PL196953B1

PL196953B1 - Urządzenie oświetleniowe z projekcją krawędziową

Info

Publication number: PL196953B1
Application number: PL359587A
Authority: PL
Inventors: Heather Allinson
Original assignee: Lucite Int Uk Ltd
Priority date: 2000-05-19
Filing date: 2001-05-04
Publication date: 2008-02-29
Also published as: EP1285198B2; CN1430712A; HK1050926A1; UA74186C2; IL152852A0; CZ20023803A3; US20030174490A1; ES2276783T5; DE60124535D1; BG64854B1; JP2003533856A; DE60124535T3; PT1285198E; KR100770788B1; DE60124535T2; HRP20020965A2; PL359587A1; NZ522567A; EP1285198B1; ES2276783T3

Abstract

1. Urz adzenie o swietleniowe z projekcj a kraw edziow a, zawieraj ace przynajmniej jedno zród lo swiat la i element propagacyjny swiat la, z przynajmniej jedn a powierzchni a emisyjn a i przynajmniej jedn a kraw edzi a wnikania swiat la prostopadle do tej powierzchni, przy czym zró- d lo swiat la jest umieszczone w s asiedztwie tej kraw edzi wnikania swiat la tak, ze swiat lo ze zród la swiat la wnika do elementu propagacyj- nego przez t e kraw ed z i rozchodzi si e w tym elemencie, znamienne tym, ze przynajmniej jedna powierzchnia emisji swiat la (12) jest rów- nomiernie chropowata, przy czym element pro- pagacyjny (10) ma jednakow a grubosc przy wzro scie odleg lo sci od zród la swiat la (13, 14), a chropowato sc powierzchni emisji swiat la (12) ma wystarczaj aco drobn a struktur e dla zachowa- nia na tej powierzchni (12) parametru chropowa- to sci Ra o sredniej warto sci poni zej 1,0 µm/mm grubo sci elementu propagacyjnego (10). PL PL PL PL PL PL

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 196953 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 359587 ⁽¹³⁾ (22) Data zgłoszenia: 04.05.2001 ^{(51) Int.Cl.}

F21V 8/00 (2006.01) (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: F21V 13/00 (2006.01)

04.05.2001, PCT/GB01/01973 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:

22.11.2001, WO01/88432 PCT Gazette nr 47/01 (54)

Urządzenie oświetleniowe z projekcją krawędziową

(30) Pierwszeństwo:	(73) Uprawniony z patentu:
19.05.2000,GB,0012003.0	LUCITE INTERNATIONAL UK
24.06.2000,GB,0015401.3	LIMITED,Southampton,GB
(43) Zgłoszenie ogłoszono:	(72) Twórca(y) wynalazku:
23.08.2004 BUP 17/04	Heather Allinson,Darlington,GB
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:	(74) Pełnomocnik:
29.02.2008 WUP 02/08	Ludwicka Izabela, PATPOL Sp. z o.o.

(57) 1. Urządzenie oświetleniowe z projekcją krawędziową, zawierające przynajmniej jedno źródło światła i element propagacyjny światła, z przynajmniej jedną powierzchnią emisyjną i przynajmniej jedną krawę dzią wnikania ś wiatł a prostopadle do tej powierzchni, przy czym źródło światła jest umieszczone w sąsiedztwie tej krawędzi wnikania światła tak, że światło ze źródła światła wnika do elementu propagacyjnego przez tę krawędź i rozchodzi się w tym elemencie, znamienne tym, że przynajmniej jedna powierzchnia emisji światła (12) jest równomiernie chropowata, przy czym element propagacyjny (10) ma jednakową grubość przy wzroście odległości od źródła światła (13, 14), a chropowatość powierzchni emisji ś wiatła (12) ma wystarczająco drobną strukturę dla zachowania na tej powierzchni (12) parametru chropowatości Ra o średniej wartości poniżej 1,0 μΐη/ιτιιτι grubości elementu propagacyjnego (10).

PL 196 953 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie oświetleniowe z projekcją krawędziową, zwłaszcza urządzenie oświetleniowe z powierzchnią chropowatą.

Znane są liczne zastosowania urządzeń oświetleniowych z projekcją krawędziową. Do urządzeń oświetleniowych z projekcją krawędziową należą oświetlane moduły lub znaki obrazujące, ekrany komputerów lap-top, elementy podświetlające wyświetlaczy LCD, znaki drogowe, jednostki reklamowe, oświetlenie regałów, oświetlenie wewnętrzne urządzeń, na przykład oświetlenie boczne, tylne lub górne zespołów lodówkowych, schładzaczy/oziębiaczy win. Urządzenia oświetleniowe z projekcją krawędziową mogą być również urządzeniami przednich ścian i elementów, jak na przykład przyciski do wybierania i sterowania.

W urządzeniach z projekcją krawędziową wykorzystuje się wiele rodzajów źródeł światła, włącznie z płaskimi i zakrzywionymi źródłami światła.

Generalnie, urządzenie oświetleniowe zawiera źródło światła umieszczone w sąsiedztwie elementu propagacyjnego, przenoszącego światło. Element propagacyjny ma powierzchnię emisji światła, przynajmniej jedną krawędź wnikania światła w sąsiedztwie źródła światła, tak ze światło z tego źródła światła wnika w element propagacyjny poprzez tę krawędź, rozchodząc się przez ten element.

Czyniono wiele prób modyfikacji chropowatości na powierzchni elementu propagacyjnego, powodujących że światło rozchodzące się przez element propagacyjny wydostaje się przez tę powierzchnię. Element propagacyjny zwykle działa jako okno wystawowe z materiałem wystawianym znajdującym się za powierzchnią okna, przed nią, lub na samej rzeczywistej jego powierzchni.

Na przykład, w dokumencie DE 2356947 przedstawiono możliwość zastosowania części powierzchni z chropowatością drobnoziarnistą lub powierzchni mrożonej. Jednakowoż, drobna ziarnistość jest stosowana częściej, dla uniknięcia możliwości pogorszenia przezroczystości elementu propagacyjnego w wyniku gruboziarnistości.

