Светодиодное устройство для рисования светом в воздухе
LIGHT-EMITTING DIODE DEVICE FOR DRAWING WITH LIGHT IN AIR

Изобретение относится к светотехнике, в частности, касается конструкции светодиодного устройства для рисования светом в воздухе. Такие устройства используются для к графическим светодиодным жезлам, которые состоят из линейки светодиодов, управляющей схемы и аккумулятора. От корпуса жезла идет шнур, который заканчивается петлей для пальцев. Их вращают и выполняют с ними разные трюки. При вращении жезла в воздухе формируется световая картинка
В жезлы через ПО можно загрузить любые картинки, текст, логотипы, фотографии. Во время вращения создается впечатление нарисованных в воздухе картинок, которые хорошо видны зрителю со стороны. Видны благодаря эффекту инерционности человеческого зрения (на анг. эффект называется PRESENCE OF VISION). Такие жезлы называют пиксельные пои, pixel poi, visual poi, picture poi и производятся десятком компаний по всему миру.
Так, известно светодиодное устройство для рисования светом в воздухе, содержащее корпус продолговатой формы, на одном конце которого закреплен в виде петли шнур для руки пользователя и две противоположно лежащие стороны которого выполнены по длине корпуса со с вето пропускающим и участками, а так же размещенная в корпусе плата в виде пластины, на сторонах которой смонтированы линейки светодиодов, расположенные напротив светопропускающих участков корпуса, процессорный блок управления и блок питания, расположенные на плате (GB 2451234, А63В 15/02; А63В 67/08, опубл. 28.01.2009).
Данное решение принято в качестве прототипа.
Особенностью данного известного устройства является то, что корпус продолговатой формы выполнен жестким и твердым из полимерного материала (прозрачного поликарбоната). Необходимость выполнения корпуса жестким обусловлена тем, чтобы исключить деформацию светодиодных плат, расположенных по длине корпуса. Не исключена возможность, что во время вращения жезла пользователь может задеть посторонний предмет, в результате чего может нарушиться пайка соединений. В связи с этим производители трубчатый корпус выполняют из поликарбоната, обладающего крайне высокими ударостойкими свойствами. Кроме того, при попадании по себе пользователь получает синяки и шишки и поэтому данный тип изделия используют в основном опытные профессионалы-жонглеры для выступлений. И по этой причине они не находят применения в качестве игрушки для детей и взрослых, а могли бы. Если же надевать на эти жезлы чехлы из силикона или других смягчающих удары материалов, то четкость отображаемых в воздухе картинок сразу же теряется, они значительно размываются и вся эффективность в рисовании картинок у такого жезла исчезает.
Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении удобства использования за счет снижения твердости корпуса.
Указанный технический результат достигается тем, что в светодиодном устройстве для рисования светом в воздухе, содержащем корпус продолговатой формы, на одном конце которого закреплен в виде петли шнур для руки пользователя и две противоположно лежащие стороны которого выполнены по длине корпуса со светопропускающими участками, а так же размещенная в корпусе плата в виде пластины, на сторонах которой смонтированы линейки светодиодов, расположенные напротив светопропускающих участков корпуса, процессорный блок управления и блок питания, расположенные на плате, плата выполнена в виде жесткой пластины, а корпус выполнен из упруго-деформируемого мягкого материала со светопропускающими участками на двух противоположно лежащих сторонах, выполненных шириной, равной ширине линейки сведодиодов, и светоизолирующими участками между ними, при этом корпус выполнен с отходящими лучеобразно в радиальном направлении от него тонкостенными ребрами.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящее изобретение поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.
На фиг. 1 - представлено поперечное сечение корпуса светодиодного устройства;
На фиг. 2 - вид сбоку на корпус светодиодного устройства;
фиг. 3 - показано расположение платы и линеек светодиодов в корпусе светодиодного устройства.
Согласно настоящего изобретения рассматривается конструкция светодиодного устройства (пои) для рисования светом в воздухе, которое представляет собой по внешнему виду жезл, прикрепляемый к руке пользователя (фаерщика) шнуром, который заканчивается петлей для пальцев. Таким образом, закрепив шнур на руке пользователь имеет возможность вращать в воздухе жезл со скоростью, определяемой физическими способностями самого пользователя. При быстром и умелом вращении горящие пои образуют в воздухе узоры и рисунки.
