УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТОБРАЖЕНИЯ ВИЗУАЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ

Полезная модель относится к области светодиодных средств отображения визуальной информации и преимущественно может быть использована в экранах, дисплеях, вывесках, табло и панно информационного, декоративного, сигнального или рекламного назначения.
Известно средство, преимущественно, наружной рекламы (RU 27878 U1, 2003), которое выполнено в виде светоизлучающих модулей в форме буквы, цифры или знака, содержащих корпус с элементами крепления и платы, на лицевых поверхностях которых закреплены светодиоды.
Известно также устройство для отображения графической и/или знакографической информации (RU 24311 U1, 2002), которое содержит экран, составленный из матричных светодиодных панелей в качестве светоизлучающих элементов, и систему управления, которая снабжена программным обеспечением, выполненным с возможностью формирования на поверхности экрана обособленных информационных окон, перемещения этих окон по поверхности экрана и отображения в полях информационных окон изменяющейся буквенно-цифровой информации.
Кроме того, известно устройство для отображения текстовой и/или графической информации (RU 24310 U1, 2002), которое содержит наборный экран, составленный из сгруппированных в ячейки светоизлучающих элементов, каждый из которых выполнен с возможностью излучения света определенного цвета различной яркости, и систему управления, выполненную с возможностью отображения на экране изображения.
Данные известные технические решения при использовании их в экранах, дисплеях, вывесках, табло и панно информационного, декоративного, сигнального или рекламного назначения обеспечивают отображение визуальной информации, представляемой в виде одноцветного, многоцветного или полноцветного изображения. Однако, указанные известные устройства не позволяют осуществлять фоновую подсветку представляемого изображения, которая улучшает восприятие изображения, способствует ощущению комфорта при его просмотре и снижает физиологическую утомляемость зрения, в особенности в условиях низкого уровня окружающей освещенности.
Наиболее близким по конструкции к настоящей полезной модели следует считать экран (RU 49336 U1, 2005), который содержит одинаковые модули светоизлучающих элементов, установленные с возможностью съема на общем вертикальном основании и содержащие перфорированную переднюю панель со
средствами экранирования ее внешней поверхности от боковых засветок, электромонтажную плату со светодиодами, расположенными на обращенной к передней панели ее первой поверхности, и опорный элемент, выполненный в виде прямоугольной рамы из электроизоляционного материала и размещенный вплотную ко второй поверхности электромонтажной платы, причем оси сквозных отверстий перфорации передней панели параллельны оси соответствующего модуля светоизлучающих элементов и пересекают ее поверхность в точках, соответствующих узлам плоской прямоугольной решетки, а каждый светодиод установлен в соответствующем сквозном отверстии перфорации передней панели.
Указанный экран, являющийся для настоящей полезной модели наиболее близким аналогом, может быть использован в экранах, дисплеях, вывесках, табло и панно информационного, декоративного, сигнального или рекламного назначения и обеспечивает при этом отображение визуальной информации, представляемой в зависимости от назначения в виде одноцветного, многоцветного или полноцветного изображения. Вместе с тем, выбранный за ближайший аналог экран, как и все перечисленные выше аналоги, не позволяет осуществлять фоновую подсветку представляемого изображения, которая улучшает восприятие изображения, способствует ощущению комфорта при его просмотре и снижает физиологическую утомляемость зрения, в особенности в условиях низкого уровня окружающей освещенности.
Поэтому недостатками технического решения, выбранного за ближайший аналог, являются недостаточно высокий уровень восприятия изображения наблюдателя, недостаточное ощущение им комфорта при его просмотре и утомляемость зрения наблюдателя, прежде всего, в условиях низкого уровня окружающей освещенности.
Задачами настоящей полезной модели являются повышение уровня восприятия изображения наблюдателем, повышение степени ощущения им комфорта при его просмотре и снижение утомляемости зрения наблюдателя.
