PL B1. INSTYTUT OPTYKI STOSOWANEJ, Warszawa, PL INSTYTUT BADAWCZY DRÓG I MOSTÓW, Warszawa, PL BUP 13/10

Transkrypt

1 PL B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (51) Int.Cl. G09F 9/302 ( ) G09F 9/33 ( ) F21V 5/04 ( ) G02B 3/00 ( ) G02B 27/09 ( ) (54) Modułowy układ optyczny tablicy świetlnej (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 13/10 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 11/13 (73) Uprawniony z patentu: INSTYTUT OPTYKI STOSOWANEJ, Warszawa, PL INSTYTUT BADAWCZY DRÓG I MOSTÓW, Warszawa, PL (72) Twórca(y) wynalazku: DARIUSZ LITWIN, Warszawa, PL TADEUSZ KRYSZCZYŃSKI, Warszawa, PL JACEK GALAS, Łomianki, PL ADAM CZYŻEWSKI, Warszawa, PL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Jerzy Woźnicki

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest modułowy układ optyczny tablicy świetlnej przeznaczony do tablic znaków drogowych o zmiennej treści, znaków informacyjnych i tablic tekstowych. Znane są tablice świetlne o zmiennej treści z ekranem złożonym z soczewek pręcikowych. Soczewki pręcikowe w kształcie graniastosłupa foremnego, zwykle o podstawie kwadratowej lub sześciokątnej, przylegają do siebie bokami tworząc modułowy ekran tablicy. W tablicach świetlnych o zmiennej treści jako źródło światła wykorzystuje się diody LED zamocowane do płyty tylnej tablicy w osi soczewek pręcikowych. Z opisu patentowego EP nr znany jest modułowy układ optyczny do znaków drogowych, złożony z soczewek pręcikowych z wypukłą powierzchnią czołową i zespołu diod uszeregowanych w jednakowych odległościach od siebie. Diody są zamocowane w płycie tylnej znaku, a soczewki są mocowane w ich osi w gniazdach wykonanych w płycie czołowej. Soczewki mają korpus o kwadratowym przekroju poprzecznym i boku równym odległości między diodami. Po osadzeniu w płycie czołowej tworzą modułowy ekran znaku. W tego typu ekranach modułowych w przypadku oświetlenia ekranu od zewnątrz przez światło słoneczne lub sztuczne powstaje zjawisko fantomowe utrudniające odczyt treści znaku. Zjawisko fantomowe w układach soczewka-źródło światła ogranicza się za pomocą przysłon, jednak powoduje to zmniejszenie jasności świecenia i widoczności tablicy. Celem wynalazku jest wyeliminowanie zjawiska fantomowego w tablicy świetlnej z ekranem modułowym przy zachowaniu dobrej widoczności wyświetlanej informacji. Modułowy układ optyczny tablicy świetlnej, złożony z diod LED usytuowanych w osi jednakowych soczewek pręcikowych o przekroju poprzecznym w kształcie wielokąta, w szczególności kwadratu, sześciokąta lub ośmiokąta, tworzących modułowy ekran tablicy, według wynalazku charakteryzuje się tym, że każda soczewka pręcikowa ma wypukłą część paraboloidalną o obrysie kołowym uformowaną w równobocznej podstawie soczewki od strony diody LED, zaś powierzchnia czołowa ma kształt stożka ściętego o kącie ostrym, zakończonego w części wierzchołkowej płaską powierzchnią kołową. Korzystnym jest, jeżeli średnica powierzchni kołowej jest co najmniej dwukrotnie mniejsza od średnicy obrysu części paraboloidalnej, a ponadto obrys części paraboloidalnej jest oddzielony od obrysu krawędzi podstawy przez powierzchnię tworzącą płaszczyznę montażową soczewki pręcikowej. Korzystnym jest także, jeżeli obrys części paraboloidalnej jest wpisany w kształt podstawy soczewki pręcikowej. W korzystnym wykonaniu układu, powierzchnie czołowe soczewek mogą mieć polerowaną powierzchnię stożkową, matową powierzchnię stożkową, powierzchnię stożkową pokrytą trwałą nieprzezroczystą powłoką, lub powierzchnię stożkową z naniesioną strukturą przestrzenną. Korzystnym jest także takie wykonanie, w którym do powierzchni czołowych soczewek przylega osłona dopasowana do ich kształtu, posiadająca w osi soczewek pręcikowych otwory odsłaniające płaskie powierzchnie kołowe. W rozwiązaniu według wynalazku, dzięki kształtowi powierzchni czołowej soczewek pręcikowych, następuje ograniczenie ilości światła zewnętrznego dochodzącego przez powierzchnię czołową soczewki do diody. Niewielka część światła, która przejdzie przez powierzchnię czołową, zostanie skupiona w bardzo małej odległości za częścią paraboloidalną soczewki. To spowoduje, że sama dioda zostanie oświetlona tylko niewielką częścią rozproszonego światła zewnętrznego. Zmniejsza to efekt zjawiska fantomowego i eliminuje efekt obrazowania. W przypadku wypolerowania stożkowej powierzchni czołowej światło zewnętrzne zostaje tak ugięte, że na diodę pada znikoma jego część. Powierzchnia ta po zmatowieniu lub naniesieniu struktury przestrzennej bardziej efektywnie rozprasza światło i tym samym efekt fantomowy jest jeszcze mniejszy. Z kolei światło emitowane przez diodę LED ulega skupieniu - dzięki paraboloidalnej części soczewki - na powierzchni kołowej, co zapewnia dobrą widoczność wyświetlanej informacji. Powierzchnia stożkowa soczewek może być także pokryta nieprzezroczystą powłoką lub osłoną. Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia układ optyczny modułowego znaku drogowego z ekranem modułowym w przekroju wzdłużnym, fig. 2 przedstawia fragment ekranu z fig. 1 w widoku czołowym, fig. 3 przedstawia fragment ekranu modułowego z soczewek pręcikowych o przekroju sześciokątnym w widoku z boku, fig. 4 przedstawia fragment ekranu z fig. 3 w widoku czołowym, fig. 5 przedstawia inny fragment ekranu modułowego z soczewek pręcikowych o przekroju sześciokątnym w widoku z boku, fig. 6 przedstawia