Emitancję świetlną tego materiału opisano w dokumencie DE 3223706 jako niedostatecznie równomierną na obszarze arkusza, tak że wymagane jest zwiększenie gęstości nierówności z równoczesnym zwiększeniem odległości od źródła światła.

W dokumencie DE 3223706 przedstawiono korzyści związane ze zwiększeniem gęstości chropowatości przy zwiększeniu odległości od źródła światła, w celu zwiększenia ilości światła wychodzącego, które pada na płytkę w sposób naturalny.

W dokumencie US 4385343 przedstawiono wyrób z projekcją krawędziową , wykonany z materiału akrylowego jako ciała do propagacji światła, które ma chropowate obie powierzchnie elementu propagacyjnego. Rozkład światła na powierzchni wnikania światła można osiągnąć przez dobór odpowiedniego ustawienia kątowego powierzchni odbijającej materiału podłożowego względem powierzchni płytki, przy ich rozmieszczeniu w pewnym odstępie lub przy zwężającym się kształcie elementu transmisyjnego, który jest zbieżny w kierunku od powierzchni wnikania światła na krawędzi. Przedstawiono również płaskie płytki równoległe. Dokument wskazuje, że układ płaskich powierzchni równoległych według fig. 7 jest odpowiedni tylko wtedy, jeżeli obrazujący znak świetlny z projekcją krawędziową jest stosunkowo niewielki. Sposób nanoszenia chropowatości polega na użyciu miękkiej tarczy ściernej z zamocowanymi do niej paskami papieru ściernego, albo na nacinaniu powierzchni przezroczystej płyty. Element nacinający wcina się w płytę z materiału przezroczystego na głębokość od 5/1000 cala do 100/1000 cala (0,12 mm do 2,5 mm). W dokumencie wskazano, że występuje osłabienie światła w funkcji odległości od źródła światła, a rozwiązaniem tego problemu jest zmiana grubości, czyli zmniejszenie grubości płyty na jej długości. Omówiono również możliwość ustawienia płyty pod kątem, jeżeli znajduje się w odległości od źródła światła.

W dokumencie US 3497981 przedstawiono rozwią zanie problemu wnikania ś wiatł a w sposób podobny, jak w przypadku dokumentu US 4385343. Metody, którymi można nadawać chropowatość drążkowi, obejmują również trawienie chemiczne, jak również piaskowanie. W dokumencie tym ujawniono, że dla zapewnienia dostatecznie dużej emitancji świetlnej nie tylko niewielkim literom, konieczne jest stosowanie trawienia zróżnicowanego.

Dokument US 5625968 nie odnosi się do chropowatości powierzchni, lecz nanoszenia wzoru matrycy punktowej umożliwiającej wyjście światła z wnętrza płytki. Korzystne jest, jeżeli wzór matrycy plamkowej wykazuje zwiększenie gęstości w miarę zbliżania się do środka płytki i oddalania się od źródła światła.

PL 196 953 B1

Według dokumentu GB 2161309A z kolei, rozwiązano problem wyjścia światła przez zwiększenie rozmiaru ziarnistości w miarę wzrostu odległości od źródła światła.

W dokumencie GB 2211012 przedstawiono pomocniczy element wystawowy z projekcją krawędziową, z materiału przezroczystego, zapewniający rozpraszanie, którego obróbka jest celowo wykonana z intensywnością, czyli gęstością optyczną zwiększającą się wraz ze wzrostem odległości od źródła światła.

W dokumencie GB 2164138 przedstawiono element rozpraszający światło i urządzenie oświetleniowe wykorzystujące ten element. Zastosowano warstwy rozpraszające o różnych grubościach, lub też w innym rozwiązaniu, wykonane tak, że mają zmieniającą się wzdłuż elementu gęstość, co zapewnia ogólnie biorąc równomierne oświetlenie żądanego przedmiotu.

W dokumencie GB 2196100 przedstawiono element rozpraszają cy ś wiatł o, który zawiera warstwę rozpraszającą światło oraz dodatkowo folię odbijającą, która ma współczynnik odbicia zmniejszający się wraz ze zwiększaniem się odległości od źródeł światła. W ten sposób zapewnia się równomierny rozkład światła z warstwy rozpraszającej światło na płycie rozpraszającej światło. W tym dokumencie opisano problem płytek z mrożonego szkła lub płytek szklanych opalizujących, przy projekcji krawędziowej, polegający na tym, że nie zapewniają one równomiernego oświetlenia całej powierzchni płyty rozpraszającej światło.

W dokumencie US 4059916 przedstawiono wyroby z projekcją krawę dziową , które mają chropowatą powierzchnię tylną i warstwę odbijającą, generalnie naprzeciwko powierzchni tylnej. Efektem chropowatości powierzchni jest zwiększenie ilości światła odbijanego przez powierzchnię przednią. Chropowatość opisano jako rowki i grzbiety rozmieszczone na powierzchni. W dokumencie tym przedstawiono zalety wynikające z zastosowania cieńszej płytki i zwiększenia odległości od źródła światła.

Dokument PCT, WO 84/04838 zawiera opis elementu obrazującego, którego zarówno górna, jak i dolna powierzchnia może być wykonana jako chropowata, przez obtłukiwanie, piaskowanie lub prasowanie. W dokumencie tym przedstawiono rozwiązanie problemu zmniejszania się ilości światła ze wzrostem odległości od źródła światła. Problem ten rozwiązany jest przez zastosowanie wypukłej tylnej powierzchni, tak że płytka ze wzrostem odległości od źródła światła staje się coraz cieńsza.

W dokumencie EP 0561329 przedstawiono element wystawowy z projekcją krawę dziową , zaopatrzony w źródła światła wzdłuż wszystkich czterech krawędzi bocznych. W dokumencie tym rozpatrzono też możliwość stosowania jednorodnej gęstości chropowatości plamek nanoszonych na powierzchnię. W dokumencie zawarte jest stwierdzenie, że dla zachowania równomiernej jaskrawości, konieczne jest stosowanie zmiennej gęstości w każdym innym kierunku.

