункте 6 формулы изобретения, причинно-следственным образом связана с поставленной технической задачей, является необходимой и достаточной для достижения технического результата, поэтому является существенной.
По п.7 формулы изобретения заявляемое устройство отличается тем, что в устройство введен дополнительный светопроводящий элемент с дополнительной группой точечных источников света, при этом дополнительный светопроводящий элемент расположен вблизи, по крайней мере, одной из поверхностей объемного элемента. Указанный признак предназначен для решения технической задачи увеличения уровня освещенности символьно-графической информации, нанесенной на поверхности (поверхностях) одного или нескольких объемных элементов. В первую очередь, этот признак относится к устройствам с объемными непрозрачными элементами, которые эксплуатируются в условиях высокого уровня освещенности окружающего пространства. Во-вторых, данный признак дает возможность увеличить объем символьно-графической информации, размещаемой на поверхности дополнительного светопроводящего элемента.
Таким образом, совокупность отличительных признаков устройства, приведенных в пункте 7 формулы изобретения, причинно-следственным образом связана с поставленной технической задачей, является необходимой и достаточной для достижения технического результата, поэтому является существенной.
1
2
По п.8 формулы изобретения заявляемое устройство отличается тем, что, по крайней мере, одному из светопроводящих элементов придана форма, конформная по кривизне и кручению поверхности оптического преобразователя. При этом значения радиусов кривизны R и кручения Rсветопроводящих элементов ограничены значениями из интервала:
1
2
5·d≤R, R≤∞,
где d - толщина светопроводящего материала.
1
2
1
2
1
2
Выполнение светопроводящих элементов криволинейными и конформными объемному элементу подчинено задаче создания малых художественных форм. Ограничение значений радиусов кривизны R и кручения R светопроводящих элементов слева 5·d≤R, Rопределяется закономерностями распространения светового излучения внутри изогнутых светопроводов, известными в теории волоконной оптики. При уменьшении значения радиуса кривизны светопроводящего элемента меньше пяти значений его толщины приводит к появлению оптического эффекта светового виньетирования. Ограничение указанного интервала R, R≤∞ справа определяет форму светопроводящего элемента как плоскую.
Таким образом, совокупность отличительных признаков устройства, приведенных в пункте 8 формулы изобретения, причинно-следственным образом связана с поставленной технической задачей, является необходимой и достаточной для достижения технического результата.
По п.9 конкретизируется конструкция устройства, у которого оптически прозрачный объемный элемент выполнен с внутренней полостью, заполненной оптически прозрачной или диффузно-рассеивающей свет средой.
Необходимость такого признака определяется тем, что некоторые реальные объекты визуальной рекламы представляют собой прозрачные бутылки с напитками. Любая внутренняя полость в указанном объемном элементе, заполненная, например, диффузно-рассеивающей (опалесцирующей) жидкостью, рассматривается как аналог осветительного элемента, имеющего объемную форму и выполняющего одновременно функцию визуальной рекламы.
Таким образом, совокупность отличительных признаков устройства, приведенных в пункте 9 формулы изобретения, причинно-следственным образом связана с поставленной технической задачей, является необходимой и достаточной для достижения технического результата.
По п.10 формулы изобретения конкретизируется конструкция устройства, у которого широким поверхностям светопроводящих элементов придана цилиндрическая форма с различными значениями радиусов кривизны, при этом, по крайней мере, одна из цилиндрических поверхностей охватывает, по крайней мере, один объемный элемент снаружи.
Этот признак работает как с прозрачными, так и с непрозрачными объемными элементами, а сами цилиндрические поверхности выполняют в устройстве две функции. Первая из них осветительная, предназначенная для подсветки символьно-графической информации объемного элемента на его поверхностях. Вторая функция - информационная, так как цилиндрические поверхности используются в качестве носителя визуальной информации
Таким образом, совокупность отличительных признаков устройства, приведенных в пункте 10 формулы изобретения, причинно-следственным образом связана с поставленной технической задачей, является необходимой и достаточной для достижения технического результата.
