Патент на изобретение №2296375

(54) СВЕТОВОЙ БЛОК

(57) Реферат:

Изобретение предназначено для использования в области светотехники в качестве осветительных, информационных и рекламных световых панелей. Техническим результатом является увеличение равномерности освещения и получение значительного энергосбережения. Световой блок содержит световую панель с несколькими сквозными световыми каналами, выполненными из прозрачного пропускающего свет эластичного материала, например, гофрированного. В световых каналах, форма сечения которых зависит от количества образующих граней, установлено одна или несколько энергосберегающих флюоресцентных ламп с холодным катодом или флюоресцентных ламп с внешними электродами, выполненных в виде тонких трубчатых стеклянных ламп. Лампы удерживаются внутри световых каналов за счет плотного прижатия к их стенкам, т.к диаметр лампы превышает один из размеров его поперечного сечения. Слои световых каналов с лампами могут быть направлены продольно и поперечно относительно друг друга. Над слоем с лампами может располагаться один слой пустых световых каналов. Снаружи световая панель может быть закрыта проницаемым для света экраном. 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

Заявляемое изобретение относится к светотехнике и предназначено для использования в качестве осветительных, информационных и рекламных световых панелей. Они могут применяться как внутри помещений, так и снаружи, в частности как декоративные и отделочные элементы интерьера помещений или наружной части зданий и других сооружений. Световые панели могут использоваться для маркирующего и предохранительного освещения на обочинах дорог, придорожных полос и других зон уличного движения, а также для разметочного освещения на взлетно-посадочных полосах и рулежных дорожках для самолетов. Возможно использование изобретения в качестве светового прибора в помещениях и на автотранспорте.

Известен световой блок, содержащий световую панель в виде полиуретановой матрицы с токопроводящими слоями, каждый из которых подключен к сети с помощью стержневого штепселя, при этом один из токопроводящих слоев снабжен декоративно-информационным слоем, к которому закреплен токопроводящими иглами набор светильников в форме гибких нитевидных источников света, таких как стекловолокно и/или электролюминесцентные шнуры, имеющих свой источник питания (см. патент РФ №24035 на полезную модель «Световое демонстрационное устройство», МПК 7: G 09 F 13/00, H 01 R 4/24, заявл. 17.12.2001). Данный световой блок использует электролюминесцентные шнуры, являющиеся прогрессивными энергосберегающими источниками света. Однако в нем есть ряд недостатков, затрудняющих широкое применение. Во-первых, трудоемкость изготовления, т.к. матрица содержит токопроводящие слои. Во-вторых, необходимость дополнительного источника питания для электролюминесцентных шнуров делает конструкцию громоздкой. И, наконец, известный световой блок может найти ограниченное применение в силу незначительной яркости световой панели и короткого срока действия до 3000 часов.

Известен световой блок в виде световой панели, содержащей пропитанную люминофором матрицу, в которой выполнены один или несколько световых каналов в одном или более слоях матрицы. Они могут выполняться как за одно целое со световой панелью из одного с ней материала, так и могут заделываться в нее способом отливки или вставки, например газоразрядной трубки (см. патент РФ №2052708 на изобретение «Светящаяся панель», МПК-6: F 21 P 1/02, G 09 F 13/20, конвенц. приоритет 27.11.1987). Световые каналы, покрытые с внутренней стороны люминофором, заполнены газом до желаемого давления и в предпочтительных случаях – ртутью. Материал самой световой панели пропитан люминофором с заданным распределением по матрице. В отверстиях светового канала устанавливаются электроды, после чего световые каналы герметизируются. В результате получают распространенные лампы дневного света. Матрицу изготавливают из газонепроницаемого, вибростойкого, ударопрочного, прозрачного или пропускающего свет материала, такого как стекло, полимер и т.п. При необходимости подзарядки газа или люминофора световые каналы открывают, подзаряжают и снова герметизируют. В отношении ламп дневного света известно, что они обладают повышенной энергоемкостью – до 120 Вт/м² и весьма громоздки: их диаметр находится в пределах 28-32 мм. Они выделяют большое количество тепла и их эксплуатация возможна только тогда, когда они отстоят на расстоянии до 50 мм друг от друга. Изготовленная световая панель с лампами дневного света получается «полосатой»: одни полосы более яркие, другие – менее. При использовании ее в качестве светильников, а также для подсветки изображения или для декоративного оформления интерьера такое неравномерное освещение нежелательно.