W dokumencie US 5649754 przedstawiono połączenie dwóch rodzajów chropowatości. Opisano również możliwość stosowania równomiernej chropowatości podstawowej. Dla rozwiązania problemu otrzymywania równomiernej jaskrawości na całej powierzchni, na warstwę podstawową nanosi się kolejne warstwy. W dokumencie tym stwierdzono, że chropowatość może być nadawana przez piaskowanie, a zatem może mieć stosunkowo grubą strukturę.

W powyż szych dokumentach ukazano wyraź ny trend w stronę stosowania albo elementów powierzchniowych o zmiennej gęstości, zapewniających równomierną jaskrawość na powierzchni emitującej światło, albo płyt propagacyjnych o zmiennej grubości, wyrównujących emitancję świetlną. Takie metody są trudne i kosztowne przy stosowaniu względem powierzchni lub arkusza. Ponadto, każda aplikacja wymaga innych parametrów optycznych, a zatem w przypadku zmian gęstości, koniecznie trzeba specjalnie zmieniać gęstość chropowatości na odpowiednią dla poszczególnych wyrobów. Odpowiednio do tego, każdy wyrób jest zwykle dostosowywany do potrzeb indywidualnych klienta, co dodatkowo zwiększa koszt produkcji.

Urządzenie oświetleniowe z projekcją krawędziową, zawierające przynajmniej jedno źródło światła i element propagacyjny światła, z przynajmniej jedną powierzchnią emisyjną i przynajmniej jedną krawędzią wnikania światła prostopadle do tej powierzchni, przy czym źródło światła jest umieszczone w sąsiedztwie tej krawędzi wnikania światła tak, że światło ze źródła światła wnika do elementu propagacyjnego przez tę krawędź i rozchodzi się w tym elemencie, według wynalazku charakteryzuje się tym, że przynajmniej jedna powierzchnia emisji światła jest równomiernie chropowata, przy czym element propagacyjny ma jednakową grubość przy wzroście odległości od źródła światła, a chropowatość powierzchni emisji ś wiatł a ma wystarczająco drobną strukturę dla zachowania na tej powierzchni parametru chropowatości Ra o średniej wartości poniżej 1,0 μm/mm grubości elementu propagacyjnego.

PL 196 953 B1

Korzystnym jest, że średnia wartość parametru chropowatości Ra na powierzchni emisyjnej elementu propagacyjnego jest mniejsza niż 0,75 μm/mm grubości tego elementu propagacyjnego.

Korzystnym jest, że średnia wartość parametru chropowatości Ra na powierzchni emisyjnej elementu propagacyjnego mieści się w zakresie 0,01-1,0 μm/mm grubości elementu propagacyjnego.

Korzystnie, chropowatość jest naniesiona na pierwszą powierzchnię emisji światła oraz na drugą powierzchnię emisji światła, która znajduje się w odstępie i naprzeciw przeciwległej pierwszej powierzchni elementu propagacyjnego, przy czym jako wartość parametru chropowatości Ra w przeliczeniu na 1 mm grubości elementu propagacyjnego jest przyjęta suma dwóch wartości średnich parametrów chropowatości Ra podzielona przez całkowitą grubość elementu propagacyjnego.

Urządzenie zawiera korzystnie kilka złożonych arkuszy propagacyjnych, a chropowatość jest naniesiona na zewnętrzne powierzchnie złożonych arkuszy, na wewnętrzne stykające się powierzchnie lub na dowolną kombinację wybranych powierzchni wewnętrznych i zewnętrznych elementu propagacyjnego.

Spadek emitancji świetlnej na powierzchni emisji światła elementu propagacyjnego jest mniejszy od 4000 luksów.

Element propagacyjny ma wymiar mniejszy niż 3000 mm, mierząc w kierunku prostopadłym do krawędzi ze źródłem światła.

Element propagacyjny ma korzystnie grubość mniejszą niż 100 mm.

Element propagacyjny jest korzystnie utworzony przez polimeryzację w formie, prasowanie, wytłaczanie z wygniataniem i współwytłaczanie.

Chropowatość na warstwie powierzchniowej materiału współwytłaczanego jest utworzona przez środki matujące lub wybłyszczające.

Element propagacyjny ma korzystnie długość mieszczącą się w granicach od 100 mm do 3000 mm w wymiarze prostopadłym do krawędzi ze źródłem światła.

W odmiennym wykonaniu, urządzenie oświetleniowe z projekcją krawędziową według wynalazku charakteryzuje się tym, że przynajmniej jedna powierzchnia emisji światła jest równomiernie chropowata, przy czym element propagacyjny ma jednakową grubość przy wzroście odległości od źródła światła, a chropowatość powierzchni emisji światła ma wystarczająco drobną strukturę dla otrzymania na tej powierzchni spadku emitancji świetlnej poniżej 5000 luksów.

Korzystnym jest, że średnia wartość parametru chropowatości Ra na powierzchni emisyjnej elementu propagacyjnego jest mniejsza niż 1 μm/mm grubości tego elementu propagacyjnego.

Korzystnie, średnia wartość parametru chropowatości Ra na powierzchni emisyjnej elementu propagacyjnego jest mniejsza niż 0,75 μm/mm grubości elementu propagacyjnego.

Średnia wartość parametru chropowatości Ra na powierzchni emisyjnej elementu propagacyjnego mieści się w zakresie 0,01 - 1,0 μm/mm grubości elementu propagacyjnego.

Chropowatość jest korzystnie naniesiona na pierwszą powierzchnię emisji światła oraz na drugą powierzchnię emisji światła, która znajduje się w odstępie i naprzeciw przeciwległej pierwszej powierzchni elementu propagacyjnego, przy czym jako wartość parametru chropowatości Ra w przeliczeniu na 1 mm grubości elementu propagacyjnego jest przyjęta suma dwóch wartości średnich parametrów chropowatości Ra podzielona przez całkowitą grubość elementu propagacyjnego.

Korzystnie, element propagacyjny ma grubość mniejszą niż 100 mm.