3 PL B1 3 fragment ekranu z fig. 5 w widoku czołowym, fig. 7 przedstawia fragment ekranu modułowego z soczewek pręcikowych o przekroju ośmiokątnym w widoku z boku, a fig. 8 przedstawia fragment ekranu z fig. 7 w widoku czołowym. Jak przedstawiono na fig. 1, modułowy układ optyczny tablicy świetlnej składa się z diod LED 1 usytuowanych w osi jednakowych soczewek pręcikowych o kwadratowym przekroju poprzecznym, tworzących modułowy ekran tablicy świetlnej. Soczewka pręcikowa ma wypukłą część paraboloidalną 2 o obrysie kołowym, usytuowaną w podstawie 3 czworobocznego korpusu 7 od strony diody LED 1. Obrys części paraboloidalnej 2 jest oddzielony od obrysu krawędzi podstawy 3 przez powierzchnię tworzącą płaszczyznę montażową soczewki pręcikowej. Przy maksymalnej średnicy obrysu kołowego, jest on wpisany w kształt podstawy 3. Powierzchnia podstawy 3 wokół części paraboloidalnej 2, tworząca płaszczyznę montażową, może być wykorzystana do mocowania i centrowania soczewki pręcikowej w obudowie tablicy. Powierzchnia czołowa 4 soczewki ma kształt stożka ściętego o kącie ostrym, zakończonego w części wierzchołkowej płaską powierzchnią kołową 5. Sąsiednie soczewki przylegają do siebie bokami. Do powierzchni czołowych 4 soczewek przylega osłona 6 dopasowana do ich kształtu, posiadająca w osi soczewek pręcikowych otwory odsłaniające powierzchnie kołowe 5. Średnice powierzchni kołowych 5 są wielokrotnie mniejsze od średnicy obrysu części paraboloidalnej 2. Osłona 6 obejmuje powierzchnię czołową ekranu modułowego utworzonego przez soczewki pręcikowe i jest mocowana do obudowy tablicy. Wykonane w osłonie 6 zagłębienia, dopasowane do kształtu powierzchni czołowych 4 soczewek, pomagają w ich mocowaniu i centrowaniu od strony zewnętrznej znaku drogowego lub tablicy informacyjnej. Osłona 6 maskuje też dodatkowo powierzchnie styku soczewek i ogranicza dostęp światła zewnętrznego. Jak uwidoczniono na fig. 2, ekran modułowy tworzą ułożone stycznie soczewki pręcikowe o kwadratowym przekroju poprzecznym, których zwężona część czołowa jest zakończona powierzchniami kołowymi 5, przez które jest emitowane światło diod skupione przez część paraboloidalną 2 soczewki. Obrys części paraboloidalnej 2 jest zaznaczony linią przerywaną. Część stożkowa powierzchni czołowej 4 może być wypolerowana, matowa, pokryta powłoką nieprzepuszczającą światło lub mieć naniesioną strukturę przestrzenną. W tablicy świetlnej z tak wykonanym ekranem modułowym diody LED 1 są rozmieszczone w odległościach równych odległości między bokami soczewek pręcikowych. Figury 3 i 4 przedstawiają ekran modułowy wykonany z soczewek pręcikowych z sześciobocznym korpusem 8. Ekran taki może być wykonany w kształcie plastra miodu. W postaci wykonania, przedstawionej na fig. 5 i 6, ekran modułowy wykonany z soczewek pręcikowych z sześciobocznym korpusem 8 ma szczeliny zamknięte pomiędzy rzędami przylegających do siebie soczewek pręcikowych. Szczeliny między soczewkami mogą być wykorzystane do usztywnienia ekranu za pomocą dodatkowych elementów montażowych. W innej postaci wykonania, przedstawionej na fig. 7 i 8, ekran modułowy jest wykonany z soczewek pręcikowych z ośmiobocznym korpusem 9. W tej postaci wykonania ekran modułowy ma szczeliny zamknięte pomiędzy soczewkami przylegającymi do siebie bokami. W rozwiązaniu według wynalazku światło emitowane przez diodę LED 1 w kierunku ekranu pada na tylną część soczewki pręcikowej, gdzie ulega skupieniu przez jej część paraboloidalną 2. Dzięki temu całe wyemitowane światło przechodzi przez zwężony koniec przedniej części soczewki i trafia na powierzchnię kołową płaską 5. Jednocześnie kształt powierzchni czołowej 4 chroni przed zjawiskiem fantomowym. Przy świetle słonecznym, które może być traktowane jak równoległe do osi soczewek, niewielka część światła, która przejdzie przez powierzchnię kołową 5 w kierunku diod LED 1 zostanie skupiona w bardzo małej odległości za częścią paraboloidalną 2 soczewki. To spowoduje, że sama dioda zostanie oświetlona jedynie światłem bardzo rozproszonym i tylko bardzo mała cześć padnie na element emitujący światło, czyli na element również odbijający światło. Zapobiega to powstawaniu zjawiska fantomowego i efektu obrazowania, czyli powstawania obrazu zewnętrznego źródła światła. W rozwiązaniu według wynalazku stożkowa powierzchnia czołowa 4 może być wypolerowana, matowa lub mieć strukturę przestrzenną w postaci uformowanych na tej powierzchni rowków lub zagłębień. W przypadku wypolerowanej bocznej powierzchni stożka światło zewnętrzne zostaje tak ugięte, że na diodę pada znikoma jego część. Zmatowienie powierzchni powoduje bardziej efektywne rozpraszanie światła, a tym samym dalsze zmniejszenie efektu fantomowego. Stożkowa powierzchnia czołowa 4 może być także pokryta trwałą nieprzezroczystą powłoką, eliminującą wpływ oświetlenia zewnętrznego padającego na tą powierzchnię.