По сравнению с первым аналогом, известный световой блок весьма трудоемок в изготовлении. Он, правда, обеспечивает большую яркость (до 5000 Кд/м²) и почти вдвое увеличенный срок жизни. И все же современная техника предъявляет более высокие требования по параметрам яркости и габаритам, чем дает световой блок по патенту №2052708. Низкая яркость при огромных габаритах световой панели – в этом заключаются его основные недостатки.

Защищенная патентом РФ №2052708 световая панель является наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению по существенным признакам и технической сущности, в силу чего выбрана прототипом.

Задачей настоящего изобретения является увеличение яркости светового блока при уменьшении габаритов.

Техническим результатом является увеличение равномерности освещения и получение значительного энергосбережения.

Указанная задача достигается тем, что в известном световом блоке, содержащем выполненную из прозрачного пропускающего свет материала световую панель, в световых каналах которой установлены газоразрядные лампы, электрически соединенные с повышающими напряжение инверторами, при этом световые каналы с лампами могут быть расположены в один и более слоев, согласно изобретению, световые каналы световой панели образованы тремя или более гранями прозрачного эластичного материала, а в качестве газоразрядных ламп установлены флюоресцентные лампы с холодным катодом или флюоресцентные лампы с внешними электродами, представляющие собой энергосберегающие источники света, выполненные в виде тонких трубчатых стеклянных ламп, закрепленных посредством плотного прижатия их цилиндрических поверхностей к граням световых каналов.

В световом блоке слои световых каналов с лампами в световой панели могут быть направлены продольно и поперечно относительно друг друга.

В световом блоке световые каналы могут быть образованы соединением двух гофрированных слоев материала.

В световом блоке диаметр трубчатой стеклянной лампы может превышать, по крайней мере, один из размеров поперечного сечения светового канала.

В световом блоке в одном световом канале может быть расположена одна лампа.

В световом блоке в одном световом канале может быть расположено более одной лампы.

В световом блоке световые каналы с лампами могут быть отделены от наружных поверхностей световой панели, по крайней мере, одним слоем пустых световых каналов.

В световом блоке слой пустых световых каналов направлен поперечно по отношению к слою световых каналов с лампами.

В световом блоке световая панель может быть выполнена двусторонней и может быть снабжена с обеих наружных поверхностей проницаемыми для света экранами.

В световом блоке световая панель может быть выполнена односторонней и одна ее наружная поверхность может быть снабжена проницаемым для света экраном, а другая наружная поверхность снабжена непроницаемым для света экраном.

В световом блоке световая панель и инверторы могут быть закреплены в единой рамочной конструкции.

В световом блоке инверторы могут быть вынесены за пределы рамочной конструкции.

Проведенные исследования по патентным и научно-техническим источникам свидетельствуют, что предлагаемая конструкция неизвестна и не следует явным образом из изученного уровня техники, а, следовательно, соответствует критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

Заявляемый световой блок может быть изготовлен в условиях электролампового предприятия, выпускающего газоразрядные лампы или специализирующегося в данной отрасли, а также в производственных мастерских, выпускающих рекламные или осветительные устройства, с использованием стандартного отечественного или импортного оборудования, известных технологий и материалов.

Таким образом, заявляемый световой блок соответствует критерию «промышленная применимость».

Предлагаемая совокупность существенных признаков сообщает заявляемому устройству новые свойства, позволяющие решить поставленную задачу.