Korzystnym jest, że chropowatość na warstwie powierzchniowej materiału współwytłaczanego jest utworzona przez środki matujące lub wybłyszczające.

PL 196 953 B1

Przez równomierność chropowatości rozumie się, że poziom chropowatości generalnie nie wzrasta, ani nie maleje przy zwiększaniu się odległości od źródła światła. Jakkolwiek mogą istnieć niewielkie zlokalizowane zmiany chropowatości z tytułu nieuniknionych zmian procesu wytwarzania lub środków, za pomocą których tę chropowatość się nadaje, to jednak takie zmiany są losowe, nie występują na całej powierzchni i nie wykazują konkretnego trendu na całej powierzchni emisyjnej. Stopień chropowatości powierzchni jest określany przez parametr chropowatości Ra. Zerowa wartość parametru Ra oznacza gładką powierzchnię, a wartość większa od zera, wskazuje powierzchnię z naniesioną chropowato ś cią .

Na przykład, na arkuszu propagacji światła o grubości 10 mm, średnia wartość parametru chropowatości Ra wynosi 1,8 μm/mm grubości arkusza, podczas gdy równoważną równomierność emisji dla arkusza o grubości 5 mm, można osiągnąć przy średniej wartości parametru Ra wynoszącej 0,9 μπ/mm jego grubości. W obydwu przypadkach, średnia wartość parametru Ra wynosi 0,18 μπ/mm grubości arkusza. Podobnie, jeżeli chropowatość naniesiona jest na więcej niż jedną powierzchnię arkusza, to wartość parametru Ra można składać addytywne, tak że chropowatość 0,9 μm na powierzchni górnej i dolnej arkusza o grubości 10 mm dałaby średnią wartość parametru Ra wynoszącą 0,18 μΐη/mm grubości arkusza.

Korzystnie, chropowatość jest nadawana jednej lub wielu powierzchniom urządzenia emitującego światło. Poza chropowatością powierzchni przedniej, możliwa jest chropowatość powierzchni tylnej, zaopatrzonej lub nie zaopatrzonej w reflektor kierujący światło z powrotem na powierzchnię emisyjną.

Zlokalizowana fluktuacja powierzchniowej wartości parametru chropowatości Ra mieści się w granicach 0,01 μm do 1,0 μm, korzystnie 0,05 μm do 1,0Lim, korzystniej 0,1 um do 0,8 μm, a najkorzystniej 0,2 um do 0,6 um.

Na przykład, arkusz z powierzchnią emisji światła o parametrze chropowatości powierzchni Ra mieszczącym się między 0,9 um a 1,3 um przy grubości arkusza 5 do 10 mm, oznaczono jako arkusz typu A. Jeżeli średnia chropowatość powierzchniowa wynosi 1,1 um, to odnosi się to do całej powierzchni i wszelkie fluktuacje będą w zasadzie losowe i nie będą powodować określonych zmian gęstości na tej powierzchni. Arkusz z powierzchnią emisji światła o parametrze chropowatości powierzchni Ra mieszczącym się w granicach 1,3 um do 1,8 um, oznaczono jako arkusz typu B.

Możliwe jest naniesienie chropowatości zarówno na pierwszą powierzchnię emisji światła, jak i drugą powierzchnię emisji światła, która znajduje się w odstępie od przeciwległej pierwszej strony elementu propagacyjnego. W takim przypadku wartość parametru chropowatości Ra na 1 mm grubości arkusza, przyjmuje się jako sumę tych dwóch wartości średnich parametru Ra, podzieloną przez całkowitą grubość arkusza.

Wynalazek można zrealizować przez naniesienie chropowatości na jedną powierzchnię elementu propagacyjnego lub, kiedy ten element jest arkuszem materiału, na jego obie powierzchnie. Ponadto, można złożyć kilka arkuszy, i nanieść chropowatość na zewnętrzne powierzchnie złożonych arkuszy, na wewnętrzne stykające się powierzchnie, lub na dowolną kombinację wybranych powierzchni wewnętrznych i zewnętrznych.

Korzystnie, spadek emitancji świetlnej na powierzchni jest mniejszy od 4000 luksów, korzystniej od 3000 luksów, najkorzystniej mniejszy od 2000 luksów. Wstępny pomiar spadku emitancji świetlnej przeprowadza się w miejscu odległym przynajmniej 50 mm od krawędzi elementu, korzystniej, przynajmniej 100 mm od krawędzi elementu, a najkorzystniej przynajmniej 150 mm od krawędzi elementu. Końcowy odczyt przeprowadza się w punktach odpowiadających przeciwległej krawędzi elementu.

Spadek emitancji świetlnej jest wyrażany jako spadek od zmierzonej wartości początkowej do najniższej wartości, w pewnym punkcie na powierzchni arkusza. W elemencie z pojedynczą projekcją krawędziową, ten punkt najniższej wartości emitancji świetlnej znajduje się tam, gdzie dokonuje się końcowego pomiaru przy przeciwległej krawędzi elementu. W elemencie z projekcją z wielu krawędzi, punkt najniższej wartości jest zwykle punktem najbardziej oddalonym od tych krawędzi, na których uformowane są źródła światła i zwykle znajduje się na środku elementu, zakładając światła o jednakowej emisji. Może się zdarzyć, że spadek emitancji świetlnej może być zaniedbywalny, jak również może być ujemny, tak że zwiększanie się emisji światła następuje w miarę oddalania się od źródła światła.

Korzystnie, element propagacyjny jest arkuszem materiału przezroczystego, lub materiału przeświecającego. Zwykle element propagacyjny jest prostokątnym arkuszem, zwłaszcza w kształcie kwadratu. Jednak arkusz propagacyjny może mieć kształt dowolny, na przykład kolisty, trójkątny, cylindryczny, nieregularny. Arkusz może być wykonany z dowolnego tworzywa sztucznego, korzystnie

PL 196 953 B1 z materiału akrylowego. Materiały wybiera się spośród zbioru tworzyw, jak polimetakrylan metylu, polimetakrylan etylu, polimetakrylan propylenu, polimetakrylan butylu, polimetakrylan glicydylu, polimetakrylan izobornylu, polimetakrylan cykloheksylu, albo homopolimerów, albo kopolimerów przynajmniej jednego z wymienionych polimerów, włączenie z kopolimerami zawierającymi niewielką część innego monomeru, dobranego spośród przynajmniej jednego akrylanu alkilowego C1-4. Korzystne jest stosowanie polimetakrylanu metylu.