Поставленные задачи решаются, согласно настоящей полезной модели тем, что устройство для отображения визуальной информации, содержащее, в соответствии с ближайшим аналогом, перфорированную переднюю панель, электромонтажную плату с матрицей светодиодов, размещенных в отверстиях перфорации передней панели, опорный элемент и блок управления светодиодами матрицы, подключенный выходами к светодиодам матрицы, отличается от ближайшего аналога тем, что оно снабжено, по меньшей мере, одним элементом подсветки, размещенным с тыльной стороны устройства за электромонтажной платой с выступанием поверхности подсветки за контур перфорированной передней панели, по меньшей мере, одним светодиодом подсветки, установленным на тыльной стороне электромонтажной платы
с расположением оси диаграммы направленности его излучения под углом от 90° до 180° по отношению к осям диаграмм направленности излучения светодиодов матрицы, и блоком управления подсветкой, подключенным выходом к светодиоду подсветки, а входом к выходу блока управления светодиодами матрицы.
При этом элемент подсветки может быть выполнен с поверхностью подсветки, определяемой уравнением первого или более высокого порядка, элемент подсветки может быть установлен на тыльной стороне электромонтажной платы или на опорном элементе с помощью, по меньшей мере, одного кронштейна, светодиод подсветки может быть установлен с расположением оси диаграммы направленности его излучения, проходящей через область поверхности подсветки элемента подсветки, выступающей за контур перфорированной передней панели, а поверхность подсветки элемента подсветки может быть снабжена покрытием, выполненным с возможностью диффузного рассеивания оптического излучения.
В соответствии с настоящей полезной моделью, снабжение устройства для отображения визуальной информации, по меньшей мере, одним элементом подсветки, который выполнен с поверхностью подсветки, определяемой уравнением, например, первого или более высокого порядка, размещен с тыльной стороны устройства за электромонтажной платой с выступанием поверхности подсветки за контур перфорированной передней панели и установлен, например, на тыльной стороне электромонтажной платы или на опорном элементе с помощью, по меньшей мере, одного кронштейна, и, по меньшей мере, одним светодиодом подсветки, который установлен на тыльной стороне электромонтажной платы с расположением оси диаграммы направленности его излучения под углом от 90° до 180° по отношению к осям диаграмм направленности излучения светодиодов матрицы, позволяет осуществлять подсветку оптическим излучением, испускаемым, по меньшей мере, одним светодиодом подсветки, поверхности подсветки, по меньшей мере, одного элемента подсветки. Поскольку при этом элемент подсветки размещен с тыльной стороны устройства за электромонтажной платой с выступанием поверхности подсветки за контур перфорированной передней панели, освещенная оптическим излучением поверхность подсветки оказывается в зоне видимости наблюдателя, для которого устройством отображается визуальная информация. Поэтому наблюдатель видит отображаемую визуальную информацию на фоне поверхности подсветки, освещенной оптическим излучением и рассеивающей его.
Проведенные методом экспертных оценок исследования показали, что при наблюдении представляемого изображения на фоне освещенной оптическим излучением поверхности подсветки, по меньшей мере, одного элемента подсветки улучшает восприятие визуальной информации и повышает ощущение комфорта при его просмотре.
Кроме того, при наблюдении визуальной информации зрачок глаза наблюдателя непрерывно сужается и расширяется в соответствии с изменяющейся интегральной яркостью наблюдаемого изображения. В результате этого после достаточно непродолжительного наблюдения изображения глаза наблюдателя устают. Использование подсветки, которая, как будет отмечено ниже, является, кроме того, сбалансированной по отношению к представляемому изображению, значительно снижает активность глазных зрачков наблюдателя и поэтому делает просмотр визуальной информации менее утомительным. В наибольшей степени это достигается при просмотре визуальной информации в условиях низкого уровня окружающей освещенности.
Снабжение предлагаемого устройства для отображения визуальной информации блоком управления подсветкой, подключенным выходом, по меньшей мере, к одному светодиоду подсветки, и входом к выходу блока управления светодиодами матрицы, позволяет в соответствии с электрическими сигналами индицируемого изображения изменять подсветку во времени не только по величине ее интегральной яркости, но и в пространстве по площади поверхности подсветки. Это дает возможность еще в большей степени повысить восприятие визуальной информации и снизить утомляемость органов зрения.
По мнению автора настоящей полезной модели, наилучший результат с точки зрения энергосбережения и экономии ресурса светодиодов подсветки и блока управления подсветкой достигается в случае, когда светодиод подсветки установлен с расположением оси диаграммы направленности его излучения, проходящей через область поверхности подсветки элемента подсветки, выступающей за контур перфорированной передней панели, а поверхность подсветки элемента подсветки снабжена покрытием, выполненным с возможностью диффузного рассеивания оптического излучения.