По п.11 формулы изобретения конкретизируется конструкция устройства, у которого широкие поверхности светопроводящих элементов выполнены конформными сферической поверхности с различными значениями радиусов кривизны, охватывая при этом объемный элемент снаружи, при этом светопроводящая полусфера с меньшим радиусом кривизны, расположенная, например, в верхней части устройства, введена внутрь второй светопроводящей полусферы, при этом в зону контакта указанных полусфер введена оптически прозрачная жидкость, обладающая свойствами адгезии к материалу светопроводящих элементов, причем полюс верхней полусферы ориентирован вверх, а светопроводящая полусфера, полюс которой размещен в нижней части устройства, снабжена сквозным круглым отверстием, торцевая поверхность которого оптически согласована с набором точечных источников света.
Совокупность этих отличительных признаков подчинена задаче создания новых конструкций устройств с новыми декоративными и потребительскими качествами и для формирования новых оптических эффектов. Так, сферические поверхности светопроводящих элементов формируют пространственную форму и одновременно являются источниками подсветки символьно-графической информации на поверхностях объемного элемента. Для этого достаточно на сферической поверхности, по крайней мере, одного, например, верхнего светопроводящего элемента нанести растровую структуру, диффузно отражающую световые лучи. Кроме осветительной функции светопроводящие элементы сферической формы играют роль носителя информации. Признак выполнения сквозного отверстия в нижнем сферическом светопроводящем элементе определяет возможность подсветки двух этих светопроводящих элементов светодиодами, которые установлены по торцу указанного сквозного отверстия. Для того чтобы в зоне касания между двумя соприкасающимися полусферами не проявились эффекты световой изоляции или светящегося ореола кольцевой формы, внутрь этой зоны вводится оптически прозрачная среда. Для создания оптического контакта достаточно в зазор между светопроводящими элементами ввести оптически прозрачную жидкость. Например, для формирования оптического контакта достаточно в промежуток между двумя светопроводящими элементами ввести силиконовый компаунд, который одновременно обеспечивает надежную фиксацию светопроводящих элементов.
Таким образом, совокупность отличительных признаков устройства, приведенных в пункте 11 формулы изобретения, причинно-следственным образом связана с поставленной технической задачей, является необходимой и достаточной для достижения технического результата.
По п.12 конкретизируется конструкция устройства, у которого широкие поверхности светопроводящих элементов выполнены в виде двух подобных друг другу полуцилиндров, соединенных друг с другом своими длинными торцевыми поверхностями, при этом в промежуток между примыкающими длинными торцевыми поверхностями полуцилиндров введена оптически прозрачная жидкость, обладающая свойствами адгезии к материалу светопроводящих элементов, причем, по крайней мере, один объемный элемент размешен внутри образованного таким образом светопроводящего цилиндра, а, по крайней мере, одна из кольцевых торцевых поверхностей созданного таким образом цилиндра оптически согласована с набором точечных источников света.
За счет этих отличительных признаков обеспечивается достижение равномерной освещенности самого устройства, за счет устранения эффектов световой изоляции или светового ореола кольцевой формы, которые возникают в месте контакта двух светопроводящих элементов. Выполнение двух светопроводящих элементов в виде двух соединенных полуцилиндров обеспечивает возможность изготовления новых конструкций устройств, например, изготовленных в виде макета «большой сигареты», внутри которой размещаются объемные макеты натуральных пачек сигарет.
Таким образом, совокупность отличительных признаков устройства, приведенных в пункте 12 формулы изобретения, причинно-следственным образом связана с поставленной технической задачей, является необходимой и достаточной для достижения технического результата.