Zwykle grubość elementu propagacyjnego mieści się w zakresie 1 mm do 100 mm, korzystniej, 1 mm do 50 mm, a najkorzystniej, 3 mm do 25 mm. Metody wytwarzania elementu propagacyjnego obejmują polimeryzację w formie, prasowanie, wytłaczanie z wygniataniem oraz współwytłaczanie. Podczas wytwarzania lub po wytworzeniu arkusza wytłaczanego może odbywać się jego wygniatanie. Nadawanie chropowatości warstwie powierzchniowej materiału współwytłaczanego odbywa się za pomocą nadających się do tego środków matujących lub wybłyszczających. Środki matujące i wybłyszczające są dobierane odpowiednio dla uzyskania chropowatości o wystarczająco drobnej strukturze, na warstwie powierzchniowej materiałów współwytłaczanych. Są one znane w technice materiałów współwytłaczanych. Osiągalne i znane w technice przemysłu szklarskiego jest nadawanie przy odlewaniu odpowiednio drobnych mrożonych wzorów na szkle, co daje żądany poziom chropowatości.

Korzystne jest, jeżeli długość elementu propagacyjnego odpowiada długości źródła światła w wymiarze równoległ ym do tego ź ródł a ś wiatł a, lub wzdł u ż krawę dzi elementu ze ź ródł em ś wiatł a. Element propagacyjny może być również na brzegach nieco dłuższy niż źródło światła w tym kierunku. Korzystne jest, jeżeli źródło światła jest podłużne.

Zwykle element propagacyjny mierzy od 100 mm do 3000 mm w wymiarze prostopadłym do krawędzi ze źródłem światła, korzystniej od 200 mm do 2000 mm, a najkorzystniej od 300 mm do 1500 mm w tym kierunku. Szczególnie zalecana jest szerokość w tym kierunku wynosząca od 400 mm do 1200 mm.

Zastosowanie rozwiązania według wynalazku obejmuje oświetlone bloki wystawowe lub znaki świetlne, włącznie z wyświetlaczami komputerów lap-top i podświetleniem tła wyświetlaczy ciekłokrystalicznych LCD, znaki drogowe, zespoły reklamowe, płyty czołowe urządzeń, na przykład panele z przyciskami wybierającymi i sterującymi, oświetlenie wewnętrzne urządzeń, na przykład oś wietlenie ścian bocznych, ściany tylnej i górnej zespołów lodówkowych, witryn chłodniczych, schładzaczy/oziębiaczy win.

Źródła światła mogą być proste lub zakrzywione, podobnie, jak krawędzie elementu propagacyjnego. Korzystne są płaskie źródła światła. Zastosować można dowolne odpowiednie źródło światła, lecz najbardziej odpowiednimi źródłami światła są lampy fluorescencyjne (świetlówki), lampy z zimną katodą, rury neonowe, diody elektroluminescencyjne LED, konwencjonalne i organiczne, światłowody i ż arówki.

Korzystne jest stosowanie świetlówek. Średnica świetlówki może być różna, od 6 mm, zwykle oznaczonej jako T2, do 25 mm. Odległość od krawędzi płyty propagacyjnej do grzbietu świetlówki wynosi od 1 mm do 2 mm. Alternatywnie lampa fluorescencyjna jest lampą szczelinową. Ten rodzaj lampy ma wewnętrzną ściankę szklaną pokrytą warstwą odbijającą, z osadzonym na niej pokryciem fluoryzującym. Szczelina jest to część lampy pozbawiona tego pokrycia, obejmująca na przykład 30^oz 360^o wokół wnętrza lampy. Ta szczelina biegnie przez całą długość lampy i jest ustawiona tak, że kieruje światło ze źródła światła na krawędź arkusza dla propagacji światła. Reflektor z reguły znajduje się za każdą lampą fluorescencyjną i jest wykonany z dowolnego materiału odbijającego światło, na przykład z lustrzanego aluminium. Korzystnie, arkusz propagacyjny światła znajduje się w stałej pozycji względem źródła światła.

Przedmiot wynalazku jest opisany w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia wykresy dla porównania emisji światła w funkcji położenia na znaku świetlnym w przypadku powierzchni chropowatych jednostronnie i dwustronnie arkusza oznaczonego uprzednio jako typ B oraz jednostronnie chropowatego arkusza oznaczonego uprzednio jako typ A, fig. 2 - wykresy dla porównania emisji światła w funkcji położenia na znaku świetlnym dla dwustronnego arkusza oznaczonego jako typ A i elementu Prismex, fig. 3 -wykresy dla porównania emisji światła w funkcji położenia na znaku świetlnym dla dwustronnego i jednostronnego arkusza oznaczonego jako typ A i jednostronnego arkusza propagacyjnego oznaczonego jako typ B, fig. 4 - wykresy dla porównania emisji światła w funkcji położenia na znaku świetlnym dla dwustronnego arkusza oznaczonego jako typ A i jednostronnego wielowarstwowego elementu propagacyjnego oznaczonego jako typ A, fig. 5 - wykresy dla porównania emisji światła w funkcji położenia na znaku świetlnym dla współwytłaczanego

PL 196 953 B1 arkusza oznaczonego jako typ A i elementu Prismex, a fig. 6 przedstawia wyświetlacz z projekcją krawędziową, wykorzystujący arkusz propagacyjny światła, według wynalazku.