Использованы энергосберегающие источники света в виде тонких трубчатых стеклянных ламп, например CCFL или EEFL, имеющих небольшие размеры и сверхнизкое энергопотребление. CCFL (cold cathode fluorescent lamps) – это флюоресцентные лампы с холодным катодом, a EEFL (external electrode fluorescent lamps) – это флюоресцентные лампы с внешними электродами. Их диаметр от 2 до 8 мм, длина от 10 до 1970 мм, а электроэнергии они расходуют около 50 Вт/м². Эти лампы нагреваются слабо, что позволяет располагать их друг к другу очень близко. При использовании флюоресцентных ламп с холодным катодом (CCFL) яркость световой панели увеличивается вдвое, до 10000 Кд/м², по сравнению с прототипом. При использовании флюоресцентных ламп с внешними электродами (EEFL) яркость достигает 30000 Кд/м². Близкое расположение ламп относительно друг друга способствует повышению равномерности освещения световой панели, т.к. промежутки, неохваченные лампой, чрезвычайно малы. Слоев с лампами может быть несколько, и они могут располагаться продольно и поперечно относительно друг друга. Такое расположение увеличивает яркость световой панели и повышает равномерность освещения. Следует также отметить, что установка ламп в световых каналах, выполненных из прозрачного пропускающего свет эластичного материала, является относительно нетрудоемкой операцией по технологии изготовления. Световые каналы могут быть изготовлены из эластичных слоев прозрачной пластмассы в виде решетчатых конструкций с тремя и более гранями. Затем они состыковываются друг с другом: один слой крепится к другому склеиванием либо сплавливанием. Еще проще изготовить световые каналы соединением двух гофрированных слоев. Затем в образованные любым образом световые каналы в соответствии с чертежом вставляются тонкие трубчатые стеклянные лампы. Ни изготовление конструкции световой панели со сквозными световыми каналами, ни установка в них ламп CCFL или EEFL не требует от исполнителей длительной подготовки и особенных знаний. Навык приходит быстро. Эластичность прозрачного материала делает легкой операцией установку ламп в световых каналах и обеспечивает последующее прижатие их граней к цилиндрическим поверхностям ламп.

Небольшие габариты световых блоков с лампами CCFL или EEFL удачно сочетаются с маленькими по размеру повышающими напряжение инверторами, которые легко объединить в единой рамочной конструкции, изготовив дополнительную деталь – рамку из металла. Однако условия эксплуатации могут потребовать раздельного расположения световой панели и инвертора.

В результате указанного, достигается значительное увеличение яркости световой панели при гораздо меньших габаритах самого светового блока. К тому же энергопотребление ощутимо уменьшается.

Предлагаемый световой блок поясняется чертежами, где представлено на:

Фиг.1 – заявляемый световой блок в сборе с инвертором (основной вид);

Фиг.2 – сечение по А-А фиг.1;

Фиг.3 – принципиальная электрическая схема включения светового блока.

Заявляемый световой блок содержит световую панель 1 с несколькими сквозными световыми каналами 2, расположенными параллельно длинной стороне светового блока. Световые каналы 2 выполнены соединением слоев 3 из гофрированного прозрачного пропускающего свет эластичного материала. На фиг.2 показаны световые каналы 2 с прямоугольным поперечным сечением. Их поперечные сечения могут быть также треугольными и т.д. Форма сечения зависит от количества граней, образующих световой канал 2. В световых каналах 2 установлены тонкие трубчатые стеклянные лампы 4 – флюоресцентные лампы с холодным катодом (CCFL) или флюоресцентные лампы с внешними электродами (EEFL), в зависимости от технических условий, предъявляемых к световой панели 1 по показателю яркости. Благодаря плотному прижатию цилиндрических поверхностей ламп 4 к граням световых каналов 2, они надежно удерживаются внутри них и не требуют никаких дополнительных элементов крепления. Для обеспечения прижатия необходимо, чтобы диаметр лампы 4 превышал, по крайней мере, один из размеров поперечного сечения светового канала 2. В одном световом канале 2 может быть установлена одна лампа 4 или несколько. Кроме того, в одной световой панели 1 при наличии нескольких слоев 3 с лампами 4 указанные слои могут быть направлены продольно и поперечно относительно друг друга, что повышает равномерность освещения. При изготовлении световой панели 1 предусматривается наличие одного слоя 3 пустых световых каналов 2 над слоем 3, внутри которого установлены лампы 4. Из-за многократного преломления световых лучей в пустых световых каналах 2 обеспечивается дополнительное рассеивание света, излучаемого лампами 4, благодаря чему увеличивается равномерность освещения. Слой 3 с пустыми световыми каналами 2 может располагаться поперечно относительно слоя 3 с лампами 4, что также способствует увеличению равномерности освещения. Упомянутый слой 3 с пустыми световыми каналами 2 может быть закрыт с наружной поверхности световой панели 1 проницаемым для света экраном 5, также увеличивающим рассеивание света. Если с обеих наружных поверхностей установлены прозрачные экраны 5, то световая панель 1 является двусторонней. При выполнении одного из экранов 5 непроницаемым для света световая панель является односторонней. Лампы 4 электрически соединены с повышающим напряжение инвертором 6, подключенным к источнику 7 питания на 12 В посредством штепсельных разъемов (на чертеже не показаны). Световая панель 1 может быть снабжена рамкой 8, что придает жесткость всему световому блоку. Рамка 8 выполнена из металла, пластика либо другого жесткого материала. Инвертор 6 может быть закреплен в единой рамочной конструкции со световой панелью 1. Однако возможна установка инверторов 6 вне рамки 8, что диктуется конкретным применением светового блока и местом его установки. Поверх экранов 5 или под ними может располагаться материал (на чертеже не показан), на который нанесена рекламная или иная информация и который фиксируется рамкой 8. В качестве такого материала может применяться тонкий пластик. При отсутствии рамки 8 используется клей, скотч или самоклеющаяся пленка. Световые панели 1 могут быть состыкованы в большое панно. Например, на крыше кузова автомобиля «Газель» можно состыковать 3 панели размером 1×0,5 м.