Сущность изобретения поясняется иллюстрациями, на которых представлены:
на фиг.1 - фронтальный вид устройства;
на фиг.2 - вид устройства с боковой стороны;
на фиг.3 и 4 - вид устройства с непрозрачным и оптически прозрачным объемными элементами прямоугольной формы;
на фиг.5 - иллюстрация компоновки устройств в едином блоке;
на фиг.6-7 - конструкция устройства со светопроводящими элементами в виде двугранных углов;
на фиг.8-13 - варианты конструкций устройства с криволинейными светопроводящими элементами;
на фиг 14 - иллюстрация работы растровых структур, диффузно отражающих свет.
На графических материалах проставлены следующие обозначения:
1 - элемент объемной формы (оптически прозрачный или непрозрачный объемный макет);
2, 3 - светопроводящие элементы;
4 - дополнительный светопроводящий элемент;
5 - корпус;
6-9 - светодиоды подсветки;
10-11 - диффузно-отражающие фигуры на светопроводящих элементах, образующие растровые структуры;
12 - знаковая и графическая информация на поверхностях светопроводящего элемента и/или на поверхностях объемного элемента;
13 - дополнительная символьно-графическая информация;
14 - оптический контакт между соприкасающимися поверхностями светопроводящих элементов 2 и 3;
15 - защитное акриловое стекло;
16 - трубчатое основание;
17 - объединение диффузно-отражающих фигур 10, 11;
18 - оптически прозрачная жидкость, помещенная внутрь полости объемного элемента.
На фиг.1 и 2 представлены общий вид устройства (фронтальный и боковой виды). Устройство содержит в своем составе объемный элемент 1, выполненный из оптически прозрачного материала, например, в виде стеклянной формы или в виде непрозрачного макета. С одной стороны объемного элемента 1, например с тыльной, установлены светопроводящие элементы 2 и 3. С фронтальной стороны элемента 1 установлен дополнительный светопроводящий элемент 4. Все элементы 1-4 зафиксированы на поверхности корпуса-основания 5, внутри которого размещены электрические платы с наборами светодиодов 6-9. Наборы светодиодов 6 осуществляют торцевую подсветку объемного элемента 1, если этот элемент выполнен из оптически прозрачного материала, а светодиоды 7, 8 и 9 осуществляют торцевую подсветку светопроводящих элементов 2, 3 и 4. На широких поверхностях светопроводящих элементов 2 и 3 нанесены два множества диффузно-отражающих фигур 10 и 11, образующих две диффузно-отражающие растровые структуры, работа которых будет рассмотрена ниже. На поверхностях всех элементов 1-4 нанесена также диффузно-отражающая символьно-графическая информация, обозначенная как позиции 12-1-12-4. Как показано на фиг.2, по крайней мере, один светопроводящий элемент, например 2, может быть выполнен криволинейным.
На фиг.3 представлен вариант самой простой конструкции устройства, у которого светопроводящему элементу 2 придан П-образный профиль (вид В-В). Три поверхности профиля светопроводящего элемента 2 охватывают объемный элемент 1 с трех сторон (с тыльной и двух боковых). Светопроводящий элемент 3 в виде плоской пластины установлен вблизи фронтальной поверхности объемного элемента 1 с воздушным промежутком d между их поверхностями. В описываемой конструкции устройства объемный элемент 1 может быть выполнен как из непрозрачного материала с диффузно-отражающей символьно-графической информацией 12, как показано на фиг.3, так и из прозрачного материала, представленного на фиг.4. Например, в качестве объемного непрозрачного элемента может быть использована реальная пачка рекламируемого бренда сигарет. Тогда непрозрачный объемный элемент 1 освещается светодиодами 7 только со стороны боковых поверхностей П-образного профиля светопроводящего элемента 2. Благодаря светопроводящему эффекту и наличию воздушного промежутка d свет, концентрируемый на боковых торцевых поверхностях элемента 2, отражается на фронтальную поверхность объемного элемента 1 и его символьно-графическую информацию 12-1. Светодиоды 8, в свою