Struktura powierzchniowa powierzchni chropowatych jest zdefiniowana za pomocą parametru chropowatości Ra. Dokumenty ISO 4287 i IS04288 opisują procedury zalecane do wyznaczania parametru chropowatości Ra i innych parametrów statystycznych. W przedstawianych przykładach pomiary wykonano z użyciem miernika TALISURF. Dla uproszczenia, arkusz, dla powierzchni którego parametr chropowatości Ra mieści się w zakresie 0,9 do 1,3 oznaczono jako typ A, a arkusz, którego powierzchni parametr chropowatości Ra mieści się w zakresie 1,3 do 1,8 oznaczone są jako typ B. Pomiary połysku wykonywano używając połyskomierza Mini Glossmeter 507-M (85e). Równoważne wartości połysku dla powierzchni arkusza propagacyjnego oznaczonego jako typ A wynoszą 24% - 30%, a dla powierzchni arkusza oznaczonego jako typ B wynoszą 14% - 22%. Chropowatość można uważać za powierzchnię z efektem powierzchniowym o większej częstotliwości, nałożoną na wierzch falistości i ukształ towania. Chropowatość jest zwykle opisywana przez parametr Ra i podobne parametry, które mieszczą się zwykle w zakresie pionowym 10 μm. Wspomniane powyżej normy ISO opisują zalecane łącza próbkowania i wartości spadku emitancji świetlnej przy wykonywaniu pomiarów. Na przykład, w przypadku profilu okresowego o wysokości 4 mm (górna granica zakresu), wielkość spadku emitancji świetlnej wynosi 8 mm, a długość próbki wynosi 40 mm. Te wartości odpowiadają wartości parametru chropowatości Ra około 10 μm.

Obecnie przedstawione zostaną szczegóły doświadczalne przy prowadzonych pomiarach dla różnych arkuszy propagacyjnych stanowiących urządzenia oświetleniowe z projekcją krawędziową. W przykładach wykorzystano prostokątny arkusz propagacji światła o grubości w zakresie od 3 mm do 25 mm, wykonany z przezroczystego odlewanego polimetakrylanu metylu, z jedną lub dwiema powierzchniami mrożonymi lub matowymi. Powierzchnię mrożoną otrzymano przez polimeryzację z odlewaniem na trawionej płycie szklanej.

Powierzchnia mrożona charakteryzowana jest zmierzonymi wartościami połysku i chropowatości. Pomiary połysku wykonywano z użyciem połyskomierza Mini Glossmeter 507-M, mierzącym procentową ilość światła odbitego pod kątem 85 stopni. W przypadku arkusza propagacyjnego oznaczonego jako typ B wyniki pomiarów połysku mieściły się w zakresie od 14% do 22%, w przypadku arkusza oznaczonego jako typ A, wzrosły do zakresu od 24% do 30%.

Pomiary parametru chropowatości Ra (w mikrometrach) wykonywano z wykorzystaniem miernika Surtronic 3P Talisurf, skalibrowanego przed użyciem, względem tabliczki odniesienia. Stosowanym wzorcem jest chropowata tabliczka metalowa o grubości 6 μm (240 mikrocali) dla miernika w trybie kalibracji. Wartość parametru chropowatości Ra próbki mierzy się bezpośrednio. Dla próbek wykorzystywanych w przykładach, arkusz propagacji światła oznaczony jako typ B charakteryzował się wartością parametru Ra w zakresie od 1,3 μm do 1,8 μm, natomiast arkusz oznaczony jako typ A, wartością parametru Ra w zakresie od 0,9 μm do 1,3 μm. Zakres wartości wynika ze zmiennej chropowatości szkła wykorzystywanego do odlewania, jak również ze ścierania się szkieł w ciągu okresu ich trwałości podczas powtarzającego się ich wykorzystywania.

Wszystkie arkusze propagacyjne z chropowatością powierzchni zostały wykonane z odlewu akrylowego na szkle mrożonym, a do otrzymania wykończeń powierzchni typu A i typu B stosowano dwa różne stopnie mrożenia. Wybrany arkusz propagacyjny światła mocuje się w ramce tworzącej znak świetlny, w sąsiedztwie krawędzi wnikania światła do panelu umieszcza się źródła światła. W przedstawianych przykładach zastosowano dwa źródła światła, przy przeciwległych krawędziach płyty.

Pomiary emitancji świetlnej wykonywano umieszczając na powierzchni znaku świetlnego cyfrowy światłomierz (RS 180-7133). Pomiary na powierzchni wykonywano w punktach matrycy, a wyniki dla punktów równoodległych od lampy uśredniano. Te uśrednione wartości przedstawiono graficznie na fig. 1-5. Zwykle rejestruje się zależność emitancji świetlnej w zależności od odległości do jednej lub obu krawędzi wnikania światła.

Próbki porównywano z elementem Prismex, który jest znanym wyrobem z powierzchnią drukowaną rastrowo, umożliwiającą osiągnięcie lepszej emitancji świetlnej.

P r z y k ł a d y

1. Jednostronny i dwustronny arkusz propagacji światła oznaczony jako typ B, w porównaniu z jednostronnym arkuszem propagacji światła typu A, znak świetlny o wymiarach A2, szczeliny 60 cm, arkusz o grubości 5 mm. Wyniki pomiarów przedstawiono na fig. 1.

Wymiary płyty akrylowej: 635 mm x 455 mm x 5 mm grubości.

PL 196 953 B1

Źródło światła: szczelinowa lampa fluorescencyjna TLD Philips, 18 watów, wartość oddawania barw 85, temperatura barwy 6500 K, średnica rury 25 mm.

2. Arkusz propagacji światła oznaczony jako typ A, w porównaniu ze znanym elementem Prismex, o wymiarach w przybliżeniu A1, grubość arkusza 10 mm. Wyniki pomiarów przedstawiono na fig. 2.

Wymiary płyty akrylowej: 885 mm x 635 mm x 10 mm grubości.

Źródło światła: szczelinowa lampa fluorescencyjna TLD Philips, 30 watów, wartość oddawania barw 85, temperatura barwy 6500 K.

Próbki arkusza propagacji światła oznaczonego jako typ A wytwarzano z odlewanego arkusza. Próbki znanego elementu Prismex były wytwarzane przez nadrukowanie metodą sitodruku matrycy białych plamek na przeciwległe powierzchnie przezroczystego odlewanego arkusza akrylowego.