4 4 PL B1 W skład tablicy świetlnej z układem według wynalazku może wchodzić osłona 6, która ogranicza ilość światła zewnętrznego dochodzącego do powierzchni czołowej ekranu oraz służy do właściwego zamontowania ekranu modułowego w obudowie tablicy. Zastrzeżenia patentowe 1. Modułowy układ optyczny tablicy świetlnej, złożony z diod LED usytuowanych w osi jednakowych soczewek pręcikowych o przekroju poprzecznym w kształcie wielokąta, w szczególności kwadratu, sześciokąta lub ośmiokąta, tworzących modułowy ekran tablicy, znamienny tym, że każda soczewka pręcikowa ma wypukłą część paraboloidalną (2) o obrysie kołowym uformowaną w równobocznej podstawie (3) soczewki od strony diody LED (1), zaś powierzchnia czołowa (4) ma kształt stożka ściętego o kącie ostrym, zakończonego w części wierzchołkowej płaską powierzchnią kołową (5). 2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że średnica powierzchni kołowej (5) jest co najmniej dwukrotnie mniejsza od średnicy obrysu części paraboloidalnej (2). 3. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że obrys części paraboloidalnej (2) jest oddzielony od obrysu krawędzi podstawy (3) przez powierzchnię tworzącą płaszczyznę montażową soczewki pręcikowej. 4. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że obrys części paraboloidalnej (2) jest wpisany w kształt podstawy (3) soczewki pręcikowej. 5. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że powierzchnie czołowe (4) soczewek mają polerowaną powierzchnię stożkową. 6. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że powierzchnie czołowe (4) soczewek mają matową powierzchnię stożkową. 7. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że powierzchnie czołowe (4) soczewek mają powierzchnię stożkową pokrytą trwałą nieprzezroczystą powłoką. 8. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że powierzchnie czołowe (4) soczewek mają powierzchnię stożkową z uformowaną strukturą przestrzenną. 9. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że do powierzchni czołowych (4) soczewek przylega osłona (6) dopasowana do ich kształtu, posiadająca w osi soczewek pręcikowych otwory odsłaniające powierzchnie kołowe (5).

5 PL B1 5 Rysunki

6 6 PL B1 Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)