Отмеченное свидетельствует о решении декларированных выше задач настоящей полезной модели благодаря наличию у предлагаемого устройства для отображения визуальной информации перечисленных выше отличительных признаков.
На фиг.1 показан вид спереди предлагаемого устройства для отображения визуальной информации, которое снабжено двумя элементами подсветки, где 1 - перфорированная передняя панель, 2 - опорный элемент, 3 - элемент подсветки, 4 - поверхность подсветки, 5 - отверстие перфорации и 6 - светодиод матрицы.
На фиг.2 показан разрез по А-А показанного на фиг.1 устройства для отображения визуальной информации, которое снабжено двумя установленными на опорном элементе элементами подсветки с плоской поверхностью подсветки, определяемой уравнением первого порядка, где 7 - электромонтажная плата, 8 - кронштейн, 9 - светодиод подсветки, 10 - блок управления светодиодами матрицы, 11
- блок управления подсветкой, 12 - ось диаграммы направленности излучения светодиода матрицы и 13 - ось диаграммы направленности излучения светодиода подсветки.
На фиг.3 показан разрез по А-А показанного на фиг.1 устройства для отображения визуальной информации, которое снабжено двумя установленными на электромонтажной плате элементами подсветки с цилиндрической поверхностью подсветки, определяемой уравнением второго порядка.
Устройство для отображения визуальной информации содержит выполненную, например, из полимерного материала перфорированную переднюю панель 1, например, прямоугольной формы, в которой выполнены, как правило, с постоянным шагом сквозные отверстия 5 перфорации, и опорный элемент 2, который может быть выполнен, например, из полимерного материала или металла в виде, например, прямоугольной рамы, охватывающей перфорированную переднюю панель 1 и выступающей за ее лицевую поверхность для экранирования внешних засветок. Устройство также содержит электромонтажную плату 7, которая может быть выполнена из фольгированного текстолита с образованием печатных металлических проводников и установлена с тыльной стороны перфорированной передней панели 1 внутри прямоугольной рамы опорного элемента 2.
Кроме того, устройство содержит, по меньшей мере, один элемент 3 подсветки, который может быть выполнен, например, из полимерного материала или металла и размещен с тыльной стороны устройства за электромонтажной платой 7 с выступанием поверхности 4 подсветки за контур перфорированной передней панели 1 и опорного элемента 2. Элемент 3 подсветки может быть выполнен с плоской (см. фиг.2) поверхностью 4 подсветки, определяемой уравнением первого порядка, или с поверхностью 4 подсветки, определяемой уравнением более высокого порядка, например, цилиндрической (см. фиг.3), сферической, гиперболической, параболической или другими. Элемент 3 подсветки может быть установлен на опорном элементе 2 или тыльной стороне электромонтажной платы 7 с помощью, по меньшей мере, одного кронштейна 8, который может быть выполнен, например, из полимерного материала или металла и прикреплен к элементу 3 подсветки, а также к опорному элементу 2 или электромонтажной плате 7, например, с помощью заклепок или винтов с гайками (на фигурах не показаны). Поверхность 4 подсветки элемента 3 подсветки может быть снабжена покрытием, которое выполнено с возможностью диффузного рассеивания оптического излучения и имеет светло-серый оттенок, позволяющий, по мнению автора настоящей полезной модели, обеспечить наиболее адекватное восприятие цвета подсветки наблюдателем.