Заявленное устройство (фиг. 1-3) содержит корпус 1 продолговатой формы, на одном конце которого закреплен в виде петли шнур (не показан) для руки пользователя. На корпусе две противоположно лежащие стороны выполнены по длине корпуса со светопропускающими участками 2, а другие стороны - на своих участках 3 не пропускают свет. Поскольку речь идет о светодиодном пои, то есть устройстве, которое светится, то внутри корпуса размещена плата 4 в виде пластины, на сторонах которой смонтированы линейки светодиодов 5, расположенные напротив светопропускающих участков 2 корпуса.
Управление свечением светодиодов осуществляется процессорным блоком управления (контроллер), связанным с блоком питания (зарядка устройства может производится через mini USB порт от компьютера, либо от адаптера). Эти блоки расположены на плате в нижней части корпуса со стороны шнура (или ручки корпуса). Например, стандартный пои имеет 36 светодиодов повышенной яркости (по 18 с каждой стороны), длина светящейся части составляет 12,5 см., общая длина 20 см. Управление осуществляется за счет трех кнопок расположенных на корпусе (2 тактовые кнопки, 1 движковая). Тактовыми кнопками осуществляется смена режима и цветовой схемы (для одноцветных рисунков это 7 вариантов свечения, для двухцветных это 21 вариант свечения). Всего используется 7 основных цветов (красный, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый, белый). Переключение режима/цвета осуществляется за счет удержания кнопки mode/color в течении 0,5 сек., если продолжать удерживать кнопку, то режимы/цвета начнут перелистываться без необходимости нажимать кнопку снова и снова, что помогает максимально быстро выбрать интересующий режим/цвет. Вкл./Выкл. питания осуществляется движковой кнопкой, что позволяет избежать выключения устройства при возможном кратковременном перерыве питания.
В этой части конструктивно пои повторяет известную конструкцию пои по прототипу.
При вращении пои возможны случаи срыва траектории вращения по разным причинам, что приводит к удару корпуса о руку пользователя. При вращении и. например, парном выступлении, повышается вероятность столкновений поев при встречном вращении, а также при выполнении сложных элементов. Особенно это часто происходит при обучении управления вращением пои у новичков. Даже при небольшой массе устройства из-за высокой скорости вращения сила или мощность удара корпуса достаточно ощутима, чтобы говорить о болевом эффекте. Прямая замена твердого полимерного корпуса на мягкий или эластичный вариант его исполнения позволяет уменьшить ударное воздействие корпуса на пользователя при неудачном вращении, но при этом сильно размывается рисунок при вращении такого жезла.
Автору удалось разработать мягкий корпус для графических жезлов, который не размывает рисунок. Он состоит из комбинации светопропускающего и светоизолирующего материалов, и обладает специальной геометрической формой, которая при этом существенно гасит удары, что позволит пои использовать и для детей в качестве игрушек.
Первая особенность заявленного устройства заключается в том, что плата 4 выполнена в виде длинной узкой и жесткой пластины, являющейся основанием для размещения линеек светодиодов 5 с двух противоположных сторон этой пластины (как это показано на фиг. 3).
Плата 4 вставляется в корпус 1, который полностью выполнен из упруго-гибкого материала. На фиг. 1 и 3 показан поперечный профиль такого корпуса. Корпус выполнен со светопропускающими участками 2 на двух противоположно лежащих сторонах, выполненных шириной, равной ширине линейки сведодиодов, и светоизолирующими участками 3 между ними,
Другой особенностью такого корпуса является то, что корпус выполнен с отходящими лучеобразно в радиальном направлении от него тонкостенными ребрами 6. Эти ребра могут быть расположены по всей длине корпуса (до ручки или шнура). Особенностью ребер является то, что они тонкостенные и радиально направленные к центральной части корпуса (фиг. 2). С одной стороны, такие лучеобразно расположенные плоские ребра корневой частью 7 соединены с центральной частью корпуса и поэтому упругость и эластичность концевой части ребер максимальна при том, что их корневая часть образует силовые реберные элементы, поддерживающие центральную часть корпуса и исключающие его чрезмерную изгибную деформацию. При ударе о руку концевая часть 8 ребра изгибается и деформируется, осуществляя гашение за счет сил упругости энергии удара. Именно в связи с этой упругой деформацией ребра энергия удара не передается на центральную часть корпуса в той мере, которая могла бы сломать корпус или плату в нем.