очередь, оптически согласованы с нижней торцевой поверхностью светопроводящего элемента 3. Так как широкая поверхность элемента 3 также снабжена символьно-графической информацией 12-3, то диффузно-отраженный свет от нее осуществляет подсветка информации 12-1 дополнительным светом. Для подсветки информации 12-1 может использоваться не только символьно-графическая информация 12-3, но и любое локальное нарушение полированной поверхности светопроводящего элемента 3. Например, это может быть сквозной вырез, выполненный на широкой поверхности светопроводящего элемента 3, или гравирование, повторяющее контур любого из элементов символьно-графической информации 12-1. Вариант конструкции устройства с прозрачным объемным элементом 1, выполненный в виде макета сигаретной пачки или иного объекта из акрилового стекла, представлен на фиг.4. В этом варианте, по крайней мере, один светодиод 6 осуществляет подсветку объемного элемента 1 снизу. За счет светопроводящего эффекта в оптическом материале элемента 1 происходит диффузное отражение света от элементов 12-1, и символьно-графическая информация становится видимой. Если в качестве объемного элемента используется реальная пачка сигарет или его прозрачный макет с одинаковыми габаритами, то конструкция устройства, представленная на фиг.3 и 4, является универсальной. Это обеспечивает возможность собирать несколько устройств вместе, как это показано на фиг.5. Два и более устройств монтируются своими нижними основаниями на единый корпус 5 и могут быть снабжены единым светопроводящим элементом 3. Такая компоновка расширяет возможности представления визуальной символьно-графической информации 12-1 и 12-3.
Дальнейшее развитие конструкций устройства, использующее для создания пространственных форм светопроводящие элементы 2 и 3 в виде плоских пластин, показано на фиг.6-9. На фиг.6 светопроводящие элементы 2 и 3 выполнены в виде двух двугранных углов, например, с углом 90°. Основания двугранных углов светопроводящих элементов 2 и 3 закреплены на поверхности корпуса 5 и оптически согласованы со светодиодами, которые на фигуре 6 не показаны. Широкие грани (поверхности) светопроводящих элементов 2 и 3 установлены параллельно друг другу с воздушным промежутком d между ними. Внутри одного или двух двугранных углов установлен один или два объемных непрозрачных или прозрачных элемента 1. На гранях светопроводящих элементов 2 и 3 могут быть нанесена информация 12-1 и/или дополнительная символьно-графическая информация 13, например полноцветное изображение. По сравнению с вариантами, представленными на фиг.3-5, устройство с таким расположением светопроводящих элементов имеет информационную площадь в два раза больше. Кроме этого приведенный вариант устройства имеет еще одно следующее преимущество. Так, двугранные углы светопроводящих элементов 2 и 3 могут иметь углы в пределах значений от 0° до 180°. Тем самым достигается возможность создавать разнообразные пространственные формы. Например, из светопроводящих элементов 2 и 3 могут быть сделаны два U-образных профиля, как это представлено на фиг.7. Две широкие поверхности U-образных профилей светопроводящих элементов 2 и 3 вводятся внутрь своих воздушных промежутков, в результате чего четыре поверхности светопроводящих элементов, установленные параллельно друг другу, формируют четырехслойный экран, пространственно совмещенный с объемным элементом 1.
На фиг.8 представлен вариант конструкции устройства, у которого пространственная форма также сформирована посредством светопроводящих элементов 2 и 3, имеющих формы двугранных углов, например, с углами 90°. В этом варианте два двугранных угла светопроводящих элементов 2 и 3 состыкованы своими ребрами, образуя в пространстве фигуры с Х-образным поперечным сечением. Такое расположение двугранных углов образует четыре внутренние незамкнутые полости, внутри которых могут разместиться четыре объемных элемента 1.