3. Znak świetlny o większym polu powierzchni utworzony z pojedynczego arkusza propagacji światła oznaczonego jako typ B w porównaniu z podwójnym arkuszem oznaczonym jako typ A i w porównaniu z pojedynczym arkuszem propagacji światła oznaczonym jako typ A. Wyniki pomiarów przedstawiono na fig. 3.

Wymiary arkusza akrylowego: 945 mm x 865 mm x 10 mm grubości.

Źródło światła: 2 szczelinowe lampy fluorescencyjne 30 watów, wartość oddawania barw 85, temperatura barwy 6500 K.

Ten przykład wykazuje, że ważny jest dobór właściwej chropowatości powierzchni do grubości wykorzystywanego arkusza, lecz również właściwej chropowatości do rozmiarów arkusza, w tym przypadku długości płyty między tymi dwiema lampami. W porównaniu z przykładem 2, gdzie arkusz optymalny miał powierzchnię o chropowatości typu A po obu stronach, w tym przypadku powierzchnia o chropowatości typu A tylko po jednej stronie arkusza jest lepsza, kiedy stosuje się większą długość drogi. Jednak tendencje są te same, a mianowicie, charakterystyki emitancji świetlnej poprawiają się przy zmniejszaniu się ogólnej chropowatości arkusza.

Znak świetlny o rozmiarze 90 cm wykorzystujący różne arkusze chropowate: szczegóły doświadczalne, jak opisane poprzednio.

4. Podwójny arkusz propagacji światła o wymiarach A1 x 10 mm w porównaniu z pojedynczym arkuszem propagacji światła o wymiarach A2 x 5mm. Wyniki pomiarów przedstawiono na fig. 4. Wymiary arkusza propagacji światła i źródło światła, jak w przykładzie 2.

Ten przykład ilustruje wskazówkę, że możliwe jest stosowanie wielu nałożonych cieńszych arkuszy z otrzymaniem tego samego efektu na wyjściu, co z zastosowaniem pojedynczego grubszego arkusza, o ile właściwie dobrane są chropowatości powierzchniowe. Tu arkusz o grubości 10 mm z dwoma powierzchniami o chropowatości typu A porównuje się z dwoma arkuszami o grubości 5 mm każdy, które są jednostronnie zaopatrzone w powierzchnię o chropowatości typu A. W tym przykładzie powierzchnie chropowate znajdują się po przeciwnych stronach ich kombinacji, jednak nie mierzono różnic przy inaczej ustawionych powierzchniach.

Powyżej opisano różne dane dla wykonywanych przez odlewanie powierzchni arkuszy typu chropowatości typu A. Istnieją inne metody tworzenia powierzchni chropowatej. Obejmują one współwytłaczanie i wytłaczanie z następnym wygniataniem. Wyszczególniono przykład współwytłaczanego arkusza o chropowatości typu A wykorzystywanego do projekcji krawędziowej, przy czym arkusz o chropowatości typu A ma jedną powierzchnię chropowatą.

5. Współwytłaczany arkusz o chropowatości typu A, o wymiarach 1 x 15 mm, w porównaniu ze znanym elementem Prismax. Wyniki pomiarów przedstawiono na fig. 5.

Znak świetlny o rozmiarze A2, wymiary arkusza: 635 mm x 455 mm x 5 mm grubości.

Źródło światła: dwie szczelinowe lampy fluorescencyjne TLD Philips, po 18 watów.

Obecnie, w odniesieniu do fig. 6 rysunku, na której przedstawiono układ podświetlanego urządzenia obrazującego, według przekroju, zostanie objaśnione rozwiązanie według wynalazku w korzystnym przykładzie wykonania.

Na fig. 6 przedstawiono arkusz propagacyjny 10, który jest arkuszem przezroczystego odlewanego polimetakrylanu metylu PUMA, jednostronnie chropowatym, z powierzchnią o chropowatości typu A, czyli o parametrze chropowatości Ra w granicach 0,9 μm do 1,3 μm. Druga jego powierzchnia tylna 11, nie jest poddawana obróbce. Arkusz propagacyjny 10 jest zaopatrzony w powierzchnię chropowatą ukształtowaną na jego powierzchni emisji światła 12. Źródłami światła są szczelinowe lampy fluorescencyjne Philips TLD 30 W/865 FA30 13, 14. Każda lampa ma moc wyjściową 30 watów, wartość oddawania barw wynosi 86, temperatura barwy wynosi 6500 K, a średnica wynosi 25 mm. Każda z nich jest umieszczona w sąsiedztwie krawędzi arkusza propagacji światła 10 i otoczona