Крепление световых блоков с односторонними световыми панелями 1 осуществляется к основе: стене комнаты или здания, корпусу автомобиля и т.п. шурупами. При использовании двусторонних световых панелей 1 крепление осуществляется шпильками, скобами, проходящими через рамку 8, либо посредством специальных кронштейнов (на чертеже не показано).

Заявляемый световой блок работает следующим образом.

В темное или пасмурное время суток световая панель 1 подключается к источнику 7 питания, и тем самым потребитель получает необходимую информацию.

Заявляемый световой блок обладает рядом преимуществ по сравнению с известными устройствами подобного типа:

– Снижение материальных затрат как у изготовителя, так и у потребителя;

– Простота конструкции и изготовления;

– Надежность в работе;

– Увеличение равномерности освещения световой панели;

– Эффективность, т.е. увеличение яркости до 10000-30000 Кд/м² против 5000 Кд/м² у прототипа;

– Уменьшение веса световой панели в десятки раз;

– Уменьшение габаритов и особенно толщины;

– Снижение энергопотребления;

– Компактность устройства;

– Возможность создания крупногабаритных сверхлегких панно из световых блоков;

– Ремонтопригодность, т.е. замена вышедшей из строя лампы без замены всего светового блока.

Формула изобретения

1. Световой блок, содержащий выполненную из прозрачного пропускающего свет материала световую панель, в световых каналах которой установлены газоразрядные лампы, электрически соединенные с повышающими напряжение инверторами, при этом световые каналы с лампами могут быть расположены в один и более слоев, отличающийся тем, что световые каналы световой панели образованы тремя или более гранями прозрачного эластичного материала, а в качестве газоразрядных ламп установлены флюоресцентные лампы с холодным катодом или флюоресцентные лампы с внешними электродами, представляющие собой энергосберегающие источники света, выполненные в виде тонких трубчатых стеклянных ламп, закрепленных посредством плотного прижатия их цилиндрических поверхностей к граням световых каналов.

2. Световой блок по п.1, отличающийся тем, что в световой панели слои световых каналов с лампами направлены продольно и поперечно относительно друг друга.

3. Световой блок по п.1, отличающийся тем, что световые каналы образованы соединением двух гофрированных слоев материала.

4. Световой блок по п.1, отличающийся тем, что диаметр трубчатой стеклянной лампы превышает, по крайней мере, один из размеров поперечного сечения светового канала.

5. Световой блок по п.1, отличающийся тем, что в одном световом канале расположена одна лампа.

6. Световой блок по п.1, отличающийся тем, что в одном световом канале расположено более одной лампы.

7. Световой блок по п.1, отличающийся тем, что световые каналы с лампами отделены от наружных поверхностей световой панели, по крайней мере, одним слоем пустых световых каналов.

8. Световой блок по п.1 или 7, отличающийся тем, что слой пустых световых каналов направлен поперечно по отношению к слою световых каналов с лампами.

9. Световой блок по п.1, отличающийся тем, что световая панель выполнена двусторонней и снабжена с обеих наружных поверхностей проницаемыми для света экранами.

10. Световой блок по п.1, отличающийся тем, что световая панель выполнена односторонней и одна ее наружная поверхность снабжена проницаемым для света экраном, а другая наружная поверхность снабжена не проницаемым для света экраном.

11. Световой блок по п.1, отличающийся тем, что световая панель и инверторы закреплены в единой рамочной конструкции.

12. Световой блок по п.1, отличающийся тем, что инверторы вынесены за пределы рамочной конструкции.

РИСУНКИ