На фиг.9 представлена конструкция устройства, выполненного в виде параллелепипеда, образованного двумя двугранными углами из светопроводящих элементов 2, 3, установленных на основании 5 перпендикулярно. При этом между соприкасающимися торцевыми поверхностями светопроводящих элементов 2 и 3 размещен оптический контакт 14 из оптически прозрачного силиконового компаунда. Сверху полученная таким образом пространственная форма снабжена верхним защитным акриловым стеклом 15. Так как предложенная на фиг.9 конструкция является пространственно объемной, то внутри светопроводящего куба (параллелепипеда) можно разместить несколько объемных элементов 1. Для подсветки одного из прозрачных элементов 1, не имеющего непосредственного контакта с поверхностью корпуса 5, возможно использовать верхнее основание (трубчатую стойку) 16, внутри которой размещается, по крайней мере, один светодиод 6 с проводниками, которые электрически соединены с электрической платой подсветки и программным управлением работой светодиодов.
На фиг.10 двугранный угол светопроводящего элемента 2 совместно со светопроводящим элементом 3 образуют в пространстве призматическую фигуру, внутри которой размещается объемный элемент 1. Сверху образованная таким образом призма снабжена защитным стеклом 15 треугольной формы.
На фиг.11 два двугранных угла светопроводящих элементов 2 и 3 с поверхностями треугольной формы формируют совместно объемную фигуру пирамидальной формы, внутри которой размещается, по крайней мере, один объемный элемент 1.
На фиг.12-14 представлены конструкции устройства, у которых светопроводящие элементы 2 и 3 выполнены криволинейными (цилиндрическими). Так, на фиг.12 светопроводящие элементы 2 и 3 выполнены в виде двух цилиндров, внутреннего и внешнего, вложенных друг в друга и охватывающих объемный элемент 1 снаружи. Высоты цилиндров могут быть выбраны как равными друг другу, так и отличающимися. На фиг.12 высота светопроводящего элемента 2 выбрана превышающей высоту элемента 3. На соприкасающихся поверхностях обоих светопроводящих элементов могут быть нанесены растровые структуры из диффузно-отражающих фигур 10 и 11, выполненных, например, в виде ортогонально расположенных полос. Растровые диффузно-отражающие фигуры 10 и 11 были упомянуты выше при рассмотрении устройства, представленного на фиг.1 и 2. Форма диффузно-отражающих фигур может быть самой разнообразной, например в виде множества точек, прямоугольников, сплошных или штриховых линий. В качестве диффузно-отражающих фигур могут быть выбраны два множества кругов, при этом круги, нанесенные на одной из широких поверхностей одного из светопроводящих элементов, выполняются селективно поглощающими, т.е. являются аналогами абсорбционных светофильтров. Для того чтобы множество таких «светофильтров» выполняли свою функцию, значение их оптической плотности D должно быть выбрано из интервала 0.2<D<1.0. Одним из важных параметров любой растровой структуры являются значения их периода и скважности. Возможны три варианта взаимного расположения фигур 10, 11 на поверхностях светопроводящих элементов, определяемых их периодами и скважностью. Первый вариант - все фигуры 11 располагаются в свободных промежутках между фигурами 10. В этом случае диффузно-отраженные RGB световые потоки реализуют световой эффект аддитивного сложения цветов. Вариант 2 - все фигуры 10 и 11 расположены на одной оси, образуя один обобщенный растр, обладающий свойством селективного поглощения цвета. В варианте 3, представленном на фиг.13, растровые структуры, имеющие одинаковые значения периода, установлены друг относительно друга со смещением по одной или двум координатам. При этом варианте фигуры 10 и 11 частично перекрывают друг друга по площади, образуя зоны 17 объединения фигур 10 и 11. В зонах 17 реализуется эффект оптического вычитания цветов за счет селективного поглощения световых потоков, а в зонах, находящихся вне объединения 17, - аддитивное сложение цветовых потоков.