PL 196 953 B1 jest dodatkowo lustrzanym reflektorem aluminiowym 15, 16. W sąsiedztwie powierzchni tylnej 11, i równolegle do niej, jest umieszczony dodatkowy arkusz odbiciowy 18, odbijający światło z powrotem do powierzchni emisyjnej 12. Arkusz odbiciowy 18 przedstawiono dla ilustracji jako znajdujący się w pewnym odstępie, jakkolwiek przy pracy zwykle styka się on z powierzchnią tylną 11 arkusza propagacyjnego 10.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Urządzenie oświetleniowe z projekcją krawędziową, zawierające przynajmniej jedno źródło światła i element propagacyjny światła, z przynajmniej jedną powierzchnią emisyjną i przynajmniej jedną krawędzią wnikania światła prostopadle do tej powierzchni, przy czym źródło światła jest umieszczone w sąsiedztwie tej krawędzi wnikania światła tak, że światło ze źródła światła wnika do elementu propagacyjnego przez tę krawędź i rozchodzi się w tym elemencie, znamienne tym, że przynajmniej jedna powierzchnia emisji światła (12) jest równomiernie chropowata, przy czym element propagacyjny (10) ma jednakową grubość przy wzroście odległości od źródła światła (13, 14), a chropowatość powierzchni emisji światła (12) ma wystarczająco drobną strukturę dla zachowania na tej powierzchni (12) parametru chropowatości Ra o średniej wartości poniżej 1,0 μm/mm grubości elementu propagacyjnego (10).
2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że średnia wartość parametru chropowatości Ra na powierzchni emisyjnej elementu propagacyjnego jest mniejsza niż 0,75 μm/mm grubości tego elementu propagacyjnego.
3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że średnia wartość parametru chropowatości Ra na powierzchni emisyjnej elementu propagacyjnego mieści się w zakresie 0,01 - 1,0 μm/mm grubości elementu propagacyjnego.
4. Urządzenie według zastrz. 2 albo 3, znamienne tym, że chropowatość jest naniesiona na pierwszą powierzchnię emisji światła oraz na drugą powierzchnię emisji światła, która znajduje się w odstępie i naprzeciw przeciwległej pierwszej powierzchni elementu propagacyjnego, przy czym jako wartość parametru chropowatości Ra w przeliczeniu na 1 mm grubości elementu propagacyjnego jest przyjęta suma dwóch wartości średnich parametrów chropowatości Ra podzielona przez całkowitą grubość elementu propagacyjnego.
5. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że zawiera kilka złożonych arkuszy propagacyjnych, a chropowatość jest naniesiona na zewnętrzne powierzchnie złożonych arkuszy, na wewnętrzne stykające się powierzchnie lub na dowolną kombinację wybranych powierzchni wewnętrznych i zewnętrznych elementu propagacyjnego.
6. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że spadek emitancji świetlnej na powierzchni emisji światła elementu propagacyjnego jest mniejszy od 4000 luksów.
7. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że element propagacyjny ma wymiar mniejszy niż 3000 mm, mierząc w kierunku prostopadłym do krawędzi ze źródłem światła.
8. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że element propagacyjny ma grubość mniejszą niż 100 mm.
9. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że element propagacyjny jest utworzony przez polimeryzację w formie, prasowanie, wytłaczanie z wygniataniem i współwytłaczanie.
10. Urządzenie według zastrz. 9, znamienne tym, że chropowatość na warstwie powierzchniowej materiału współwytłaczanego jest utworzona przez środki matujące lub wybłyszczające.
11. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że element propagacyjny ma długość w granicach od 100 mm do 3000 mm w wymiarze prostopadłym do krawędzi ze źródłem światła.
12. Urządzenie oświetleniowe z projekcją krawędziową, zawierające przynajmniej jedno źródło światła i element propagacyjny światła, z przynajmniej jedną powierzchnią emisyjną i przynajmniej jedną krawędzią wnikania światła prostopadle do tej powierzchni, przy czym źródło światła jest umieszczone w sąsiedztwie tej krawędzi wnikania światła tak, że światło ze źródła światła wnika do elementu propagacyjnego przez tę krawędź i rozchodzi się w tym elemencie, znamienne tym, że przynajmniej jedna powierzchnia emisji światła (12) jest równomiernie chropowata, przy czym element propagacyjny (10) ma jednakową grubość przy wzroście odległości od źródła światła (13, 14), a chropowatość powierzchni emisji światła (12) ma wystarczająco drobną strukturę dla otrzymania na tej powierzchni (12) spadku emitancji świetlnej poniżej 5000 luksów.

PL 196 953 B1
13. Urządzenie według zastrz. 12, znamienne tym, że średnia wartość parametru chropowatości Ra na powierzchni emisyjnej elementu propagacyjnego jest mniejsza niż 1 μΐη/mm. grubości tego elementu propagacyjnego.
14. Urządzenie według zastrz. 12, znamienne tym, że średnia wartość parametru chropowatości Ra na powierzchni emisyjnej elementu propagacyjnego jest mniejsza niż 0,75 μπ/mm grubości elementu propagacyjnego.
15. Urządzenie według zastrz. 12, znamienne tym, że średnia wartość parametru chropowatości Ra na powierzchni emisyjnej elementu propagacyjnego mieści się w zakresie 0,01 - 1,0 μΐη/mm grubości elementu propagacyjnego.
16. Urządzenie według zastrz. 14 albo 15, znamienne tym, że chropowatość jest naniesiona na pierwszą powierzchnię emisji światła oraz na drugą powierzchnię emisji światła, która znajduje się w odstępie i naprzeciw przeciwległej pierwszej powierzchni elementu propagacyjnego, przy czym jako wartość parametru chropowatości Ra w przeliczeniu na 1 mm grubości elementu propagacyjnego jest przyjęta suma dwóch wartości średnich parametrów chropowatości Ra podzielona przez całkowitą grubość elementu propagacyjnego.
17. Urządzenie według zastrz. 16, znamienne tym, że zawiera kilka złożonych arkuszy propagacyjnych, a chropowatość jest naniesiona na zewnętrzne powierzchnie złożonych arkuszy, na wewnętrzne stykające się powierzchnie lub na dowolną kombinację wybranych powierzchni wewnętrznych i zewnętrznych elementu propagacyjnego.
18. Urządzenie według zastrz. 17, znamienne tym, że spadek emitancji świetlnej na powierzchni emisji światła elementu propagacyjnego jest mniejszy od 4000 luksów.
19. Urządzenie według zastrz. 18, znamienne tym, że element propagacyjny ma wymiar mniejszy niż 3000 mm, mierząc w kierunku prostopadłym do krawędzi ze źródłem światła.
20. Urządzenie według zastrz. 19, znamienne tym, że element propagacyjny ma grubość mniejszą niż 100 mm.
21. Urządzenie według zastrz. 20, znamienne tym, że element propagacyjny jest utworzony przez polimeryzację w formie, prasowanie, wytłaczanie z wygniataniem i współwytłaczanie.
22. Urządzenie według zastrz. 21, znamienne tym, że chropowatość na warstwie powierzchniowej materiału współwytłaczanego jest utworzona przez środki matujące lub wybłyszczające.
23. Urządzenie według zastrz. 20, znamienne tym, że element propagacyjny ma długość w granicach od 100 mm do 3000 mm w wymiarze prostopadłym do krawędzi ze źródłem światła.

Rysunki

3000

1000

2000

Typ B jednostronne i dwustronne w por. z typem A jednostronnyn znak A2, lampy szczelinowe 60 cm, arkusz 5 mm