В отверстиях перфорации 5 перфорированной передней панели 1 установлены светодиоды 6 матрицы, выводы которых подключены к печатным
проводникам электромонтажной платы 7. В зависимости от назначения устройства для отображения визуальной информации в качестве светодиодов 6 матрицы могут использоваться светодиоды, которые выполнены с возможностью испускания видимого оптического излучения одинакового цвета (для представления одноцветного изображения) или различных цветов, например, красного, зеленого и синего (для представления многоцветного или полноцветного изображения). На тыльной стороне электромонтажной платы 7 установлен и подключен к ее печатным проводникам, по меньшей мере, один светодиод 9 подсветки таким образом, чтобы ось 13 диаграммы направленности излучения светодиода подсветки была расположена под углом от 90° до 180° по отношению к осям 12 диаграмм направленности излучения светодиодов матрицы, чем обеспечивается распространение оптического излучения, испускаемого светодиодом 9 подсветки не непосредственно в направлении наблюдателя отображаемой устройством визуальной информации, а в направлении поверхности 4 подсветки элемента 3 подсветки. При этом предпочтительной с точки зрения энергосбережения и экономии ресурса светодиодов 9 подсветки и блока 10 управления подсветкой является установка светодиода 9 подсветки с расположением оси 13 диаграммы направленности излучения светодиода подсветки, проходящей через область поверхности 4 подсветки элемента 3 подсветки, выступающей за контур перфорированной передней панели 1 и опорного элемента 2. Светодиоды 9 подсветки по цвету испускаемого ими оптического излучения должны соответствовать светодиодам 6 матрицы. По мнению автора настоящей полезной модели, наиболее предпочтительным является расположение светодиодов 9 подсветки в одну линию вдоль края электромонтажной платы 7, примыкающего к элементу 3 подсветки, с шагом, равным шагу размещения светодиодов 6 матрицы.
На электромонтажной плате 7 установлены блок 10 управления светодиодами матрицы и блок 11 управления подсветкой, выходы которых соединены через печатные проводники электромонтажной платы 7 соответственно со светодиодами 6 матрицы и светодиодами 9 подсветки. При этом выход блока 10 управления светодиодами матрицы подключен к входу блока 11 управления подсветкой, что на фигурах не показано. Блок 10 управления светодиодами матрицы и блок 11 управления подсветкой имеют идентичную конструкцию и могут быть выполнены, например, в соответствии с известными техническими решениями (RU 2256305 С1, 2005, RU 2259602 С1, 2005, RU 2249858 С1, 2005) с возможностью управления протекающим через светодиоды током с помощью широтно-импульсной модуляции в соответствии с цифровым сигналом воспроизводимого устройством изображения, хранящимся в запоминающем устройстве, имеющемся в блоке 10 управления светодиодами матрицы.
Предлагаемое устройство для отображения визуальной информации, являющееся предметом настоящей полезной модели, работает следующим образом.
Цифровой сигнал воспроизводимого изображения извлекается из запоминающего устройства блока 10 управления светодиодами матрицы и поступает в блок 11 управления подсветкой, а также преобразуется блоком 10 управления светодиодами матрицы в широтно-импульсный сигнал, который по печатным проводникам электромонтажной платы 7 поступает на светодиоды 6 матрицы, испускающие оптическое излучение в направлении органов зрения наблюдателя, формируя воспроизводимое изображение.
Одновременно на основании поступившего цифрового сигнала воспроизводимого изображения блок 11 управления подсветкой в соответствии с хранящейся в нем программой формирует цифровой сигнал подсветки и преобразует его в широтно-импульсный сигнал, который по печатным проводникам электромонтажной платы 7 поступает на светодиоды 9 подсветки, испускающие оптическое излучение для подсветки. Программа преобразования цифрового сигнала воспроизводимого изображения в цифровой сигнал подсветки определяется назначением устройства для отображения визуальной информации и видом воспроизводимого изображения. Так, например, в случае отображения текстовой информации в виде одноцветной бегущей строки данная программа преобразования должна обеспечивать, например, свечение в данный момент времени тех светодиодов 9 подсветки такого же цвета свечения, которые расположены напротив тех вертикальных рядов светодиодов 6 матрицы, в которых имеются в данный момент времени светящиеся светодиоды 6 матрицы. При этом яркость свечения каждого светодиода 9 подсветки обратно пропорциональна суммарной яркости свечения светодиодов 6 матрицы, которые расположены в вертикальном ряду светодиодов 6 матрицы, напротив которого данный светодиод 9 подсветки установлен.
Испускаемое светодиодами 9 подсветки оптическое излучение падает на поверхности 4 подсветки элементов 3 подсветки и рассеивается ими, в том числе, и в направлении органов зрения наблюдателя.
Таким образом, полезная модель обеспечивает повышение уровня восприятия изображения наблюдателем, повышение степени ощущения им комфорта при его просмотре и снижение утомляемости зрения наблюдателя.