На фиг.14 представлена конструкция устройства, у которого светопроводящие элементы 2 и 3 также выполнены в виде двух цилиндров и с внутренним расположением объемного элемента 1. В отличие от вышеприведенной на фиг.12 конструкции устройства представленный вариант снабжен двусторонней торцевой подсветкой, по крайней мере, одного из светопроводящих элементов 2 или 3 светодиодами 7 или 8. Если же высоты обоих светопроводящих элементов 2 и 3 будут одинаковыми, то оба цилиндра могут освещаться светодиодами 7 и 8 с двух сторон. Благодаря встречной подсветке появляется возможность увеличить высоту всего устройства. Дополнительный светопроводящий элемент 4 может быть также выполнен в форме цилиндра.
На фиг.15 представлен вариант конструкции устройства, у которого объемный элемент 1 выполнен в виде оптически прозрачной полой емкости, например, в форме бутылки 1, заполненной оптически прозрачной жидкостью 18. Так как показатель оптического преломления большинства жидкостей сравним с показателем преломления стекла, то элемент 1 с жидкостью 17 может рассматриваться как единый оптический элемент. Если в жидкость 17 ввести мелкодисперсный материал, то при прохождении света от светодиодов 6 происходит диффузное рассеивание световых лучей, и вся жидкая среда становится равномерно освещаемой при подсветке светодиодами 6. Для обеспечения декоративности устройства светопроводящий элемент, например элемент 3, выполнен из набора монолитных стеклянных блоков неправильных форм, например осколков оптического или акрилового стекла, соединенных между собой локальными оптическими контактами (имитация льда). Благодаря такой оптической конструкции световые лучи претерпевают многократные преломления, диффузные и зеркальные отражения, что обеспечивает устройству декоративный цветодинамический эффект при торцевой подсветке набором светодиодов 8. Наличие воздушного промежутка d обеспечивает светопроводящим элементам 2 и 3 световую изоляцию, когда световые лучи из оптической среды элемента 2 не проникают внутрь оптической среды элемента 3 и наоборот. Во фронтальной части устройства установлен дополнительный светопроводящий элемент 4 с диффузно-отражающей знаковой или графической информацией 12. Такая же информация 12 может быть размещена и на цилиндрической поверхности светопроводящего элемента 2.
На фиг.16 представлена конструкция устройства, у которого светопроводящие элементы 2 и 3 имеют форму, конформную сферической поверхности, которые соединятся между собой с образованием полой сферы. Объемный элемент 1 располагается внутри этой сферы. Так, радиус сферической поверхности светопроводящего элемента 2 может иметь радиус больше, чем у сферической поверхности светопроводящего элемента 3, при соединении элементов 2 и 3 образуется кольцевая зона их стыковки, которая заполняется оптическим контактом 14. Дополнительный светопроводящий элемент 4 может быть установлен как с фронтальной, так и с тыльной стороны всех элементов 1-3 устройства.
На фиг.17 показана конструкция устройства, у которого два светопроводящих элемента выполнены в виде двух полуцилиндров, состыкованных друг с другом своими длинными торцевыми поверхностями. Внутри полученного светопроводящего цилиндра установлен объемный элемент 1. Между соприкасающимися торцевыми поверхностями предусмотрено наличие оптического контакта 14, как показано на фиг 17. Для этого варианта вся цилиндрическая поверхность из элементов 2 и 3 может рассматриваться как единый светопроводящий элемент. На цилиндрических поверхностях светопроводящих элементов 2, 3, находящихся вне контактной зоны, могут быть нанесены диффузно-отражающие элементы 10, 11, символьно-графическая информация 12 и дополнительные декоративные элементы 13.
Устройство для декоративного освещения и световой демонстрации информации является перспективной реализацией новых технических возможностей проектирования светооптических систем визуального представления знаковой, графической и иной информации.
Кроме области осветительной техники устройства могут быть использованы как элементы дизайна интерьеров, когда устройство является одновременно и архитектурным элементом. Новые возможности заявляемого устройства применены в рекламной практике для визуального представления информации. Новые возможности заявляемых устройств основаны на эффективном использовании законов геометрической оптики, светотехники и новых технологий.
Выпуск малых партий нового типа устройств для декоративного освещения освоен в г.Харькове фирмой "КОЛЬОДИНАМIКА".