При ударе о руку или посторонний предмет деформации подвергается только одно (как наиболее часто встречающийся случай) или редко два ребра. Их деформация выглядит как отклонение плоскости ребра в сторону. Но эта деформация не провоцирует изменение формы остальных ребер, что и сохраняет пространственную форму центральной части корпуса. При деформации одного-двух ребер структура их материала испытывает сжатие. В этом случае, для проявления изгиба центральной части корпуса необходимо, чтобы остальные ребра растянулись. Деформационное усилие растяжения в этих остальных ребрах имеет место только в рамках упругой составляющей, не приводящей к пространственной деформации этих остальных ребер. Это и позволяет гарантированно сохранять пространственную форму центральной части корпуса.
На фиг. 3 поз. 2 изображена светопропускающая полупрозрачная часть, поз. 3 - светоизолирующая. Такой конфигурацией достигается нужный эффект: с любой стороны глаз наблюдателя будет видеть узкую полоску полупрозрачной части, которая и будет светиться. Ее ширина соразмерна с шириной светодиода. И благодаря этому при вращении такого жезла рисунок будет сохранять четкость. А относительно длинные ребра из эластичного материала при ударах о посторонние предметы изгибаются и смягчают столкновения. Если бы лучи и остальная часть профиля были бы из такого же полупрозрачного материала, то они бы то же светились и ширина источника света была бы значительно больше размера светодиода (размера пикселя изображения), и тогда бы рисунок значительно размывался. А с черными ребрами этого не происходит. Для понимания размеров: диаметр этой конструкции порядка 5 см. Ширина платы порядка 15-20 мм. Пропорции могут быть и иные.
Вопросы электронной построения электронной схемы пои и алгоритмов формирования световых картинок и рисунков в рамках данной заявки не рассматриваются. Оптимальным считается выполнение корпуса постоянного поперечного сечения по длине корпуса или по крайней мере на большей части этой длины (не считая ручки). Но это не ограничивает возможность выполнения корпуса в форме цирковой булавы (то есть с небольшим расширением на конце). Но в этом случае рисунок приобретает размытость именно в зоне расширения. Так же возможны варианты исполнения корпуса, в одном из которых ребра выполнены постоянной высоты (кроме зон участков схождения на "нет" на концах корпуса) или ребра могут иметь уменьшающуюся высоту в направлении от одного конца корпуса к другому (например, в направлении до ручки). Центральная часть корпуса может быть выполнена уплощенной формы, как это показано на фиг. 1 (предпочтительный вариант исполнения) или выполнена овальной или цилиндрической или прямоугольной и т.д. Предпочтительный пример исполнения, когда ребра имеют уменьшающуюся толщину в направлении от корпуса, но могут быть выполнены постоянной толщины или переменной на отдельных участках. Вопросы, связанные с конкретным типом или видом полимерного материала, обладающего упруго деформационными свойствами и являющимися одновременно мягкими (эластичными), для исполнения корпуса так же не рассматриваются в чрезмерного обилия таких полимерных материалов. Можно говорить, например, о силиконовых полимерах (силиконовые эластомеры). Кроме того, современные технологии позволяют сегодня комбинировать при формовании разные типы полимеров. Это позволяет, например, центральную часть корпуса выполнить из одного полимерного материала, а ребра - из другого, который обладает более высокой степенью упругой деформации, чем центральная часть корпуса. Корпус может быть выполнен полностью в виде одной детали из одного конкретного полимерного материала.
Настоящее изобретение промышленно применимо, позволяет создать светодиодный пои, который могут безопасно использовать не только облучающиеся профессии фаерщика. но и в качестве игрушки для детей с целью развития моторики и воображения. Новизна изобретения заключается в применении упруго деформируемого корпуса с упругими радиально расположенными ребрами, являющимися амортизаторами или гасителями энергии удара вращающегося пои при попадании на руку или посторонний предмет.